انجام تحلیل خطر لرزه ای به روش شبیه سازی مونته کارلو بدون استفاده از روابط کاهندگی

انجام تحلیل خطر لرزه ای به روش شبیه سازی مونته کارلو بدون استفاده از روابط کاهندگی
نوع فایل: Word و قابل ویرایش
تعداد صفحات : 128 صفحه

چکیده
تخمین خطرلرزه ای برای محاسبه سطح مشخصی از خسارت و آسیب پذیری در طراحی سازه ها از مهمترین مباحث و اصول مهندسی زلزله می باشد، اما وجود عدم قطعیت هایی درتعیین پارامترهای مشخصه زلزله ، روابط کاهندگی، پیش بینی زمان زلزله های آینده ، بزرگا، مسافت چشمه تا سایت زمین لرزه ها و موارد دیگر باعث پیچیدگی آن و ارائه روش های جدید شده است.
دو روش تعینی و احتمالاتی برای تخمین خطر لرزه ای ارائه شده است، روش اول مبتنی بر یک یا چند سناریو خاص می باشد که معمولا وخیم ترین نتیجه را نشان می دهد. و هیچ اطلاعاتی در مورد احتمال وقوع زلزله آتی، موقعیت و بازه زمانی وقوع آن نمی دهد. روش دوم که مدل احتمالی بنیادی در تحلیل خطر زمین لرزه است عبارتست از ترکیبات ممکن بزرگا و فاصله تا ساختگاه که باعث می شود پارامتر حرکت زمین (a) از مقادیری (a0) فزونی یابد. هدف بدست آوردن احتمال سالیانه P(a>a_0) است. این روش تحلیل خطر زلزله توسط کرنل (۱۹۶۰) ارائه شد. با وجود اینکه این روش در تحلیل خطر در مهندسی زلزله بسیار کاربرد دارد ولی دارای معایبی است، از جمله اینکه در این روش ناگزیر به تعریف هندسه ناحیه لرزه زا و تعیین پارامترهای لرزه خیزی می باشیم که تعیین این پارامترها همراه با عدم قطعیت های بسیاری می باشد.
دراین پایان نامه از روش احتمالاتی جدیدی موسوم به روش شبیه سازی مونته کارلو برای تخمین خطر لرزه ای استفاده شده است. این روش از چندین بار نمونه گیری تصادفی از یک کاتالوگ زمین لرزه برای ساختن کاتالوگ مصنوعی استفاده می کند در این روش، امکان محاسبه مقادیر جنبش نیرومند زمین (PGA , PSA) با استفاده از روابط کاهندگی و بدون استفاده از روابط کاهندگی و استفاده مستقیم از شتابنگاشت های ثبت شده در منطقه مورد مطالعه فراهم گردیده است. ازآنجایی که در این روش شبیه سازی، دیگر نیازی به تعیین هندسه چشمه های لرزه ای و پارامتر های مشخصه زمین لرزه نیست، عدم قطعیت های مربوط به این دو، کنترل می شود.
اما در انجام تحلیل خطر احتمالی، یکی از بزرگترین منابع عدم قطعیت ، استفاده از روابط کاهندگی می باشد. عدم قطعیت ناشی از استفاده روابط کاهندگی مربوط به پراکندگی ذاتی داده ها و همچنین تفاوت در فرم تابعی روابط مختلف می باشد. با استفاده از روش شبیه سازی مونته کارلو ، امکان استفاده از توزیع احتمالی واقعی داده ها براساس داده های مشاهده شده فراهم می گردد.
درانتها نتایج مربوط به روش احتمالاتی مرسوم و روش شبیه سازی چه با استفاده مستقیم از روابط کاهندگی و چه با استفاده از داده های مشاهده شده ی مقیاس شده، مقایسه می شوند.
واژه های کلیدی: تخمین خطر لرزه ای، روابط کاهندگی، عدم قطعیت، شبیه سازی مونته کارلو

