Upload
aegrine
View
118
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Anakaya ivme degerleri
Citation preview
ANKARA NVERSTES FEN BLMLER ENSTTS
DOKTORA TEZ
ZEMN ETKSNDEN ARINDIRILMI DEPREM KAYITLARINA GRE TRKYE N YEN BR
DEPREM ENERJS AZALIM BAINTISININ GELTRLMES
Turgay BEYAZ
JEOLOJ MHENDSL ANABLM DALI
ANKARA 2004
Her Hakk Sakldr
Do. Dr. Kamil KAYABALI danmanlnda, Turgay BEYAZ tarafndan hazrlanan bu alma 25/11/2004 tarihinde aadaki jri tarafndan Jeoloji Mhendislii Anabilim Dalnda Doktora tezi olarak kabul edilmitir. Bakan : Prof. Dr. M. Yener ZKAN mza: ye : Prof. Dr. Berkan ECEVTOLU mza:
ye : Prof. Dr. Murat MOLLAMAHMUTOLU mza:
ye : Do. Dr. Mehmet ELK mza:
ye : Do. Dr. Kamil KAYABALI mza: Yukardaki sonucu onaylarm Prof. Dr. Metin OLGUN Enstit Mdr
Annem Fatmann unutulmayan hatrasna
ZET
Doktora Tezi
ZEMN ETKSNDEN ARINDIRILMI DEPREM KAYITLARINA GRE TRKYE N YEN BR DEPREM ENERJS AZALIM BAINTISININ GELTRLMES
Turgay BEYAZ
Ankara niversitesi
Fen Bilimleri Enstits Jeoloji Mhendislii Anabilim Dal
Danman: Do. Dr. Kamil KAYABALI
Depreme dayankl yap tasarmndaki en nemli parametrelerden biri, yatay deprem yer ivmesi deeridir. Bu parametre, tasarm alannda anakaya zerinde llm olan sismik enerjinin mesafeye gre azalmn ifade eden snm denklemleri yardmyla hesaplanmaktadr. Trkiye'de 1996 ylna kadar yabanc aratrmaclarn gelitirdikleri snm denklemleri kullanlmtr. 1996 ylndan itibaren yabanc kaynakl denklemlerin yannda, yerli aratrmaclarn nerdii snm denklemleri de kullanlmaya balanmtr. Yabanc kaynakl denklemlerin balca ekincesi, aralarnda sismotektonik benzerlik olsa bile, Trkiye'dekinden farkl kabuk yapsna sahip blgeler iin tretilmi olmasdr. Yerli kaynakl denklemlerin ekinceleri ise, genellikle homojen bir magnitd kullanmamalar ve zellikle de kaya ve zeminde elde edilen kaytlar bir ayrma tabi tutmadan deerlendirmeye almalardr. Snm denklemi almalarnda en gvenilir yol, kaya zerine konulandrlm istasyonlardan alnan deprem kaytlarnn kullanlmasdr. Trkiye'deki kuvvetli yer hareketi kayt istasyonlarnn yardan ou, zemin zerine kurulmutur. Dolaysyla, Trkiye'de mevcut deprem kaytlarnn byk bir ksmnda zemin yapsnn bytme etkisi sz konusudur. Trkiye'de llm kuvvetli yer hareketi kaytlar, kuyu ii sismik verileri, ProShake bilgisayar program ve SPSS yazlm; sondaj kuyusu almas, kuyu ii sismik deneyi, ters evriim (deconvolution), magnitd dnm, regresyon ve korelasyon analizi almada kullanlan balca materyal ve yntemlerdir. Trkiye iin daha gvenilir bir azalm ilikisi gelitirme amacna ynelik olarak, mevcut deprem kaytlarnn tamamndan yararlanmaya allmtr. Bu kapsamda, Trkiye'de meydana gelen deprem kaytlarnn zemin etkisinden arndrlabilmesi iin baz ilemler yaplmtr. Kuvvetli yer hareketi kayt istasyonlarnn dinamik zemin zelliklerini belirlemek amacyla, yerinde sondajl jeofizik aratrmalar yaplmtr. Zemin zerine kurulu 64 lokasyonda 25-100 m arasnda deien derinliklerde toplam 4500 m sondaj yaplmtr. Yaplan aratrmalarda, zeminin dey stratigrafisi belirlenmi ve kuyu jeofizii yntemiyle kuvvetli yer hareketi kayt istasyonunun zeminini oluturan tabakalarn S dalgas iletme hz (VS) ve stratigrafik profilleri karlmtr. Trkiye'de meydan gelmi deprem kaytlarnda sistematik deprem bykl tanmlamas yaplmadndan, deprem byklkleri standartlatrlmaya allmtr. Bu amala M4 olan btn depremlerin bykl sismik moment (MW) leine evrilmitir. Daha sonra, elde edilen yeni deprem byklkleri ve bunlara ait yatay yer ivmesi kaytlar arazi verileri ile birlikte ProShake bilgisayar programnda deerlendirilmitir. Zemin zerine konulandrlan istasyonlardan alnan kaytlara ProShake program ile dekonvolsyon ilemi uygulanarak, zemin kaytlar kayada kaydedilmi veriler ekline dntrlmtr. Zemin etkisinden arndrlm pik yatay yer ivmesi, kayada konulandrlm istasyondan elde edilen ivme kaytlar, magnitd, ve mesafe deerleri kullanlarak oklu regresyon analizi yaplmtr. alma sonucunda, arazi lmlerine dayal olarak zemin etkisinden arndrlan deprem kaytlar da kullanlarak, Trkiye'ye zg daha gvenilir ve gncel bir azalm ilikisi ortaya konulmutur. 2004, 271 sayfa ANAHTAR KELMELER: Kuvvetli yer hareketi, ters evriim, snm denklemi, S dalgas hz, kuyu aa yntemi, pik yatay yer ivmesi, oklu regresyon, Trkiye.
