دانلود رایگان ترجمه مقاله ارزیابی آماری منحنی های شکنندگی لرزه ای برای سکوی جکت فولادی – تیلور و فرانسیس 2017

مقاله انگلیسی رایگان (PDF)

ترجمه فارسی رایگان (PDF)

خرید ترجمه با فرمت ورد

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

1. مقدمه
زلزله يكي از مهم ترين بار گزاري هاي وارد به سازه ها است كه مي تواند منجر به آسيب هاي زيادي به سازه هاي موجود بشود. طبيعت تصادفي زلزله ما‌نند زمان وقوع، محل وقوع، نحوه انتشار امواج زلزله به دليل ماهيت تصادفي بررسي و پيش بيني دقيق رفتار زلزله را براي مهندسين بسيار پيچيده مي كند. بعد از زلزله هاي Northridge 1994 و Kobe 1995، پيشرفت بزرگي در مهندسي زلزله توسط Federal Management Agency (FEMA) و SAC انجام شد. اين پيشرفت عظيم در مدارك Fema-350/351 و SAC/FEMA-2000a,2000b قابل مشاهده است.
چهارچوب تحليلي قابليت اعتماد لرزه اي براي سازه ها توسط Jalayer & Cornel درمقالات (Cornel et al.2002 ; Jalayer 2003) مورد بررسي بيشتر قرار گرفت و بسط داده شد. آنها روابط تحليلي براي محاسبه احتمال تجاوز از حالت حدي با در نظر گرفتن عدم قطعيت شناختي و ذاتي در تحليل سازه اي پيدا كردند. اين چهارچوب به فرمت ساده تري تحت طراحي به فرمت DCFD درآمد كه در واقع مشابه همان طراحي در حالت حدي LRFD در آيين نامه هاي مورد استفاده مي باشد. اين فرمت باعث مي شود كه با سهولت بيشتري قابليت اعتماد لزره اي را در سطوح و درجات مختلف اطمينان محاسبه كنيم. در اين بررسي يك فرض اساسي وجود دارد كه گريز ميان طبقه اي حداكثر به صورت لوگ نرمال در هر سطح از شتاب طيفي توزيع شد كه توسط (Shome 1999) ارائه شد. مي توان به راحتي اثبات كرد كه اگر توزيع يك متغير با تعداد نمونه هاي بي نهايت كاملا لوگ نرمال باشد داريم ميانگين لگاريتم آن متغير برابر است با لگاريتم ميانه آن متغير. در نتيجه maximum interstory drift ratio (MIDR) به صورت لگ نرمال حول ميانه خود در هر سطح از شتاب طيفي توزيع شده است. اگرچه اين فرض لگ نرمال براي تعداد نمونه هاي محدود داراي تقريب است به همين دليل لگاريتم ميانه داده ها به صورت دقيق برابر با ميانگين لگاريتم داده ها نمي شود، بنابراين اين فرض داراي تقريب است. (Benjamin and Cornell 1970; Soong 2004)
در مقابل براي هر تابع توزيع دلخواه لوگاريتم ميانگين هندسي برابر است با ميانگين لگاريتم داده ها. در نتيجه اين فرض كاملا دقيق مي باشد و اين رابطه هميشه بدون هيچگونه محدوديتي برقرار است. (Shih and Binkowitz 1967)
در اين ضمينه آقاي ابياني و همكارانشان چهارچوب تحليلي قابليت اعتماد لرزه اي را براي قاب خمشي فولادي يكبار ميانه و يكبار ميانگين هندسي را شاخص مركزي لوگ نرمال در نظر گرفتند را بررسي كردند و نتايج كارهايشان نشان داد كه ميانگين هندسي در قابليت اعتماد لرزه اي قاب خمشي جواب دقيق تري نسبت به ميانه دارد.(Abyani et al. 2017)
در دو دهه گذشته مطالعه و تلاش هاي زيادي براي ارزيابي و بهتر كردن بحث عملكرد سكو هاي ثابت فلزي در زمينه فراساحل انجام گرفته است. آيين نامه (DNV 1996) براي قابليت اعتماد سازه هاي فراساحل كه براي طراحي اين سازه ها از بحث هاي تجربي و علمي روي آنالير هاي آمار احتمالاتي تشكيل شده بود راهبردي را معرفي كرد. بررسي عملكرد سكوي ثابت فلزي تحت بار امواج قوي با دوره بازگشت طولاني با استفاده از روش Wave Endurance Time (WET) توسط (Hasan et al.2010) صورت گرفت. در اين بررسي، امواج دريا را به صورت مصنوعي توليد كردند به نحوي كه با گذشت زمان بر شدت اين امواج افزوده مي شد. در نتيجه مهمترين فايده اين روش آنست كه عملكرد سازه را تحت بارگزاري امواج مختلف بررسي مي كند.
