Abstract
A novel hybrid method coupling genetic programming and orthogonal least squares, called GP/OLS, was employed to derive new ground-motion prediction equations (GMPEs). The principal ground-motion parameters formulated were peak ground acceleration (PGA), peak ground velocity (PGV) and peak ground displacement (PGD). The proposed GMPEs relate PGA, PGV and PGD to different seismic parameters including earthquake magnitude, earthquake source to site distance, average shear-wave velocity, and faulting mechanisms. The equations were established based on an extensive database of strong ground-motion recordings released by Pacific Earthquake Engineering Research Center (PEER). For more validity verification, the developed equations were employed to predict the ground-motion parameters of the Iranian plateau earthquakes. A sensitivity analysis was carried out to determine the contributions of the parameters affecting PGA, PGV and PGD. The sensitivity of the models to the variations of the influencing parameters was further evaluated through a parametric analysis. The obtained GMPEs are effectively capable of estimating the site ground-motion parameters. The equations provide a prediction performance better than or comparable with the attenuation relationships found in the literature. The derived GMPEs are remarkably simple and straightforward and can reliably be used for the pre-design purposes
چکیده
یک روش ترکیبی جدید تلفیق کننده برنامه نویسی ژنتیک و حداقل مربعات متعامد، به نام GP/OLS، برای استنتاج معادلات جدید پیش بینی حرکات زمین (GMPEs) مورد استفاده قرار گرفت. پارامترهای اصلی حرکات زمین که فرمول بندی شدند عبارت بودند از حداکثر شتاب زمین (PGA)، حداکثر سرعت زمین (PGV) و حداکثر جابجایی زمین (PGD). GMPEs پیشنهادی PGA، PGV و PGD را به پارامترهای لرزه ای مختلفی از جمله بزرگی زلزله، فاصله منبع تا سایت زلزله، متوسط سرعت موج-برشی، و مکانیزم (سازوکار)های گسلش ارتباط می دهند. معادلات بر اساس مجموعه داده های گسترده ای مربوط به ضبط حرکات قوی زمین که توسط مرکز تحقیقات مهندسی زلزله آرام (PEER) منتشر شده اند، پایه گذاری (ایجاد) شده اند. برای تصدیق بیشتر اعتبار، معادلاتِ بسط یافته، برای پیش بینی پارامترهای حرکات زمینِ زلزله های فلات ایران مورد استفاده قرار گرفتند. آنالیز حساسیت به منظور تعیین سهم پارامترهای موثر بر PGA، PGV و PGD انجام شد. حساسیت مدل ها به تغییرات پارامترهای موثر، از طریق آنالیز پارامتریک مورد بررسی بیشتر قرار گرفت. GMPEهای به دست آمده به طور موثری قادر به برآورد پارامترهای حرکات زمین سایت می باشند. معادلات کارایی پیش بینی بهتری از یا قابل مقایسه با روابط میرایی موجود در منابع ارائه می کنند. GMPEs استنتاج شده بطور قابل ملاحظه ای ساده و آسان بوده و می توان انها را با اطمینان برای اهداف از پیش طراحی شده مورد استفاده قرار داد.
1- مقدمه
آنالیز خطر لرزه ای یکی از مراحل اساسی در فاز مهندسی است. ویژگی های لرزه شناسی زمین لرزه ها معمولا شامل بزرگی، فاصله، نوع گسلش، و اثرات خاک است. پارامترهای مهندسی یک زلزله را می توان به دو رده اصلی تقسیم نمود: (1) پارامترهای مربوط به حوزه زمان و (2) پارامترهای مربوط به حوزه پاسخ. حداکثر شتاب زمین (PGA)، حداکثر سرعت زمین (PGV) و حداکثر جابه جایی زمین (PGD) پارامترهای اصلی مربوط به رده حوزه زمان می باشند. در حوزه پاسخ، شتاب شبه طیفی (PSA) پارامتر خیلی شناخته شده می باشد. هر دو رده ی پارامترهای حوزه زمان و پاسخ را می توان برای ارزیابی ریسک سازه ها اعمال نمود. ثابت شده است که پارامترهای طیفی کارآمد تر از پارامترهای حوزه زمان هستند (Luco and Cornell, 2007). از سوی دیگر، استفاده از پارامترهای حوزه زمان به دلیل مستقل بودن انها از ساختارهای مورد نظر، راحت تر می باشد. بنابراین، PGA، PGV و PGD معمولا در مطالعات خطر لرزه ای مورد استفاده قرار گرفته اند. ممکن است روش های مختلفی مانند بررسی درجا و مدل سازی فیزیکی به منظور برآورد این عناصر بکار گرفته شوند. اجرای این روش ها معمولا گسترده، طاقت فرسا و پر هزینه می باشد (Gullu and Ercelebi, 2007). اغلب تلاش بسیاری برای توصیف مشاهدات محدود از طریق مدل سازی فیزیکی فرایند زلزله، انجام شده است. در این روش، مشاهدات برای کالیبراسیون مدل فیزیکی مورد استفاده قرار گرفته اند. چنین مدل هایی معمولا در شرایط روش مدل سازی تصادفی و تئوری ارتعاشات تصادفی توسعه یافته اند (به عنوان مثال، به Papageorgiou and Aki, 1983 نگاه کنید). بیشتر مدل های فیزیکی پیشرفته زیادی سعی می کنند تا فرایند واقعی گسلش را از طریق مدل سازی عددی ترک و انتشار موج مدل سازی نمایند…