i
ABSTRACT
Ph.D. Thesis
DEVELOPMENT OF A NEW ATTENUATION RELATIONSHIP OF SEISMIC ENERGY FOR TURKEY USING THE STRONG MOTION RECORDS FREE OF SOIL EFFECTS
Turgay BEYAZ
Ankara University
Graduate School of Natural and Applied Sciences Division of Geological Engineering
Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Kamil KAYABALI
One of the most important parameters for the earthquake resistant structural design is the peak horizontal ground acceleration which is estimated using the attenuation relationships that means the attenuation of seismic energy with respect to distance. Until 1996, the imported attenuation relationships were used in Turkey. Afterwards, both imported and domestic attenuation relationships have been employed. Although they were derived for seismo-tectonically similar regions, the major setback with the imported attenuation relationships is the difference between the physical properties of the earth crust in regions where those relationships are developed, and those which are developed in Turkey. The setbacks associated with the domestic attenuation relationships are two-fold. In general, they do not discriminate the type of earthquake magnitude and, more importantly, they jointly use the records of strong ground motion obtained both from rock and soil sites. The most reliable method of developing an attenuation relationship is the use of records collected from the recorders set on rock sites. Nevertheless, a great majority of the strong motion records for Turkey were obtained from sites underlain by soil. Therefore, there is a great degree of soil effects over the strong motion records in Turkey. The main materials and methods used in the study are the recorded strong ground motions in Turkey, down-hole seismic data in the form of S wave velocities, the computer programs of ProShake and SPSS, drilling of boreholes, deconvolution, magnitude conversion, and regression and correlation analyses. In order to develop a more reliable attenuation relationship for Turkey, an attempt was made to make use of all records of strong motion, regardless of rock and soil sites. In this regard, a series of procedures were employed to eliminate the effect of soil from the records. In order to determine the dynamic soil properties of the strong motion recording sites, a series of field tests were carried out. A total of 4500 m drilling were achieved at 64 different cities in Turkey. The depth of boreholes ranges from 25-100 m. Field studies consist of determining the type, thickness, and S wave velocity (VS) of each of soil horizon underlying those recording sites. Because no systematical earthquake magnitude determination has been made for the earthquakes occurred in Turkey, the magnitude of all seismic events under consideration were tried to be standardized. In this regard, all events with M4.0 were transformed to magnitude of seismic moment, MW. Then, those transformed magnitudes and distances as well as the strong motion records associated with these events were evaluated through ProShake program along with the field data. A data process called deconvolution was applied to the records of strong motion collected from soil sites via the software ProShake. Data collected from soil sites were assumed to be transformed into bedrock data. Multiple regression analyses were performed using strong motion records of soil sites after deconvolution. Original records from rock sites were corrected for their magnitude, distance and peak horizontal acceleration. The final product of the study is a more recent and more reliable attenuation relationship for Turkey freed from soil effects, developed upon the field measurements and seismic records. 2004, 271 pages Key Words: Strong ground motion, deconvolution, attenuation relationship, S wave velocity, down-hole
method, peak horizontal ground acceleration, multiple regression, Turkey.
ii
TEEKKR Doktora tez almam srasnda bilgi ve deneyimlerinden yararlandm, danman hocam Sayn Do. Dr. Kamil Kayabalya kranlarm sunarm. Bu tez almas, DPT tarafndan desteklenen; 2002 K 120130-3 nolu ileri aratrma projesi kapsamnda yaplmtr. Gerekli proje desteinin salanmasnda gsterdikleri ilgiden dolay DPT alanlarna; Tez zleme Komitesinde bulunan ve deerli grleriyle tezimin ekillenmesine katk salayan Gazi niversitesi Mh.-Mim. Fak. naat Mhendislii Bl.den Prof. Dr. Murat Mollamahmutolu ve Ankara niversitesi Mhendislik Fakltesi Jeoloji Mh. Bl.den Do. Dr. Mehmet elike; Arazide sondaj almalar srasnda verdikleri deerli bilgilerle tezime katk salayan; Ankara niversitesi Mhendislik Fakltesi Jeoloji Mh. Bl.den Prof. Dr. kr Ko, Do. Dr. Ali Sar ve Do. Dr. Yusuf Kaan Kadoluya; Tezimin arazi almas aamasnda, sondaj almalar ve jeofizik lmlerin alnmas iini yklenen Vayta A..nin mhendis ve alanlarna; Yine sondaj almalar srasnda ilgi ve desteini esirgemeyen btn il, ile ve beldelerdeki Belediye ve Kamu kurumlarnn idareci ve alanlarna; Deprem kaytlar ve deprem kayt cihazlaryla ilgili konularda zaman zaman yardmna bavurduum Afet leri Gen. Md DADnden Jeofizik Mh. Ulubey ekene; Boazii niversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Aratrma Enstitsne ait deprem kaytlarnn salanmasnda gsterdii yardmlardan dolay Mustafa Erdike; Birok kez fikirlerine bavurduum, kaynak taramasnda uzun yllarn birikimi olan arivinden yararlandm Ankara niversitesi Jeofizik Mh. Blmnden Do. Dr. Altan Neciolu ile ters evriim hakknda bilgisini paylaan Yrd. Do. Dr. Selma Kadoluya ve kaynak eser salanmasnda gsterdii yardmlardan dolay Prof. Dr. Abdullah Atee; Regresyon analizi srasnda deerli fikirleri ve yorumlaryla bana yn veren Ankara niversitesi statistik Bl.nden Prof. Dr. Ayen Apaydna, ve regresyon analizinin bilgisayar almalarnda yardmc olan Ara. Gr. Kamile anlya; SPSS programnda regresyon analizi almasnn yaplmas iin gerekli yardm salayan Milli Eitim Bakanlnn ilgili biriminin idareci ve personeline; Tezin metin ksmnn bilgisayara yazmnda yardmc olan raklk ve Yaygn Eitim Genel Mdrlnden Mehmet Aaslan, Talim Terbiye Kurulundan Selahattin Sayg, Isparta Anadolu Teknik ve Endstri Meslek Lisesinden Bnyamin Boz, Isparta Lisesinden Mutlu Boz ve Eskiehir Tarm l Mdrlnden kardeim Tuncay Beyaza;
iii
Tezin izimlerinde yardmc olan Ankara niversitesi Jeoloji Mh. Bl.nden Ara. Gr. Tamer Koralay, Ara. Gr. Ouz Zorolu, Ara. Gr. Azad Salam ve Ara. Gr. Levent Seluka, Jeo. Mh. Ali Baydar ve Jeo. Mh. Blm rencisi Burin Uur Uakkana, ayr ayr teekkr ederim. Doktora tez almamn her aamasnda, ilgi ve desteklerini esirgemeyen, verdikleri maddi ve manevi desteklerle bana g kayna olan ve almalarmda bana sabrla katlanan aileme en derin sevgi, sayg ve kranlarm sunarm. Turgay BEYAZ Ankara, Kasm 2004
