Seismic risk analysis of existing building stock in Denizli province using rapid visual screening method

Abstract

The Rapid Visual Screening (RVS) methodology was developed to overcome the practical constraints of applying traditional engineering analyses at the urban scale. This methodology was utilized in our study for the comprehensive mapping of earthquake risk in Denizli. A total of 5577 buildings across six neighborhoods were screened to evaluate the seismic performance of the building stock. This research is notable for its scale in Denizli, with reinforced concrete buildings constituting 4967 of the examined structures. For these buildings, a novel scoring methodology was developed based on multi-dimensional matrices. Unlike traditional linear scoring, this approach models the interaction between key parameters such as building age, number of stories, and structural irregularities (soft story, short column, enclosed overhangs). As a result of this assessment, the building stock was classified into low-risk, medium-risk, and high-risk groups. Additionally, risk distributions at the neighborhood level and building clusters requiring priority intervention were identified. This integrated risk approach provides the data infrastructure to support Denizli's disaster preparedness strategies. The resulting risk maps offer a scientific basis for prioritizing urban transformation projects and contribute to decision-making mechanisms for the efficient allocation of resources.

Keywords

• Rapid Visual Screening
• Seismic Risk Assessment
• Building Stock
• Urban Disaster Preparedness
• Risk Mapping

Denizli İl’indeki mevcut bina stokunun hızlı görsel tarama yöntemi ile sismik risk analizi

Öz

Hızlı Görsel Tarama (RVS) metodolojisi, geleneksel mühendislik analizlerinin kentsel ölçekte uygulanmasındaki pratik kısıtlamaların üstesinden gelmek için geliştirilmiştir. Bu metodoloji, çalışmamızda Denizli'deki deprem riskinin kapsamlı bir şekilde haritalanması için kullanılmıştır. Yapı stokunun sismik performansını değerlendirmek amacıyla altı mahallede toplam 5577 bina taranmıştır. Bu araştırma, Denizli'de gerçekleştirdiği ölçek bakımından dikkate değer olup, incelenen yapıların 4967'sini betonarme binalar oluşturmaktadır. Bu binalar için, çok boyutlu matrislere dayalı özgün bir puanlama metodolojisi geliştirilmiştir. Geleneksel doğrusal puanlamanın aksine bu yaklaşım, bina yaşı, kat sayısı ve yapısal düzensizlikler (yumuşak kat, kısa kolon, kapalı çıkma) gibi temel parametreler arasındaki etkileşimi modellemektedir. Bu değerlendirmenin sonucunda yapı stoku, düşük riskli, orta riskli ve yüksek riskli olarak sınıflandırılmıştır. Ek olarak, mahalle düzeyindeki risk dağılımları ve öncelikli müdahale gerektiren bina kümeleri tespit edilmiştir. Bu bütünleşik risk yaklaşımı, Denizli'nin afete hazırlık stratejilerini destekleyecek veri altyapısını sağlamaktadır. Elde edilen risk haritaları, kentsel dönüşüm projelerinin önceliklendirilmesi için bilimsel bir zemin sunmakta ve kaynakların verimli kullanımı için karar alma mekanizmalarına katkıda bulunmaktadır.

Anahtar Kelimeler

• Hızlı Görsel Tarama
• Deprem Risk Değerlendirmesi
• Yapı Stoku
• Kentsel Afet Hazırlığı
• Risk Haritalama

Kaynakça

1. [1] Siddharth, Sinha AK. “Rapid visual screening vulnerability assessment method of buildings: a review”. International Journal of Advanced Technology and Engineering Exploration, Vol. 9, 326–36, 2022.
2. [2] Ahmed S, Abarca A, Perrone D, Monteiro R. “Large-scale seismic assessment of RC buildings through rapid visual screening”. International Journal of Disaster Risk Reduction, 80, 2022.
3. [3] Coskun O, Aldemir A, Sahmaran M. “Rapid screening method for the determination of seismic vulnerability assessment of RC building stocks”. Bulletin of Earthquake Engineering, 18(4),1401–1416,2020.
4. [4] Albayrak U, Canbaz M, Albayrak G. “A Rapid Seismic Risk Assessment Method for Existing Building Stock in Urban Areas”. Procedia Engineering. 1242–1249, 2015.
5. [5] Shabani A, Kioumarsi M, Zucconi M. “State of the art of simplified analytical methods for seismic vulnerability assessment of unreinforced masonry buildings”, Engineering Structures, 239, 2021.
6. [6] Ortega J, Vasconcelos G, Rodrigues H, Correia M, Ferreira TM, Vicente R. “Use of post-earthquake damage data to calibrate, validate and compare two seismic vulnerability assessment methods for vernacular architecture”. International Journal of Disaster Risk Reduction, 39, 2019.
7. [7] Karaşin İB, Eren B, Işik E. “Mevcut bir yığma yapının farklı hızlı değerlendirme yöntemleri ile değerlendirilmesi”. Dicle Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 5(2), 70-76, 2016.
8. [8] Palagala VY, Singhal V. “Structural score to quantify the vulnerability for quick seismic assessment of RC framed buildings in India”. Engineering Structures, 243, 2021.

