YER SARSINTISI ŞİDDETİNE GÖRE MİKROBÖLGELEME VE … · Anahtar Kelimeler: Sismik...

Altıncı Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 16-20 Ekim 2007, İstanbul Sixth National Conference on Earthquake Engineering, 16-20 October 2007, Istanbul, Turkey

139

YER SARSINTISI ŞİDDETİNE GÖRE MİKROBÖLGELEME VE SİSMİK TEHLİKE SENARYOLARI

MICROZONATION WITH RESPECT TO GROUND SHAKING INTENSITY AND

SEISMIC HAZARD SCENARIOS

Atilla ANSAL1, Gökçe TÖNÜK2 ve Aslı KURTULUŞ3

ÖZET

İstanbul gibi depremlerde hasar görme olasılığı yüksek olan kentlerde, meydana gelebilecek yapısal hasar ve can kayıpları Deprem Senaryoları yardımıyla tahmin edilebilir. Bu tahminlerden elde edilen sonuçlar, kullanılan veri tabanları ve analiz yöntemlerine bağlı olarak çok yaklaşık olabilecekleri gibi, geniş kapsamlı veri tabanları ve daha gelişmiş analiz yöntemleri kullanılması ile daha gerçekçi olabilirler. Deprem senaryolarınndaki ilk aşama mikrobölgeleme haritaları ile deprem tehlikesinin detaylı, örneğin 1:1000 gibi bir ölçekte belirlenmesiyle Deprem Tehlike Senaryolarının elde edilmesidir. Bina hasarlarının, alt yapı ve ulaşım sistemlerindeki hasarların ve can kayıplarının tahmin edilmesi ise ikinci aşamayı oluşturur ve Deprem Hasar Senaryoları olarak tanımlanabilir. Kentsel alanlarda deprem etkilerinin tahmini için tarihsel deprem bilgileri, jeolojik, geoteknik ve sismolojik veriler derlenmeli, deprem tehlikesi olasılıksal olarak değerlendirilmeli, yer hareketinin yerel zemin şartlarına göre değişimi hesaplanmalı ve Coğrafi Bilgi Sistemleri kullanılarak mikrobölgeleme ve hasar haritaları hazırlanmalıdır. Bu yazı kapsamında böyle bir çalışmada izlenen adımlar örnekler verilerek anlatılacaktır.

Anahtar Kelimeler: Sismik mikrobölgeleme, yerel zemin etkileri, zemin davranış analizleri

ABSTRACT

For the cities like Istanbul with high damage probability during earthquakes, it is possible to estimate building damage and causalities based on earthquake scenarios. These estimates may be very approximate based on the input data and methods of analysis; however, they can also be more realistic when more comprehensive data and more sophisticated analysis methods are implemented. The first stage in the earthquake scenarios is the determination of earthquake hazard scenarios based on microzonation maps for example at the scale of 1:1000, for detailed assessment of earthquake hazard. The estimation of damage and causalities for buildings, lifelines and transportation networks is the second stage and is considered as earthquake damage scenarios. In order to assess the effects of earthquakes in metropolitan areas, it would be necessary to compile historical earthquakes, geological, geotechnical and seismological data, to evaluate the probabilistic and deterministic earthquake hazard, to determine the variation of earthquake characteristics with respect to local site conditions, and microzonation and damage maps need to be drafted utilising GIS software packages. Within the contents of this manuscript the stages of such a study will be presented based on some case studies.

Keywords: Seismic microzonation, local site effects, site response analysis

1 Prof.Dr., Boğaziçi Üni., Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü, İstanbul, [email protected] 2 Yük.Müh., Boğaziçi Üni., Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü, İstanbul, [email protected] 3 Dr., Boğaziçi Üni., Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü, İstanbul, [email protected]

140 Yer Sarsıntısı Şiddetine Göre Mikrobölgeleme

GİRİŞ

Sismik mikrobölgelemenin ana amacı insan yapısı ortamlarda deprem hasarlarının en aza indirilmesine yönelik olarak zemin yüzeyinde deprem özelliklerinin ve zemin davranışlarının bölgesel olarak değişimlerinin belirlenmesidir. Sismik mikrobölgeleme çalışmaları, kent planlaması ve arazi kullanım amaçlı çalışmalarda kullanılacak parametrelerin tanımlanmasını ve inceleme bölgesi içinde bu parametrelerin değişimlerinin belirlenmesini kapsar. Bu nedenle sismik mikrobölgeleme için seçilen parametrelerin bu anlamda kent plancıları ve kamu yöneticilerince anlaşılabilir ve uygulanabilir parametreler olması istenir. Diğer önemli bir konu ise yapılacak çalışmaların olasılıksal bir çerçevede değerlendirilmesinin uzun dönemli bir kent planlaması için farklı kaynak bölgelerinde oluşabilecek farklı depremlerin göz önüne alınması açısından daha uygun bir yaklaşım olmasıdır.

Sismik mikrobölgeleme haritaları diğer tanımı ile deprem tehlikesi haritaları, yerel zemin koşullarına ve olası deprem özelliklerine bağlı olarak zemin yüzeyinde oluşacağı tahmin edilen deprem özelliklerine göre hazırlanır. Sismik mikrobölgeleme haritaları olası deprem etkilerinin daha kapsamlı ve daha büyük ölçekte değerlendirilmesine bağlı olarak, kentsel planlama ve gelişmeye yönelik uygulamalar için gerekli bilgileri içerir. Deprem tehlikesi haritalarındaki farklılıkların kent ölçeğinde belirlenmesi gerek yapılaşma yoğunluğu, gerekse fonksiyon farklılıklarının tanımlanması ile arazi kullanımlarının daha az yapısal hasara yol açacak biçimde oluşturulmalarına imkan sağlar.

Başlıca üç tür mikrobölgeleme haritasından söz edilebilir: (1) Yer sarsıntısı şiddetini gösteren haritalar; (2) Sıvılaşma olasılığını gösteren haritalar; (3) Heyelan tehlikesini gösteren haritalar. Mikrobölgeleme için seçilen bir bölgede gerekli verilerin derlenebilmesi için yeterli çözünürlükte jeofizik, jeolojik ve geoteknik araştırmaların yapılması gerekir.

Sismik mikrobölgelemenin bir amacı kent ve bölge planlamasına ve arazi kullanım kararlarına bir altlık oluşturmaktır. Bu kapsamda ilk aşamada bölgesel deprem tehlikesi değerlendirilmekte ve bu çalışmaların sonucunda bütün inceleme alanı mühendislik kayası olarak kabul edilerek deprem özelliklerinin alan içinde değişimi hesaplanmaktadır. İkinci aşamada inceleme bölgesinde jeolojik ve geoteknik koşullar ve bunların bölge içinde değişimi arazi deney ve çalışmaları ile belirlenmektedir. Sismik mikrobölgeleme çalışmasının üçüncü ve son aşaması ilk iki aşamada elde edilen verilerin birlikte değerlendirilerek zemin yüzeyinde oluşabilecek deprem özelliklerinin ve zemin davranışlarının tanımlanması olmaktadır.

