Evaluation of practice-oriented nonlinear analysis methods for seismic performance assessments

Abstract

Son on yılda tek modlu artımsal itme analizinin sakıncalarını aşmak ve pratik mühendislikte uygulanabilirliğini geliştirmek amacı ile yüksek modların etkisini dikkate alan çok modlu itme analizi yöntemleri geliştirilmiştir. İtme analizinin teorik temellerinin tam manası ile henüz ortaya konulmayışı sebebiyle bu yöntemler farklı varsayımlar içermektedirler. Farklı varsayımlara dayanan birden fazla çok modlu itme analizi yönteminin olması bu yöntemlerin kabul ettikleri varsayımların geçerliliğini ve pratikte uygulamaları açısından sakıncalarını değerlendiren bir çalışma gerektirmektedir.Birden fazla çok modlu itme analizi metodu detaylı bir şekilde incelenmiş ve kabul ettikleri varsayımlara göre sınıflandırılmıştır. Bu çalışmada, çok modlu itme analizi yöntemlerinde kabul edilen varsayımların geçerliliği ve uygulamadaki sakıncaları üzerinde durulmuştur. Ayrıca, değişik varsayımlar içeren çok modlu ve tek modlu itme analizi yöntemlerini değerlendirmek ve sakıncalarını anlamak amacıyla parametrik bir çalışma yürütülmüştür.Görülmüştür ki bazı çok modlu itme analizi yöntemleri sadece yüksek modların etkisini içeren global itme eğrisini elde etmeyi amaçlamaktadırlar. Ancak, nonlineer statik analiz yöntemlerinin temel hedefi deprem istemlerini verilen bir deprem kaydı için tahmin etmek olmalıdır. İlginçtir ki bu hedefe ulaşmayı amaçlayan çok modlu itme analizi yöntemlerinin sayısı çok kısıtlıdır. Çok modlu itme analizi yönteminde önemli noktalardan bir tanesi modal katkıların göreli oranlarının her itme adımında belirli bir modal ölçeklendirme yöntemine göre belirlenmesidir. Çok modlu itme analizlerinde genel olarak benimsenen iki farklı modal ölçeklendirme metodu olduğu görülmüştür. Bunlar nonlineer spektral yerdeğiştimeye göre ve elastik spektral yerdeğiştirme ya da sözde-ivmeye göre modal ölçeklendirme yöntemleridir. Tespit edilmiştir ki elastik spektral değerlere göre modal ölçeklendirme metodunu kullanan yöntemlerin P-delta etkisi dikkate alındığında analizleri gerçekleştirilememektedir.

In the last decade, multi-mode pushover procedures have been developed in order to overcome the limitation of single-mode pushover analysis and to enhance the feasibility of the pushover analysis in engineering practice. Since pushover analysis has not been provided with a firm theoretical base, those multi-mode pushover procedures are based on various assumptions. The existence of several methods with different assumptions requires a detailed comparative evaluation in order to understand the validity of those assumptions and their limitations in terms of practical applicability.In this study, a number of multi-mode pushover analysis methods have been investigated in detail and classified with respect to their assumptions. The emphasis of this study is to evaluate the validity of those assumptions and their limitations. In addition, a parametric study is carried out in order to evaluate and understand the limitations of single-mode and multi-mode pushover analysis methods based on various assumptions.It has been observed that some multi-mode pushover analysis methods deal with estimating only structural capacity. Thus these multi-mode pushover analysis methods can be regarded only as capacity estimation tools. However, the main objective of the nonlinear static analysis should be the estimation of the seismic demands under a given earthquake ground motion. It has been observed that the number of multi-mode pushover analysis methods achieving this objective is very limited. Determination of relative modal contributions at each step with an appropriate modal scaling procedure is a critical point in a multi-mode pushover analysis As a result of the investigation, it has been observed that there are mainly two types of modal scaling procedures generally adopted: (a) scaling based on instantaneous inelastic spectral displacements, (b) scaling based on instantaneous elastic spectral displacements or pseudo-accelerations. It has been identified that multi-mode pushover methods adopting modal scaling procedure based on instantaneous elastic spectral quantities would not work when P-delta effects are considered.