Development of ground motion selection and scaling framework compatible with TBEC-2018

Abstract

Zaman-tanım alanında yapılan doğrusal olmayan dinamik analizler, günümüz deprem şartnameleri için, bina performansını belirlemek için birincil araçlardır. Son yıllarda bilgisayarlı hesap araçlarının gelişen gücü göz önüne alındığında, doğrusal olmayan dinamik analizler ile bina performansı belirlemek, gittikçe daha verimli hale gelmektedir. Buna rağmen, zaman-tanım alanında yapılan analizlerin temel girdisi olan ölçeklenmiş deprem kayıtlarının nasıl seçileceği ve kullanılacağı hakkında, deprem mühendisliği alanında bir fikir birliği bulunmamaktadır. Bu çalışma, tepki spektrumuyla en uyumlu kayıtların bulunmasını sağlayan ve bu kayıtları seçilen bir tasarım spektrumuna uyarınca ölçekleyen bir "Scalepy" isimli bir algoritma geliştirmeyi öngörüyor. Bu algoritma, veri tabanında bulunan deprem kayıtlarından, tepki spektrumuna göre en az saçılım gösteren belirli sayıdaki kaydın, iteratif bir metot yardımıyla bulunması prensibine dayanıyor. Yapısal analizlerdeki en büyük bilinmezlik, binlerce kayıt arasından en uygun olanları belirlemek olduğundan, bu algoritma tepki parametrelerini optimize etmeyi amaçlıyor. Bu çalışma Python programlama dilinde, açık kaynak olarak geliştirilmiş olup Github deposunda paylaşılmış olup kullanıcı ve geliştiricileri herhangi bir engel olmadan algoritma ve yöntemi geliştirmeleri mümkün kılacaktır.

In the seismic provisions of current building codes and standards, dynamic nonlinear time-history analysis is the ultimate assessment tool for failure mechanisms. Owing to the rapid development of computational methods in structural analysis, there is a growing tendency to perform nonlinear dynamic analysis. However, there is currently no consensus in the earthquake engineering community on how to appropriately select and scale the ground acceleration time series for seismic design and performance assessment of buildings. This study proposes a framework named as "Scalepy" for ground motion selection and scaling, with a focus on selecting the earthquake records that are most compatible with the response spectrum. The challenge of selecting set of accelerograms for time-domain analysis is of practical and academic interest. The algorithm is based on an iterative method to find the record set that causes the least scatter from a given design spectrum. As scaling procedure, the conventional amplitude scaling method is used, to avoid of manipulation the frequency content. Since the largest source of uncertainty comes from ground motion selection, this method aims to obtain optimal time series for engineering demand parameters in amplitude scaling. Scalepy is developed in Python programming language as an open-source project which is shared in GitHub repository to enable any user or developer to contribute the algorithm and methodology without any restriction.