Kapsamlı mikrobölgeleme uygulamalarına ilk örnekler arasında İstanbul Bağcılar (Ansal vd., 2001, Ansal 2002), Silivri (Ansal vd., 2004a) ve Balıkesir (Ansal, 2001) Belediyeleri için yürütülmüş olan çalışmalar gösterilebilir. Mikrobölgeleme yönteminin gelişmesinde önemli aşamalardan biri 1999 Kocaeli depremi sonrası uluslararası bir araştırma projesi kapsamında Adapazarı ve Gölcük için yürütülmüş olan pilot çalışmalardır (Ansal vd., 2004b, Studer ve Ansal, 2004). Bu çalışmayı İstanbul Deprem Master Planı Pilot Uygulaması olarak Zeytinburnu için yapılan mikrobölgeleme çalışmaları (Kılıç vd., 2006; Ansal vd 2005b, Ansal, 2005) ve daha sonra Dünya Bankası MEER Projesi kapsamında altı belediye (Bandırma, Bakırköy, Eskişehir Gemlik, Körfez ve Tekirdağ) için yürütülmüş çalışmalar izlemiştir (Ansal vd 2007c, 2006a, Erdik vd. 2004b). Gene bu aşamada İstanbul Büyükşehir Belediyesi için bir Mikrobölgeleme Teknik Şartnamesi hazırlanmıştır (Ansal vd., 2005a). Daha sonra, Avrupa Birliği Altıncı Çerçeve Programı Projesi olan LessLoss kapsamında yapılmış olan çalışmalar sayılabilir (Ansal ve Tönük, 2007; Ansal vd., 2007b, Spence, 2007). Son olarak Bolu için yapılmış olan mikrobölgeleme çalışmaları (Ansal vd., 2007a) bu konuda gerçekleştirilmiş en gelişmiş uygulamadır.

BÖLGESEL SİSMİK TEHLİKE Mikrobölgeleme çalışmalarının ilk aşaması bölgesel bir ölçekte yapılacak olasılıksal sismik tehlike analizlerinden (örneğin Erdik vd., 2004a) oluşur. Bölgenin tektonik yapısı ve sismik etkinlikler göz önüne alınarak mikrobölgeleme analizlerinde kullanılacak deprem özellikleri belirlenir. Çalışmalarda başlıca amacın kent planlaması ve arazi kullanımı kararlarına yol gösterici bilgiler

A.Ansal, G.Tönük ve A.Kurtuluş 141

üretmek olması nedeniyle, olasılıksal bir yaklaşımın izlenmesi doğru olur. İncelenen bölgeleri etkileyebilecek bütün deprem kaynak bölgeleri göz önüne alınır ve olasılıksal olarak en elverişsiz deprem özelliklerine göre bir değerlendirme yapılır. Bu hesaplarda uygun spektral ivme azalım ilişkileri kullanılarak inceleme bölgesinde titreşim periyoduna bağlı spektral ivme değerlerinin değişimi tercihen biri kısa biri uzun periyotlara karşı gelen en az iki nokta için hesaplanabilir.

Genel olarak 50 yılda %10 aşılma olasılığına (475yıl dönüşüm periyodu) karşı gelen ve kayma dalgası hızının, Vs ≥ 750m/s olduğu mühendislik kayası üzerinde en büyük yatay ivmeler ve 0.2s ve 1.0s periyotlarına karşı gelen spektral ivmeler belirlenebilir. Bu değerler mikrobölgeleme çalışması için yapılan zemin büyütme analizlerinde kullanılacak ivme zaman kaydının seçimi ve ölçeklendirmesi için gereklidir.

Diğer bir seçenek ise deterministik fay kırılma modellerine bağlı olarak inceleme alanı için ivme zaman kayıtları üretilmesidir. Olasılıksal ve deterministik deprem tehlike senaryolarının sonuçları arasında önemli farklar bulunmaktadır. Genel olarak kent bazında iyileştirme ve depreme hazırlık çalışmaları açısından olasılıksal yaklaşımlar daha uygun görülmektedir. Bunun nedeni, deterministik senaryoların seçilen kırılma modeline bağlı olarak kent bazında farklı noktalarda farklı mertebelerde hasarlar vermeleridir. Ama, gelecekte bir depremin nasıl meydana geleceği belirsiz olduğundan, bütün bu farklılıkları istatistiksel olarak hesaba alan ve sonuçta meydana gelebilecek hasarın belirlenebilmesinde olasılıksal senaryolar tercih edilmektedir.

YEREL ZEMİN KOŞULLARI Mikrobölgeleme çalışmalarının ikinci adımında mevcut jeolojik ve geoteknik verilerin incelenmesi ve değerlendirilmesi amacıyla inceleme alanları içinde kalan bölgeler mevcut sondaj ve arazi deneyi verilerine bağlı olarak bir karelaj sistemi ile hücrelere bölünür. Örneğin son yapılan çalışmalarda (Ansal vd., 2007a) olduğu gibi tercihen inceleme alanında 250m×250m’lik hücreler kullanılmalı ve mevcut jeolojik, geoteknik ve jeofizik veriler değerlendirilerek bu çalışmaların bulunduğu hücreler için temsili bir zemin profili tanımlanmalıdır.

Yerel zemin özelliklerinin tanımlanması amacıyla yürütülen çalışmalarda iki konu önem kazanmaktadır. Bunlardan birincisi zemin kesitinde yeralan tabakaların sondajlar sırasında alınan numuneler üzerinde yapılan deneysel verilere (elek analizi ve kıvam limitleri) dayanarak sınıflandırılmaları, ikincisi ise mühendislik kayası olarak tanımlanabilecek (Vs ≥750m/s) tabakanın derinliği olmaktadır. Mühendislik kayasının derinliğinin belirlenmesinde derin sondajlar ve jeofizik arazi deneylerinden yararlanılması gerekmektedir. Hem değişik deprem yönetmeliklerine göre yerel zemin sınıflandırması yaparken hem de zemin büyütme analizlerinde zemin tabakalarının özelliklerini tanımlarken her sondaj noktası için bu bilgiler derlenmiş olmalıdır.

Bu konularda sınırlı deneysel ve sayısal veri bulunması durumunda yapılan yorumlarda güvenli tarafta kalmak hedeflenir, ama güvenli tarafta kalmak her zaman sağlanamayacağı gibi hem yerel zemin sınıflarının seçiminde hem de zemin büyütme, sıvılaşma ve heyelan tehlikesi analizlerinde sonuçlar gerçekçi olmayacak ve uygulanması tavsiye edilen önlemler doğru olmayabilecektir. Bu nedenle eğer bir mikrobölgeleme çalışması yapılacaksa ve bu çalışmanın yerleşime uygunluk olarak yorumlanması isteniyorsa, ilgili alanda kesinlikle bir karelaj sistemi içinde sondaj ve jeofizik arazi deneyleri uygulanarak gerekli bilgiler derlenmelidir. Böyle bir çalışmanın ülkemizde bugüne kadar uygulanmış en iyi örneği halen sürmekte olan İstanbul Avrupa Yakası Mikrobölgeleme projesidir.