iv
NDEKLER
ZET ..... i
ABSTRACT .. ii
TEEKKR .. iii
EKLER DZN . ix
ZELGELER DZN .. xiii
1. GR ............. 1 2. MATERYAL ve YNTEM ..... 8 2. 1. Materyal 8 2.1.1. Trkiye Kuvvetli Yer Hareketi Kaytlar . 8
2.1.2. Kuyu ii sismik verileri 9
2.1.3. ProShake bilgisayar program ...... 10
2.1.4. SPSS bilgisayar program . 11
2. 2. Yntem .. 12 2.2.1. Sondaj kuyusu .. 12
2.2.2. Kuyu ii sismik yntemi ... 13
2.2.3. Ters evriim (dekonvolsyon) .. 15
2.2.4. Magnitd lekleri ve dnmleri .. 16
2.2.5. Regresyon ve korelasyon analizi .. 16
3. TEORK YAKLAIMLAR . 18 3.1. Azalm likileri . 18 3.1.1. Azalm ilikilerinde kullanlan parametreler 18
3.1.1.1. Genlik parametreleri .. 21
3.1.1.2. Spektral parametreler .... 24
3.1.2. Azalm ilikilerinin gelitirilmesi ..... 25
3.2. Kuyu i Sismik Yntemler .. 28 3.2.1. Kuyudan-kuyuya sismik yntemi ..... 29
3.2.2. Kuyu aa / kuyu yukar sismik yntemler . 32
3.2.3. Kuyu ii sismik ynteminde kullanlan enerji kaynaklar 34
3.3. Ters Evriim (Deconvolution) ...... 36 3.3.1. Ters evriim ilemi ....... 36
3.3.2. Zaman ortamnda ters evriim .. 42
3.3.3. Frekans ortamnda ters evriim 44
v
3.4. Magnitd lekleri ve Dnm Bantlar .. 47 3.4.1. Depremin bykl (magnitd) ....... 47
3.4.2. Richter yerel magnitd (ML) ...... 48
3.4.3. Yzey dalgas magnitd (MS) ........ 49
3.4.4. Moment magnitd (MW) ......... 49
3.4.5. Sre magnitd (MD) ....... 54
3.5. ProShake Bilgisayar Program ............. 56 3.5.1. ProShakein genel zellikleri ...... 56
3.5.2. ProShake programnn yaps ....... 58
3.5.3. ProShake programnn kullanm ...... 59
3.5.4. Girdileri belgeleme (input documentation) .......... 62
3.5.5. Analiz ilemlerinin yaplmas (programn koturulmas) . 63
3.5.6. Analiz sonularnn incelenmesi - kontrol edilmesi ..... 63
3.5.7. ProShake programnn zeminler iin kulland modeller ... 65
3.6. Regresyon ve Korelasyon Analizi ................ 67 3.6.1. Regresyon analizi ve amalar ..................... 67 3.6.1.1. Basit regresyon analizi .......... 68
3.6.1.1.1. eitli kareler ortalamalar ............. 69
3.6.1.1.2. Regresyon kareler toplam ............. 70
3.6.1.1.3. Regresyondan ayrl .......... 70
3.6.1.1.4. Regresyondan ayrln standart sapmas ....... 71
3.6.1.1.5. Regresyon katsays b nin standart hatas ... 71 3.6.1.2. oklu regresyon ve korelasyon analizi ..... 72
3.6.1.2.1. deikenli regresyon denklemi ..... 72
3.6.1.2.2. Matris ilemleri ile zm ................... 73
3.6.1.2.3. Cebirsel ilemlerle zm ........ 74
3.6.1.2.4. Standart ksmi regresyon katsaylar .......... 74
3.6.1.2.5. Regresyon katsaylarnn standart hatas .... 75
3.6.2. Korelasyon analizi ................ 75
3.6.2.1. Korelasyon katsays (R) ....... 76
3.6.2.1.1. Korelasyon katsaysnn standart hatas ..... 77
3.6.2.1.2. Korelasyon katsaysnn nem kontrol ve ilgili testler . 78
3.6.2.2. oklu korelasyon analizi ....... 80
3.6.3. ok katl regresyon analizi ........... 82
vi
3.7. SPSS Bilgisayar Program ........ 82 3.7.1. Ana komutlar ................ 83
3.7.2. SPSS uygulama ilemleri ............. 84
4. ALIMA N GEREKL VERLERN DERLENMES 97 4.1. Deprem Kaytlar .................. 97 4.1.1. Deprem kaytlarnn dzenlenmesi .............. 104
4.2. Arazi almalar ...... 106 4.2.1. Sondaj almalar ................ 106
4.2.2. Kuyu ii sismik yntemiyle yaplan lmler ..... 111 4.2.3. Arazi verilerine gre kuyu kesitlerinin hazrlanmas ........... 116
4.2.4. Arazi verileri kullanlarak elde edilen yeni deprem katalogu .. 119
5. ARAZ VE DEPREM VERLERNN DEERLENDRLMES ..... 121 5.1. Yerel Zemin zelliklerinin ve Mesafenin Deprem Kaytlarna Etkisi ..... 121 5.2. Mevcut Deprem Verileri le Trkiye in retilen Snm Denklemleri 125 5.3. Trkiyede Kullanlan Yabanc Bilim Adamlar Tarafndan Gelitirilen
Snm Denklemlerine rnekler ..........................
133 5.4. Trkiyede Kullanlan Snm Denklemlerinin Karlatrlmas 135 5.5. Trkiyede Kullanlan Yabanc Snm Denklemleri ........ 146 5.6. Trkiye in Oluturulacak Yeni Snm Denkleminde Kullanlan
Magnitd Tr .................
1575.7. Arazi ve Deprem Verilerini Kullanarak ProShake Programnda
Yaplan lemler .........
1595.7.1. Veri girii yneticisinde yaplan ilemler ............ 162
5.7.1.1. Zemin kesit bilgileri .............. 162
5.7.1.2. Tabaka bilgileri ................. 166
5.7.1.3. Deprem kaydnn tantlmas ......... 170
5.7.1.4. zm yneticisi ............... 174
5.7.1.5. kt yneticisi .................. 174
5.7.1.5.1. Yer hareketi grafikleri izimi ................. 175
5.7.1.5.2. Derinlie bal grafik izimi .................. 176
5.7.1.5.3. Dier parametreler ......... 177
5.7.2. ProShake programndan elde edilen veriler ..... 178
5.8. statistik almalar .............. 179 5.8.1. oklu regresyon analizinin uygulanmas ............. 179
5.8.1.1. SPSS program uygulamas ....... 180
5.9. Snm Denkleminin Elde Edilmesi ......................... 183
vii
6. SONULAR, TARTIMA VE NERLER ..... 203 KAYNAKLAR .......... 209 EKLER .............. 225 EK-I. Dinamik zemin zelliklerinin belirlenebilmesi amacyla sondajl jeofizik
almas yaplmak zere seilen zemin zerine konulandrlm Trkiye kuvvetli yer hareketi kayt istasyonlar ..........................................................
225 EK-II. Sondajl jeofizik almalaryla elde edilen verilere gre hazrlanan ve
Trkiyedeki DADne bal KYHK istasyonlarnn zemin zelliklerini gsteren dey kesitleri (lek: Herbir kesit zerinde derinlik -metre- olarak verilmitir) ...............................................
227
EK-III. 19762004 Yllar arasnda oluan depremlerin orijinal kaytlar ile zemin etkisinden arndrlm hali kullanlarak oluturulan yeni deprem katalogu ..........
255 ZGEM
viii
EKLLER DZN
ekil 1.1. UBC (Uniform Building Code) 1988 edeer yanal kuvvet dizayn ilemleri (UBC 1988) ....
3
ekil 1.2. Kuzey Anadolu Fay ile San Andreas Faynn karlatrlmas (USGS 2000) ................
5
ekil 3.1. Kuvvetli hareket azalm ilikilerinde kullanlan deiik uzaklk ltleri (Shakal and Bernreuter 1981) ...................
26
ekil 3.2. Kuyudan kuyuya sismik ynteminde: (a) ki kuyu dzeni ve (b) kuyu dzeninde lm yaplmas (Kramer 1996) ..............
30
ekil 3.3. Kuyu ii sismikte: (a) Kuyu yukar ve (b) Kuyu aa sismik lm alm (Kramer 1996) ...............
33
ekil 3.4. Kuyu ii sismik (dey kuyu) ynteminde derinlik-zaman grafii (Schwarz and Musser 1972den deitirilerek alnmtr) ....
34
ekil 3.5. Dorusal sisteme verilen ine biimli birim impulsa karlk sistemin tepkisi (Silvia and Robinson 1979, Dobrin and Savit 1988) .....................
37
ekil 3.6. z ortamnda evriim ileminin algoritmas (Silvia and Robinson 1979 ile Dobrin and Savit 1988ten deitirilerek alnmtr) ........