(Elsayed et al. 2016) يك روش جديدي براي ارزيابي قابليت اعتماد سكو هاي فراساحل براي خرابي ناشي از زلزله معرفي كرد. آنها معادلات خرابي ناشي از زلزله كه در حالات مختلف با استفاده از روش قابليت اعتماد دست يافته بودند را بر اساس المان محدود حل مي كردند. همچنين معادلات درجه اول يا خطي و درجه دوم را براي محاسبه شاخص هاي قابليت اعتماد استفاده كردند كه با مقادير هدف مطرح شده در آيين نامه ها مقايسه كردند و براي چك كردن صحت مقادير و طبيعت از آيين نامه مورد بررسي قرار گرفت. بحث مدلسازي عدم قطعيت ها با در نظر گرفتن آناليز هاي غير خطي روي سكو ها به نحوي كه بتوان اثر عدم قطعيت هاي مختلف را در آناليز هاي قابليت اطمينان بررسي كرد صورت پذيرفت. از آنجاييكه در اين بررسي ها جكت معمولا تحت بارگزاري هاي شديد كه به رفتار غير خطي مي رسد نيازمند يك ابزار تحليلي قوي مي باشد كه براي رفع اين نياز از Incremental Dynamic Analysis (IDA) استفاده مي شود. (Vamvatsikos and Cornell 2002)
آقايان عسگريان و عجمي براي اولين بار روش IDA را روي جكت مورد بررسي قرار دادند.
(Asgarian and Ajami 2010)
در اين بررسي ها مقادير گريز ميان طبقه اي به عنوان ابزار نياز مهندسيEngineering Demand Parameter (EDP) در نظر گرفته شد و شتاب طيفي در پريود مود اول سازه به عنوان Intensity Measure (IM) در نظر گرفته شد.
روش Probablistic Incremental Wawe Analysis (PIWA) توسط آقاي گل افشاني و همكاران تحت بار امواج بجاي زلزله ارائه گرديد. (Golafshani et al. 2011)
در روش ارائه شده آناليز ها به صورت استاتيكي و ديناميكي بررسي شد. همچنين براي مدلسازي عدم قطعيت هاي شناختي براي كاهش حجم آناليز ها از تركيب روش Latin Hypercube sampling (LHS) (McKay et al. 1979) وSimulated Annealing (SA) استفاده كردند.(Vorechovsky and Novak 2009)
عجمي از روش كلي Interaction IDA براي لحاظ كردن اثر عدم قطعيت هاي شناختي و بارگزاري زلزله در پارامترهاي مدلسازي، پارامتر هاي مدلسازي خاك و عدم قطعيت هاي ذاتي زلزله بر روي سكو استفاده كرد و همچنين براي پيش برد بررسي ها از تركيب آناليزهاي (LHS) و (SA) استفاده كردند. پارامتر هاي داراي عدم قطعيت مفروض شامل تنش تسليم، مدول الاستيسيته،‌ سرعت موج برشي، ضريب كاهندگي برشي و ضريب ميرايي بودند. (Ajami et al. 2014)
در بررسي ديگر آقايان اددين و كيم متودولوژيي براي خسارات ناشي از زلزله سازه در سكوي ثابت فلزي Seismic Life Cycle Cost (SLCC) ارائه كردند. همچنين آنها سيستم يك درجه آزادي معادل را بجاي سازه اصلي استفاده كردند و بدين ترتيب حجم محاسبات مربوط به IDA و شكنندگي را كاهش دادند. در اين روش حجم محاسبات به صورت چشمگيري كاهش پيدا كرد و منحني هاي شككندگي تقريبي و IDA هاي محلي را بجاي ساختار اصلي معرفي كردند. همچنين در روابط تحليلي براي محاسبه تخمين خسارت در نظر گرفته شد. (El-Din and Kim 2014)
در تمامي اين مطالعات فرض بر اين مبنا است كه اين نياز سازه اي در سطوح مختلف اندازه شدت چه شتاب چه ارتفاع موج از توزيع لوگ نرمال حول ميانه طبعيت مي كند. (Asgarian and Ajami 2010; Golafshani et al. 2011; Ajami et al. 2014; El-Din and Kim 2016)
هدف اصلي اين مقاله بررسي اعتبار فرض لوگ نرمال براي سكو است و براي اين منظور از تست Anderson – Darling استفاده شده است. در ضمن دقت فرض لگ نرمال هم بر مبناي شاخص ميانه و هم بر مبناي شاخص ميانگين هندسي در دو محدوده ارزيابي شده است 1) محدوده اي كه هيچ يك از ركوردها به خرابي نرسيده است 2) محدوده اي كه در آن برخي از ركوردها به حد خرابي رسيده اند.
(Anderson and Darling 1954)