Daha önceden yapılmış tüm jeolojik ve geoteknik araştırmalar ve sondajlardan elde edilen veriler ışığında, içinde sondaj bulunan hücrelerde, temsili zemin profilleri için zemin yüzeyinden itibaren değişen zemin tabakalaşması, tabaka özellikleri ve kalınlıkları, mühendislik anakayasının derinliği ve kayma dalgası hızı profili tahmin edilerek; Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik (TDY, 2007), Avrupa Deprem Yönetmeliği (CEN, 2006) ve Amerikan Deprem Yönetmeliğine (NEHRP, 2003) göre yerel zemin sınıflandırmaları yapılması izlenmesi önerilen bir yaklaşımdır. Diğer yandan farklı deprem yönetmeliklerine göre zemin koşullarının sınıflandırılması aynı zamanda yer sarsıntısı şiddetine göre de bir mikrobölgeleme haritası olmaktadır. Bu sınıflandırmalara dayanan mikrobölgeleme haritaları jeolojik formasyonlar esas alınarak yapılan sınıflandırmalara çok benzer. Her iki yaklaşımda, ister yerel zemin sınıfları ister


jeolojik formasyonlar olsun, sınıf ve formasyon tanımları çok geniş aralıkları kapsadığı için sonuçta elde edilen mikrobölgeleme haritaları da oldukça yaklaşık olacaktır. Eğer jeolojik formasyonlara ve deprem yönetmeliklerine göre yapılan mikrobölgeleme haritaları arasında bir karşılaştırma yapılırsa, bu durumda deprem yönetmeliklerine göre yapılan mikrobölgelemenin daha tercih edilir olması gerekir. Ne de olsa deprem yönetmeliklerinde farklı zemin sınıflarına karşı gelen yapı tasarım kriterleri belirlenmiştir. Bu yapı tasarım kriterleri geçmişten gelen tecrübelere ve bu konularda yapılmış parametrik ve gözlemsel sonuçlara dayanır. Jeolojik formasyonlara göre mikrobölgeleme için bu tür gerekçeler göstermek mümkün değildir. Bu nedenledir ki artık günümüzde sadece jeolojik formasyonların sınırlarına bağlı hazırlanmış mikrobölgeleme ve yerleşime uygunluk haritaları kullanılmamaktadır. Ayrıca yerel zemin sınıflarına göre yapılmış haritalama yerel zemin sınıfları hakkında genel bir bilgi vermesi nedeniyle parsel bazında yapılması istenen yerel zemin araştırmalarına da ışık tutacaktır.

Bir örnek olarak Bolu il merkezi için yapılmış olan çalışmada TDY (2007)’e göre zemin sınıflandırmalarını gösteren harita Şekil 1’de verilmiştir. Bu haritada arka planda Bolu il merkezindeki cadde, sokak ve binaların konumları da gösterilmiştir. Bu şekilden de görülebileceği gibi sondaj ve arazi deneyi bulunan hücrelere yerel zemin sınıfı atanmış ve bu sınıflar gösterilmiştir. Bu bağlamda daha önceden parsel bazında yapılmış bütün sondajlar göz önüne alınmıştır. Buna rağmen Bolu il merkezi sınırları içinde kalan 377 hücrenin sadece 211’inde sondaj bulunmaktadır. Birden fazla sondajın olduğu her hücre için temsili zemin profili güvenli tarafta kalacak şekilde seçilmiştir. Şekil 1’den görüleceği gibi sondaj bulunmayan hücrelerin çoğunda yerleşim yoktur. Bu durumda sondaj olmayan hücreler için bir değerlendirme yapılmamış ve haritalama aşamasında kullanılmış olan CBS programı ile hücre noktaları arasında lineer enterpolasyon uygulanmıştır. Şekil 1’de görüldüğü gibi kesin bölge sınırları yerine yumuşak geçişler tercih edilmiştir. Bunun birinci nedeni kesin sınırların tanımlanmasındaki belirsizlikler ve zorluklar, ikinci nedeni ise bu parametreler kullanılarak yapılacak herhangi bir planlama çalışmasında plancılara esneklik sağlamaktır.

Şekil 1: Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik’e (2007) göre Bolu İl Merkezi için

yerel zemin sınıfları


Kayma Dalgası Hızının Derinlikle Değişimi Genel olarak zemin büyütme analizleri yapılırken zemin tabakalaşması, tabaka kalınlıkları, tabakaları oluşturan zemin türleri ve bu tür zeminlerin çok küçük titreşim mertebelerindeki en büyük dinamik kayma modülü ve sönüm oranı ile dinamik kayma modülünün ve sönüm oranının birim şekil değiştirme ile değişimlerinin bilinmesi istenir.

Kayma dalgası hızının derinlikle değişimi varsa kuyu içi veya yüzey kayma dalgası hızı ölçümlerinden veya standart penetrasyon deneyi vuruş sayısına bağlı bağıntılar dikkate alınarak hesaplanabilir. Bolu il merkezi için yapılmış olan çalışmada kayma dalgası hızlarının derinliğe bağlı değişimi, İyisan (1996) tarafından önerilen düzeltilmemiş Standart Penetrasyon Deneyi (SPT) darbe sayısına (N) bağlı ampirik ilişki kullanılarak hesaplanmıştır:

VS=51.5 N 0.516 ≤ 500 m/sn (1) Kayma dalgası hız profilleri kayma dalgası hızının 750m/s’den büyük olduğu mühendislik anakayası derinliğine kadar belirlenmiş ve her hücre için bir temsili zemin profili tanımlanmıştır. Bu şekilde belirlenen kayma dalgası hız profillerinden bazı örnekler Şekil 2’de gösterilmektedir.

0

5

10

15

20

25

300 200 400 600 800

Kayma Dalgası Hızı(m/sn)

Der

inlik

(m)

YASSSiltli, Killi, Kumlu ÇAKIL

Çakıllı Siltli, Kumlu KİL

ÇAKILTAŞI ve KUMTAŞI

SK-199

0

5

10

15

20

25

30

35

40

450 200 400 600 800


Der

inlik

(m)


YASS

Kumlu Siltli KİL

Toprak

SK-26

0

10

20

30

40

50

60

70

800 200 400 600 800


Derin

lik (m

)


Çakıllı, Kumlu Siltli KİL

YASS

SK-44

Siltli, Çakıllı KUM

Şekil 2: Hücrelerdeki zemin tabakalanması ve kayma dalgası hız profilleri

Diğer yandan hem kayma dalgası hızının hem de mühendislik anakayasının derinliğini belirlemek için gelişmiş jeofizik arazi deney yöntemleri bulunmaktadır. Bu yöntemler uygulanmalı ve birbirleri ile karşılaştırarak hesaplanan ve ölçülen değerler arasında bir uyum olup olmadığı kontrol edilmelidir.

Düşey olarak değişik derinliklere yerleştirilmiş kuvvetli yer hareketi sismograflarından alınan kayıtlar ve yapılan araştırmalar yüzeyden itibaren üst 30 metre içinde yeralan zemin ve kaya tabakalarının zemin yüzeyinde oluşan deprem özellikleri üzerindeki etkisinin önemli olduğunu göstermektedir. Bu da üst 30 metre içindeki zemin ve kaya tabakalarının kayma dalgası hızlarının ağırlıklı ortalaması olarak hesaplanan ve eşdeğer kayma dalgası hızı diye tanımlanan bir parametrenin yerel zemin etkilerini yansıtabileceğini göstermektedir (Borcherdt, 1994). Diğer bir değişle deneysel olarak bulunan ve zemin yüzeyinden itibaren üst 30m için tanımlanan eşdeğer kayma dalgası hızını kullanarak değişik noktalarda zemin büyütmesini yaklaşık olarak tahmin etmek mümkün olmaktadır. Bu nedenle, zeminin üst 30 metresindeki ağırlıklı ortalama kayma


dalgası hızı, bir çok yönetmelikte (örneğin Amerika Birleşik Devletleri Deprem Yönetmeliği, NEHRP ve Avrupa Deprem Yönetmeliği, EC8 gibi) de zemin sınıflandırmasının temelini oluşturur. Bu nedenle üst 30m için ağırlıklı ortalama veya eşdeğer kayma dalgası hızı da bir anlamda yer sarsıntısı şiddetine göre mikrobölgeleme parametresi olarak kullanılabilir. Böyle bir haritalama Şekil 3’te Bolu il merkezi için verilmiştir. Burada izlenen yaklaşım daha sonra bütün mikrobölgeleme haritaları için benimsenen göreceli bir haritalamadır. Mikrobölgeleme haritalarının göreceli olması, kullanılan mikrobölgeleme parametrelerinin gerçek büyüklüklerine bağlı olmamak içindir.