38
ekil 3.7. Zaman gecikmesi-faz kaymas ilikisi (Silvia and Robinson 1979) ....... 40 ekil 3.8. G spektrumunun zaman ortamnda z ilikisi (Dobrin and Savit 1988) 40 ekil 3.9. Sonlu sreye sahip bir dalgackta; eer maksimum enerji yk bata ise
minimum fazl, enerji genelde ortada younlam ise kark fazl ve maksimum enerji yk sonra gelmi ise maksimum fazl olarak adlandrlr (Ylmaz 1987) ................
41 ekil 3.10. Sinyalin genlik sprektrumunun kutu fonksiyonu ile evritirilmesi ile
grltlerden arndrlm dzgn deien giri spektrumunun elde edilmesi (Ylmaz 1987) .....
45 ekil 3.11. Frekans ortamnda ters evriim ilemi (Silvia and Robinson 1979) ..... 46 ekil 3.12. Moment magnitd ile fay modeli arasndaki iliki . 50 ekil 3.13. Deiik magnitd trleri arasndaki iliki ve magnitd leklerinin
doygunluu (Heaton et al. 1982) ..............................
53 ekil 3.14. ProShakete deprem kayt dosyalarnn standart (.eq) dosyalara
dntrlmesi ..............
60 ekil 3.15. Zemin dey kesitinin ve yaplmas istenen analizlerin tantld
pencereler ..............
61 ekil 3.16. Input Motion mensnde analizde kullanlacak deprem kaydnn
tantlmas ..............
62 ekil 3. 17. Dalm diyagramnda minimum kareler dorusu (Temur 1995,
Apaydn vd 2002) ..
69 ekil 3.18. Regresyondan ayrln standart hatasna gre dalm diyagramnda
noktalarn regresyon dorusu etrafndaki dalma ortamlar (Temur 1995)
72 ekil 3.19. Minimum kareler dzlemi (Temur 1995) . 73 ekil 3.20. Basit korelasyon grafikleri; a) negatif, b) pozitif iliki ve c) korelasyon
yok (Temur 1995, Apaydn vd 2002) ............
76 ekil 3.21. Minimum kareler parabol (Temur 1995) .... 82 ekil 3.22. SPSS Uygulama sayfas ve dosya ana mens ..... 85 ekil 4.1. Sondaj almasnn yapld deprem kayt istasyonlarnn yerleri ........... 108
ix
ekil 4.2. Kuyu ii sismik lmsismik dalgalarn izledii yolun ematik gsterimi ....
112
ekil 4.3. Sarka-Arlk Yntemiyle Dalga Oluturma dzeneinde; a) paralar, b) kesme dalgas oluturulmasnn ematik gsterimi
115
ekil 4.4. Sondajlardan elde edilen; (a) ince taneli (b) iri taneli malzemeye rnek .... 117ekil 4.5. Kuyu ii sismik (a) lm dzenei, (b) kuyu ii lm cihaz (jeofon) ... 118ekil 4.6. Sondaj ve kuyu ii sismik verilerine dayal olarak elde edilen kuyu kesiti
ve model iin kullanlan litolojik tanmlamalara bir rnek ...
119ekil 5.1. 27.07.2004 Ceyhan (Adana) depremi kaytlarnda zemin bytmesi etkisi 123ekil 5.2. 17.08.1999 Glck (Kocaeli) depremi kaytlarnda zemin bytmesi
etkisi (Ulusay et al. 2004 tarafndan kullanlan bu verilerde Adapazar iin kullanlan mesafe deeri deitirilmitir) .
124ekil 5.3. Trkiyede 35 Dou boylam boyunca Kayabal and Akn (2003)n
yerli ve yabanc snm denklemeleri kullanarak elde ettii (kaya iin) pik yatay yer ivmesi deerleri .........
137ekil 5.4. MW=5,0 (0,1 MW) ve MW=6,0 (0,2 MW) Trkiye depremleri ile nan
vd (1996) azalm ilikisinin M=5,0 ve M=6,0 iin karlatrlmas (kaytlar kaya zerindeki istasyonlara aittir) .
139ekil 5.5. MW=5,0 ( 0,1 MW) ve MW=6,0 ( 0,1 MW) Trkiye depremleri ile nan
vd (1996) azalm ilikisinin M=5,0 ve M=6,0 iin karlatrlmas (kaytlar zemin zerindeki istasyonlara aittir) ..
139ekil 5.6. MS=5,0 (0,1 MS) ve MS=6,0 (0,2 MS) Trkiye depremleri ile Aydan et
al. (1996) azalm ilikisinin MS=5,0 ve MS=6,0 iin karlatrlmas (kaytlar kaya zerindeki istasyonlara aittir) .....
140ekil 5.7. MS=5,0 (0,1 MS) ve MS=6,0 (0,1 MS) Trkiye depremleri ile Aydan et
al. (1996) azalm ilikisinin MS=5,0 ve MS=6,0 iin karlatrlmas (kaytlar zemin zerindeki istasyonlara aittir) ......
141ekil 5.8. MW=5,0 (0,1 MW) ve MW=6,0 (0,2 MW) Trkiye depremleri ile Glkan
and Kalkan (2002) azalm ilikisinin MW=5,0 ve MW=6,0 iin karlatrlmas (kaytlar kaya zerindeki istasyonlara aittir) ..................
142ekil 5.9. MW=5,0 (0,1 MW) ve MW=6,0 (0,1 MW) Trkiye depremleri ile Glkan
and Kalkan (2002) azalm ilikisinin MW=5,0 ve MW=6,0 iin karlatrlmas (kaytlar zemin zerindeki istasyonlara aittir) ....
143ekil 5.10. MW=5,0 (0,1 MW) ve MW=6,0 (0,2 MW) Trkiye depremleri ile
Ulusay et al. (2004) azalm ilikisinin Mw=5,0 ve Mw=6,0 iin karlatrlmas (kaytlar kaya zerindeki istasyonlara aittir) ..
144ekil 5.11. MW=5 (0,1 MW) ve MW=6 (0,1 MW) Trkiye depremleri ile Ulusay et
al. (2004) azalm ilikisinin Mw=5,0 ve Mw=6,0 iin karlatrlmas (kaytlar zemin zerindeki istasyonlara aittir) .....
146ekil 5.12. ML=5,0 (0,1 ML) ve MS=6,0 (0,2 MS) Trkiye depremleri ile
Campbell (1988) azalm ilikisinin ML=5,0 ve MS=6,0 iin karlatrlmas (kaytlar kaya zerindeki istasyonlara aittir) ..
147ekil 5.13. ML=5,0 (0,1 ML) ve MS=6,0 (0,1 MS) Trkiye depremleri ile
Campbell (1988) azalm ilikisinin ML=5,0 ve MS=6,0 iin karlatrlmas (kaytlar zemin zerindeki istasyonlara aittir) ....
148ekil 5.14. MW=5,0 (0,1 MW) ve MW=6,0 (0,2 MW) Trkiye depremleri ile
Joyner and Boore (1988) azalm ilikisinin Mw=5,0 ve Mw=6,0 iin karlatrlmas (kaytlar kaya zerindeki istasyonlara aittir) ......................
150
x
ekil 5.15. MW=5,0 (0,1 MW) ve MW=6,0 (0,1 MW) Trkiye depremleri ile Joyner and Boore (1988) azalm ilikisinin Mw=5,0 ve Mw=6,0 iin karlatrlmas (kaytlar zemin zerindeki istasyonlara aittir)
151ekil 5.16. MW=5,0 (0,1 MW) ve MW=6,0 (0,2 MW) Trkiye depremleri ile
Fukushima and Tanaka (1990) azalm ilikisinin MW=5,0 ve MW=6,0 iin karlatrlmas (kaytlar kaya zerindeki istasyonlara aittir) ..
