■ هدف تحلیل ریسک زلزله SRA بخش عمران

مقدمه
تحلیل احتمالاتی کاربرد زیادی نزد طراحان و مهندسان و برنامه ریزان کاهش خسارات زلزله دارد. مشخص کردن سطح طراحی سازه ها بطور اختصاصی به ارزیابی ایمنی تسهیلات موجود، برنامه ریزی اجتماعی اقتصادی، کاهش اثرات بلایا و تعیین پیش نیاز های کاهش خطر و ریسک زلزله در سالهای اخیر به صورت احتمالاتی تعریف شده اند. قالب احتمالاتی روش معین مرسوم را تکمیل و ابزار جدیدی برای ارزیابی ریسک زلزله فراهم نموده است. به دلیل آنکه زلزله ها و اثرات آنها همگی پدیده های تصادفی هستند احتمالات برای تعیین زلزله بسیار مناسب هستند. تفاوتهای بسیار در مشاهدات حرکات زمین ، ریزش خاک وخسارات توانایی پیش بینی این پدیده ها با درجه ای از اطمینان را محدود می سازد. بعلاوه حتی سازه های مشابه ، هنگامی که در معرض زلزله ای معین قرار می گیرند، بعلت عدم اطمینان ها در طراحی وساخت پاسخ های متفاوت از خود نشان می دهند. مهندسین و زمین شناسان این پدیده ها را مورد مطالعه قرار داده اند، اما در حال حاضر پیش بینی رفتار آینده به دلیل عدم اطمینان های موجود امکان پذیر نیست.
SRA بهترین ابزار برای دستیابی به مشخصه های این پدیده تصادفی و عدم اطمینان آن در در طراحی سازه ها می باشد. در این مقاله مفاهیم پایه SRA و جزء اصلی آن، آنالیز خطر زلزله (SHA) بررسی می شود، همچنین هدف SRA ، گامهای اساسی انجام آن و توصیه هایی برای کاربرد آن انجام می شود.


هدف تحلیل ریسک زلزله (SRA):

تحلیل ریسک زلزله برای محاسبه احتمال اثرات ناگوار اقتصادی و اجتماعی یک زمین لرزه یا یک سری از زمین لرزه ها به کار می رود. تحلیل ریسک سه جزء دارد : بازه زمانی که ریسک زلزله ارزیابی می شود، خسارت یا کمی کردن اثرات ناگوار( اغلب به صورت خسارت های مالی و جانی) و تعیین احتمال وقوع خسارت در بازه زمانی مشخص شده. مهم ترین نیاز SRA تحلیل خطر زلزله می باشد که احتمال وقوع خطر زلزله در بازه زمانی مشخص را فراهم می آورد. در بین همه خطرات حاصل از زلزله حرکت زمین حاکم بر خرابی زلزله می باشد. ریزش ساختمان ها، انهدام سد ها ، زمین لغزش و روانگرایی نتیجه مستقیم حرکت نیرومند زمین هستند. سایر علت های اصلی خسارت های زمین لرزه ، حرکت گسل- که باعث تخریب خطوط لوله و پی ها می گردد- و سونامی -که باعث تخریب نواحی ساحلی می گردد- می باشند.

