Mevcut betonarme binalarda sismik hasar riskinin ve deprem sigortası risk primlerinin olasılıksal yöntemler ile tahmini
Estimation of probabilistic seismic hazard risk and earthquake insurance rates in existing reinforced concrete buildings
Yazar: ALİ KALKAN
Danışman: PROF. DR. ŞEVKET MURAT ŞENEL
Pamukkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Deprem Mühendisliği = Earthquake Engineering ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Son yıllarda meydana gelen şiddetli depremler mevcut yapı stokunda ağır ekonomik hasarlara neden olmuştur. Yaşanılan bu deprem hasarlarının tahmin edilebilmesi, sigorta firmaları ve kamu kuruluşları açısından önem taşımaktadır. Günümüzde betonarme binalar için kullanılan zorunlu deprem sigortası primlerinin, bölgesel hasar tahminleri ile uyumlu olup olmadığını sorgulamak amacıyla Denizli'de bulunan mevcut yapı stoku ele alınmıştır. Envanter çalışmaları ile bölgeye özgü nitelik taşıyan, farklı kat sayılarına ve yapım yıllarına ait 40 adet mevcut betonarme binanın bilgilerine ulaşılmıştır. Yapısal özellikleri belirlenen binaların dayanım ve deplasman kapasiteleri doğrusal olmayan analizler ile elde edilmiştir. Doğrusal olmayan dinamik analizlerde kullanılmak üzere farklı maksimum yer hızlarına (MYH) sahip 364 adet ivme kaydı seçilerek 12 adet MYH grubuna ayrılmış ve binalara ait deplasman talepleri hesaplanmıştır.
Binaların kapasite ve talep deplasman değerlerinin hesaplanmasının ardından bölgesel hasar görebilirlik eğrileri elde edilmiştir. Hasar görebilirlik eğrileri kullanılarak binalar kalite sınıfına göre (iyi/orta/kötü) sınıflandırılmıştır. Deprem sigorta primlerinin hesabı için yapıların değişik MYH gruplarına sahip ivmeler altında uğrayacağı hasar dağılımını gösteren hasar olasılık matrisleri hesaplanmıştır. Hasar olasılık matrislerinin hesabı sırasında üç farklı analitik yaklaşım ve merkezi hasar oranı kullanılarak belirsizlikler en aza indirgenmiştir.
Deprem tehlikesinin nicel hesabı için öncelikle bölgede geçmiş yıllarda yaşanan depremleri kapsayan deprem kataloğu oluşturulmuştur. Olasılıksal sismik tehlike analizi ile bölgeye ait farklı MYH değerlerindeki yıllık aşılma olasılıklarını gösteren sismik tehlike eğrisi elde edilmiştir. Olasılıksal sismik tehlike analizinde depremin doğası gereği meydana gelen belirsizlikleri sismik tehlike eğrilerinin hesabına dahil etmek için mantık ağacı yöntemi kullanılmıştır.
Hasar olasılık dağılımlarının ve sismik tehlikenin belirlenmesinin ardından mevcut yapı stokuna ait ticari deprem sigorta primleri her bir kalite sınıfı için ayrı ayrı hesaplanmıştır. Çalışmanın sonunda bölgeyi gerçek anlamda temsil eden prim değerleri elde edilmiştir. Yapılan tez çalışması, hesaplanan prim oranları ile yürürlükte olan zorunlu deprem sigortası primleri arasında büyük farklılıklar olduğunu ve deprem sigortası prim oranlarının yapıların sismik performansından önemli derecede etkilendiğini göstermiştir.

Abstract:
Recent major earthquakes occurred in urban areas caused heavy economic losses. The estimation of these earthquake damages and losses is important for insurance companies and public institutions. In this study, sample buildings which represent the general building stock of Turkey were collected from Denizli. By this method it is aimed to investigate the relationships between earthquake losses and the insurance risk premiums. 40 existing reinforced concrete buildings having different story numbers and design codes were selected during the inventory studies. Structural properties of selected buildings were obtained by project investigations. Nonlinear analyses were performed to obtain strength and displacement capacities. 364 records were considered and non-linear time history analyses were performed to calculate inelastic deformation demands of buildings. Selected records were divided into 12 groups according to peak ground velocities (PGV) and inelastic displacement demands were computed.
Fragility curves representing the probability of exceeding predefined structural damage levels were obtained for all buildings and constructed according to peak ground velocities. The building fragility curves were classified into various quality classes (high/average/low) according to damage probabilities which are controlled by seismic performances of buildings. Regional Damage Probability Matrices (DPM) were derived for each quality classes in order to identify potential earthquake damage. The uncertainties in the calculations of DPMs were minimized by using three analytical approaches and three central damage ratios.
The seismic sources of earthquakes occurred in past years were investigated for determining earthquake risk at the site. Hazard curve which shows the annual probability of exceeding corresponding PGV values were estimated by using probabilistic seismic hazard analyses. An alternative approach known as logic tree method were used in order to consider uncertainties in the probability computations.
Total insurance rates were computed separately for each quality class of buildings by considering seismic risk and damage probabilities. Finally, total earthquake insurance premium rates, which are obtained from region-specific damage probabilities, were compared to the rates currently used by government. It was concluded that calculated insurance rates were significantly higher than that of used by the "Turkish Catastrophe Insurance Pool" and the determined insurance rates are significantly affected from the seismic quality level of the buildings.