Mikrobölgeleme haritaları, dikkate alınan parametrelerin göreceli değerlerine bağlı olarak incelenen alanın üç bölgeye (A, B ve C) bölünmesi ile hazırlanmaktadır. Parametrelerin hesaplanmasında kullanılan analizlerin çeşitli tahminler ve varsayımlar gerektirmesi nedeniyle, haritalamada mutlak sayısal değerler yerine göreceli değerlerin kullanılması tercih edilmektedir. Bu üç bölgeli göreceli haritalama yönteminde, A bölgesi, en elverişli %33’lük dilimi (yüksek ortalama kayma dalgası hızları, düşük spektral ivmeler gibi), B bölgesi orta %34’lük dilimi ve C bölgesi de en elverişsiz % 33’lük dilimi (küçük ortalama kayma dalgası hızları ve yüksek spektral ivmeler gibi) göstermektedir. Eğer bu değerlendirmede üst ve alt %33’lük dilimler karşı gelen sınır değerleri arasındaki oransal fark %20’den az ise iki bölgeli bir haritalama tercih edilmektedir.

Eşdeğer kayma dalgası hızlarına bağlı bir mikrobölgeleme aslında Şekil 1’de verilen yerel zemin sınıflarına göre hazırlanmış haritaya oranla daha gerçekçi bir mikrobölgeleme haritası olmaktadır. Bunun bir nedeni göreceli olarak bir bölgeleme yapılabilmesidir. Üçlü göreceli sınıflama ile mikrobölgeleme yapmanın avantajı kent planlaması açısından hem şehir plancılarına hem de ilgili kurumlarda çalışan farklı meslek gruplarına ve yöneticilere bölgeleme mantığını anlatabilme imkanı vermesidir. Mühendislik uygulaması ve tasarımı açısından neredeyse her yere her türlü yapı inşa edilebilir. Bir yerleşim biriminde deprem tehlikesinin mertebesi o kadar yüksek de olmayabilir. Burada şehir planlaması açısından önemli olan en tehlikeli bölgelerin belirlenmesidir.

Bolu il merkezi için eşdeğer kayma dalgası hızına göre mikrobölgeleme haritalarının hazırlanmasında Şekil 3’ten görülebileceği gibi sadece sayısal veri bulunan hücreler kullanılmış ve haritalamada boş olan hücreler için civar hücre değerlerinin lineer enterpolasyonu yapılmıştır.

Şekil 3: Bolu ilinde eşdeğer kayma dalgası hızına göre bölgeleme (üst 30m ağırlıklı ortalaması)


Dinamik Zemin Özellikleri

Zemin büyütme analizlerinde kullanılmak üzere her hücre için seçilen temsili zemin profili, zemin tabakalaşması, tabaka kalınlığı, birim hacim ağırlığı, kayma dalgası hızı, zemin cinsi ve zemin cinsine karşı gelen dinamik özelliklerin birim şekil değiştirmeyle değişimini gösteren ilişkiler cinsinden tanımlanmıştır. Zemin büyütme analizlerinde zemin tabakalaşması, tabaka kalınlıkları kadar bu tabakaların özellikleri ile uyumlu dinamik kayma modülü ve sönüm oranı ilişkilerinin kullanılması da sonuçları önemli ölçüde etkilemektedir. Analizlerde kullanılan dinamik zemin özelliklerinin birim şekil değiştirmeye göre değişimleri Şekil 4’te gösterilmiş ve ilgili kaynaklar Tablo 1’de listelenmiştir.

Tablo 1: Zemin büyütme analizlerinde kullanılan dinamik zemin özellikleri ilişkileri

Zemin Cinsi Kaynak

Kil (CH) PI=45% Vucetic ve Dobry (1991) & Okur ve Ansal (2007)

Kil (CL) PI=30% Vucetic veDobry (1991) & Okur ve Ansal (2007)

Silt (ML) PI=15% Vucetic ve Dobry (1991) & Okur ve Ansal (2007)

Kum (SP-SM) Darendeli (2001)

Çakıl (GW-GP) Seed vd. (1986)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10

Birim Kayma Genliği, γa (%)

0

5

10

15

20

25

30

Sönüm O

ranı (%)

Kil CHKil CLSiltKumÇakıl

Din

amik

Kay

ma

Mod

ülü

Ora

nı,

G/G

mak

s

Şekil 4: Farklı zemin grupları için dinamik kayma modülü ve sönüm oranlarının birim kayma ile değişim

ZEMİN BÜYÜTME ANALİZLERİ Zemin yüzeyinde deprem özellikleri, her hücre zemin profili için yapılan bir boyutlu zemin davranış analizleri sonucunda hesaplanmaktadır. Zemin büyütme analizlerinde kullanılan gerçek ivme zaman kayıtları, deprem tehlike analizleri sonucunda o hücre için mühendislik kayası üzerinde hesaplanmış en büyük ivme değerine göre ölçeklenmektedir. Zemin davranış analizlerinde, üç adet ivme zaman kaydı kullanılarak yüzeyde elde edilen üç ivme spektrumunun ortalaması o hücre için deprem tehlike senaryosuna karşı gelen ivme spektrumu olarak alınabilir. Şekil 5’de Zeytinburnu için zaman bağımlı olasılıksal deprem tehlikesi ile uyumlu (en büyük ivmelere göre ölçeklenmiş) olarak seçilmiş iki farklı üçlü gerçek ivme zaman kayıtları (pga1 ve pga2 ) ve gene olasılıksal deprem tehlikesi ile ivme spektrumu uyumlu üretilmiş üçlü ivme zaman kayıtları ile bu kayıtlar kullanılarak elde edilen en büyük spektral ivmelere göre mikrobölgeleme haritaları verilmektedir. Bu sonuçlarda benzerlikler olmasına rağmen önemli farklılıklar da bulunmaktadır.


-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0 10 20 30

1061NSYA

TAY İV

ME

(g)

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0 10 20 30

531EW

YATA

Y İV

ME

(g)

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0 10 20 30

GBZ270

YATA

Y İV

ME

(g)

SÜRE (sn)

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0 10 20 30

1062EW

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0 10 20 30

GBZ000

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0 10 20 30

375EW

SÜRE (sn)

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0 10 20 30

ÜRETİLMİŞ

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0 10 20 30

ÜRETİLMİŞ

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0 10 20 30

ÜRETİLMİŞ

SÜRE (sn)

Şekil 5: Zeytinburnu’nda zemin büyütme analizlerinde kullanılan ivme zaman kayıtları ve bu kayıtlar

kullanılarak zemin yüzeyinde hesaplanmış en büyük ortalama spektral ivme değişimi (a) olasılıksal deprem tehlikesi ile uyumlu seçilmiş ve en büyük ivmeye göre ölçeklenmiş iki gerçek ivme

zaman kayıt seti (pga1 ve pga2) ve (b) spektra uyumlu üretilmiş ivme kayıt seti (sim) için

Bu sonuçlar seçilmiş olan deprem tehlike analizinden bağımsız olarak zemin büyütme analizleri için kullanılan ivme zaman kayıtlarının, diğer bir değişle deprem özelliklerinin çok önemli bir faktör olduğunu göstermektedir. Bugüne kadar farklı zemin koşullarında aynı ve farklı depremlerde alınmış ivme zaman kayıtları birbirlerinden çok farklı olabilmektedir. Bu da mühendislik uygulaması açısından önemli bir belirsizlik getirir. Olabilecek bir depremin özellikleri konusunda gelinmiş olan bilimsel noktada sayısal bir tahminde bulunmak gerçekçi olamayacaktır. Bu durumda izlenebilecek yaklaşım, mümkün olduğunca çok sayıda, benzer tektonik ve sismik koşullarda alınmış deprem kaydı kullanarak zemin büyütme analizleri yapmak ve elde edilen çok sayıda ivme spektrumunu olasılıksal olarak değerlendirmektir (Ansal ve Tönük, 2007).