فواید SRA نسبت به تحلیل معین مرسوم توانایی آن در اعمال عدم اطمینان ها - عدم اطمینان در علوم زمین ، اطلاعات مهندسی – و پدیده های تصادفی در وضعیت کمی می باشد. SRA پتانسیل لرزه خیزی یک ناحیه، طبیعت تصادفی وقوع زلزله ها ، طبیعت تصادفی حرکت زمین پس از زلزله ها، پتانسیل خسارت حرکات زمین و عدم اطمینان موجود در همه مراحل را در محاسبه خود مد نظر دارد. البته بعضی از استراتژی های تخمین خسارت در قالب احتمالاتی SRA قرار نمی گیرند. یکی از این موارد ارزیابی بدترین زلزله یا خسارت ماکزیمم محتمل (PMLs) می باشد که معمولا در صنعت بیمه استفاده می شود. PML برای توسعه استراتژی حصول خسارت های ماکزیمم مورد استفاده قرار می گیرد. در PML بدترین وضعیت زلزله ونتایج آن در نظر گرفته می شود. مثلا یک تکنیک ممک ن برای محاسبه PML بصورت زیر است :
(1) تخمین ماکزیمم زلزله ممکن همه گسل های نزدیک به ساختگاه
(2) محاسبه بهترین تخمین حرکت زمین مورد انتظار برای مکان های ممکن این زلزله ها با توجه به گسل های عامل
(3) محاسبه بهترین تخمین خسارت مورد انتظار در این حرکت زمین
(4) تعیین بزرگترینٍ این خسارت ها بعنوان PML
با این تعریف امکان تجاوز از PML وجود دارد، مثلا با یک زلزله بسیار شدید یا مجموعه غیر معمول از خسارات . SRA پتانسیل چنین حوادث نادری را در ساختار احتمالاتی خود ارزیابی می کند. بدین ترتیب روشن است که SRA و آنالیز معین در تهیه عکس کاملی از زلزله به صورت مکمل عمل می کنند و هیچ یک نمی تواند جای دیگری را بگیرد.
در ذات SRA هیچ عاملی برای تعیین ریسک برای اجتماع یا اموال مالک وجود ندارد. محاسبه ریسک با تحلیل نیازهای لرزه ای به وسیله آیین نامه های موجود یا بوسیله امتحان فعالیت هایی که اجتماع برای کاهش ریسکی همانند که در گذشته اتفاق افتاده ، مورد استفاده قرار می دهد. هر چند SRA ابزاری برای مقایسه وتعادل هزینه های کاهش ریسک زلزله با هزینه هایی که جامعه برای کاهش سایر ریسک ها می پردازد می باشد.
بطور خلاصه هدف SRA تعیین خسارات مختلف ناشی از زلزله و تخمین احتمالات بازگشت این خسات در بازه زمانی طراحی آینده می باشد. این کار نیازمند SHA می باشد که برای تخمین احتمالاتی پارامترهای حرکت زمین برای طرحی به کار می رود. SRA را می توان برای تسهیلاتی خاص یا بخشی از اجتماع ویا برای پدیده های پیچیده تر بکار برد. مدل های اقتصادی بزرگ از اجتماع و اثرات اجتماعی پس از یک بلای طبیعی نقش اصلی را ایفا می کند.

المانهای تحلیل ریسک زلزله
SRA با تحلیل خطر زلزله شروع می شود ، المان هایی که در شکل 1 دیده می شود برای ماکزیمم و شتاب زمین (AP) و در شکل (2) برای طیف پاسخ ماکزیمم (Sv) مورد استفاده قرار می گیرند. ورودی علوم زمین در هر دو حالت یکسان است و شامل مشخصات منبع عامل لرزه زا مورد انتظار در آینده می باشد.




شکل 1: تولید بزرگای طیفی بر اساس شکل طیفی ثابت و تحلیل خطر زلزله بر اساس بیشینه شتاب زمین شکل 2: تولید طیف خطر یکنواخت بااستفاده از تحلیل خطر زلزله

ورودی حرکت زمین در رابطه کاهندگی

معادله تخمین پارامترهای حرکت زمین با استفاده از بزرگای زلزله مشخصه های و فاصله منبع تا ساختگاه می باشد. اطلاعات فوق در SRA ترکیب شده و احتمال تجاوز را در یک بازه زمانی مشخص تعیین می کند که خطر احتمالاتی زلزله مربوط به سطوح مختلف AP یا Sv گفته می شود. نتایج SHA برای تخمین ریسک زلزله با ترجمه تخمین احتمالاتی حرکت زمین به خسارت با استفاده از تابع خسارت به کار می رود . متدهای مختلفی برای انجام SRA وجود دارد. با استفاده از اطلاعات تجربی و قضاوت بر پایه مشاهدات سازه های مشابه معمول تر است اما از تکنیک های تحلیلی نیز برای محاسبه خسارات تسهیلات پیچیده که اطلاعات تجربی در مورد آنها وجود ندارد ، استفاده می شود.


ورودی علوم زمین SHA
به علت آنکه به علت آنکه زمین لرزه بطور تصادفی در منبع رخ می دهد ، بزرگای پارامتر حرکت زمین در یک ساختگاه خاص اغلب بوسیله روابط کاهندگی مطابق شکل 4 بصورت زیر نوشته می شود.
=a+bm+d ly [r+c(m)]+d`r+4 (3) log y
که y پارامتر حرکت زمین مورد نظر m بزرگای زلزله وr فاصله منبع تا ساختگاه c(m) عبارت حاکم بر رفتار در فواصل کوتاه وبزرگای زیاد و4 عبارت خطای تصادفی با میانگین صفر به طور مثال توزیع احتمال گوس تغیرات حرکت زمین را نشان می دهد. ضرایب a، b، c، d` از اطلاعات تجربی بدست می آید. در 4=0 رابطه (3)معین می باشد که می تواند برای تخمین مقدار میانگین y یا میانگین log y برای یک بزرگا وفاصله خاص مورد استفاده قرار می گیرد.

