عنوان

توسعه روش تحلیل استاتیکی غیر خطی برای سکوی ثابت شابلونی فراساحل تحت اثر بار زلزله

Country Code

IR

Number

۴۲۸۴پ

.Language of Text, Soundtrack etc

فارسی

Country of publication

IR

Title Proper

توسعه روش تحلیل استاتیکی غیر خطی برای سکوی ثابت شابلونی فراساحل تحت اثر بار زلزله

General Material Designation

[پایان‌نامه]

Parallel Title Proper

Extension of Nonlinear Static Analysis Method for Fixed Jacket Offshore Platform under Earthquake Load

First Statement of Responsibility

/محمد زرین

Name of Publisher, Distributor, etc.

: مهندسی عمران

Date of Publication, Distribution, etc.

، ۱۳۹۹

Specific Material Designation and Extent of Item

۲۵۳ص.

Other Physical Details

:

Text of Note

زبان: فارسی

Text of Note

زبان چکیده: فارسی

Text of Note

چاپی - الکترونیکی

Text of Note

مصور، جدول، نمودار

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

مهندسی عمران- سازه‌های دریایی

Date of degree

۱۳۹۹/۱۰/۰۱

Body granting the degree

صنعتی سهند

Text of Note

تحلیل استاتیکی غیر خطی می تواند در مرحله طراحی برای بررسی کفایت میزان شکل‌پذیری سکوهای دریایی جاکت تحت اثر زلزله سطح نامتعارف( (ALE) زلزله سطح شکل‌پذیری در نسخه های قبلی API) مورد استفاده قرار بگیرد .با توجه به مطالعات گذشته، فقط تحلیل استاتیکی غیر خطی متداول فقط برای ارزیابی پاسخ تخمینی اولیه سکوهای دریایی جاکت مورد استفاده قرار گرفته است که دارای محدودیت های ذاتی می باشد .با توجه به این محدودیت ها، هدف اصلی این رساله، ارائه چندین روش استاتیکی غیر خطی پیشرفته برای اهداف طراحی لرزه ای سکوهای دریایی جاکت می باشد .بدین منظور، یک روش استاتیکی غیر خطی چند مودیN ۲(MN ۲) پیشنهاد شده است که قانون ترکیب مودال SRSS در روشN ۲ توسعه یافته را اصلاح می کند .برای افزایش دقت این روش پیشنهادی، از چندین مود ارتعاشی استفاده شده است .مزایای اصلی روش استاتیکی غیر خطی پیشنهادی عبارتند از( :۱) با استفاده از فرمول مودال ارائه شده برای محاسبه تغییرمکان ها و دریفت ها، می توان اثر مودهای ارتعاشی بالاتر را در تخمین تقاضای لرزه ای سکوهای دریایی جاکت در نظر گرفت( .۲) برخلاف روشN ۲ توسعه یافته، در روش استاتیکی غیر خطیMN ۲، امکان اعمال علامت جبری( علامت معکوس) در مودهای ارتعاشی بالاتر وجود دارد .همچنین، نسخه های اصلاح شده ای از روش تحلیل مودال متوالی (CMP) ارائه شده است تا تغییرات تدریجی در خصوصیات دینامیکی سازه های سکوی دریایی جاکت و همچنین اثر مودهای ارتعاشی بالاتر در تخمین تقاضای لرزه ای این نوع سازه‌ها در نظر گرفته شود .نخستین روش اصلاحی، تحلیل مودال متوالی به روز رسانی شده (UCMP) نام دارد که در آن الگوی بار مود دوم در ابتدای مرحله دوم روشCMP ، براساس وضعیت غیرالاستیک سازه در انتهای مرحله اول، به روز رسانی شده است .روشUCMP، از نظر مفهومی یک مزیت عمده نسبت به روش‌های فعلی دارد، چرا که ضمن حفظ ماهیت غیرتطبیقی روشCMP ، تغییرات در خصوصیات دینامیکی را در الگوی بار اعمالی در نظر می گیرد .دومین روش اصلاحی، تحت عنوان روش استاتیکی غیرخطی متوالی تطبیقی-آلفا (ACMP) نامیده می شود که در آن، نموهای تغییرمکان تحلیل استاتیکی غیرخطی دو مرحله ای در روش UCMP براساس نسبت جرم مشارکت مودال موثر آنی) ( سازه تعریف گردد .