Örneğin Bolu İl merkezi için yapılmış olan çalışmada büyüklük, uzaklık ve mekanizma açısından deprem tehlikesi değerlendirmesiyle uyumlu 28 adet önceden kaydedilen kuvvetli yer


hareketi kaydı, zemin büyütme analizlerinde kullanılmak üzere seçilmiştir. Seçilen ivme kayıtları Şekil 6’de verilmektedir. İvme kayıtları, Ansal vd. (2006b) ve Durukal vd. (2006) tarafından önerilen yaklaşıma uygun olarak, her hücre için deprem tehlikesi analizinden elde edilen en büyük ivme değerine göre ölçeklendirilmiştir. Zemin büyütme analizleri her hücre için bu 28 adet ölçeklendirilmiş ivme kaydı kullanılarak yapılmıştır. Burada amaç deprem özelliklerinden kaynaklanan farklılıkları göz önüne almaktır. Her hücre için yapılmış olan 28 zemin davranış analizinden bulunan ortalalama spektral ivmeler mikrobölgeleme amaçlı olarak kullanılmaktadır.

1058-E

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 10 20 30

İVM

E (g

)

1058-N

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 10 20 30

1061-E

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 10 20 30

İVM

E (g

)

1061-N

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 10 20 30

ARC000

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 5 10 15 20 25

İVM

E (g

)

ARC090

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 5 10 15 20 25

B-SUP045

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 5 10 15 20 25

B-SUP135

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 5 10 15 20 25

C12050

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 10 20 30 40

İVM

E (g

)

C12320

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 10 20 30 40

CLS220

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 5 10 15 20 25

İVM

E (g

)

CLS310

-0.3

-0.2-0.1

0

0.10.2

0.3

0 5 10 15 20 25

G06000

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 5 10 15

İVM

E (g

)

G06090

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 5 10 15

GBZ270

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 5 10 15 20

GBZ000

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 5 10 15 20

GIL067

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 5 10 15 20SÜRE (san)

İVM

E (g

)

GIL337

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 5 10 15 20SÜRE (san)

H-CPE147

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 10 20 30 40

H-CPE237

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 10 20 30 40

IZT-090

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 10 20 30

IZT-180

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 10 20 30

LCN260

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 10 20 30 40

LCN345

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 10 20 30 40

TMB205

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 5 10 15

SÜRE (san)

TMB295

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 5 10 15

SÜRE (san)

KJM000

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 5 10 15 20 25

KJM090

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 5 10 15 20 25

Şekil 6: Zemin büyütme analizlerinde kullanılan ve en büyük ivme değeriyle ölçeklenmiş ivme kayıtları


YER SARSINTISI ŞİDDETİNE GÖRE MİKROBÖLGELEME Son on yıl içinde deneysel ve aletsel verilerdeki artışın yanı sıra yerel zemin koşullarının değerlendirilmesi ve zemin büyütme analizlerindeki gelişmeler mikrobölgeleme yöntemlerinde önemli gelişmelere neden olmuştur. Yakın geçmişte meydana gelen depremlerde gözlenen hasar dağılımları ve elde edilen kuvvetli yer hareketi kayıtları üzerinde yapılan çalışmalar (Gazetas vd., 1990; Faccioli, 1991; Ansal vd., 1993; Bard, 1994; Chavez-Garcia vd., 1996; Chin-Hsiung vd., 1998; Kawase, 1998; Athanasopoulus vd, 1999; Hartzell vd, 2001, deprem kaynak ve yerel zemin özelliklerinin önemli olduğunu göstermiştir.

Zemin büyütmesine göre mikrobölgeleme yapmak için iki ayrı yaklaşım kullanılmıştır. Birinci yaklaşımda, Borcherdt (1994) tarafından önerilen yönteme göre her hücre için eşdeğer kayma dalgası hızı kullanılarak hesaplanan en büyük spektral ivme değeri mikrobölgeleme parametresi olarak kabul edilmiştir. Bolu için Borcherdt (1994)’a göre hesaplanan en büyük spektral ivme değerleri 0.515g ile 0.662g arasında değişmektedir. Bütün hücreler için istatistiksel dağılıma göre %33 ve %67’ye karşı gelen değerler arasındaki farkın %20’den az olması nedeniyle bu parametreye göre göreceli bölgeleme haritası, istatistiksel dağılımın %50 değerine göre iki bölgeden oluşmaktadır. Şekil 7’de, ASAB bölgesi, en elverişli %50’lik bölgeyi (0.598g değerinden küçük spektral ivmeleri) CSAB bölgesi de en elverişsiz % 50’lik bölgeyi (0.598g değerinden büyük spektral ivmeleri) göstermektedir.

İkinci yaklaşımda, Shake 91 (Idriss ve Sun, 1992) kullanılarak tek boyutlu zemin büyütme analizleri yapılmış ve her hücre için yapılan 28 adet zemin büyütme analizinin sonuçlarından 0.1s ve 1s periyot aralığında spektral ivmelerin ortalaması bulunmuştur. 0.1 ve 1.0s periyot aralığı spektral ivmelerin ortalaması mikrobölgeleme için diğer bir parametre olarak seçilmiştir. Bolu için bu değer 0.354g ile 0.797g arasında değişmektedir. Bütün hücreler için istatistiksel dağılıma göre %33 ve %67’ye karşı gelen değerler arasındaki farkın %20’den az olması nedeniyle bu parametreye göre göreceli bölgeleme haritası da istatistiksel dağılımın %50 değerine göre iki bölgeden oluşmaktadır. Şekil 8’de, ASAavg bölgesi, en elverişli %50’lik bölgeyi (0.575g değerinden küçük spektral ivmeler) ve CSAavg bölgesi ise en elverişsiz % 50’lik bölgeyi (0.575g değerinden büyük spektral ivmeler) göstermektedir.

Şekil 7 ve Şekil 8 karşılaştırıldığında görülebileceği üzere, iki ayrı yaklaşımla elde edilen mikrobölgeleme haritaları arasında birtakım benzerlikler ve farklılıklar mevcuttur. Kullanılan tek boyutlu zemin büyütme analizi programından bağımsız olarak, zemin büyütme analizleri bazen gerçekçi olamayacak kadar yüksek spektral büyütmeler veya tabaka kalınlığına, ilk tahmini kayma modülüne ve uygulanan ivme kaydı özeliklerine bağlı olarak pek gerçekçi olmayan en büyük ivme değerleri verebilmektedir. Diğer yandan, daha ampirik olmakla beraber, eşdeğer kayma dalgası hızı değerleri kullanılarak hesaplanan spektral ivmelerin seçilen zemin profilleriyle daha tutarlı olduğu gözlenmektedir.