152ekil 5.17. MW=5,0 (0,1 MW) ve MW=6,0 (0,1 MW) Trkiye depremleri ile
Fukushima and Tanaka (1990) azalm ilikisinin MW=5,0 ve MW=6,0 iin karlatrlmas (kaytlar zemin zerindeki istasyonlara aittir)
153ekil 5.18. MW=5,0 (0,1 MW) ve MW=6,0 (0,2 MW) Trkiye depremleri ile
Sabetta and Pugliese (1987) azalm ilikisinin Mw=5,0 ve Mw=6,0 iin karlatrlmas (kaytlar kaya zerindeki istasyonlara aittir) ..
155 ekil 5.19. MW=5 (0,1 MW) ve MW=6 (0,1 MW)Trkiye depremleri ile Sabetta
and Pugliese (1987) azalm ilikisinin M=5,0 ve M=6,0 iin karlatrlmas (kaytlar zemin zerindeki istasyonlara aittir)
156ekil 5.20. DADnin ivme ler ebekesine bal olarak Ceyhana yerletirilen
KYHK istasyonuna ait zeminin dinamik ve fiziksel zelliklerini gsteren dey kuyu kesiti ...........
163ekil 5.21. ProShakede zemin kesit bilgilerinin tantld form sayfas ... 165
ekil 5.22. ProShake tarafndan kil iin izilen modl oran-kesme gerilmesi ve snmleme oran-kesme gerilmesi grafikleri ....
168
ekil 5.23. ProShakede zemin kesit bilgilerinin tantld form sayfasna yazlan kesit bilgilerinin zet olarak grntlenmesi ....
169
ekil 5.24. Tepki analizi iin deprem hareketinin tantlmas . 171
ekil 5.25. Orijinal deprem kaytlarna gre 27 Haziran 1998 Ceyhan (Adana) depreminin ivme-zaman grafii ........
173
ekil 5.26. ProShakete 27 Haziran 1998 Ceyhan (Adana) depreminin orijinal kaydndan elde edilen; a) Fourier spektrumu-frekans (frekans deeri 1,49 Hzdir) ve b) Fourier spektrumu-periyod grafii (baskn periyod deeri 0,67 sdir) ..........
173ekil 5.27. 27 Haziran 1998 Ceyhan (Adana) depreminin orijinal kayt dosyas
kullanlarak dier parametreler mensnde hesaplatlan dinamik zelliklerin saysal deerleri .....
174ekil 5.28. ProShakete; a) yer hareketi penceresi ve b) ters evriim ileminden
sonraki ivme-zaman grafii (pik yatay yer ivmesi 109,33 cm/s2) ....
175ekil 5.29. ProShakete 27 Haziran 1998 Ceyhan (Adana) depremi kaydna ters
evriim ilemi uygulandktan sonra elde edilen deerine gre izdirilen; a) Fourier spektrumu-frekans (frekans deeri 0,86 Hzdir) ve b) Fourier spektrumu-periyod grafii (baskn periyod deeri 1,16 sdir) ..
176ekil 5.30.a) Derinlie bal grafik izim mens, b) derinlik-ivme deiimi grafii
(zemin yzeyinden itibaren 90 m derinlikteki ivme deeri 109,6 cm/s2 olarak llmektedir) ....
177ekil 5.31. Dier parametrelere ait hesaplama mensnde a) ters evriim ilemi
yaplmadan nceki, b) ters evriim ilemi yapldktan sonraki parametrelerin hesaplatld ilem sayfas ve elde edilen deerler ..
178ekil 5.32. Verilere ait; a) dalm grafii, b) histogram .... 181ekil 5.33. SPSSde pik yatay yer ivmesi deerlerinin dalm histogram; normal
dalma uymamas .......
184
xi
ekil 5.34. Baml deikenin a) log-normal, b) ln-normal dalm grafii .. 185ekil 5.35. Mesafe (R)-magnitd (M) grafii (normal deerleriyle) .. 186ekil 5.36. Log(R) log(M) grafii 187ekil 5.37. Pik yatay yer ivmesi-magnitd dalm grafii (normal deerlere gre) .. 187ekil 5.38. Log(ivme)-log(magnitd) dalm grafii 188ekil 5.39. Pik yatay yer ivmesi-mesafe dalm grafii (normal deerlere gre
izdirilmitir ve noktalarn dalmnn daha belirgin grlebilmesi amacyla eksenlerde negatif deerler kullanlmtr)
188ekil 5.40. % 95 gven aralnda izdirilen log(a)-log(R) dalm grafii (iteki
eri ortalamay, dier eriler ise alt ve st eik deeri temsil etmektedir) ...
189ekil 5.41. MW=5,0 (0,1 MW) ve MW=6,0 (0,2 MW) Trkiye depremleri ile
nerilen azalm ilikisinin MW=5,0 ve MW=6,0 iin karlatrlmas (kaytlar kaya zerindeki istasyonlara aittir) ....
194ekil 5.42. MW=5,0 (0,1 MW) ve MW=6,0 (0,1 MW) Trkiye depremleri ile
nerilen azalm ilikisinin M=5,0 ve M=6,0 iin karlatrlmas (kaytlar zemin zerindeki istasyonlara aittir) .....
195ekil 5.43. MW=5,0 (0,1 MW) ve MW=6,0 (0,1 MW) Trkiye depremleri ile
nerilen azalm ilikisinin MW=5,0 ve MW=6,0 iin karlatrlmas (veriler zemin zerindeki istasyonlarn deprem kaytlarna ters evriim ilemi uygulanarak elde edilmitir) ...
196ekil 5.44. MW=5,0 (0,1 MW) ve MW=6,0 (0,2 MW) Trkiye depremleri ile
nerilen azalm ilikisinin MW=5,0 ve MW=6,0 iin karlatrlmas (veriler kaya istasyonlarndan ve ayrca zemin zerindeki istasyonlarn deprem kaytlarna ters evriim ilemi uygulanarak elde edilmitir) ....
197ekil 5.45. MW=5,0 (0,1 MW) ve MW=6,0 (0,1 MW) Trkiye depremleri ile
Ulusay et al. (2004) azalm ilikisinin MW =5,0 ve MW=6,0 iin karlatrlmas (veriler zemin zerine kurulu istasyonlarn deprem kaytlarna ters evriim ilemi uygulanarak elde edilmitir) .....
198ekil 5.46. MW=5,0 (0,1 MW) ve MW=6,0 (0,2 MW) Trkiye depremleri ile
Ulusay et al. (2004) azalm ilikisinin MW=5,0 ve MW=6,0 iin karlatrlmas (veriler kaya zerindeki istasyonlardan ve ayrca zemin zerindeki istasyonlarn deprem kaytlarna ters evriim ilemi uygulanarak elde edilmitir) ..............
199ekil 5.47. MW=5,0 (0,1 MW) ve MW=6,0 (0,1 MW) Trkiye depremleri ile
Joyner and Boore (1988) azalm ilikisinin MW=5,0 ve MW=6,0 iin karlatrlmas (veriler zemin zerindeki istasyonlarn deprem kaytlarna ters evriim ilemi uygulanarak elde edilmitir) .......................