برای بررسی دقت و کارایی روشهای ارائه شده، مطالعه موردی بر روی دو سکوی جاکت انجام شده است که با استفاده از این روشها، به ارزیابی عملکرد لرزه ای در زلزله سطح شکل پذیری این سازه‌ها پرداخته خواهد شد .نیازهای لرزه ای حاصل از روشهای پیشنهادی، با نتایج میانگین پاسخ تحلیل‌های تاریخچه زمانی غیرخطی که با استفاده از یک مجموعه حرکات زمین حوزه دور انجام شده است، مورد مقایسه قرار گرفته است .طیفهای پاسخ این حرکات زمین، نسبت به طیف پاسخ طراحی ALE مقیاس شده است .علاوه بر این، یک مطالعه آماری جامع نیز برای بررسی آثار مودهای ارتعاشی بالاتر بر روی پاسخ لرزه ای سکوهای دریایی جاکت ارائه شده است .به علاوه، تحلیل استاتیکی غیرخطی مودال متوالی به روز رسانی شده(UCMP) ، در قالب روش لنگر ثانویه مرتبه اول (FOSM) توسعه داده شده است تا روشFUCMP ، به عنوان یک روش ساده و سریع برای تعیین اثر عدم قطعیت های شناختی( مدلسازی) در سکوهای دریایی جاکت ارائه گردد .سپس، با انجام تحلیل حساسیت پاسخ های لرزه ای به عدم قطعیت در مشخصات مکانیکی مصالح فولادی، جرم و وزن و خصوصیات ژئوتکنیکی، نتایج تقاضای لرزه‌ای پیش‌بینی شده بوسیله روش UCMP با نتایج تحلیل تاریخچه زمانی، مورد مقایسه و بررسی قرار گرفته است .در نهایت، روش پیشنهادیFUCMP ، برای ارزیابی واریانس دریفت با در نظر گرفتن منابع عدم قطعیت شناختی به کار گرفته شده است .مطالعه آماری بین مقادیر طیفی در پریودهای مود دوم و سوم و دریفت‌های لرزه ای، نشان می‌دهد که تقاضاهای لرزه‌ای در فونداسیون و بخش پایین تر جاکت، همبستگی سیستماتیکی با شتاب های طیفی رکوردهای زلزله در مودهای ارتعاشی بالاتر دارند .این نتیجه نشان می دهد که مودهای ارتعاشی بالاتر، تأثیر قابل توجهی روی پاسخ های لرزه ای سکوهای دریایی جاکت دارند .همچنین، نتایج نشان می دهند که فرمول پیشنهاد شده برای محاسبه دریفت های مودال، دقت روشMN ۲ را در فونداسیون شمعی و طبقات مهاربندی شده پایین تر جاکت بهبود می بخشد .علاوه براین، تقاضاهای دریفت لرزه‌ای پیش‌بینی شده توسط روش پیشنهادیMN ۲، سازگاری بسیار خوبی با نتایج تحلیل تاریخچه زمانی در کل ارتفاع سکو دارد .همچنین، روش ارائه شده UCMP به مقدار قابل ملاحظه‌ای دقت تخمین دریفت در ارتفاع سازه را افزایش می‌دهد .اما مقدار کمی تفاوت در پایین‌ترین طبقه جاکت و همچنین ترازهای بالایی شمع‌ها مشاهده می‌شود .لذا، پیشنهاد می‌گردد تا از این روش زمانی استفاده شود که علاوه بر دقت تخمین، سادگی استفاده نیز مورد توجه باشد .به علاوه، تحلیل دو مرحله ای در روش ارائه شدهACMP ، تخمین مناسبی از پاسخ‌های لرزه‌ای سازه در طبقات پایینی جاکت و نیز در تراز فونداسیون دارد .نتایج تحلیل حساسیت نشان می‌دهد که نسبت دریفت به پارمترهای جرم و مؤلفه بار قائم، مقاومت تسلیم فولاد و مقاومت برشی زهکشی‌نشده خاک حساس است .همچنین، روش UCMP در تخمین تغییرات واقعی پاسخ نسبت به این پارامترهای عدم قطعیت، موفق می‌باشد .با این وجود، این روش پراکندگی بیشتری در پاسخ‌های فونداسیون شمعی نسبت به نتایح تحلیل تاریخچه زمانی مرجع، تخمین می زند .انحراف معیار دریفت‌های لرزه‌ای بدست‌آمده از روشFUCMP ، تطابق خوبی با نتایج حاصل از تحلیل تاریخچه زمانی دارد؛ هرچند، تفاوت‌های کمی در قسمت فونداسیون مشاهده می‌شود .