[Dono van 8 Becker 1986 , campbell1985] مشخص شده است که پیش بینی y به شرایط محلی وناحیه ای بستگی دارد. اثرات ساختگاه را می توان به روش های مختلف ، بسته به میزان دقت مورد نیاز ، مدل نمود. در ساده ترین حالت ، این اثرات را به صورت دسته بندی گسترده ساختگاه ، مثلا به صورت "خاک" یا "سنگ" مدل می کنند. متدهای دقیق تر مشخصه های ساختگاه را به نوع سنگ ، عمق خاک ، عمق خاک بستر وسرعت امواج در ساختگاه برای سنجش رسوبات ودیگر مشخصه ها مرتبط می سازند. برای متدهای بسیار دقیق ارزیابی ، تحلیل پاسخ به ساختگاه برای شرح اثرات رخ نموده ساختگاه خاص برمشخصه های طیفی حرکت زمین مورداستفاده قرار می گیرد. معمولا روابط کاهندگی به وسیله رگرسیون آماری داده های ثبت شده را ابزاری حرکت زمین یا با استفاده از اطلاعات ثبت شده زمانی شتاب ، سرعت و جابجایی بدست می آیند. تعداد بسیار زیادی از روابط از این است در گذشته به دست آمده است که خلاصه ای بسیارعالی از آنها توسط campll(1985) وjoner & boot(1988) تهیه شده است هر چند روش کلی تهیه روابط کاهندگی در مطالعات مشابه هستند. اما تفاوت هایی در فرم عملکرد و تعاریف حرکت زمین، بزگا، فاصله و شرایط ساختگاهی در آنها وجود دارد. این تفاوت ها تغییراتی در حرکت زمین پیش بینی شده ، خصوصا در بزرگای بالا و فاصله کم که داده های حرکت زمین پراکندگی زیاد دارند بوجود می آورند. به همین دلیل در متدهای جدید علاقمند به استفاده از روش های تئوری برای پیش بینی حرکات زمین هستند. اگر چه هنگامی که داده ها زیاد باشد، مثلا برای بزرگای کمتر از 5/6 وفاصله کمتر از 20km پیش بینی ها بر اساس روابط کاهندگی که مورد موافقت عمومی هستند ، انجام می شود[].
داده های حرکات نیرومند زمین نه فقط در سریهای زمانی بلکه به صورت طیف پاسخ نیز وجود دارند. در نتیجه تحقیقاتی در زمینه تحلیل های رگرسیون جداگانه روی بزرگای طیفی انجام شده است تا اثرات بزرگا، فاصله وشرایط ساختگاه بر بزرگا و شکل طیف ها مشخص گردد.( campll ، 1985 و joy nor 8 boor 1988 ). معمولا رابطه کاهندگی حاصل به وسیله رهیافت های استاندارد SHA ، به منظور تهیه طیف پاسخ مورد استفاده قرار می گیرد (شکل2).