فهرست
چکیده الف
مقدمه ب
فصل اول : مروری بر روش های مرسوم تحلیل خطر و روش شبیه سازی مونته کارلو 1
۱-۱-مقدمه 1
۱-۲-مروری بر روش های مرسوم تحلیل خطر لرزه ای 1
۱-۲-۱-مروری بر روش تعینی در تخمین خطر لرزه ای 2
۱-۲-۱-۱-شناسایی چشمه های لرزه زا 3
۱-۲-۱-۲-تعیین پارامترهای مورد احتیاج در رابطه کاهندگی برای هر چشمه لرزه زا 3
۱-۲-۱-۳-انتخاب رابطه کاهندگی مناسب 4
۱-۲-۱-۴-تعیین میزان شتاب حداکثر طرح یا طیف طرح مورد نظر 4
۱-۲-۲-مروری بر روش احتمالی در تخمین خطر لرزه ای 4
۱-۲-۲-۱-شناسایی چشمه های لرزه زای سایت 5
۱-۲-۲-۲-بدست آوردن رابطه توزیع فاصله برای هر چشمه،
تعیین رابطه بازگشتی و تعیین پارامترهای لرزه خیزی 7
الف-توزیع فاصله برای هر چشمه 7
ب-تعیین رابطه بازگشت زلزله برای هر چشمه 9
ج- تعیین پارامترهای لرزه خیزی در مدل های بازگشت زلزله 14
۱-۲-۲-۳-انتخاب رابطه کاهندگی 19
۱-۲-۲-۴-تعیین منحنی خطر 20
۱-۲-۳-معرفی عدم قطعیت های مختلف در تحلیل خطر لرزه ای و نحوه ی برخورد با آن ها 21
۱-۲-۴-روش درخت منطق 22
۱-۳-مروری بر روش شبیه سازی مونته کارلو 23
۱-۳-۱-ماهیت روش مونته کارلو 24
۱-۳-۲-کاربرد مونته کارلو در تحلیل خطر لرزه ای 25
۱-۳-۳-تئوری تعیین خطر لرزه ای و روش های تعیین منحنی خطر لرزه ای 26
۱-۳-۴-الگوریتم های مونته کارلو 28
۱-۳-۴-۱-الگوریتم مونته کارلو ایبل و کافکا(۱۹۹۹) 28
الف-درون یابی مقادیر مشاهده شده ی جنبش نیرومند زمین به جای
استفاده مستقیم از روابط کاهندگی 31
۱-۳-۴-۲-الگوریتم مونته کارلو هان و چوی (۲۰۰۷) 34
۱-۳-۵-مزایا و معایب روش تحلیل خطر مونته کارلو با سایر روش های تحلیل خطر 39
فصل دوم : روابط کاهندگی و عدم قطعیت آن ها 42
۲-۱-مقدمه 42
۲-۲-روش های محاسبه جنبش نیرومند زمین 42
۲-۲-۱-روش تصادفی یا نیمه تئوری 42
۲-۲-۲-روش تجربی 43
۲-۳-عدم قطعیت روابط کاهندگی 46
۲-۳-۱-بررسی پارامترهای موثر بر روابط کاهندگی 46
۲-۳-۱-۱-پارامترهای موثر بر روابط کاهندگی ناشی از جنبش نیرومند زمین 47
۲-۳-۱-۲-عدم قطعیت ناشی از مدل و روش رگرسیون برای تعیین
ضرایب روابط کاهندگی 47
فصل سوم : بررسی روابط کاهندگی ایران با استفاده از آزمون های آماری LH و LLH 50
۳-۱-مقدمه 50
۳-۲-معرفی آزمون های آماری برای رتبه بندی و انتخاب روابط کاهندگی 50
۳-۲-۱- آزمون توزیع مانده ها 51
۳-۲-۱-۱- آزمون واریانس و تمایل به مرکز(میانه و میانگین) 52
۳-۲-۲-آزمون مجموعه مقادیر داده های مشاهده شده 52
۳-۲-۲-۱-آزمون LH 52
۳-۲-۲-۲-آزمونLLH 54
الف – معرفی روش 54
ب – شرح روش 54
۳-۳-معرفی و بررسی روابط کاهندگی 56
۳-۴-کاتالوگ جنبش نیرومند زمین مربوط به زمین لرزه دوگانه اهر- ورزقان 61
۳-۵-نتایج آزمون آماری LH و LLH 67
۳-۵-۱- آ 67
۳-۵-۲-آزمو 69
فصل چهارم : جمع آوری داده های لرزه ای شهر تبریز و کاتالوگ شتابنگاشت ایران 71
۴-۱-مقدمه 71
۴-۲-ویژگی های لرزه خیزی ناحیه و تهیه کاتالوگ 71
۴-۲-۱-تعیین پارامترهای لرزه خیزی 72
۴-۲-۱-۱-تعیین ضرایب β و λ 73
4-3-کاتالوگ شتابنگاشت های مشاهده شده 75
فصل پنجم : تحلیل خطر احتمالی به روش مونته کارلو با استفاده از داده های شتابنگاشت موجود
و مقایسه نتایج روش مرسوم و شبیه سازی مونته کارلو 81
۵-۱-مقدمه 81
۵-۲-بررسی موردی مزایا و معایب روش مونته کارلو با روش های مرسوم تحلیل خطر 81
۵-۲-۱-عدم نیاز به تعریف هندسه ناحیه لرزه زا 81
۵-۲-۲-عدم نیاز به تعیین پارامترهای لرزه خیزی 84
۵-۲-۳-عدم نیاز به انتخاب رابطه بازگشتی 84
۵-۲-۴-عدم نیاز به تابع توزیع فاصله 85
۵-۲-۵-عدم نیاز به رابطه کاهندگی 86
۵-۳-مقایسه تحلیل خطر احتمالی برای روابط مختلف معرفی شده 86
۵-۳-۱-مقایسه منحنی خطر هر سه روش تحلیل خطر برای رابطه کاهندگی اکار-بومر 86
۵-۳-۲- مقایسه منحنی خطر هر سه روش تحلیل خطر برای رابطه کاهندگی آمبراسیز 88
۵-۳-۳- مقایسه منحنی خطر هر سه روش تحلیل خطر برای رابطه کاهندگی کمپل-بزرگ نیا 89
۵-۳-۴- مقایسه منحنی خطر هر سه روش تحلیل خطر برای رابطه کاهندگی قاسمی-سینائیان 90
۵-۳-۵- مقایسه منحنی خطر هر سه روش تحلیل خطر برای رابطه کاهندگی زعفرانی 91
5-3-6- مقایسه منحنی خطر به روش مرسوم تحلیل خطر احتمالی برای روابط کاهندگی مختلف 93
۵-۳-۷- مقایسه منحنی خطر به روش شبیه سازی مونته کارلو با استفاده از روابط کاهندگی 94
۵-۳-۸- مقایسه منحنی خطر به روش شبیه سازی مونته کارلو با استفاده از داده های شتابنگاشت موجود 95
۵-۳-۹- مقایسه منحنی خطر هر سه روش تحلیل خطر با استفاده از وزن روابط کاهندگی 96
فهرست مراجع و منابع 101
پیوست 103
چکیده انگلیسی 106