การประเมินความเปราะบางต่อแรงแผ่นดินไหวของอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กรูปทรงไม่สม่ำเสมอในแนวระนาบด้วยวิธีการวิเคราะห์ผลตอบสนองเชิงเวลาโดยแยกโหมดเป็นอิสระ

Seismic fragility assessment of reinforced concrete building with plan irregularity using uncoupled modal response history analysis

Name: จักรพงษ์ ตามเพิ่ม

ThaSH: แผ่นดินไหว

ThaSH: วิศวกรรมแผ่นดินไหว

ThaSH: คอนกรีตเสริมเหล็ก

ThaSH: การออกแบบต้านทานแผ่นดินไหว

Abstract: การวิเคราะห์โครงสร้างเพื่อหาผลตอบสนองของโครงสร้างเมื่อถูกกระทำจากคลื่นแผ่นดินไหวที่สามารถจำลองพฤติกรรมของโครงสร้างได้ถูกต้องและให้รายละเอียดได้แม่นยำมากที่สุดคือ การวิเคราะห์หาผลตอบสนองที่มีพฤติกรรมไม่เชิงเส้นแบบประวัติเวลา (Nonlinear Response History Analysis, NLRHA) ทว่าการวิเคราะห์ด้วยวิธี NLRHA นั้นใช้ระยะเวลาและทรัพยากรในการประมวลผลมาก ทั้งนี้ในการวิเคราะห์บางปัญหาสำหรับอาคารทั่วไปที่ไม่มีความไม่สม่ำเสมอในแนวระนาบ และมีจำนวนมาก จึงได้มีการพัฒนาและศึกษาวิธีการวิเคราะห์ผลตอบสนองเชิงเวลาโดยแยกโหมดเป็นอิสระ (Uncoupled Modal Response History Analysis, UMRHA) โดยวิธีดังกล่าวสามารถลดระยะเวลาและทรัพยากรในการประมวลผลลง โดยหลักการของวิธี UMRHA นั้นจะทำการคำนวณผลตอบสนองเดี่ยวเชิงเวลาโดยแยกแต่ละโหมดเป็นอิสระต่อกัน และทำการรวมผลลัพธ์ที่ได้ในแต่ละโหมด ซึ่งความถูกต้องของผลตอบสนองนั้นขึ้นอยู่กับความถูกต้องของแบบจำลองพฤติกรรมภายใต้แรงกระทำแบบวัฏจักร การศึกษาในครั้งนี้มุ่งเน้นศึกษา การวิเคราะห์หาผลตอบสนองและประเมินความเปราะบางต่อแผ่นดินไหวด้วยวิธี UMRHA ในอาคารคอนกรีตเสริมเหล็ก ที่มีลักษณะความไม่สม่ำเสมอในแนวระนาบเนื่องจากอาคารมีลักษณะความไม่สม่ำเสมอเชิงการบิดอย่างมาก และความไม่สม่ำเสมอจากการมีมุมหักเข้าข้างใน ตามมาตรฐานของ ASCE และมยผ.1301/1302-61 (ฉบับปรับปรุงครั้งที่ 1) จึงทำให้อาคารดังกล่าวที่มีโหมดการหมุนที่รุนแรง โดยแบ่งการศึกษาออกเป็น 2 ส่วน ดังนี้ ในส่วนที่หนึ่ง ทำการเปรียบเทียบความถูกต้องของการใช้วิธี UMRHA กับวิธี NLRHA เมื่อใช้หาผลตอบสนองต่ออาคารที่มีลักษณะดังกล่าว ซึ่งวิธี UMRHA นั้นจะใช้แบบจำลองเชิงเส้นสองช่วง (Bilinear Model) และแบบจำลองรูปธง (Flag Shape) ในการแทนพฤติกรรมภายใต้แรงวัฏจักรของอาคารตัวแทนในแต่ละโหมด เนื่องจากแบบจำลองทั้งสองนั้นสามารถนำมาใช้งานได้ง่าย ซึ่งจะตรงกับวัตถุประสงค์ของการศึกษาต้องการลดระยะเวลาในการหาผลตอบสนองของโครงสร้าง โดยจะใช้คลื่นแผ่นดินไหวที่มีลักษณะแตกต่างกันจำนวน 30 คลื่น ในส่วนที่สองจะทำการพัฒนาความเปราะบางที่มีระดับความเสียหายตาม Hazus (FEMA, 1997) ของอาคารตัวแทนจากผลตอบสนองที่ได้จากวิธี UMRHA ด้วยแบบจำลอง Bilinear และแบบจำลอง Flag Shape เพื่อตรวจสอบความแตกต่างของความเปราะบางของทั้งสองแบบจำลอง โดยใช้คลื่นแผ่นดินไหวสอดคล้องกับพื้นที่จังหวัดเชียงใหม่ จำนวน 350 คลื่น และพิจารณาเลือกคลื่นแผ่นดินไหวให้มีความหลากหลายและครอบคลุมมากเพียงพอ จากการศึกษาในส่วนแรกที่ทำการเปรียบเทียบความถูกต้องของการใช้วิธี UMRHA กับวิธี NLRHA พบว่าผลตอบสนองของอาคารตัวแทนที่ได้จากวิธี UMRHA ด้วยการใช้แบบจำลองทั้งสอง ในระดับผลตอบสนองโดยรวม (Global Responses) และผลตอบสนองระหว่างชั้น (Story-Level Response) ของอาคารตัวแทนในทิศทางแกน X นั้นมีผลตอบสนองที่ใกล้เคียงกับวิธี NLRHA จากการศึกษาพบว่าโหมดการหมุนที่รุนแรงของอาคารไม่ได้ส่งผลต่อการหาผลตอบสนองของวิธี UMRHA อย่างเห็นได้ชัด โดยผลตอบสนองที่ได้จากวิธี UMRHA ด้วยการใช้แบบจำลอง Bilinear จะมีความคลาดเคลื่อนมากกว่าการใช้แบบจำลอง Flag Shape และส่วนประกอบของผลตอบสนองในแต่ละโหมดของอาคารตัวแทน แสดงให้เห็นว่าโหมดแรกเป็นโหมดควบคุม (Dominant Mode) และผลตอบสนองจากโหมดอื่นๆ มีความเกี่ยวพันกันน้อยมาก (Weak Coupling) ส่วนในแง่ของระยะเวลาในการประมวลผล พบว่าวิธี UMRHA นั้นสามารถลดระยะเวลาได้เป็นจำนวนมากถึง 35 ชั่วโมง 30 นาที เมื่อทำการเปรียบเทียบระยะเวลาที่ใช้ในการวิเคราะห์หาผลตอบสนองด้วยวิธี NLRHA โดยใช้คลื่นแผ่นดินไหวกลุ่มแรก จำนวนทั้งหมด 30 คลื่น การศึกษาในส่วนที่สองนั้นทำได้การพัฒนาความเปราะบางของอาคารตัวแทนด้วยผลตอบสนองจากวิธี UMRHA ด้วยแบบจำลองทั้งสอง พบว่าการใช้แบบจำลอง Flag Shape นั้นความน่าจะเป็นที่จะถึงระดับความเสียหายต่างๆ มีค่าที่มากกว่าความน่าจะเป็นที่จะถึงระดับความเสียหายต่างๆ จากการใช้แบบจำลอง Bilinear