شکل 3: تواتر رخداد زلزله تابع چگالی احتمال بزرگا شکل 4: رابطه کاهندگی حرکت زمین

نتایج SHA
SHA همه اطلاعات ممکن را جمع آوری و احتمال اینکه پارامترهای حرکت زمین در طول بازه زمانی مشخص تجاوز نمایند را محاسبه می نماید. الگوریتم هایی که این محاسبات را انجام می دهند در برنامه های کامپیوتری فراوان وجود دارد(render 8 perhins 1987 ، m c guirs 1976 ، 1978 ) نتایج SHA برای هر ساختگاه به صورت تیپ با منحنی خطر زلزله – گراف احتمال تجاوز سالانه با زمان بازگشت بر حسب پارامتر های حرکت زمین مشخص شده اغلب ماکزیمم شتاب زمین – می باشد[] .
هنگامی که SHA برای ساخت های مختلف انجام شد ، مقایسه مبنی خطر احتمالات زلزله قابل انجام است. بعلاوه ، هنگامی که تحلیل های برای ساختگاهها ی نزدیک به هم انجام شد ، کانتورهای هم بزرگابرای خطا لرزه ای احتمالاتی به دست آمده یا زمان بازگشت را می توان رسم نمود. (مثلا 1989 ALgermisse ). به این نقشه ها نقشه های خطر زلزله گفته می شود ، که اغلب پایه تهیه نقشه های منطقه بندی لرزه ای که مورد استفاده آیین نامه هاست می باشد. همانگونه که در شکل 2 دیده می شود نتایج SHA در مختصات طیفی. طیف خطر یکنواخت که نمایش دهنده طیف پاسخ ( بزرگای طیفی ) بر حسب احتمال تجاوز مشابه می باشد. طیف طراحی بر اساس طیف پاسخ یکنواخت عموما نتیجه این توسعه می باشد طیف طراحی براساس طیف پاسخ یکنواخت عموما نتیجه این توسعه می باشد. در این روش خطر احتمالاتی زلزله تنها در پریودهای کوتاه که به وسیله ماکزیمم شتاب زمین کنترل می گردد، مشخص می گردد. از طرف دیگر طیف های پاسخ یکنواخت ، با توجه به یکنواخت بودن احتمال تجاوز در همه پریودها ، پایه منطقی تری برای تعیین مشخصات احتمالاتی خطر زلزله در همه فرکانس های سازه ای خصوصا در طرح لرزه ای یا تحلیل یسک زلزله می باشد.




محاسبه ریسک زلزله
آخرین گام ارزیابی ریسک زلزله برگردان حرکت زمین به خسارت ها می باشد این کار به کمک تابع خسارت که ریسک زلزله را به صورت گراف بیان می کند، انجام می شود. شکل 5 مجموعه ای از توابع خسارت که بوسیله alyermirss و همکاران (1978) برای کلاس های ساختمانی مشخص شده در جدول I انتخاب شده است، را نشان می دهد. این توابع خسارت با مشاهدات که با قضاوت مهندسی اصلاح شده است و متوسط خسارت را نشان می دهد ، به صورت درصدی از کل ارزش ساختمان برای سطح مشخص شدت اصلاح شده مرکالی (MMI) وکلاس ساختمان بدست آمده است.
هرچه مقیاس MMI بیشتر بعنوان یک واحد کمی مورد نظر است، اما این مقیاس توسط نشانگرهای خسارت به دلیل وجود آن در زلزله های جدید وتاریخی بسیار مورد استفاده قرار گرفته است. ارتباط خسارت با معیارهای کمی حرکت زمین می تواند پایه بهتری برای توسعه توابع خسارت باشد. اگر چه داده ها و آزمایشات در این زمینه معمولا بسیار کم است، در حال حاضر تلاش می شود با استفاده از روابط موجود MMI از پارامترهای حرکت زمین تخمین زده شود[Ricthe 1952 ].
در مواردی که توزیع خسارات بیش از خسارت لازم باشد. می توان ماتریس احتمال خسارت را جایگزین تابع خسارت استاندارد نمود. این ماتریس متغیرهای خسارت یک ساختمان تا ساختمان دیگر را با توجه به MMI و کلاس ساختمان بیان می کند. مثلا [ATC 1985]. این متغیر ها می توانند جزء مهمی از ریسک زلزله باشند. هرچند اغلب به منظور سادگی از آنها چشم پوشی می گردد[].
با تخمین MMI ، سایر خسارات نیز با استفاده از تابع خسارت یا ماتریس احتمال خسارت از MMI به دست می آید. با رسم خسارات بصورت تابعی از احتمال مربوط به هر خسارت (بدست آمده از SHA)،منحنی ریسک زلزله بدست می آید.
برای تسهیلاتی خاص ، توابع خسارت کلی نیستند زیرا این توابع عموما با تعمیم مشاهدات ساختمان های مختلف ، زلزله های گوناگون ونواحی متفاوت به دست آمده اند. پاسخ هر سازه خاص ، بطور کلی با متوسط گیری از توابع خسارت تیپ برای سازه های خاص به دست می آید. مشخصه های پاسخ یک تسهیلات خاص باید با مطالعه و با استفاده از تابع خسارت خاص ساختگاه یا ماتریس احتمال خسارت بدست می آید.
مطابق یک نظریه مرسوم ،در مورد SRA کمی کردن ایده حرفه ای می باشد. SRA باید ملزومات عدم اطمینان علمی را در تحلیل با فرضیه های چندگانه اعمال نماید. کاربرد این فرضیه ها تخمین خطر و ریسک احتمالات زلزله را بهبود می بخشد. البته باید درجه قابلیت اعتماد هر فرضیه نیز در محاسبات منظور گردد.
هدف نهایی SHA و SRA ، تامین پایه منطقه ای منطقه ای برای تقسیمات مهندسی اقتصادی ، و اجتماعی می باشد. روند محاسبات نشان می دهند که کاربرد احتمالات روند تصمیم گیری را بسیار منطقی می کند زیرا کمبود داده های علمی صادقانه بیان می گردد. و زمین شناسان و مهندسین زلزله در همکاری نزدیک این کمبود ها را با قضاوت مهندسی برطرف می کنند. هر چند ورود قضاوت مهندسی پایه احتمالاتی قبول تصمیم گیری را ضعیف می کند.
بطور کلی تحلیلگر ریسک زلزله باید طبیعت موردی اغلب ورود های SHA و SRA را بداند و مطالعات حساسیت برای سنجش تاثیر انتخاب ورودی ها بر نتایج برای کمک به تصمیم گیری لازم است.
این مطالعات ممکن است در حد بسیار ساده یا با محاسبه کامل عدم اطمینان ها انجام شود .