200ekil 5.48. MW=5,0 (0,1 MW) ve MW=6,0 (0,2 MW) Trkiye depremleri ile
Joyner and Boore (1988) azalm ilikisinin MW=5,0 ve MW=6,0 iin karlatrlmas (veriler kaya zerinden ve ayrca zemin zerindeki istasyonlarn deprem kaytlarna ters evriim ilemi uygulanarak elde edilmitir) ......................
201
xii
ZELGELER DZN
izelge 3.1. Korelsyon katsaysna (R) gre deikenler arasndaki iliki . 77
izelge 3.2. eitli durumlara gre uygulanabilecek testler .... 94
izelge 4.1. Bayndrlk ve skan Bakanl-Afet Blgelerinde Yaplacak Yaplar Hakknda Ynetmelik (1997)te tanmlanan zemin gruplar ve zellikleri
99
izelge 4.2. Tatsuoka et al. (1980)nin nerdii birim arlk deerleri (Kayabal 1993) ............
110
izelge 5.1. Zemin bytmesine rnek: 27.06.1998 Ceyhan-Adana depremi kaytlar ............
123
izelge 5.2. Zemin bytmesine bir baka rnek: 17 Austos 1999 Glck (Kocaeli) depremi kaytlar(mesafe-pik yatay yer ivmesi deerlerine dikkat ediniz) ................
124 izelge 5.3. Trkiye iin yerli aratrmaclar tarafndan nerilen snm
denklemleri ...................
125 izelge 5.4. Yabanc aratrmaclarn Trkiye dnda meydan gelen deprem
verilerini kullanarak nerdikleri ve Trkiyede de kullanlan snm denklemleri ...................
133 izelge 5.5. 27 Haziran 1998 Ceyhan (Adana) depremine ait DADne bal
KYHK cihaz tarafndan DB ynndeki ivme deerinin lld deprem kayt dosyasnn bir blm (deprem kayd 5840 satrdan olutuundan tamam bu izelgede verilmemitir) .........
164 izelge 5.6. Modl azalm oran ve snmleme grafii iin nerilen yntemler . 168
izelge 5.7. SPSS program kullanlarak elde edilen regresyon analizi sonular ... 182
izelge 5.8. Snm denklemi oluturulmas amacyla tretilen model denklemler 190
izelge 5.9. MW iin model almasnda kullanlan deprem kaytlarnn zellikleri .....................
191
izelge 5.10. MS iin model almasnda kullanlan deprem kaytlarnn zellikleri .....................
192
izelge 5.11. ML iin model almasnda kullanlan deprem kaytlarnn zellikleri .....................
192
xiii
1. GR
Konumu itibar ile Alp-Himalaya tektonik kua ierisinde yar alan Trkiye,
ykc/hasar yapc depremlerin etkisi altndadr ve hasar yapc depremlerin en ok
meydana geldii yerlerden birisidir. Genel olarak lkemiz ve evresinin Avrasya, Afrika
ve Hint-Avusturalya levhalarnn (greceli) hareketleri etkisiyle kuvvetli depremlerin
olutuu aktif bir kuak ierisinde olduu (McKenzie 1972) ve bu nemli deprem
kuann Akdeniz blgesindeki en hareketli ksmn tekil ettii sylenebilir. Anadolu,
bu kuan genel zelliklerini ve kendine has birtakm jeolojik zellikleri bir arada
barndrr. Kuzeyde Avrasya, gneyde Afrika-Arabistan levhalar arasnda kalan
lkemizin jeolojisi, bu iki levhann srekli hareketlerine bal olarak gelimitir (engr
1980). Bugn Anadoluda gzlediimiz tm gen ve etkin tektonik hareketler, krk
kuaklar ve deprem etkinlii de bu levhalarn hareketlerine baldr (engr et al.
1985).
Trkiyede sa ve sol ynl dorultu atml, normal, bindirme ve -yeni gelimeye
balam- alma atla eklinde tespit edilen ok sayda diri fay mevcuttur (arolu vd
1992, Kayabal and Akn 2003). Bunlarn oluturduu balca tektonik kuaklar; Bitlis-
Zagros Yamanma Zonu, Menderes Grabeni (Bat Anadolu Tektonik Kua), Kuzey
Anadolu Fay Zonu (Seymen 1975) ve Dou Anadolu Fay Zonudur (Ketin 1966, Ketin
1968, Arpat ve arolu 1972). Bu blgeler; gnmzde depremselliin kayna olan
diri faylar, bindirmeleri ve knt havzalarn iermektedir (Kalafat 1998). Bu fay
kuaklar etkisiyle Anadolu levhas batya doru hareket etmektedir (Yaltrak et al.
1998). Gnmzde, alvyon rt ile kapl alanlarda yeterince aratrma yaplmamas
nedeniyle- halen tespit edilememi birok diri fayn var olma olasl ok yksektir.
Gelien tektonik srece bal olarak, gnmze gelinceye kadar Anadolunun
depremsellii artm, etkin faylar ve deprem kuaklar olumutur (arolu vd 1987).
Oluabilecek depremler, ncelikle diri faylar zerindeki sismik boluklarda (yzeyde
krk oluturmam ara blgelerde) geliecektir (Demirta ve Ylmaz 1996).
Trkiye topraklarnn yaklak % 90 deprem tesiri altndadr. lke nfusunun %
95inden fazlas bu blgelerde yaamakta ve bu blgelerin % 60tan fazlas aktif fay
1
zonlarndaki depremlerden etkilenmektedir. Toplam 81 ilden 57si ve nfusu 1 000
000un stnde olan illerimizden 11i aktif fay zonlarnn etkisindedir. Trkiyedeki
elektrik santrallerinden 65ten fazlas 1. derece, 28 tanesi de 2. derece deprem
blgesinde bulunmaktadr (Erdik 2000). Ancak, Kayabal (2002) tarafndan yaplan
almada; gncel neotektonik verilere dayanarak tanmlanan 14 ana sismik kaynak
blgesi dikkate alndnda Trkiyenin neredeyse tamamnn deprem tesirinde olduu
grlmektedir.
Deprem esnasnda meydana gelen enerjinin bykl, dzensiz ve denetimsiz
ehirlemeye bal olarak byk hasarlara neden olmaktadr. Dnya Bankas raporuna
gre, 1999 ylnda Trkiyede byk hasara neden olan iki byk deprem insanlar
olumsuz bir ekilde etkilemi ve ekonomide byk zararlar meydana getirmitir
(Worldbank 1999, zmen 2000, USGS 2000, Erdik 2004). Geen yzyl ierisinde
meydana gelen 158 hasar oluturan depremde 97.200 kii hayatn kaybederken,
175.000 kii yaralanm ve 583.371 bina yklm veya ar hasar grmtr. Bu
afetlerin ekonomiye verdii zarar -yaplarda oluan hasar ile iletmelerin retim kayb
da gz nne alndnda- gayri safi milli hslann % 3-4 kadardr (SPO 2000).
1992-2004 yllar arasnda yaanan ar maddi hasara ve on binlerce can kaybna neden
olan byk depremler, nemli ve aktif bir deprem kua zerinde olan Trkiyede
depremlerin srekli yaanacann bir iaretidir. Erzincan, Dinar, Ceyhan, Kocaeli,
Dzce ve Bingl depremleri de bunun en arpc rnekleridir.