Bu nedenle, hem zemin büyütme analizinden elde edilen ortalama spektral ivmeleri hem de eşdeğer kayma dalga hızlarına bağlı olarak belirlenen en büyük spektral ivme değerlerini dikkate alan bir üçüncü harita hazırlanmıştır. Şekil 9’da verilen bu harita, yer sarsıntısı şiddetine göre mikrobölgeme için kullanılması önerilen haritadır. Haritada, AGS bölgesi AS ile AB alanlarının örtüşmesine, BGS bölgesi AS ile CB veya CS ile AB alanlarının örtüşmesine, CGS bölgesi ise CS ile CB alanlarının örtüşmesine karşılık gelmektedir. Şekil 9’da verilen ve yer sarsıntısı şiddeti için önerilen mikrobölgeleme haritası, güvenilirliğinin değerlendirilmesi açısından bölgenin jeoloji haritasi ile karşılaştırılmış ve yer sarsıntısı şiddetinin en fazla olması beklenen alanlar alüvyon tabakaları üzerine düştüğü görülmüştür.

Sismik mikrobölgeleme olabilecek yer hareketi şiddetine göre bir sınıflandırma olarak tanımlanabilir (ISSMGE/TC4, 1999). Bu nedenle ana hedeflerden biri yer hareketi şiddetine göre bir değerlendirme yapmaktır. (Marcellini et al., 1995; Lachet et al., 1996; Fäh et al., 1997). Fakat bu hedef yapısal hasarı tahmin etmeği kapsamamaktadır. Bir depremde meydana gelen yapısal hasar karşılıklı etkileşen üç faktörün (deprem özellikleri, yapısal özellikler ve yerel zemin koşulları) karmaşık bir fonksiyonu olmaktadır. Bu nedenle meydana gelen hasar dağılımının model edilebilmesi karşılıklı etkileşen bu üç faktörün birlikte değerlendirilmesini gerektirir. Halbuki sismik bölgeleme bu üç faktörden sadece ikisini içerir ve bu nedenledir ki bir bölgede bir depremde meydana gelen yapısal hasarı tahmin etmek için tek başına kullanılmamalıdır.


Şekil 7: Bolu ili için Borcherdt (1994) yöntemine göre hesaplanan spektral ivmelere göre mikrobölgeleme

Şekil 8: Bolu ili için zemin büyütme analizlerinden hesaplanan ortalama spektral ivmelere göre

mikrobölgeleme


Şekil 9: Bolu ili merkezi yer sarsıntısı şiddetine göre mikrobölgeleme

SPEKTRAL İVMELERE GÖRE SİSMİK MİKROBÖLGELEME

Mikrobölgeleme çalışmalarının bir amacı da deprem hasar senaryoları için bir altlık oluşturmaktır. Genel olarak yapıların hasar görebilirliklerinin belirlenmesinde en çok kullanılan parametre ivme spektrumu olmaktadır. Bu nedenle bütün hücreler için mümkün olduğunca çok sayıda ivme zaman kaydı kullanılarak yapılan zemin büyütme analizlerinden ortalama ve %10 aşılma olasığına karşı gelen ivme davranış spektrumları hesaplanabilir. Bir örnek olarak Bolu il merkezi çalışmasında 28 farklı deprem kaydı kullanılarak yapılan zemin büyütme analizlerinden hesaplanan elastik %5 sönümlü ivme davranış spektrumları, ortalama ivme davranış spektrumu ve her periyot için dağılımın Normal Dağılıma uyduğu varsayılarak yapılan istatistiksel değerlendirmeden %10 aşılma olasılığına karşı gelen ivme davranış spektrumları hesaplanmıştır (Şekil 10). Bu şekilde elde edilen ivme davranış spektrumlarından ortalama ve %10 aşılma olasılığına karşı gelen en büyük spektral ivme değerleri her hücre için belirlenerek mikrobölgeleme haritaları oluşturulabilir.

Bu yöntemle hesaplanmış ortalama ve %10 aşılma olasılığı için en büyük spektral ivmelere göre üretilmiş Zeytinburnu mikrobölgeleme haritaları karşılaştırmalı olarak Şekil 11’de verilmektedir. Buradan görüleceği gibi ortalama ve %10 aşılma olasılığı için belirlenmiş spektral ivmeler arasında önemli farklılıklar bulunmaktadır. Bu fark zemin büyütme analizlerinde kullanılmış deprem ivme kayıtlarının farklılıklarından kaynaklanmaktadır. Güvenli tarafta kalınmak istendiğinde olasılıksal olarak yapılmış olan değerlendirmeden bulunmuş ve aynı zamanda sismik tehlike çalışmalarında da uygulanmış olan %10 aşılma olasılığı için hesaplanmış en büyük spektral ivme mikrobölgeleme haritası hasar görebilirlik değerlendirmesinde göz önüne alınabilir.

Daha farklı bir karşılaştırma amacıyla çoklu zemin büyütme analizleri sonucunda Bolu il merkezi için zemin yüzeyindeki ortalama en büyük spektral ivmelere ve ortalama en büyük relatif hız (PGV) değerlerine göre mikrobölgeleme haritaları Şekil 12 ve Şekil 13’te verilmiştir. Burada genel olarak binaların hasar görebilirliği için kullanılan spektral ivme mikrobölgeleme haritası ile altyapı şebekelerinin hasar görebilirliği için kullanılan en büyük hıza göre hazırlanmış mikrobölgeleme haritalarının farklı olabileceği görülmektedir.


0

0.5

1

1.5

2

0.01 0.1 1 10PERİYOT (sn)

SPEK

TRAL

İVM

E (g

)

0

0.5

1

1.5

2

0.01 0.1 1 10

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0.01 0.1 1 10PERİYOT (sn)

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0.01 0.1 1 10

SPEK

TRAL

İVM

E (g

)

Zemin Büyütme Analizleri

Ortalama

%10 Aşılma Olasılığı

Şekil 10: Zemin büyütme analizlerinden zemin yüzeyinde hesaplanan ivme spektrumları, ortalama ve %10

aşılma olasılığı için belirlenmiş ivme davranış spektrumlarına örnekler

Şekil 11: Zeytinburnu için çoklu zemin büyütme analizinden hesaplanan ortalama ve %10 aşılma olasılığı

için en büyük spektral ivmelere göre mikrobölgeleme


Şekil 12: Bolu ili için saha davranış analizlerinden hesaplanan en büyük ortalama spektral ivmelere göre

mikrobölgeleme

Şekil 13: Bolu ili için saha davranış analizlerinden hesaplanan ortalama en büyük yüzey ivmelerine göre

mikrobölgeleme


SONUÇLAR

Mikrobölgeleme çalışmalarının genel olarak üç aşamadan oluştuğu kabul edilebilir. Bu aşamaların ilki bölgesel bir ölçekte mevcut bütün sismik verileri ve jeolojik olarak tanımlanmış kaynak bölgelerini göz önüne alarak sismik tehlikenin olasılıksal olarak değerlendirilmesidir. İkinci aşama yerel zemin ve jeolojik koşulların mümkün olduğunca kapsamlı jeolojik, geoteknik ve jeofizik arazi ve laboratuvar deneylerine bağlı olarak tanımlanmasından oluşur. Üçüncü aşamada ise sismik tehlike çalışmasından mühendislik kayası üzerinde bulunan deprem özellikleri kullanılarak yapılan zemin büyütme analizlerinden elde olunan zemin yüzeyindeki deprem özellikleri değerlendirilir ve mikrobölgeleme haritaları hazırlanır.