Abstract: The analysis of structural response to seismic waves with accuracy and precision that matches the actual behavior of the structure is called nonlinear response history analysis (NLRHA). However, NLRHA requires a lot of time and computational resources. To deal with this, the Uncoupled Modal Response History Analysis (UMRHA) method has been developed and studied, especially for typical buildings without plan irregularities and in large quantities. The principle of UMRHA is to calculate the time-history response for each mode separately and then combine the results from all modes. The accuracy of this method depends on the hysteretic behavior of each mode, which represents the structural behavior under earthquake loading. This study focuses on the seismic response analysis and fragility assessment of a reinforced concrete building with plan irregularities, characterized by extreme torsional irregularity and reentrant corner irregularity, as defined by ASCE standards and the development of DPT standard 1301/1302-61 (first revision), which can be strongly influenced by rotational modes. The study is conducted in two main parts. First, it compares the accuracy of the UMRHA method using both the bilinear and flag shape models with the NLRHA method when applied to this type of building, the bilinear model and a flag-shaped model are used to represent the hysteretic behavior in each mode, as these models are straightforward to implement and align with the study's goal of reducing structural response computation time. The study will use 30 different seismic waves with varying characteristics. In the second part, fragility curves representing different damage states are developed according to the Hazus methodology (FEMA, 1997), based on the responses of the representative building obtained from the UMRHA method using bilinear and flag shape models. The study will also compare the differences in fragility between the two models by applying 350 seismic waves that correspond to the seismic characteristics of the Chiang Mai region. The selected seismic waves ensure sufficient diversity and comprehensive coverage to the Chiang Mai region The initial part of the study found that the responses of the representative building obtained from the UMRHA method using both models, in terms of overall global responses and story-level responses along the X-axis, closely matched those obtained from the NLRHA method. The strong rotational modes of the building did not significantly affect the accuracy of the UMRHA method. However, the responses derived from the UMRHA method using the bilinear model showed slightly more discrepancies compared to those using the flag shape model. Additionally, the modal contributions to the response in each mode of the representative building indicated that the first mode is the dominant mode, with other modes exhibiting weak coupling. In terms of processing time, the UMRHA method significantly reduced processing time by as much as 35 hours and 30 minutes when compared to the time required for the NLRHA method, using the initial set of 30 seismic waves. In the second part of the study, the development of fragility curves for the representative building is based on responses from the UMRHA method using both models. It was found that the flag shape model results in a higher probability of reaching various damage states compared to the bilinear model.

มหาวิทยาลัยเชียงใหม่. สำนักหอสมุด

Address: เชียงใหม่

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: พุทธรักษ์ จรัสพันธุ์กุล

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Created: 2567

Modified: 2567-12-17

Issued: 2567-12-17

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมโยธา

Grantor: มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

©copyrights มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	650631048.pdf	28.89 MB	2	2025-12-21 05:26:28

ใช้เวลา

0.027405 วินาที