Improved Genetic Coding For Accelerogram Set Optimization

T i m e-h i s t o r y e a r t h q u a k e r e c o r d s a r e c r i t i c a l m e a n s f o r m a n y e a r t h q u a k e e n g i n e e r i n g a p p l i c a t i o n s، i n c l u d i n g s t e p-b y-s t e p n u m e r i c a l s o l u t i o n o f d y n a m i c، n o n l i n e a r o r h i g h l y d a m p e d s y s t e m s، s e i s m i c d e s i g n o f n e w b u i l d i n g s a n d i n f r a s t r u c t u r e s، s e i s m i c c o n t r o l، r i s k a s s e s s m e n t a n d v u l n e r a b i l i t y e v a l u a t i o n o f e x i s t i n g s t r u c t u r e s، a n d s o o n. T h e y a r e p r o v i d e d u s i n g s t a t i s t i c a l s i m u l a t e d r e c o r d s، g e o l o g i c a l m o d e l-b a s e d a r t i f i c i a l e a r t h q u a k e s o r r e c o r d e d a c c e l e r o g r a m s o f r e a l e x p e r i e n c e d e a r t h q u a k e s. T h e l a t t e r i s p r e f e r r e d i n m a n y c a s e s، d u e t o e x p e n s i v e c o m p u t a t i o n a l e f f o r t a n d l a c k o f r e l i a b i l i t y i n s i m u l a t i n g e v e n t s o f s t r o n g g r o u n d m o t i o n u s i n g a r t i f i c i a l m e t h o d s. H o w e v e r، t h e r e s u l t e d s t r u c t u r a l r e s p o n s e s a r e h i g h l y s e n s i t i v e t o t h e s e l e c t e d e a r t h q u a k e r e c o r d، s o t h a t t h e i r v a r i a t i o n f r o m o n e r e c o r d t o a n o t h e r i s a m a j o r s o u r c e o f u n c e r t a i n t y i n f u r t h e r d e s i g n a n d d e c i s i o n m a k i n g. I n o r d e r t o o v e r c o m e s u c h a c h a l l e n g e، w e l l-k n o w n s e i s m i c d e s i g n r e g u l a t i o n s h a v e b e e n a c c e p t e d u s i n g a s e t o f e a r t h q u a k e r e c o r d s i n s t e a d o f o n e، p r o v i d e d t h e y a r e s c a l e d t o m a t c h a t a r g e t d e s i g n s p e c t r u m. I t i s e s p e c i a l l y b e n e f i c i a l i n t h e a b s e n c e o f s u f f i c i e n t s i t e-s p e c i f i c e a r t h q u a k e r e c o r d s o r t h e i m p o s s i b i l i t y o f t h e i r e x t r a c t i o n v i a s e i s m i c h a z a r d a n a l y s e s. A s n o f u r t h e r l i m i t a t i o n t h a n o v e r-r i d i n g t h e d e s i g n s p e c t r a i s i m p l i e d، t h e r e s u l t e d m e a n s p e c t r u m m a y o v e r-e s t i m a t e t h e t a r g e t، l e a d i n g t o a n e c o n o m i c a l l y u n d e s i r e d d e s i g n. I n a d d i t i o n، t h e c o r r e s p o n d i n g s c a l e f a c t o r s w i l l n o t b e u n i q u e f o r a s e t o f r e c o r d s u n l e s s t a k e n a s s i m i l a r o r o p t i m i z e d b y p r o p e r m e t h o d s. H e n c e، i t i s r e a s o n a b l e t o s e l e c t a s e t o f a c c e l e r o g r a m s f r o m a n a v a i l a b l e c a t a l o g u e t h a t i s o p t i m a l l y c o m p a t i b l e w i t h t h e d e s i g n s p e c t r u m; f o r m u l a t e d a s t h e f i r s t o p t i m i z a t i o n p r o b l e m i n t h e p r e s e n t w o r k. W h i l e t h e s e t o f o p t i m a l r e c o r d s i s i d e n t i f i e d، t h e i r s c a l i n g f a c t o r s a r e a l s o o p t i m i z e d a s t h e s e c o n d p r o b l e m f o r m u l a t i o n. T h e p r e s e n t w o r k e m p l o y s g e n e t i c a l g o r i t h m a s a r e l i a b l e m e t a-h e u r i s t i c، a n d u t i l i z e s i t s o p e r a t o r s t o s o l v e b o t h o p t i m i z a t i o n p r o b l e m s. I n a d d i t i o n t o c o n v e n t i o n a l b i n a r y c o d i n g، a n i n t e g e r i n d e x c o d i n g i s a l s o u t i l i z e d f o r t h e s p e c i a l c a s e o f o p t i m i z a t i o n p r o b l e m s i n t h i s r e s e a r c h. T h e s u p e r i o r i t y o f t h e i n t e g e r c o d i n g o v e r t h e b i n a r y t y p e i s n o t o n l y d i s c u s s e d i n r e d u c i n g s e a r c h s p a c e c a r d i n a l i t y، b u t i s a l s o s h o w n v i a t h e r e s u l t s o f a n u m e r i c a l e x a m p l e، u s i n g a l i s t o f 136 e a r t h q u a k e r e c o r d s، t o m a t c h t h e t a r g e t s p e c t r a، a c c o r d i n g t o t h e I r a n i a n S t a n d a r d o f P r a c t i c e; N o. 2800. T h e r e s u l t s a l s o s h o w t h e p r o p o s e d m e t h o d i s h i g h l y b e n e f i c i a l i n m a t c h i n g t h e t a r g e t d e s i g n s p e c t r u m، w i t h r e s p e c t t o c o m m o n p r a c t i c e، w i t h a t r i a l-s e l e c t e d، u n i f o r m-c o e f f i c i e n t s e t o f r e c o r d s.