کاربردهای ممکن تحلیل ریسک زلزله

یکی از مزایایSRA کمک به طراح در انتخاب سطح حرکت زمین با ریسک مشخص می باشد. چنانچه قبلا گفته شد ، در متدلوژی هیچ مطلبی در مورد انتخاب سطح قابل قبول ریسک وجود ندارد. و انتخاب سطح ریسک نیازمند تحلیل های دیگر می باشد. یک متد برای مشخص کردن ریسک قابل قبول روند به نام "کالیبراسیون آیین نامه" که خطر احتمالاتی زلزله با توجه به دو آیین نامه معین قبلی تعیین می گردد .




. آیین نامه ای جدید با پایه احتمالاتی ، برای تولید نتایج مشابه سایر آیین نامه ها تدوین شده است. در این روش به طور ضمنی فرض براین است که ریسک مربوط به آین نامه موجود معین توسط جامعه و مهندسان پذیرفته شده است. کالیبراسیون آیین نامه امکان استفاده از تجربیات مهندسی ارشمند موجود در آیین نامه های مرسوم و ابزاری برای تثبیت میزان ریسک در نواحی گسترده را فراهم آورده است[].
به عنوان مثال معمولا آیین نامه های پیشین به علت کمبود اطلاعات زلزله های تاریخی محافظه کارانه می باشد. آیین نامه با پایه احتمالاتی ابزار منطقی تری برای تعیین سطح مناسب حرکت زمین طراحی ارائه می دهد.
SRA می تواند در اتخاذ تصمیم آگاهانه با توجه به ایمنی لرزهای ، ریسک قابل قبول گزینه های اقتصادی و طرح لرزه ای کمک نماید . مثلا تصمیم گیری در مورد ترسیم سازه های موجود شامل طراحی سازه مقاوم مطابق آیین نامه های جدید ، تعیین بهتری محل برای ساخت تسهیلات جدید ، محل ساخت تجهیزات اوژانس، که سازه باید پایدار بماند قابل انجام است. SRA ابزاری است که در صورت کاربرد دقیق می تواند تصمیم گیری لرزه ای را تا حد زیادی کمی کند.
کاربرد تیپ SRA اغلب نیازمند تصمیمات دشواری می باشد. از آنجا که SRA اغلب احتمال بالا تا متوسط خسارت کم را نشان می دهد ، اما برای سنجش احتمال کم ومحدود خسارت بالا پاسخ به سوالات زیر است
- چه سطحی از ریسک قابل قبول است ؟
- چه سطحی از خسارت قابل قبول است ؟
- چه گزینه های برای کاهش خسارت غیر قابل قبول وجود دارد ؟
به منظور روشن شدن مرفولوژی SRA ، تحلیل ریسک زلزله ساختمان فرضی درلس آنجلس تحت تاثیر زلزله حاصل از گسل های فعال جنوب کالیفرنیا انجام شده است. ساختمان مفروض قاب بتنی با ارتفاع متوسط در مرکز شهر آنجلس می باشد. هر چند ساختمان به طور خاص برای حرکت شدید زمین طرح نشده است اما تصور این است که مطابق استاندارد مدرن لرزه ای ساخته شده باشد.