بخشی از مقاله انگلیسی:

1. Introduction

Earthquake is one of the most destructive natural disasters which may make drastic damages to the existing structures. Different random nature of earthquake such as occurrence time and location or seismic wave propagation makes it quite complicated for the engineers to anticipate the exact seismic behaviour of the structures. However, after the 1994 Northridge and the 1995 Kobe earthquakes, significant progress was made in earthquake engineering by Federal Management Agency (FEMA) and SAC (joint venture of Structural Engineers Association of California (SEA), Applied Technology Council (ATC), Consortium of Universities for Research in Earthquake Engineering (CUREE)) projects. This highly efficient project has been proposed in FEMA-350/351 guidelines (SAC/ FEMA-2000a, 2000b). The analytical framework of seismic reliability evaluation has been widely expanded by Jalayer and Cornell (Cornell et al. 2002; Jalayer 2003). They derived closed form expressions for the probability of exceeding a limit state considering both aleatoric and epistemic uncertainties in structural and seismic Analyses. This framework became more simplified in a Demand and Capacity Factored Design (DCFD) format (Cornell et al. 2002; Jalayer 2003) which is quite similar to the familiar Load and Resistance Factor Design (LRFD) format (AISC 2003). This format makes it possible to calculate the seismic reliability of the structure at each selected confidence level. In this process, one of the most fundamental assumptions introduced by Shome (1999) is that the maximum interstory drift ratio (MIDR) distributes lognormally at each level of spectral acceleration. It could be easily proven that for a perfectly lognormal random variable (a lognormal population with infinite sample size), the mean of the logarithm of that variable is equal to the logarithm of the median of the same variable (Benjamin and Cornell 1970; Soong 2004). As a result, MIDR demand distributes lognormally around its median at each level of spectral acceleration (Sa) (Shome 1999). However, in a lognormal sample with a finite sample size, the logarithm of the sample median is not exactly equal to the mean of the logarithm of the same sample, and consequently, the mentioned assumption might have some approximations. On the contrary, for any arbitrary random variable the sample geometric mean exactly equals the mean of the logarithm of that sample (Shih and Binkowitz 1967). In this respect, Abyani et al. (2017) compared the analytical framework of seismic reliability evaluation of steel moment frames based on the sample median and the sample geometric mean as the index of central tendency. The results of their study illustrated that the sample geometric mean could lead to more accurate results. From another perspective, in the last two decades, a lot of effort has been made to evaluate and improve the performancebased assessments of the jacket type offshore platforms (JTOPs) (Hasan et al. 2010; Jahanmard et al. 2015; Elsayed et al. 2016). In 1996, Det Norske Veritas (DNV 1996) published a guideline report for the offshore structural reliability which comprised experience and knowledge on the application of probabilistic methods to structural design and provided advice on probabilistic modelling and structural reliability analysis of jacket structures. In another study by Jahanmard et al. (2015), wave endurance time (WET) was addressed as an applicable method for performance-based evaluation of fixed offshore platforms under extreme waves. In this research, artificial wave records called wave functions were designed so that their excitations gradually increase