شناسايي سختي طبقات در ساختمان هاي برشي با استفاده از آزمايش ارتعاش محيطي با نوفه بالا

Identification of Story Stiffness of Shear Buildings under Ambient Vibration Tests with Highly Noise polluted Data

شناسايي سيستم بر پايه داده برداري ارتعاش سازه به عنوان ابزاري قدرتمند براي رسيدن به يك مدل رياضي از رفتار ديناميكي سازه در سال هاي اخير مورد توجه مهندسان سازه قرار گرفته است. از ميان رويكردهاي توسعه يافته، رويكردهاي مبتني بر استفاده از داده هاي آزمايش ارتعاش محيطي كه بدون نياز به ابزارهاي تحريك پيچيده و بدون محدوديت توقف در سرويس دهي سازه، به شناسايي سيستم مي پردازند، از محبوبيت بيشتري برخوردارند. با توجه به تعداد بالاي درجات آزادي در برخي سازه ها و عدم امكان داده برداري در تمام درجات آزادي، در مواقعي لازم است تا داده برداري در درجات آزادي محدودي انجام گرفته و علاوه بر تعيين پارامترهاي مودي، مشخصه هاي فيزيكي نيز شناسايي گردند. از ميان مشخصه هاي فيزيكي سازه، مشخصه ي سختي در مسايل تشخيص خرابي داراي اهميت بيشتري است. هدف اين مقاله ارايه ي روشي جهت شناسايي سختي طبقات در ساختمان هاي برشي با استفاده از داده هاي پاسخ ناكامل خروجي است. بر اساس روش پيشنهادي كه بر پايه تيوري هاي ديناميك سازه ها و روش شناسايي زيرفضاي تصادفي استوار است، نخست زيرماتريس سختي شناسايي شده و سپس با معادلات ساده رياضي سختي طبقات تعيين مي گردند. از آنجايي كه در آزمايش ارتعاش محيطي، وجود نوفه دور از انتظار نمي باشد، در اين مقاله اثرات نوفه نيز مورد بررسي قرار گرفته است. براي ارزيابي روش پيشنهادي از مدل تحليلي سازه ي پنج طبقه برشي استفاده شده است. تحليل هاي گسترده توانمندي و دقت روش پيشنهادي را در شناسايي صحيح سختي طبقات در داده برداري هاي ناكامل حتي در حضور نوفه را تاييد مي كنند.

In recent years, Vibration Based System Identification (VBSI) as a powerful tool to disclosure a mathematical expression of dynamic behaviors of structures, is taken into consideration for structure engineers. Among developed strategies for VBSI, the strategies identifying under ambient vibration tests without using input data, with no limitation in serviceability and no need to complex excitation tools, have been more desirable. In some cases, regarding to high numbers of Degrees Of Freedom (DOFs) and impossibility of recording in whole DOFs, it is necessary to identify physical characteristics beside modal parameters with recording in limited numbers of DOFs. Among those physical characteristics, stiffness parameter is more important. The main goal of this paper is to present a method for identification of story stiffness in shear type buildings using incomplete structural responses. At the first, the sub matrix of structural stiffness matrix is identified by the proposed method based on the structural dynamics theory and the realization theory-based Stochastic Subspace Identification (SSI) method and then story stiffness will be available. Since the presence of noise is imaginable in ambient vibration tests, effects of noise also been investigated. To evaluate the proposed method, a five-story analytical shear building is studied. Extensive analysis show the high ability and accuracy of proposed method in correct identification of story stiffness from incomplete output records even in presence of noise.