استفاده از الگوريتم ژنتيك در برآورد ضريب رفتار سازه‌ فولادي با مهاربندي واگرا تحت زلزله‌هاي حوزه نزديك گسل پالس‌گونه با رويكرد سطح عملكرد

Applying Genetic Algorithm to estimate the behavior factor of EBF steel frames under pulse-type near-fault earthquakes, performance level approach

مهم­‌ترين ويژگي ضريب رفتار اين است كه به طراح اين امكان را مي‌دهد تا با انجام يك تحليل الاستيك، ارزيابي سريعي از نيازهاي لرزه‌اي سازه به دست آورد. در كدهاي لرزه‌اي مانند استاندارد 2800، اين ضريب صرفاً به نوع سيستم مقاوم جانبي وابسته و با يك عدد ثابت معرفي شده است. اين در حالي است كه بين ضريب رفتار، شكل­‌پذيري (سطح عملكرد)، هندسه مدل و نوع زلزله (اعم از دور و نزديك) رابطه وجود دارد. ارائه يك رابطه­‌ي دقيق بين مشخصات هندسي سازه، سطح عملكرد طراحي و ضريب رفتار در قاب‌هاي فولادي واگرا تحت اثر زلزله‌هاي نزديك گسل، هدف اصلي مقاله حاضر است. بدين منظور، در ابتدا يك بانك داده‌­ي وسيع متشكل از 12960 داده با تنوع 3، 6، 9، 12، 15 و 20 طبقه، 3 تيپ سختي ستون و 3 درجه لاغري مهاربندي توليد و طراحي شده و در برابر 20 زلزله نزديك گسل داراي اثرات جهت پذيري پيش‌رونده براي 4 سطح عملكردي مختلف تحليل شدند. جهت توليد رابطه­‌ي پيشنهادي از 7533 داده آموزش در قالب الگوريتم بهينه‌­سازي ژنتيك استفاده شد. جهت اعتبارسنجي رابطه­‌ي پيشنهادي، 2515 داده آزمون، جهت محاسبه ميانگين مربعات خطاي رابطه در تابع برازش مورد استفاده قرار گرفت. نتايج حاصل از بررسي همبستگي رابطه‌­ي پيشنهادي نشان­‌دهنده­‌ي وجود دقت در ضرايب پيشنهادي است. همچنين براي اعتبارسنجي رابطه ارائه شده، مقايسه­‌ي بيشينه تغيير مكان غيرخطي سازه 5 طبقه فولادي طراحي شده بر مبناي روش نيرو، حاصل از رابطه‌­ي پيشنهادي و ميانگين برآورده شده از تحليل تاريخچه زماني غيرخطي همان سازه، مؤيد دقت رابطه‌­ي پيشنهادي است.

The most important feature of the behavior factor is that it allows the structural designer to be able to evaluate the structural seismic demand, using an elastic analysis based on force-based principles quickly. In seismic codes such as the 2800 Standard, this coefficient is merely dependent on the type of lateral resistance system and is introduced with a fixed number. However, there is a relationship between the behavior factor, ductility (performance level), structural geometric properties, and type of earthquake (near and far). The main purpose of this paper is to establish an accurate correlation between the geometrical characteristics of the structure, performance level and the behavior factor in eccentrically steel frames under earthquakes near-fault. For this purpose, a genetic algorithm is used. Initially, a wide database consisting of 12960 data with 3-, 6-, 9-, 12-, 15- and 20- stories, 3 column stiffness types, and 3 brace slenderness types were designed and analyzed under 20 pulse-type near-fault earthquakes for 4 different performance levels. To generate the proposed relation, 7533 training data in the form of genetic optimization algorithm were used. To validate the proposed relationship, 2515 test data were used to calculate the mean squared error of the relationship in the fitness function. The results of the correlation show accuracy of the proposed coefficients. Also, the comparison of the response of maximum inelastic displacement of 5stories EBF from the proposed correlation and the mean inelastic time history analysis confirms the accuracy of the estimated relationship.