A proposed ground motion selection and scaling procedure for nonlinear response history analysis

Abstract

Performans esaslı deprem mühendisliğindeki gelişmelerle, zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz yöntemlerinin uygulanması son yıllarda yaygın hale gelmiştir. Doğrusal olmayan yapısal davranış analizlerinde kullanılacak yer hareketlerinin seçimi ve ölçeklendirilmesi, performans esaslı sismik değerlendirme yöntemlerinin en kritik adımlarından biridir. Bu çalışma, hedef şiddet ölçüsündeki belirsizliği, seçilen yer hareketi setinin spektral değişkenliği ile temsil eden bir kayıt seçim ve ölçeklendirme yöntemi sunmaktadır. Aday deprem kayıt setleri hedef spektral talepteki saçılım (standard sapma) değerlerine göre oluşturulmuştur. Optimum kayıt seti, belli bir periyot aralığında, medyan kayıt spektrumu ile hedef spektrumu arasındaki hatayı en aza indirecek bir optimizasyon algoritması kullanılarak ölçeklendirilmiştir. Ölçeklendirme aşamasında medyan kayıt spektrumu ile hedef spektrumu arasında makul bir eşleşme sağlanmaktadır. Bu prosedür, senaryo-bazlı spektrumdaki hedef şiddet dağılımını yakalayan bir ölçeklendirme aşamasına da imkan vermektedir. Bu çalışmada, yer hareketi şiddeti ölçüsündeki ve yapısal tepkideki belirsizlikleri kırılganlık eğrisi hesaplamalarında göz önüne alan istatistiksel bir model sunulmuştur. Göz önüne alınan belirsizliklerin sismik hasar tahminleri üzerindeki etkisini incelemek amacıyla, bu çalışmadan elde edilen sonuçlar geleneksel kırılganlık eğrisi yaklaşımıyla elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır.

With the advancement in performance-based earthquake engineering, nonlinear response history analysis of structures has become more common in recent years. The selection and scaling of ground motions for use in nonlinear response history analysis is one of the most critical steps in performance-based seismic assessment procedures. This study presents ground motion selection and scaling procedure that addresses the uncertainty in the spectral demand with the preserved dispersion within the ground motion set. The candidate ground motion sets are constructed based on dispersion statistics about the target spectral demand. The optimum ground-motion set is linearly scaled by using an optimization algorithm that minimizes the error between scaled median and target spectra. The scaling stage ensures that the median record spectrum provides a reasonable match to target median in a previously defined period interval. This procedure allows performing further modification on each scaled ground motion in order to match the target variance of the scenario-based spectrum. In this study, a novel probabilistic framework is presented to propagate the uncertainties in both ground motion intensity and the structural response on fragility curve estimations. To investigate the effects of uncertainties on seismic damage estimations, the results of this study are compared with those obtained by the conventional fragility curve approach.