9. [9] Perrone D, Aiello MA, Pecce M, Rossi F. “Rapid visual screening for seismic evaluation of RC hospital buildings”. Engineering Structures, 3, 57–70, 2015.
10. [10] Domaneschi M, Zamani Noori A, Pietropinto MV, Cimellaro GP. “Seismic vulnerability assessment of existing school buildings”. Computers and Structures, 248, 2021.
11. [11] Castori G, Borri A, De Maria A, Corradi M, Sisti R. “Seismic vulnerability assessment of a monumental masonry building”. Engineering Structures, 136, 454-65, 2017.
12. [12] Mosoarca M, Onescu I, Onescu E, Azap B, Chieffo N, Szitar-Sirbu M. “Seismic vulnerability assessment for the historical areas of the Timisoara city, Romania”. Engineering Failure Analysis, 101, 86–112, 2019.
13. [13] Chieffo N, Formisano A, Landolfo R, Milani G. “A vulnerability index based-approach for the historical centre of the city of Latronico (Potenza, Southern Italy)”. Engineering Failure Analysis, 136, 2022.
14. [14] Işık E, Öztürk G, Velioğlu E. “Bitlis İlinde Bulunan Tarihi Bir Yığma Yapının Deprem Güvenliğinin Belirlenmesi”. BEU Journal of Science, 5(1), 59–64, 2016.
15. [15] Aldemir A, Guvenir E, Sahmaran M. “Rapid screening method for the determination of regional risk distribution of masonry structures”. Structural Safety, 85, 2020.
16. [16] Kassem MM, Mohamed Nazri F, Noroozinejad Farsangi E. “Development of seismic vulnerability index methodology for reinforced concrete buildings based on nonlinear parametric analyses”. MethodsX, 6, 199–211, 2019.
17. [17] Şenel ŞM, İnel M, Toprak S, Manav Y. “Depremde oluşacak bina hasarlarinin envanter bilgilerine dayali tahmini” Altıncı Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, İstanbul, Türkiye, 16-20 Ekim 2007.
18. [18] Bektaş N, Kegyes-Brassai O. “Enhancing seismic assessment and risk management of buildings: A neural network-based rapid visual screening method development”. Engineering Structures, 304, 2024.
19. [19] Sangiorgio V, Uva G, Aiello MA. “A multi-criteria-based procedure for the robust definition of algorithms aimed at fast seismic risk assessment of existing RC buildings”. Structures, 24, 766–82, 2020.
20. [20] Arslan MH, Ceylan M, Koyuncu T. “Mevcut betonarme binalarin deprem performanslarinin yapay sinir ağlari yöntemi kullanilarak belirlenmesinde beton parametresinin etkisi”. e-Journal of New World Sciences Academy, 6 (4), 1448–59, 2011.
21. [21] Palancı M, Senel SM. “Earthquake damage assessment of 1-story precast industrial buildings using damage probability matrices”. Bulletin of Earthquake Engineering 17:5241–5263, 2019.
22. [22] Yazdanpanah O, Formisano A, Chang M, Mohebi B. “Fragility curves for seismic damage assessment in regular and irregular MRFs using improved wavelet-based damage index”. Measurement (Lond), 182, 2021.
23. [23] Magapu S, Setia S. “Fragility curves for assessment of seismic vulnerability of buildings on slopes”. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 173,2023.
24. [24] Yamin LE, Hurtado A, Rincon R, Dorado JF, Reyes JC. “Probabilistic seismic vulnerability assessment of buildings in terms of economic losses”. Engineering Structures, 138, 308–23, 2017.
25. [25] Girgin S, Krausmann E. “RAPID-N: Rapid natech risk assessment and mapping framework”. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 26(6), 949–60, 2013.
26. [26] Palancı M, Şenel ŞM. “Rapid seismic performance assessment method for one story hinged precast buildings”. Structural Engineering and Mechanics, 48(2), 257-274, 2013.
27. [27] Palacı M. “Fuzzy rule based seismic risk assessment of one-story precast industrial buildings”. Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 18 (3) 631-648, 2019.
28. [28] Sucuoğlu H. “Kentsel yapi stoklarinda deprem risklerinin sokaktan tarama yöntemi ile belirlenmesi” Altıncı Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, İstanbul, Türkiye, 16-20 Ekim 2007.
29. [29] Sucuoǧlu H, Yazgan U, Yakut A. “A screening procedure for seismic risk assessment in urban building stocks”. Earthquake Spectra, 23(2), 441–58, 2007.
30. [30] Kaya A. Mevcut betonarme konut tipi binalarin deprem performanslarinin hizli değerlendirme metotlari ile incelenmesi ve P25 metodunun geliştirilmesi, MSc Thesis, Balıkesir University, Balıkesir, Turkey, 2017.
31. [31] Özcebe G. Deprem güvenliğinin saptanmasi için yöntemler geliştirilmesi. Ankara; 2004.
32. [32] Bal İE, Tezcan SS, Gülten Gülay F. Betonarme binalarin göçme riskinin belirlenmesi için P25 hizli değerlendirme yöntemi, Altıncı Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, İstanbul, Türkiye, 16-20 Ekim 2007.
33. [33] Riskli yapıların tespit edilmesine ilişkin esaslar (RYTEİE), Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, Ankara, 2013.