Yapılmış olan çalışmalarda ilk aşama mühendislik kayası üzerinde sismik tehlikenin olasılıksal bir yaklaşım ile 50 yılda %10 aşılma olasılığı için en büyük ve spektral ivmelerin bulunmasıdır. İkinci aşamada, mevcut geoteknik verilerin analiz edilmesi ve değerlendirilmesi için, inceleme bölgesi genel olarak 250m×250mlik hücrelere bölünmekte, her hücre için mevcut geoteknik veriler değerlendirilerek temsili bir zemin profili tespit edilmektedir. Yapılmış olan çalışmalarda bir ya da daha fazla sondajın olduğu her hücre için temsili zemin profili güvenli tarafta kalacak şekilde seçilmektedir. Her zemin profili için anakaya derinliği jeolojik, jeofizik, geoteknik veriler doğrultusunda belirlenmekte ve kayma dalgası hızı ve zemin özellikleri anakaya derinliğine kadar tahmin edilmektedir. Üçüncü aşamada ilk iki aşamada elde edilen veriler kullanılarak bir boyutlu zemin büyütme anlizleri yapılır. Bu güne kadar yapılmış parametrik çalışmalar, zemin büyütme analizlerinde gerçek deprem ivme zaman kayıtlarının kullanılmasının daha gerçekçi sonuçlar verdiğini göstermiştir. Gerçek deprem ivme zaman kayıtları kullanıldığı durumlarda ölçeklendirmenin sismik tehlike analizlerinden bulunmuş en büyük ivme değerine göre yapılması daha güvenilir sonuçlar vermektedir. Bu yaklaşımda deprem ivme zaman özelliklerinin zemin yüzeyinde hesaplanan deprem özellikleri üzerinde önemli etkileri olduğu gözlenmiş ve bu farklılıkları istatistiksel olarak değerlendirebilmek için zemin büyütme analizlerinde benzer tektonik ve sismik koşullarda kaydedilmiş çok sayıda ivme zaman kaydı kullanılması benimsenmiştir.

Zemin büyütmesine diğer bir tanım ile yer sarsıntısı şiddetine göre mikrobölgeleme için iki parametre kullanılmaktadır: (1) çoklu zemin büyütme analizlerinden elde edilen ortalama yüzey ivme spektrumunda 0.1 - 1s periyot aralığına karşı gelen spektral ivme değerlerinin ortalama değeri, (2) Borcherdt (1994) tarafından önerilen yöntemle eşdeğer kayma dalgası hızına bağlı olarak hesaplanan en büyük yüzey spektral ivme değeri. Bu iki parametre için ayrı ayrı üç veya iki bölgeli göreceli bir mikrobölgeleme haritası hazırlanmakta ve ikinci aşamada bu iki harita birlikte değerlendirilerek yer sasıntısı şiddetine göre mikrobölgeleme haritası elde edilmektedir. Bu son mikrobölgeleme haritasında, AGS yer sarsıntısı şiddetinin veya zemin büyütmesinin en az olduğu, CGS ise yer sarsıntısı şiddetinin veya zemin büyütmesinin en fazla olduğu bölgeleri göstermektedir.

Yapılan zemin büyütme analizlerinde iki konu elde edilen sonuçlar üzerinde önemli rol oynamaktadır. Bunlardan biri zemin profillerinde yer alan zemin cinsleri ve özelliklerinin doğru bir şekilde laboratuvar ve arazi deney verilerine, ikincisi ise mühendislik kayası derinliğinin sondaj ve arazi deney verilerine dayanarak belirlenmesidir. Mikrobölgeleme veya alışılmış adıyla yerleşime uygunluk çalışmaları yapılırken bu konulara dikkat edilmesi gerekmektedir.

Yer sarsıntısı şiddetine göre mikrobölgeleme çalışmalarında yapılmış olan zemin büyütme analizlerinden bulunan sonuçlar bina hasar görebilirlik değerlendirilmesinde de kullanılmaktadır. Bu amaca yönelik olarak zemin davranış analizlerinden hesaplanan ortalama ve %10 aşılma olasılığına karşı gelen ivme davranış spektrumlarındaki en büyük spektral ivme değerlerine göre mikrobölgeleme haritaları hazırlanmıştır. Burada amaç deprem hasar senaryoları için deprem özelliklerinden kaynaklanabilecek saçılımı göstermek ve olasılıksal bir seçenek sunmaktır. Zeminbüyütme davranışlarından elde edilen bu sayısal sonuçlar binalarda hasar görebilirlik için kullanılan ivme spektrum değerleri ile alt yapı sistemlerinde hasar görebilirlik için kullanılan en büyük hız değerlerine göre yapılan mikrobölgeleme haritalarının önemli farklar olabileceğini göstermektir.


KAYNAKLAR

Ansal,A., Tönük,G., ve Bayraklı,Y. (2007c) “Microzonation with respect to ground shaking intensity based

on 1D site response analysis” XIV European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Madrid, İspanya

Ansal,A., Kurtuluş,A. Tönük,G. (2007b) “Earthquake Damage Scenario Software For Urban Areas” Keynote Lecture, Int. Con. on Computational Methods in Structural Dynamics and Earthquake Engineering,

Ansal,A., Kurtuluş,A. ve Tönük,G (2007a) Bolu İl Merkezi Sismik Mikrobölgeleme Çalışması, BU Kandilli Rasathanesi Ve Deprem Araştırma Enstitüsü Araştırma Raporu, Bölüm 2

Ansal,A. ve Tönük,G. (2007) “Source And Site Effects For Microzonation”, 4th International Conference on Earthquake Geotechnical Engineering, Theme Lectures, Earthquake Geotechnical Engineering Springer, Editor.K.Pitilakis, Chapter 4, pp.73-92

Ansal,A., Erdik,M. Tönük,G., Şeşetyan,K., Demircioğlu,M., Bayraklı,Y. (2006a) Bakırköy, Bandırma, Eskişehir, Gemlik, Körfez, Tekirdağ Belediyeleri için Sismik Mikrobölgeleme, Afet Zararlarının Azaltılması İçin Mikrobölgeleme ve Hasar Görülebilirlik Çalışmaları, Dünya Bankası Projesi

Ansal,A, Durukal,E, Tönük,G (2006b) “Selection and Scaling of Real Acceleration Time Histories for Site Response Analyses”, Proc. of ETC12 Workshop, Atina, Yunanistan

Ansal,A., Erdik,M., Eyidoğan,H., Özaydın,K., Yıldırım,M., Siyahi,B. (2005a) Mikrobölgeleme Rapor ve Haritalarının yapılması için Özel Teknik Şartname, İstanbul Büyükşehir Belediye Başkanlığı

Ansal,A (2005) “İstanbul’da Mikrobölgeleme” 3.İstanbul ve Deprem Sempozyumu, 58-72 Ansal,A., Özaydın,K., Erdik,M., Yıldırım,Y., Kılıç,H., Adatepe,Ş Özener,P.T., Tonaroğlu,M Şeşetyan,K

Demircioğlu,M (2005b) “Seismic Microzonation For Urban Planning And Vulnerability Assessment”, Proceedings of the International Symposium of Earthquake Engineering (ISEE2005), Awaji Island, Kobe, Japonya

Ansal,A, Biro,Y, Erken,A, & Gulerce,U. (2004a) “Seismic Microzonation: A Case Study” Chapter 8, Recent Advances in Earthquake Geotechnical Engineering and Microzonation, Kluwer Academic Publications

Ansal,A., Springman,S., Studer,J., Demirbaş,E., Önalp,A., Erdik,M., Giardini,D., Şeşetyan,K., Demircioğlu,M., Akman,H., Fäh,D., Christen,A., Laue,J., Buchheister,J., Çetin,Ö., Siyahi,B., Fahjan,Y., Gülkan,P., Bakır,S., Lestuzzi,P., Elmas,M., Köksal,D., ve Gökçe,O. (2004b) Belediyeler için Sismik Mikrobölgeleme Örnek Uygulamalar, Araştırma Raporu, Afet İşleri Genel Müdürlüğü, Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, Afet Risk Yönetimi Dünya Enstitüsü “Sismik Riskin Azaltılması için Mikrobölgeleme” DRM-DEZA Projesi

