Performance and loss assesment of industrial buildings under flood and earthquake actions

Abstract

Flooding and earthquake are the two most-costliest hazard events that significantly affect communities in Turkey. Especially, their impacts on industrial facilities can trigger fire or release of toxic substances, resulting in extensive environmental pollution, enormous economic losses and even significant health effects on the communities around the facilities. To mitigate with impacts of disasters and reduce associated damage on industrial structures, assessment of hazard performance and loss of the facilities is the first crucial step. This study presents a probabilistic methodology to make reliable seismic and flood impact estimate for industrial buildings considering any potential structural, non-structural damage, and equipment and/or inventory losses and associated uncertainties. As a case study, the common one-story precast concrete industrial buildings in Turkey were considered. Several field trips were conducted to industrial facilities in different sectors to investigate and understand their hazard damage potential. Using the field notes and literature review results, numerous analytical damage models were built to analyze behavior of typical precast reinforced concrete industrial buildings under lateral seismic and flood forces. Damage state matrices were established for the industrial facilities to connect possible damage levels under earthquake and flood load actions to functionality of the facilities. Considering uncertainties in the key parameters for the built damage models, sensitivity analyses were performed to develop probabilistic earthquake and flood loss models. Both structural and non-structural damages and equipment/inventory losses were considered to establish holistic loss models. While the proposed models have been developed for the industrial structures in Turkey, the methodology can be adopted to the facilities in other nations and regions using similar industrial construction practices.

Sel ve deprem, Türkiye'deki toplulukları önemli ölçüde maddi ve manevi olarak etkileyen iki doğal afettir. Özellikle endüstriyel tesisler üzerindeki etkileri yangını veya zehirli maddelerin salınımını tetikleyebilir, bu da kapsamlı çevre kirliliğine, büyük ekonomik kayıplara ve hatta tesislerin çevresindeki topluluklar üzerinde önemli sağlık etkilerine neden olabilir. Afetlerin etkilerini hafifletmek ve endüstriyel yapılar üzerindeki ilgili hasarı azaltmak için, doğal afet performansının ve tesislerin kaybının değerlendirilmesi ilk önemli adımdır. Bu çalışma, endüstriyel binalar için herhangi bir potansiyel yapısal, yapısal olmayan hasar ve ekipman ve / veya envanter kayıpları ve bunlarla ilişkili belirsizlikleri dikkate alarak güvenilir sismik ve taşkın etkisinin hasarını tahmin etmek için olasılıksal bir metodoloji sunmaktadır. Örnek olay incelemesi olarak, Türkiye'deki yaygın tek katlı prekast beton endüstriyel binalar ele alındı. Doğal afet hasar potansiyellerini araştırmak ve anlamak için farklı sektörlerdeki endüstriyel tesislere birkaç saha gezisi yapıldı. Saha notlarını ve literatür inceleme sonuçlarını kullanarak, tipik prekast betonarme endüstriyel binaların yanal sismik ve taşkın kuvvetleri altındaki davranışını analiz etmek için çok sayıda analitik hasar modeli oluşturulmuştur. Deprem ve sel yükleri altında olası hasar seviyelerini tesislerin işlevselliğine bağlamak için endüstriyel tesislerin hasar durumu matrisleri oluşturulmuştur. Olasılıksal hasar modelleri için anahtar parametrelerdeki belirsizlikler dikkate alınarak olasılıksal deprem ve taşkın kayıp modelleri geliştirmek için duyarlılık analizleri yapılmıştır. Bütünsel kayıp modelleri oluşturmak için hem yapısal hem de yapısal olmayan hasarlar ve ekipman / envanter kayıpları dikkate alınmıştır. Türkiye'deki endüstriyel yapılar için önerilen modeller geliştirilirken, metodoloji benzer endüstriyel inşaat uygulamaları kullanılarak diğer ülke ve bölgelerdeki tesislere de uygulanabilir.