Depremin neden olduu hasarlarda, yerel zemin artlarnn (Kayabal 1997), tasarm ve
inaat kusurlarnn etkisi sz konusudur. Depreme dayankl yap tasarmnda dikkate
alnmas gereken en nemli parametre depremin ivme deeridir. Deprem srasnda aa
kan enerji elastik dalgalar eklinde yaylmaktadr. Bu dalgalarn yap zerine etkisi
yatay yer ivmesinin (ve dolaysyla yapdaki taban kesme kuvvetinin) bir fonksiyonudur
(ekil 1.1).
2
Yukardaki sreler aadaki ekilde devam eder: 1. Sismik temel kesme kuvvetinin (V) deeri belirlenir. 2. Yapnn en stndeki toplam tepki kuvveti (Ft) herbir kata uygulanan yanal kuvvetler (Fx) biiminde
temel kesme kuvvetine (V) datlr. Ft= 0.07 TV Ft, Vden karlr ve geriye kalan kuvvet binann yanal ykseklii (Wxhx) orannda datlr. 3. Katlar etkileyen kuvvetlerin toplamnda (Ft + Fi + Fi-1, vb.) olduu gibi dizayn kat kesmesi (Vx)
tanmlanr. X katnda diren elemanlarnn rijitlii oranna gre Vx datlr. Kesmenin datmnda herbir katta ktlenin hesaplanan merkezden % 5lik yer deitirmesi kabul edilebilir.
4. Katlarn zerindeki yanal kuvvetler ve diren elemanlar arasndaki d merkezden dizayn burulma momenti tanmlanr. Ktlenin % 5lik yer deitirmesi ngrlerek tesadfi burulma eklenir.
5. Herhangi bir seviyedeki devrilme momenti yanal kuvvetler (Ft + Fi + Fi-1) kullanlarak diren gstermesi belirlenir ki bu da herbir seviyenin zerinde etkilidir. Sradan binalar iin Ft kuvveti zemin-temel ara yzeyinde ihmal edilebilir. zin verilebilir gerilme ve zeminin tama gc deeri 1/3 orannda artabilir.
6. Ynergeye uygun yanal kuvvetlerden hesaplanan kat telenmesi deerleri genellikle almamaldr. 0.04/Rw ya da 0.005Hx } binalar
kuvvetinin etkisi, snm denklemi yardmyla gerek deerine yakn olarak elde
edilebilir.
Deprem kaynakl yanal yklerin/kuvvetlerin gerek deerlerine yakn olarak elde
edilmesinin bir dier yarar da, lkeler iin stratejik neme sahip viyadk, tnel, baraj
ve santraller gibi yerst veya yeralt mhendislik yaplarnn uzun yllar gvenle
hizmet vermesini salayacak olmasdr. Bunlara gelecek deprem yklerinin gerek
deerinden yksek hesaplanmas, inaatlarda gereinden ok daha fazla donat
kullanlmasna (tahkimat yaplmasna) dolaysyla da gereksiz masrafa neden olacaktr.
Bunun yannda deprem yknn gereinden daha dk alnarak proje hesaplarnn
yaplmas ise, yapnn en kk bir sismik aktivitede yklmasna ve lkenin byk
ekonomik zararlara uramasna neden olmaktadr.
Deprem insanln srekli beraber yaamak zorunda kalaca ve deitiremeyecei bir
doa olay olmasna ramen, depremlerin ykc etkilerinden korunmak veya deprem
hasarn en aza indirmek mmkndr. Balca korunma yolu mhendislik yaplarnn
proje hesabnda, arazi ve laboratuar almalaryla elde edilen jeoteknik verilerin tam ve
doru olarak dikkate alnmasdr. Ancak, nemli bir deprem kuanda olan lkemiz
gibi bir yerde, kendine has baz mhendislik zellikleri son yllara kadar yeterince
aratrlmamtr. Bunlardan birisi de deprem enerjisi azalm ilikisi ya da dier bir
deyile snm denklemidir. lkemizde yaygn olarak kullanlan snm denklemleri
genellikle lkemiz dndaki yerlerde retilmi denklemlerdir. Bunlardan en sk
kullanlanlar Joyner and Boore (1988), Campbell (1988), Sabetta and Pugliese (1987),
Fukushima and Tanaka (1990), Sadigh et al. (1997) tarafndan retilen azalm
bantlardr. Bunlarn yan sra Estava (1974) gibi daha az kullanlan denklemler de
vardr. Yabanc aratrmaclar tarafndan nerilen (ithal) snm denklemleri ierisinden
zellikle birka denklemin tercih edilmesindeki en nemli faktr; denklemlerin San
Andreas Fayndaki yer hareketlerine gre retilmi olmas ve San Andreas Faynn da
Kuzey Anadolu Fayna kkensel bir benzerlik gstermesidir (ekil 1.2). Kullanlan
ithal snm denklemlerinin faylarn kkensel benzerlikleri temeline dayandrlmas
bilimsel adan tatmin edici bir gereke olamaz. Her iki fay sisteminin atm deerleri
birbirinden olduka farkl ve fizyografik grnmleri deiiktir (Ketin 1976). Bunun
4
yan sra Trkiyenin kabuk yaps Bat Anadolu ve Trakya blgeleri dnda yeterince
aratrlmamtr (Neciolu 2004). Bu nedenle San Andreas Faynn rettii depremlere
bal gelitirilen snm denklemlerinin Trkiyede kullanlmas tartmal bir konudur.
ekil 1.2. Kuzey Anadolu Fay ile San Andreas Faynn karlatrlmas (USGS 2000)
thal snm denklemlerinin yan sra; nan vd (1996), Aydan et al. (1996) ile Glkan
and Kalkan (2002), Ulusay et al. (2004) ve zbey et al. (2004) tarafndan 1976 ylndan
herbir almann yaynland tarihe kadar lkemizde oluan depremlere ait kaytlarn
bir blm kullanlarak Trkiye iin nerilmi (yerli) snm denklemleri de
bulunmaktadr. Ancak, nan vd (1996) azalm bants sismotektonik adan benzer
blgeler iin tretilmi snm denklemleriyle karlatrldnda; olduundan byk
ve/veya abartl pik yer ivmesi deeri vermektedir (Kayabal 2002).
Yerli azalm denklemlerinin oluturulmas srasnda birok aratrmac tarafndan
arlkl olarak Afet leri Genel Mdrl Deprem Aratrma Dairesi (DAD)nin
kaytlar kullanlmtr. Ancak DADnin verileri; mkerrer kayt, aletsel kayt hatalar,
ayn depremi farkl yerlerde veya ayn yerde pe pee deiik deprem byklk
lekleriyle tanmlama, kaydedilmi baz depremlerin byklnn hesaplanmam
olmas gibi baz fiziksel hatalar iermektedir.
5
Trkiyede DADne bal 140 civarndaki kuvvetli yer hareketi kaydedici istasyonun
neredeyse tamam; kolay ulam salamak, haberleme imkn, korunmas ve elektrik
ihtiyac gibi zorunlu nedenlerle kamu binalarna yerletirilmitir. Seilen kamu
binalarnn byk bir ounluu da (yaklak 80 tanesi) zemin zerine ina edilmitir.