به منظور ساده سازی، مفروضات زیر را در نظر می گیریم.
(1) عدم اطمینان در پارامتر های زلزله مانند تخمین حرکت زمین وتوابع خسارت
(2) آنالیزهای حساسیت فرض های بحرانی
(3) اثرات محلی ساختگاه
(4) ملاحظات کاربردی یا اجتماعی مانند تورم ، استهلاک، ارزش افزوده ناشی از محاسبات دقیق تر حسابهای ثانویه دیون ،خسارت در کاربرد ، هزینه یا سرمایه گذاری تعمیرات ، اثرات اجتماعی ، مصدومیت ها و مرگ و میر. البته همه این عوامل را می توان در متدلوژی SRA مورد توجه قرار داده اما در اینجا برای سادگی در نظر گرفته نمی شود.
گسلهای نشان داده شده از شکل (6)منابع زلزله های آینده را نشان می دهد. بعلاوه احتمال وقوع زلزله با بزرگای حدود 8 در گسل سن اندریاس ، وبا بزرگای کمتر در سایر گسل ها وجود دارد.
در اغلب گسل ها توزیع نمایی بزرگا (معادله 2 ) برای مدلسازی فرکانس نسبی زلزله های مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. برای گسل سن اندر یاس این رابطه با توجه به پتانسیل وقوع زلزله مشخصه با بزرگای حدود 8 اصلاح شده است. انتظار می رود این زلزله با احتمال وقوع بالاتر رخ دهد. لرزه خیزی ناحیه از شکل 7 دیده می شود ماکزیمم شتاب با استفاده از رابطه کاهندگی Campell 1981 محاسبه شده است. این رابطه ماکزیمم شتاب افقی PGA را با توجه به بزرگای زلزله (ML یا MS اندازه زلزله ) و کوتاه ترین فاصله گسل تا ساختگاه می دهد.
گام اول در SRA استفاده از داده های علوم زمین فوق برای انجام تحلیل خطر زلزله می باشد که در این مثال خاص با استفاده از الگوریتم mc cuir(1978 ) انجام شده است. در شکل به عنوان مثال که احتمال سالانه 01/0 برای وقوع شتاب 18% g و احتمال سالانه 001/0 برای وقوع 36% g در ساختگاه مفروض وجود دارد.
بمنظور محاسبه خسارت ساختمان مفروض لازم است ، رابطه بینGPA و MMIوبینMMI و خسارت مورد انتظار بر قرار گردد. در جدول 2 با استفاده از رابطه (Riscker 1958) PGA برحسبMMI مشخص شده است. رابطه بین MMIو خرابی (تابع خسارت ) مورد استفاده در مثال رابطه ای است که با منحنی کلاس 4C (در شکل 5) نشان داده شده است. کلاس قاب بتنی با ارتفاع متوسط در لس آنجلس را نشان می دهد. خسارات ساختمان های فرضی در ستون سوم جدول 2 دیده می شود.