Ansal, A. (2002) “Seismic Microzonation Methodology” Proc. of 12th European Conf. on Earthquake Engineering, Paper No.830, London, UK

Ansal, A. (2001) “Balıkesir Şehri Bahçelievler, Plevne, Hasan Basri Çantay, Akıncılar Mahalleleri ve 18-02 Konut Bölgesinin Yerleşime Uygunluk Çalışmalarının, Depremsellik ve İnşaat Mühendisliği Açısından Değerlendirilmesi”, İTÜ Geliştirme Vakfı, Uygulamalı Araştırma Raporu

Ansal,A, Biro,Y, Erken,A, İyisan,R, Gülerce,Ü, Özçimen,N (2001) “İstanbul'da Bir Sismik Bölgeleme Uygulaması” İkinci İstanbul ve Deprem Sempozyumu Kitabı, İMO İstanbul Şubesi Yayını

Ansal,A.M., Şengezer,B.S., İyisan,R. & Gençoğlu,S. (1993) “The Damage Distribution in March 13, 1992 Earthquake and Effects of Geotechnical Factors”, Soil Dynamics and Geotechnical Earthquake Engineering, Ed.P.Seco e Pinto, Balkema, 413-434

Athanasopoulus, G.A., Pelekis, P.C. & Leonidou, E.A. (1999).”Effects of Surface Topography on Seismic Ground Response in the Egion (Greece) 15 June 1995 Earthquake”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, (18):135-149

Bard, P.-Y. (1994) “Effects of Surface Geology on Ground Motion: Recent Results and Remaining Issues”, Proc. 10th European Conf. on Earthquake Engineering, Vienna, Austria, (1):305-323.

Borcherdt,R.D. (1994) “Estimates of Site Dependent Response Spectra For Design (Methodology And Justification)”. Earthquake Spectra, 10(4): 617-654.

Chavez-Garcia, F.J., Cuenca, J. & Sanchez-Sesma, F.J. (1996) “Site Effects in Mexico City Urban Zone. A Complementary Study”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, (15):141-146

Chin-Hsiung, L., Jeng-Yaw, H. & Tzay-Chyn, S. (1998) “Observed Variation of Earthquake Motion across a Basin-Taipei City”, Earthquake Spectra, 14(1):115-134

Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Afet İşleri Genel Müdürlüğü, AIGM (2007) Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, Türkiye Deprem Yönetmeliği (TDY)

CEN (2006) Eurocode 8 – Design of structures for earthquake resistance, European Standard, European Committee for Standardisation, Brussels


Darendelli, M. B. (2001) A New Family of Normalized Modulus Reduction and Material Damping Curves, PhD Dissertation, University of Texas at Austin, 362 p

Durukal,E., Ansal,A. ve Tönük,G. (2006) “Effect of Ground Motion Scaling and Uncertainties in Site Characterisation on Site Response Analyses” Proceedings of Eighth U.S. National Conference on Earthquake Engineering, San Francisco, California

Erdik,M., Demircioğlu,M., Şeşetyan,K., Durukal,E., and Siyahi,B. (2004b) “Earthquake Hazard in Marmara Region”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 24:605-631

Faccioli, E. (1991) “Seismic Amplification in the Presence of Geological and Topographic Irregularities”, Proc. 2nd International Conference on Recent Advances in Geotechnical Earthquake Engineering, St. Louis, Missouri, State-of-the-Art paper, 1779-1797

Fäh, D., Rüttener, E., Noack, T. & Kruspan, P. (1997) “Microzonation of the City of Basel”, Journal of Seismology, (1):87-102

Gazetas,G., Dakoulas, P. & Papageorgiou, A. (1990) “Local Soil and Source-Mechanism Effects in the 1986 Kalamata (Greece) Earthquake” Earthquake Engineering and Structural Dynamics, (19):431-453

Hartzell, S., Carver, D. & Williams, R.A. (2001) “Site Response, Shallow Shear-Wave Velocity and Damage in Los Gatos, California, from the 1989 Loma Prieta Earthquake”, BSSA, 91(3):468-478

Idriss, I.M. and Sun,J.I. (1992) Shake91, A Computer Program for Conducting Equivalent Linear Seismic Response Analysis of Horizontally Layered Soil Deposits Modified based on the original SHAKE program Published in December 1972 by Schnabel, Lysmer and Seed”

ISSMGE/TC4 (1999) Manual for Zonation on Seismic Geotechnical Hazards, Tech. Com. For Earthquake Geotechnical Engineering TC4, ISSMGE, Japanese Society of Soil Mechanics

İyisan,R. (1996) "Zeminlerde Kayma Dalgası Hızı ile Penetrasyon Deney sonuçlarının Karşılaştırılması", İMO Teknik Dergi, 7(2):1187-1199

Kawase, H. (1998) “The Cause of the Damage Belt in Kobe: ‘The Basin Edge Effect’, Constructive Interference of the Direct S-Wave with the Basin-induced Diffracted/Rayleigh Waves”, Seismological Research Letters, 67:25-34

Kılıç,H., Özener,PT., Ansal,A., Yıldırım,M., Özaydın,K., Adatepe,S. (2006) “Microzonation of Zeytinburnu Region with respect to Soil Amplification: A Case Study”, Journal of Engineering Geology, 86: 238-255

Lachet,C., Hatzfeld, D., Bard, P.Y., Theodulidis, N., Papaioannou, C. & Savvaidis, A. (1996) “Site Effects and Microzonation in the City of Thessaloniki-Comparison of Different Approaches”, BSSA, 86(6):1692-1703

NEHRP (2003) Recommended Provisions For New Buildings And Other Structures, FEMA-450, prepared by the Building Seismic Safety Council for the Federal Emergency Management Agency, Washington, DC

Marcellini,A., Bard, P.Y., Iannaccone, G., Meneroud, J.P., Mouroux, P., Romeo, R.W., Silvestri, F., Duval, A.M., Martin, C. & Tento, A. (1995). “The Benevento Seismic Risk Project. II- The microzonation”, Proc. 5th International Conference on Seismic Zonation, Nice, France, 1: 810-817

Okur,D.V. ve Ansal, A. (2007) “Stiffness degradation of natural fine grained soils during cyclic loading”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering 27 (9): 843-854

PEER Strong Motion Data Bank, http:// peer.berkeley.edu Seed,H.B., Wong, R. T., Idriss, I. M., and Tokimatsu, K. (1986) “Moduli and damping factors for dynamic

analysis of cohesionless soils”, Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, 112(11): 1016–1032 Spence,R (editör) (2007) Earthquake Disaster Scenario Prediction and Loss Modelling for Urban Areas, EU

LessLoss Report No.7, Avrupa Birliği Altıncı Çerçeve Projesi Studer,J, Ansal A. (2004) Manual of Seismic Microzonation for Municipalities, Research Report for

Republic of Turkey, Ministry of Public Works and Settlement, General Directorate of Disaster Affairs, World Institute for Disaster Risk Management, Inc.

Vucetic,M and R. Dobry (1991). “Effect of soil plasticity on cyclic response”, Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, 117(1):89-107

YER SARSINTISI ŞİDDETİNE GÖRE MİKROBÖLGELEME VE … · Anahtar Kelimeler: Sismik...

Documents

Transcript of YER SARSINTISI ŞİDDETİNE GÖRE MİKROBÖLGELEME VE … · Anahtar Kelimeler: Sismik...