ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای ساختمان های موجود با توجه به تلفات و خسارات ناشی از زلزله‌های اخیر، بسیار ضروری می باشد. الزام اینگونه برآوردها در جهت تدوین و تکمیل طرح‌های پیشگیری، آماده‌سازی شامل ارتقاء ظرفیت های مقابله با سوانح و نیز بهسازی لرزه‌ای مناطق مختلف شهری در سیاست‌گذاری‌های مرتبط با مدیریت خطرپذیری لرزه‌ای شهری نمایان است. هدف اساسی در این رساله ارائه مدل ریسک لرزه‌ای، جهت مطالعه خسارت در مناطق شهری با تاکید بر توسعه توابع آسیب پذیری برای ساختمان‌های متداول فولادی با اتصالات خورجینی موجود در سطح تهران می‌باشد. این مدل در دو فاز مختلف ارائه می‌گردد که اولین فاز جهت برآورد آسیب‌پذیری ساختمان‌ها و تلفات و دومین فاز شامل بررسی انسداد معابر در منطقه مطالعاتی بوده که قابل گسترش برای سایر مناطق می‌باشد. در این راستا منطقه ۱۷ شهرداری تهران، انتخاب و گونه‌های ساختمانی مختلف در این منطقه شناسایی گردید. علاوه بر استفاده از روش‌های طیف ظرفیت و روش تجربی مهلرزه‌ای برای توسعه توابع آسیب‌پذیری سازه‌های منتخب بتنی، فولادی و بنایی، بدلیل اهمیت ویژه ساختمان‌های فولادی با اتصالات خورجینی، توابع شکنندگی آنها از طریق مدل‌سازی تحلیلی و با جزئیات بیشتر مورد بررسی توسعه داده شد. رفتار لرزه ای و ظرفیت باربری جانبی گونه های شناسایی شده ساختمان‌های فولادی با اتصالات خورجینی با سیستم باربر جانبی مهاربند همگرای ضربدری، میانقاب بنایی غیرمسلح و ترکیب آن دو (در دو گروه سازه‌های ۳ طبقه و ۵ طبقه)، از طریق تحلیل‌های استاتیکی غیرخطی و تحلیل‌های دینامیکی فزاینده IDA، ارزیابی شده و منحنی‌های شکنندگی و آسیب‌پذیری متناظر هر یک بدست آمد. تحلیل‌های IDA، با استفاده از ۲۲ جفت شتابنگاشت مقیاس شده دور از گسل که توسط ۶۳-ATC ارائه شده و بهره‌گیری از نرم‌افزار OpenSees انجام گردید. در این محاسبات، علاوه بر عدم قطعیت‌های ناشی از رکوردهای زلزله، عدم قطعیت‌ها و محدوده‌های واقعی پارامترهای تاثیرگذار در سازه، نظیر اطلاعات بدست آمده از آزمایش‌های تجربی و سایر منابع اطلاعاتی مرتبط با مصالح و اجزای سازه ای و فرضیات صورت گرفته شده در مدل‌سازی، به نحو مناسبی لحاظ گردید. در نهایت با استفاده از نتایج منحنی‌های شکنندگی، به بررسی احتمال تجاوز از سطوح عملکردی و خسارت در سه سطح متناظر با تغییرمکان‌های نسبی (دریفت) سطوح قابلیت استفاده بی‌وقفه (IO)، ایمنی جانی (LS) و آستانه فروریزش (CP)، در یک سایت مشخص، برای زلزله بیشینه مورد انتظار (MCE) و زلزله طرح (DBE) پرداخته شد. در حالت کلی و با بررسی منحنی‌های شکنندگی بدست آمده، عملکرد سازه‌های فولادی با اتصالات خورجینی شامل سیستم مهاربند و میانقاب بنایی بهتر از دو سیستم سازه‌ای دیگر مشاهده شد. نتایج بررسی‌ها همچنین نشان داد که احتمال تجاوز از سطوح عملکردی و خسارت IO، LS و CP در سازه‌های ۳ طبقه با سیستم باربر جانبی ترکیب مهاربند و میانقاب، تحت زلزله با دوره بازگشت ۲۴۷۵ سال (بدست آمده از تحلیل PSHA)، به ترتیب برابر ۸۷، ۷۰ و ۵۶ درصد می‌باشد. همچنین این مقادیر برای سازه‌های ۵ طبقه به ترتیب ۹۱، ۷۱ و ۶۲ درصد بدست آمد. با توجه مقادیر بدست آمده، بهسازی لرزه‌ای این سازه‌ها در شهر تهران بسیار ضروری است. به منظور توسعه توابع آسیب‌پذیری و خسارت سایر ساختمان‌های محدوده مطالعاتی، شامل سازه‌های بتنی، فولادی و بنایی، از دو روش مکانیکی (روش به اصطلاح طیف ظرفیت) و روش تجربی مهلرزه‌ای استفاده گردید. در استخراج منحنی‌های آسیب‌پذیری به روش مکانیکی که بر اساس روش طیف ظرفیت پایه‌ریزی شده است، برای تولید توابع شکنندگی از ترکیب منحنی ظرفیت سازه‌ها و طیف تقاضای