با ترکیب تابع خسارت جدول 2 با نتایج SHA در شکل 8 احتمال تجاور سالانه در ستون آخر جدول 2 و منحنی ریسک زلزله در شکل 9 نشان داده شده است. این منحنی نشان می دهد که مثلا احتمال وقوع خسارت سالانه % 5/11 %5/16 (از ارزش کل ساختمان ) به ترتیب 01/0و 001/0 می باشد.
1- هیچ کاری انجام نشده. (در واقع بیمه شخصی در مقابل زلزله )
2- خرید بیمه 10 میلیونی زلزله با %5 تخفیف سالانه (500000)در هزینه 30000$ در سال
3- بهسازی سازه ای ، تجهیزات و تزئینات معماری سازه که باعث کاهش خسارت به 400000 دلار می گردد.
یک روش معمول برای ارزیابی گزینه های فوق مقایسه (متوسط سالانه خسارت ) AAL مربوط به هرگزینه می باشد. کاربرد متوسط برای مقایسه با وضعیت ارزش مورد انتظار که توسط مهندسین مورد استفاده قرار می گیردف همخوانی دارد. لازم به ذکر است که در هر سال میتواند کمتر یا بیشتر از این مقدار متوسط باشد در نتیجه مالک ممکن است راه حل بینا بینی را انتخاب نماید. برای سادگی در این مثال شرایط میزان مورد انتظار مورد استفاده قرار می گیرد.
محاسبه AAL برای ساختمان فرضی در جدول 3 دیده می شود. نخست متوسط خسارت مورد انتظار را محاسبه می کنیم (ستون 4). این ستون با ضرب خسارت مشخص شده (ستون 2) در احتمال تجاوز سالانه خسارت (ستون3) بدست می آید. در این مثال ، احتمال خسارت سالانه بطور ساده از تفاضل احتمال خسارت مینیمم و ماکزیمم در محدوده تعیین شده (ستون I) چنانچه در شکل 9 دیده می شود، بدست آمده است. با این محاسبات دستی خسارت متوسط سالانه بصورت جمع خسارات متوسط مورد انتظار در ستون 4 محاسبه شده است. در ساختمان مورد نظر AAL، %1078 ارزش ساختمان بدست آمده است که 178000 دلار می باشد. به طور معمول این محاسبات را می توان با کامپیوترکه تخمین دقیق تری از AAL با استفاده از بازه های خسارت کوچک تر می دهد ، انجام داد.
خلاصه اطلاعات لازم برای انتخاب بین گزینه های موجود در جدول 4 دیده می شود. ستون 2 میزان هزینه سالانه هر گزینه را نشان می دهد. برای گزینه 3 فرض شده است که 400000 دلار سازه را به مدت 20 سال مقاوم می کند. ستون 3 متوسط سالانه خسارت هر گزینه را نشان می دهد.
محاسبه AAL برای گزینه 1 قبلا توضیح داده شده است. محاسبات در گزینه دیگر مشابه گزینه اول است به جز اینکه در گزینه 2 (ستون 3 از جدول 2) خسارات به 600000 دلار و( %6 ارزش سا ختمان) محدود شده است. موضوع مهم دیگر در مقایسه گزینه ها ، احتمالات وقوع خسارتی خاص می باشد. این احتمالات به طور نرمال به صورت توزیع احتمال پیوسته نمایش داده می شود. به همین جهت کاربر باید بتواند میزان خسارت رخ داده را محاسبه نماید. اگرچه به منظور سادگی ما در این مثال احتمال در سطح $ 500000 یا بیش از یک میلیون دلار محاسبه شده است. این احتمالات در ستون 5 و 6 جدول 4 داده شده است. در گزینه های 1 و3 این احتمالات مستقیما از شکل 9 به دست آمده است. برای گزینه 2 ، احتمال 0 میباشد زیرا سهولت بیمه مالک کل خسارت را پوشش می دهد.
با این محاسبات مالک می تواند گزینه برتر را انتخاب نماید. مثلا ادامه دادن به همین صورت و بدون انجام هیچ کاری (گزینه 1) مالک هیچ هزینه ای نمی پردازد. اما احتمالا هزینه سالانه بسیار بالا و خسارت بسیار بالاتر در رخ دادها خواهد داشت. با خرید بیمه نامه (گزینه 2) مالک باید سالانه مبلغ $30000 و هزینه نسبتا بالای سالانه را بپردازد. اما متحمل ریسک خسارت ناگهانی نمی باشد. با بهسازی این ساختمان (گزینه 3) مالک بایداز بسیار زیادی پرداخت نماید (47000 دلار در سال )، اما هزینه سالانه نسبتا پایین و ریسک بسیار کمی از رخ دادهای غیر متقربه دارد.
انتخاب گزینه ای خاص بستگی به منابع مالی مالک و رغبت وی برای مقابله با ریسک بستگی دارد. تصمیم درست یا اشتباه وجود ندارد ، تصمیم درست به شرایط خاص مالک بستگی دارد. چنانچه جریان مالی باشد و مالک نخواهد ریسک بالای خسارت زیاد را بپذیرد ، گزینه 3 بهترین گزینه است اما اگر وضعیت مالی مناسب نباشد و مالک پذیرای ریسک خسارت بالا باشد ،گزینه یک بهترین است. نهایتا اگر مالک پذیرای ریسک نباشد (به علت ترس از ورشکستگی در اثر خسارت بالا ) گزینه 2 گزینه مناسبی است. البته در واقع گزینه های بسیار زیادی پیش روی مالک قرار دارد و SRA کامل ، می تواند تمام گزینه ها را بطور منطقی بررسی نماید.
روند تصمیم سازی شرح داده شده در بالا بسیار ساده انجام شد ، زیرا در این مقاله هدف آنالیز ریسک زلزله و نه تصمیم سازه بوده است. در واقع تئوری تصمیم بسیارپیچیده می باشد و چنانچه بدرستی مورد استفاده قرار گیرد. می تواند متدلوژی محکمی برای تصمیم سازی ایجاد نماید. علاقه مندان به مطالعه Raif f(1957), وسایر کتب در این زمینه توصیه می شوند.