Text of Note

The static pushover analysis can be employed to check the adequate ductility of jacket type offshore platforms (JTOPs) under the abnormal level earthquake (ALE) in the design phase. The pushover analysis is mostly utilized in the preliminary design of JTOPs and in identifying the failure sequence of this type of structures. Moreover, only a conventional first-mode pushover analysis was adopted in the previous studies of JTOP response evaluations, which have some inherent limitations. In light of this limitation, the main purpose of this dissertation is to develop some enhanced pushover procedures for the seismic design of JTOPs. To this end, a multi-mode N2 (MN2) pushover procedure is proposed that modifies the SRSS modal combination rule in the extended N2 procedure. The proposed procedure utilizes several modes of vibration to increase the accuracy of the method. The main advantages of the proposed pushover procedure are classified as: (1) the effects of higher modes, in estimating the seismic demands of JTOPs, can be taken into consideration by using the presented modal formulation to compute the drifts. (2) the MN2 pushover method is capable of considering the algebraic sign (sign reversal) of the higher modes contrary to the extended N2 method. Furthermore, two modified versions of the consecutive modal pushover (CMP) procedure are proposed in order to take into account the progressive changes in the dynamic characteristics of JTOP structures as well as the effect of higher modes in estimating the seismic demands of JTOPs. The first modified procedure is called the updated consecutive modal pushover (UCMP) procedure, in which the second mode load pattern, at the start of the second stage of the CMP procedure, is updated based on the inelastic state of the structure at the end of the first stage. The UCMP procedure conceptually introduces a great advantage over the current procedures as it considers the change in the dynamic characteristics in the applied load pattern, while it maintains the non-adaptive nature of the CMP method. The second modified method is named as the adaptive-alfa consecutive modal pushover (ACMP) procedure to define the displacement increments of the two-stage pushover analysis in the UCMP procedure based on the instantaneous effective modal participating mass ratio () of the structure. To show the accuracy of the presented procedures, they are applied to two case study JTOP structures for the ductility level seismic performance evaluation. The seismic demands obtained by the proposed procedures are compared with the average results of the benchmark nonlinear response history analyses conducted using a suite of far-field ground motion records. These records are scaled to the ALE design response spectrum. The accuracy of the first mode pushover analysis is also evaluated with the NTH results, which has not been evaluated for JTOP structures in the previous research studies. Also, a comprehensive statistical study is presented to investigate the effects of higher modes on the seismic responses of the JTOP structures. Moreover, A simple and at the same time rigorous method is presented based on the advanced updated consecutive modal pushover (UCMP) procedure to consider the effects of modeling uncertainties on the seismic response of JTOP structures. The UCMP procedure is implemented in the FOSM probabilistic framework (FUCMP), and the step-by-step procedure is presented in detail. The proposed procedure aims to consider the effects of the higher modes as well as the change in the load pattern due to dynamic properties alteration during the analysis in the pushover-based uncertainty quantification of JTOP structures. The accuracy of the UCMP is evaluated for the sensitivity of the seismic demands of a typical fixed offshore platform to different random variables. The statistical study between the spectral values at the second and third mode periods and the seismic drifts reveales that the higher mode spectral accelerations of the records have a systematic correlation with the seismic demands at the foundation part and the lower part of the jacket. This finding indicates that the higher modes of responses do have a considerable effect on the seismic responses of the jacket offshore platforms. The utilized formulation for the modal combination is shown to improve the accuracy of the MN2 method at the pile foundation and at the lower braced storey levels of the jacket. Moreover, the seismic drift demands predicted by the proposed MN2 method are in excellent agreement with the benchmark NRH results along the height of the platforms. In addition, the results show that notable improvements are achieved by the UCMP method in estimating the seismic demands of the lower braced stories of the jacket, where the effects of higher modes are expected to be more significant. Therefore, it is recommended to utilize the UCMP method when a trade-off between the accuracy of the pushover analysis and its simplicity is of interest. Moreover, the ACMP method produces an excellent prediction of the seismic demands at the lower stories of the jacket, and provides satisfactory estimations at the foundation part. Furthermore, the results of the sensitivity analyses reveal that the height-wise drift ratio is sensitive to the mass and vertical load uncertain parameters, yield strength of steel, and undrained shear strength of soil. Moreover, the UCMP procedure is relatively successful in predicting the true variation of the responses to these uncertain parameters. However, this procedure introduces more variability in the responses of the pile foundation in comparison with the benchmark NRH results. The standard deviation of the seismic drifts obtained by the FUCMP procedure is in good agreement with those of the NRH analysis, despite the fact that some discrepancies are observed in the foundation part.

ba

Parallel Title

Extension of Nonlinear Static Analysis Method for Fixed Jacket Offshore Platform under Earthquake Load

تحلیل استاتیکی غیرخطی ارتقا یافته

تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی

اثر مودهای ارتعاشی بالاتر

Subject Term

Enhanced nonlinear static procedure; Nonlinear response history analysis; Higher mode effects; The multi-mode N2 (MN2) pushover procedure; Updated consecutive modal pushover procedure (UCMP); Uncertainty

Subject Term

تحلیل استاتیکی غیرخطی ارتقا یافته‌؛ تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی‌؛ اثر مودهای ارتعاشی بالاتر؛

زرین، محمد

مصطفی قره‌باغی، احمدرضا، استاد راهنما

پورشا، مهدی، استاد راهنما

Country

ایران

Date of Transaction

20230715

Call Number

عمران ،۳۰۲۹۸ ،۱۳۹۹

Host name

ه‌لزلز راب‍ رثا ت‌حت‍ ل‌حاسارف‍ ی‌نولباش‍ ت‌باث‍ ی‌وکس‍ ی‌ارب‍ ی‌طخ‍ ریغ‍ ی‌کیتاتسا ل‌یلحت‍ ش‌ور ه‌عسوت‍.pdf

Access number

عادی

Compression information

عادی

Date and Hour of Consultation and Access

a41.pdf

Date and Hour of Consultation and Access

p30298.pdf

Bits per second

0

Contact for access assistance

ایمانی

Electronic Format Type

متن

File size

0

Record control number

پ۴۲۸۴

Public note

فارسی

نمایه‌سازی قبلی

pe

TF

92029

1

a

Y