منطبق بر شرایط منطقه (طیف ویژه ساختگاه) استفاده شد. توسعه منحنی‌های آسیب‌پذیری ساختمان‌ها در روش مهلرزه‌ای نیز از طریق کالیبراسیون نتایج مقدماتی توابع خسارت ارائه شده در اسناد RISK-UE، با استفاده از توابع خسارت تجربی موجود، نتایج توابع تحلیلی، روش مکانیکی و برخی قضاوت‌های کارشناسی صورت گرفت. اعتبار منحنی‌ها و توابع خسارت بدست آمده از سه روش اشاره شده، با توابع آسیب‌پذیری بدست آمده برای ساختمان های تخریب شده در زلزله‌های بم، منجیل، ترکیه (به دلیل شباهت در ساخت و ساز با گونه‌های ساختمانی ایران) و مطالعات جایکا (۲۰۰۴) مورد مقایسه قرار گرفت. در انتها با پیاده‌سازی فاز اول مدل ریسک توسعه داده شده در GIS، نقشه های توزیع خسارت ساختمان های تخریب شده در سطوح خرابی مختلف و تلفات انسانی ناشی از فروریزش ساختمان‌ها، بر مبنای زلزله‌های سناریوی منتخب در شهر تهران و نیز بر اساس سناریوی زلزله دوگانه اهر – ورزقان (۱۳۹۱) در حومه شهر اهر توسعه داده شده و نتایج حاصله با اطلاعات تجربی خسارات، مورد مقایسه قرار گرفت. در راستای فاز دوم مدل ریسک توسعه داده شده در این رساله، همچنین مدلی تحلیلی و GIS مبنا، برای ارزیابی سطح و شدت انسداد معابر ناشی از تخریب ساختمان‌های مجاور هر معبر، توسعه داده شد که در آن نرخ تخریب ساختمان‌ها از طریق روش مهلرزه‌ای بدست آمده و در ترکیب با ارتفاع سازه و شکل توده آوار، جهت تخمین انسداد راه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. مدل توسعه داده شده، در منطقه ۱۷ شهرداری تهران پیاده‌سازی شده و پس از استخراج اطلاعات مربوط به پهنه‌بندی خسارت ساختمان های مسکونی مشخص شده بر مبنای زلزله‌های سناریو منتخب در GIS، انسداد معابر با مدل‌سازی توزیع آوار مورد بررسی قرار گرفت.
ارائه مدل لرزه ای ریسک شهری با تاکید بر توسعه توابع شکنندگی به منظور برآورد آسیب پذیری ساختمان های متداول شهری/کیانی امیر
/توسط Arash Eslamiارزیابی آسیب پذیری لرزه ای ساختمان های موجود با توجه به تلفات و خسارات ناشی از زلزله‌های اخیر، بسیار ضروری می باشد. الزام اینگونه برآوردها در جهت تدوین و تکمیل طرح‌های پیشگیری، آماده‌سازی شامل ارتقاء ظرفیت های مقابله با سوانح و نیز بهسازی لرزه‌ای مناطق مختلف شهری در سیاست‌گذاری‌های مرتبط با مدیریت خطرپذیری لرزه‌ای شهری نمایان است. هدف اساسی در این رساله ارائه مدل ریسک لرزه‌ای، جهت مطالعه خسارت در مناطق شهری با تاکید بر توسعه توابع آسیب پذیری برای ساختمان‌های متداول فولادی با اتصالات خورجینی موجود در سطح تهران می‌باشد. این مدل در دو فاز مختلف ارائه می‌گردد که اولین فاز جهت برآورد آسیب‌پذیری ساختمان‌ها و تلفات و دومین فاز شامل بررسی انسداد معابر در منطقه مطالعاتی بوده که قابل گسترش برای سایر مناطق می‌باشد. در این راستا منطقه ۱۷ شهرداری تهران، انتخاب و گونه‌های ساختمانی مختلف در این منطقه شناسایی گردید. علاوه بر استفاده از روش‌های طیف ظرفیت و روش تجربی مهلرزه‌ای برای توسعه توابع آسیب‌پذیری سازه‌های منتخب بتنی، فولادی و بنایی، بدلیل اهمیت ویژه ساختمان‌های فولادی با اتصالات خورجینی، توابع شکنندگی آنها از طریق مدل‌سازی تحلیلی و با جزئیات بیشتر مورد بررسی توسعه داده شد. رفتار لرزه ای و ظرفیت باربری جانبی گونه های شناسایی شده ساختمان‌های فولادی با اتصالات خورجینی با سیستم باربر جانبی مهاربند همگرای ضربدری، میانقاب بنایی غیرمسلح و ترکیب آن دو (در دو گروه سازه‌های ۳ طبقه و ۵ طبقه)، از طریق تحلیل‌های استاتیکی غیرخطی و تحلیل‌های دینامیکی فزاینده IDA، ارزیابی شده و منحنی‌های شکنندگی و آسیب‌پذیری متناظر هر یک بدست آمد. تحلیل‌های IDA، با استفاده از ۲۲ جفت