نگاهی به وضعیت ایران
در آیین نامه 2800 تحلیل خطر معین بصورت کلی مبنای کار قرار گرفته است. این روند نمی تواند جوابگوی نیازهای روز زلزله باشد. به منظور بهسازی روند طرح لرزه ای لازم است اولا تحلیل خطر بر مبنای احتمالاتی قرار گیرد، ثانیا برای مناطق کوچکتر این کار صورت گرفته تا با دقت بالاتر مناطق لرزه خیز و میزان خطر هر منطقه محاسبه گردد.
تحلیل خطر زلزله در ایران به سادگی قابل انجام است. اطلاعات مورد استفاده در این زمینه زلزله های تاریخی از (امبرسیس و معین فر) و نقشه های زمین شناسی منطقه که موجود می باشد، قابل استخراج است.این کار برای بعضی از مناطق ایران انجام شده است[] ، که لازم است برای مناطق باقی مانده نیز انجام گیرد.
مرحله دوم کار که تحلیل ریسک زلزله می باشد، با توجه به وضعیت نامتعادل اقتصادی و عدم ثبات در پارامترهای مربوطه قابل انجام نمی باشد.بنابراین لازم است با برنامه ریزی در تثبیت این پارامترها، زمینه تحلیل ها فراهم آید.

نتیجه گیری
استفاده از روش پیشنهادی برای تحلیل ریسک زلزله و استفاده از آن در فرایندهای تصمیم سازی می تواند تاثیر قابل ملاحظه ای در بهسازی و اقتصادی کردن روند تعمیر، تقویت و یا حفظ وضعیت موجود سازه داشته باشد. کاهش خسارت ناشی از یک زلزله با اعمال ملاحظات فنی و اقتصادی در قالب خطر و ریسک زلزله بر مبنای احتمالاتی می تواند ایده آل ترین سامانه موجود در حال حاضر باشد.
لازم به ذکر است که پیاده سازی این الگوریتم و یا الگوریتم های مشابه در ایران نیازمند تثبیت وضعیت اقتصادی و سرمایه گذاری برای مطالعات و توسعه روشی قانونمند برای جمع آوری، پردازش ،حصول نتایج و ترکیب آنها برای توسعه راهنمای ریسک مناطق مختلف به منظور ایجاد بستر مناسب برای مقابله با زلزله می باشد

شرح خلاصه کلاس ساختمان
قاب چوبی با هر مساحت و ارتفاع 1A-1
سازه چوبی با مهار بند 1A-2
سازه چوبی بی مهاربند 1A-3
سازه فلزی 1B
سازه فلزی یک طبقه، مساحت کف کوچکتر از 20000 فوت مربع 2A
همه ساختمانهای فلزی غیر از کلاس 2B
قاب فولادی، با مشخصه های کنترل خسارت فوق العاده 3A
قاب فولادی، با مشخصه های کنترل خسارت معمولی 3B
قاب فولادی، با مشخصه های کنترل خسارت متوسط 3C
قاب فولادی، کفها و سقف ها غیر بتنی 3D
بتن مسلح، با مشخصه های کنترل خسارت فوق العاده 4A
بتن مسلح، با مشخصه های کنترل خسارت معمولی 4B
بتن مسلح، با مشخصه های کنترل خسارت متوسط 4C
بتن مسلح، بتن مسلح پیش ساخته، 4D
بتن مسلح، کفها و سقف ها غیر بتنی 4E
ساختمان مرکب، ساختمانهای کوچک و مسکونی 5A
ساختمان مرکب، با مشخصه های کنترل خسارت فوق العاده 5B
ساختمان مرکب، با مشخصه های کنترل خسارت معمولی 5C
ساختمان مرکب، با مشخصه های کنترل خسارت متوسط 5D
ساختمان مرکب، مصالح بنایی غیر مسلح 5E
ساختمان طراحی شده برای زلزله 6

تهیه کننده:مهندس ابوالفضل اقاجری