بررسی طیف میانگین شرطی در منطقه زاگرس (ایران)

نوع مقاله : مقاله تحقیقی‌ (پژوهشی‌)

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله، تهران، تهران

2 استادیار، پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله، تهران، تهران

چکیده

از طیف میانگین شرطی (CMS) برای انتخاب نگاشت‌های زمین‌لرزه‌ هدف و تحلیل دینامیکی سازه‌‌ها استفاده می‌شود. این طیف حاوی شکل طیفی میانگین مرتبط با شتاب طیفی هدف  Sa(T*)است. نگاشت‌های زمین‌لرزه‌ای که به شکل طیفی هدف منطبق می‌شوند، نماینده نگاشت‌های زمین‌لرزه‌ای تلقی می‌شوند‌ که به‌طور طبیعی، مقدار شتاب طیفی هدف آن Sa(T*) است. در این مقاله، تحلیل خطر زمین‌لرزه و جدایش خطر لرزه‌ای برای استخراج ترکیبهایی از بزرگا، فاصله و اپسیلون جنبش زمین (e) بر اساس دوره تناوب طبیعی سازه و دوره بازگشت 475 سال در ساختگاه‌ منتخب سد بختیاری انجام شده است. پس از تهیه بانک داده‌های زمین‌لرزه‌ای حوزه نزدیک گسل بر اساس داده‌های ایران (منطقه زاگرس) و بر مبنای ویژگی‌های لرزه‌زمین‌ساختی ساختگاه‌ منتخب، دسته‌بندی مناسب بانک داده‌ها بر اساس بزرگا و فاصله انجام شده است. تهیه و ارائه طیف میانگین شرطی حوزه نزدیک گسل برای ساختگاه منتخب سد بختیاری هدف نهایی مقاله است. ازآنجاکه برای سازه‌هایی با دوره تناوب کوتاه، انتخاب رابطه همبستگی مناسب می‌تواند تأثیر بسزایی در طیف پاسخ نهایی داشته باشد، برای منطقه مورد مطالعه رابطه همبستگی تجربی منطقه زاگرس به‌دست‌آمده‌است.
   مشاهدات نشان داد با افزایش دوره تناوب، اختلاف بین طیف‌های خطر یکنواخت و میانگین شرطی برای سازه‌های مرتفع افزایش می‌یابد و شکل طیف میانگین شرطی به سازه‌های بلند حساس‌تر است. شکل این طیف‌ها وابستگی زیادی به دوره تناوب هدف دارد. این نکته در تحلیل دینامیکی سازه‌هایی با چند درجه آزادی، بیشتر اهمیت دارد. در این سازه‌ها درنظرگرفتن تنها یک دوره تناوب هدف، باعث تولید نتایجی با مقادیر کمتر می‌شود. در طیف میانگین شرطی هرچه دوره تناوب‌ها به هم نزدیک‌تر باشند، همبستگی مقادیر e نیز بیشتر و پراکندگی کمتر خواهد بود. این موضوع به این معنی است که هرچه دو تناوب از هم دورتر باشند، تشابه مقادیر شتاب طیفی در آن دوره تناوب‌ها کمتر می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Estimation of Conditional Mean Spectrum (CMS) in Zagros, Iran

نویسندگان [English]

  • Dariush Shafiei 1
  • Majid Mahood 2
  • Hosein Hamzeloo 2
1 Ph.D student, International Institute of Earthquake Engineering and Seismology, Tehran, Ira
2 Assistant Professor, International Institute of Earthquake Engineering and Seismology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Selection of ground motion time series provides a critical link between site-specific probabilistic seismic hazard analysis (PSHAs) and dynamic seismic response analysis to quantify the seismic performance of a system of interest. The conditional mean spectrum (CMS) can be used for selecting the target earthquake records and dynamic analysis of structures. The conditional mean spectrum gives the mean spectral form associated with the spectral acceleration of the target Sa(T*), so that the seismic records that match the target spectral shape can be considered as the representative of the seismic target records of the spectrum Sa(T*). In this paper, in order to extract the combinations of magnitude, distance and epsilon of the earth’s movements, seismic hazard analysis and deaggregation in the selected site of Bakhtiari Dam has been done based on the natural period of the structure and the return period of 475 years. After preparing the seismic data bank and near-fault data using Iran’s data (Zagros region) and regarding the seismic characteristics of the selected site, appropriate classification of the database based on the magnitude and distance has been done. The ultimate goal of this article is to prepare and present the conditional mean spectrum of the area near the fault for the selected structure of Bakhtiari Dam. For structures with short rotation times, the correlation relationship can have a significant effect on the final response spectrum.
   The results indicate that by selecting high periods as the target period, the difference between the uniform risk spectrum and the conditional mean spectrum increases, so the shape of the conditional mean spectrum is more sensitive to tall structures. In fact, the shape of these spectra is highly dependent on the target period. This point is more important in the dynamic analysis of structures with several degrees of freedom because in these structures, considering only one period of target rotation gives rise to downstream results. In the conditional mean spectrum, the closer the two cycles to each other, the higher the correlation of the epsilon values and the less scatter. This means that the farther apart the two rotations are, the less similar the spectral acceleration values are to each other.
   We know three methods by which ground motions can be selected for dynamic seismic response analyses of engineered systems when the underlying seismic hazard is quantified via ground motion simulation rather than empirical ground motion prediction equations. Even with simulation-based seismic hazard, a ground motion selection process is still required in order to extract a small number of time series from the much larger set developed as part of the hazard calculation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ground motion selection
  • Seismic Hazard Analysis
  • Zagros
  • CMS
Abrahamson, N. A., and Silva, W. J., 2008, Summary of the Abrahamson & Silva NGA ground motion relations: Earthquake Spectra, 24(1), 67-97.
Baker, J. W., and Cornell, C. A., 2005, A vector-valued ground motion intensity measure consisting of spectral acceleration and epsilon: Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 34(10), 1193-1217.
Baker, J. W., and Cornell, C. A., 2006, Spectral shape,epsilon and record selection: Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 35(9), 1077-1095.
Baker, J. W., and Jayaram, N., 2008, Correlation of spectral acceleration values from NGA ground motion models: Earthquake Spectra, 24(1), 299-317.
Baker, J. W., 2011, Conditional mean spectrum: Tool for ground motion selection: Journal of Structural Engineering, 137(3), 322-331.
Boor, D. M., and Atkinson, G. M., 2008, Ground-motion prediction equations for the average horizontal component of PGA, PGV, and 5%-damped PSA at spectral periods between 0.01 and 10.0 s: Earthquake Spectra, 24(1), 99-138.
Campbell, K. W., and Bozorgnia, Y., 2008, NGA ground motion model for the geometric mean
 
horizontal component of PGA, PGV, PGD and 5% damped linear elastic response spectra for periods ranging from 0.01 to 10 s: Earthquake Spectra, 24(1), 139-171.
Haselton, C. B., 2012, Selecting and scaling earthquake ground motions for performing response-history analyses: Report, National Institute of Standards and Technology (NIST-GCR-11-917-15).
Kwong, N. S., and Chopra, A. K., 2017, A generalized conditional mean spectrum and its application for intensity-based assesssments of seismic demands: Earthquake Spectra, 33(1), 123-143.