ارزيابي عملكرد و بررسي خطرپذيري لرزه اي سازه هاي ورزشگاهي (مطالعه موردي: سازه غيرمسقف ورزشگاه فوتبال)

Performance Evaluation and Seismic Risk Assessment of Stadium Structures (Case Study: A Roofless Football Stadium)

سازه هاي بزرگ مقياس ورزشگاهي به عنوان بخشي از المانهاي شهري با كاركرد اجتماعي و تفريحي قابليت ايفاي نقش دوگانه اي را در برنامه ريزي مديريت خطرپذيري لرزه اي شهرهاي لرزه خيز كشور دارند. با توجه به نوع كاربري سازه هايي از اين قبيل كه تجمع جمعيت انساني در آنها در زمان وقوع زلزله محتمل است، ارزيابي عملكرد لرزه اي اين سازه ها هم از جنبه جلوگيري از تلفات زياد و هم از جنبه حفظ سرمايه گذارى مالي مي تواند به پيشگيري و كاهش خسارات وارده كمك قابل توجهي نمايد. در اين تحقيق، سازه جايگاه تماشاگران يك استاديوم روباز ورزشي با سيستم باربر جانبي از نوع قاب خمشي بتني بر اساس ضوابط آيين نامه اي موجود كشور طراحي لرزه‌اي شده است. سپس عملكرد لرزه اي اين سازه، با اعمال روش تحليل ديناميكي تاريخچه زماني غيرخطي فزاينده تحت اثر مولفه هاي افقي شتابنگاشتهاي لرزه اي سازگار با ساختگاه در دو حالت استاديوم پر وخالي از جمعيت در زمان زلزله ارزيابي شده است. نتايج ارزيابي حاكي از كاهش 20 تا 50 درصدي ظرفيت شدت لرزه اي ميانه سازه در حالت استاديوم پر نسبت به حالت استاديوم خالي مي باشد. در حالت ورزشگاه خالي در زمان وقوع زلزله، هدف عملكردي پيش بيني شده در آيين نامه لرزه اي براي ساختمانهاي با دسته بندي با اهميت زياد تامين شده و امكان استفاده از سازه به عنوان فضاي پشتيبان مقابله با بحران در 72 ساعت بعد از وقوع زلزله در تمام سطوح خطر احتمالي فراهم است لكن در بدبينانه ترين سناريو كه همزماني وقوع زلزله با پر بودن كامل ورزشگاه لحاظ شده است، افزايش قابليت اطمينان به تامين سطح عملكرد مطلوب در زمان وقوع زلزله هاي با سطح خطر زلزله طرح و بالاتر از آن، از منظر برنامه هاي كاهش خطرپذيري لرزه اي و موضوعاتي مانند برنامه تخليه اضطراري جمعيت مورد توجه قرار گرفته است.

The large-scale stadium structures as part of the urban elements with social and recreational functions can play a dual role in the seismic risk management of seismic-prone countries. Because of the possibility of human density and unsafely of the crowd during earthquake events, evaluating the seismic performance of these buildings both in terms of minimizing high human losses and ensuring financial investments could help to prevent and mitigate risks, significantly. For this purpose, the grandstand structure of a roofless sports stadium with concrete moment frame lateral system is designed according to the current seismic codes. Then, the seismic performance of the structure is assessed under two different crowd scenarios by applying nonlinear time-history incremental dynamic analysis method under bidirectional excitation of a set of site-compatible earthquake records. According to the results, the median IM capacity of the structure is decreased from 20% to 50% in the full crowded scenario compared to the empty scenario, over the various limit-states. The expected functional objectives of the current seismic codes are satisfied for the scenario of empty structure and it can be considered as backup emergency facilities for the first 72 hours after earthquake events with any intensity levels. However, by considering the most pessimistic scenario when the earthquake coincides with the stadium being full, the application of the seismic risk reduction strategies seems to be essential to the decision-making process to ensure the desired performance level during the earthquake events with return periods more than 475 years for emergency evacuation or emergency temporary accommodation.