شتابنگاشت مقیاس شده دور از گسل که توسط ۶۳-ATC ارائه شده و بهره‌گیری از نرم‌افزار OpenSees انجام گردید. در این محاسبات، علاوه بر عدم قطعیت‌های ناشی از رکوردهای زلزله، عدم قطعیت‌ها و محدوده‌های واقعی پارامترهای تاثیرگذار در سازه، نظیر اطلاعات بدست آمده از آزمایش‌های تجربی و سایر منابع اطلاعاتی مرتبط با مصالح و اجزای سازه ای و فرضیات صورت گرفته شده در مدل‌سازی، به نحو مناسبی لحاظ گردید. در نهایت با استفاده از نتایج منحنی‌های شکنندگی، به بررسی احتمال تجاوز از سطوح عملکردی و خسارت در سه سطح متناظر با تغییرمکان‌های نسبی (دریفت) سطوح قابلیت استفاده بی‌وقفه (IO)، ایمنی جانی (LS) و آستانه فروریزش (CP)، در یک سایت مشخص، برای زلزله بیشینه مورد انتظار (MCE) و زلزله طرح (DBE) پرداخته شد. در حالت کلی و با بررسی منحنی‌های شکنندگی بدست آمده، عملکرد سازه‌های فولادی با اتصالات خورجینی شامل سیستم مهاربند و میانقاب بنایی بهتر از دو سیستم سازه‌ای دیگر مشاهده شد. نتایج بررسی‌ها همچنین نشان داد که احتمال تجاوز از سطوح عملکردی و خسارت IO، LS و CP در سازه‌های ۳ طبقه با سیستم باربر جانبی ترکیب مهاربند و میانقاب، تحت زلزله با دوره بازگشت ۲۴۷۵ سال (بدست آمده از تحلیل PSHA)، به ترتیب برابر ۸۷، ۷۰ و ۵۶ درصد می‌باشد. همچنین این مقادیر برای سازه‌های ۵ طبقه به ترتیب ۹۱، ۷۱ و ۶۲ درصد بدست آمد. با توجه مقادیر بدست آمده، بهسازی لرزه‌ای این سازه‌ها در شهر تهران بسیار ضروری است. به منظور توسعه توابع آسیب‌پذیری و خسارت سایر ساختمان‌های محدوده مطالعاتی، شامل سازه‌های بتنی، فولادی و بنایی، از دو روش مکانیکی (روش به اصطلاح طیف ظرفیت) و روش تجربی مهلرزه‌ای استفاده گردید. در استخراج منحنی‌های آسیب‌پذیری به روش مکانیکی که بر اساس روش طیف ظرفیت پایه‌ریزی شده است، برای تولید توابع شکنندگی از ترکیب منحنی ظرفیت سازه‌ها و طیف تقاضای منطبق بر شرایط منطقه (طیف ویژه ساختگاه) استفاده شد. توسعه منحنی‌های آسیب‌پذیری ساختمان‌ها در روش مهلرزه‌ای نیز از طریق کالیبراسیون نتایج مقدماتی توابع خسارت ارائه شده در اسناد RISK-UE، با استفاده از توابع خسارت تجربی موجود، نتایج توابع تحلیلی، روش مکانیکی و برخی قضاوت‌های کارشناسی صورت گرفت. اعتبار منحنی‌ها و توابع خسارت بدست آمده از سه روش اشاره شده، با توابع آسیب‌پذیری بدست آمده برای ساختمان های تخریب شده در زلزله‌های بم، منجیل، ترکیه (به دلیل شباهت در ساخت و ساز با گونه‌های ساختمانی ایران) و مطالعات جایکا (۲۰۰۴) مورد مقایسه قرار گرفت. در انتها با پیاده‌سازی فاز اول مدل ریسک توسعه داده شده در GIS، نقشه های توزیع خسارت ساختمان های تخریب شده در سطوح خرابی مختلف و تلفات انسانی ناشی از فروریزش ساختمان‌ها، بر مبنای زلزله‌های سناریوی منتخب در شهر تهران و نیز بر اساس سناریوی زلزله دوگانه اهر – ورزقان (۱۳۹۱) در حومه شهر اهر توسعه داده شده و نتایج حاصله با اطلاعات تجربی خسارات، مورد مقایسه قرار گرفت. در راستای فاز دوم مدل ریسک توسعه داده شده در این رساله، همچنین مدلی تحلیلی و GIS مبنا، برای ارزیابی سطح و شدت انسداد معابر ناشی از تخریب ساختمان‌های مجاور هر معبر، توسعه داده شد که در آن نرخ تخریب ساختمان‌ها از طریق روش مهلرزه‌ای بدست آمده و در ترکیب با ارتفاع سازه و شکل توده آوار، جهت تخمین انسداد راه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. مدل توسعه داده شده، در منطقه ۱۷ شهرداری تهران پیاده‌سازی شده و پس از استخراج اطلاعات مربوط به پهنه‌بندی خسارت ساختمان های مسکونی مشخص شده بر مبنای زلزله‌های سناریو منتخب در GIS، انسداد معابر با مدل‌سازی توزیع آوار مورد بررسی قرار گرفت.