with time. Consequently, the main advantage of this approach was that it could assess the structural performance under various wave load conditions through a single time-history analysis. Elsayed et al. (2016) presented a new method for reliability assessment of a fixed offshore jacket platform against earthquake collapse. They computed the probability of platform collapse under seismic loading using a finite element reliability code. The first and second order reliability methods were used to calculate the safety indices, which could be compared with the target safety levels in offshore platform design codes. Additionally, uncertainty modelling with the nonlinear dynamic analysis of JTOPs was discussed for how to account for the different uncertainties in the reliability assessments. Since jacket platforms may have inelastic behaviour during strong ground motions, it is necessary to use advanced structural analysis methods such as incremental dynamic analysis (IDA) (Vamvatsikos and Cornell 2002). Asgarian and Ajamy (2010) studied the seismic performance of the JTOPs, employing IDA for the structural analysis. They used the story drift as the engineering demand parameter (EDP) and first mode-spectral acceleration as the intensity measure (IM). Golafshani et al. (2011) proposed the method of probabilistic incremental wave analysis (PIWA) to evaluate the performance of JTOPs subjecting to sever wave loadings. In this approach, both static and dynamic wave analyses were implemented to estimate the distribution of wave height intensities. Also, an efficient combination of Latin hypercube sampling (LHS) (McKay et al. 1979) and simulated annealing (SA) technique (Vorechovsky and Novak 2009) was employed to reduce the amount of computational expenses. Further, Ajamy et al. (2014) introduced a comprehensive interaction IDA method to incorporate different sources of uncertainties associated with seismic load, modelling parameters and soil properties in the stochastic seismic analysis of JTOPs. In order to propagate these uncertainties, they used the same combination of LHS and SA technique to model the correlation of the uncertain parameters such as yield strength, elasticity modulus, shear wave velocity, shear modulus reduction and damping ratio. In another study, El-Din and Kim (2014) developed a simple methodology for seismic life cycle cost (LCC) estimation of steel jacket platforms. They utilised equivalent single degree of freedom system instead of the main structure, and eliminated the full IDA and fragility analysis. Instead, approximate fragility curves and localised IDA curves were used as well as a probabilistic simple closed-form solution for loss estimation. In all these studies (Asgarian and Ajamy 2010; Golafshani et al. 2011; Ajamy et al. 2014; El-Din and Kim 2014), it was assumed that the structural demand conditional on a seismic intensity or a wave height level follows a lognormal distribution around its sample median. However, this paper aims to investigate the validity of lognormal hypothesis for the structural demand of JTOP. In this regard, Anderson–Darling (AD) goodness of fit test (Anderson and Darling 1954) has been used to check whether the lognormal distribution is suitable for the structural demand of fixed offshore platforms or not. Furthermore, it is intended to compare the accuracy of seismic fragility curves based on both the sample median and the sample geometric mean as the statistical index of lognormal central tendency, in two regions: (1) where no records has reached the global dynamic instability and (2) at higher intensity levels where the records consecutively reach their collapse capacities.