Dolaysyla ivme lerler zemin zerinden kayt almaktadr. Bu kaytlar zeminin
bytme deerlerine maruz kalmakta ve ivme deeri zemin bytmesinin etkisiyle
gerek deerini yanstmamaktadr (Kayabal 2002). Bu duruma en gzel rnek; 27
Haziran 1998 Ceyhan (Adana) depremindeki lmler verilebilir. Deprem d
merkezinden 15 km uzaklktaki kiretalar zerine kurulu Nacarl kynde maksimum
ivme 24 gal olarak llm, deprem d merkezine 30 km uzaklktaki Kll kynde
ivme deerinin daha dk olmas beklenirken-bunun tam tersi maksimum yatay yer
ivmesi 122 gal gibi ok daha byk bir deerde llmtr (Grbz vd 2000). Bu da
deprem ivmelerinin olduundan daha byk kaydedilmesinde zeminlerin bytme
etkisinin ne kadar nemli olduunu gstermektedir. Snm denklemlerinin kaya zerine
kurulu cihazlarn ald kaytlar kullanlarak tretilmesi gerektiinden btn kaytlar
incelenerek zemin etkisinden arndrlmal, hatal ve mkerrer olanlar ayklanmal ve
aletsel standard salandktan sonra kullanlmaldr. Bu zellikteki kaytlar daha salkl
snm denklemleri retilmesine yarayacaktr.
1999 ylnda lkemizi vuran iki byk depremden sonra yrrle konan yasa ve
ynetmelikler gerek depreme dayankl yap tasarm ve gerekse zemin dinamii
almalarnda kullanlan deprem parametrelerinin salkl bir ekilde ortaya konmas
gerektiini bir kez daha n plana karmtr. Trkiyenin kendine zg bir azalm
ilikisinin ortaya konulmas ve Trkiyenin deprem blgeleri haritasnn son yllarda
oluan deprem verileri de kullanlarak gncelletirilmesi gerekmektedir (Kayabal and
Akn 2003). Gncelletirilmi bir azalm ilikisinin ortaya konmas bundan sonra
Trkiyede sismik tehlike analizlerinin daha salkl yaplmasna; zeminlerle ilgili
svlama ve zemin bytmesi almalaryla yaplardaki taban kesme kuvvetinde (ekil
1.1) kullanlacak yatay yer ivmesi deerlerinin gvenilir ekilde elde edilmesine
yarayacaktr
6
Elde edilecek veriler, sadece inaat mhendisleri tarafndan deil, ayn zamanda ehir
ve blge planlamaclar tarafndan da yerleim alanlarnn tespitinde, imar planlarnn
hazrlanmasnda ve ehir gelime alanlar ile genileme ynlerinin belirlenmesinde-
ehir planlamas iin kullanlacak nemli parametrelerden birisidir.
Kuvvetli yer hareketi parametrelerini zemin zerine konulandrlm cihazlardan elde
edilmi haliyle kullanmak, Aydan et al. (1996), nan vd (1996), Glkan and Kalkan
(2002) rneinde olduu gibi azalm ilikisi gelitirilmesinde hibir fayda salamad
gibi, bu ilikileri kullanacak aratrmaclar yanl sonulara gtrecektir.
Trkiyenin kendine has deprem kaytlar ve litolojik birimlerinin zelliklerine uygun
veriler kullanlarak yeni bir deprem enerjisi azalm bantsnn gelitirilmesi
zorunludur.
Bu almayla, Trkiyede elde edilen kuvvetli yer hareketi parametrelerinin zemin
etkisinden arndrlarak yeniden deerlendirilmesi suretiyle: zellikle zemin zerinde
bulunan istasyonlardan elde edilen pik yatay yer ivmesi deerlerinin zemin etkisinden
arndrlabilmesi iin, birtakm srelerden geirilerek temel kayay temsil eden
deerlere dntrlmesi ve elde edilen yeni ivme deerleri kullanlarak oklu
regresyon yoluyla Trkiyeye zg daha gvenilir ve gncel bir azalm ilikisinin ortaya
konulmas amalanmaktadr.
7
2. MATERYAL VE YNTEM
Zemin etkisinden arndrlm deprem kaytlarna gre, Trkiye iin yeni bir deprem
enerjisi azalm bants oluturulmas amacyla hazrlanan bu almada kullanlan
materyal ve yntemler alt blmler halinde aada verilmitir.
2.1. Materyal
almada kullanlan balca materyal, Trkiyede kaydedilen kuvvetli yer hareketleri,
kuyu ii sismik verileri, ProShake bilgisayar program ve Statistical Package for Social
Science (SPSS) yazlmdr.
2.1.1. Trkiye kuvvetli yer hareketi kaytlar
almada kullanlan ana materyal, deiik kurumlar tarafndan lkemizin deiik
yerlerinde kaya ve zemin zerine konulandrlm kuvvetli yer hareketi kayt (KYHK)
cihazlar tarafndan derlenen verilerden olumaktadr.
Kuzey-gney (K-G), dou-bat (D-B) ve dey ynde kaydedilen zamana bal yer ivme
deerlerinden sadece K-G ve D-B ynnde olanlar almann KYHK verilerini
oluturmaktadr. Depreme dayankl yap tasarmna ynelik azalm bants
gelitirmede dey yer ivmesi genellikle ayr deerlendirilmektedir.
almada kullanlan KYHKnn ou, Afet leri Genel Mdrl Deprem Aratrma
Dairesi (DAD)nin derledii verilerden, ok daha az ksm ise Boazii niversitesi
Kandilli Rasathanesi ve Deprem Aratrma Enstits (KRDAE) ile stanbul Teknik
niversitesi (T)nin elde ettii verilerden olumaktadr.
DADnin denetimindeki 140 adet kayt istasyonundan 1976-2004 yllar arasnda K-G ve
D-B ynlerinde alnan yaklak 3500 kayttan 516 adedi almada kullanlmaya elverili
niteliktedir.
8
DAD, KRDAE ve Tnin kaytlarnda yer ivmesinin zamana bal deiiminin yansra
deprem kayt istasyonunun ad ve koordinat, depremin olu tarihi, saati, depremin
koordinat, magnitd, derinlii, deprem kaydnn alnd yn, pik ivme deeri, ivme
lerin kayt aral ve alnan toplam kayt says gibi bilgiler yer almaktadr.
2.1.2. Kuyu ii sismik verileri
Trkiyede en fazla kayt istasyonu DADne baldr. Bu deprem kayt istasyonlarndan
zemin zerine yerletirilenlerin kaytlar zemin etkisindedir. Zeminin deprem kaytlarna
olan etkisini belirleyebilmek iin KYHK istasyonlarnn kurulu olduu zeminlerin
fiziksel ve dinamik zelliklerinin belirlenmesi gereklidir. Zemine ait gerek zellikler
ancak yerinde deneylerle belirlenebilir. Zemine ait fiziksel ve dinamik zelliklerin
yerinde tespiti iin her bir KYHK istasyonunda sondaj yaplmas en salkl ve en
gvenilir veri elde etme yntemidir.
Zemine ait fiziksel zellikler gzlem ve basit dzenekler kullanlarak yaplan arazi
deneyleriyle tespit edilebilirken, dinamik zemin zellikleri ancak jeofizik yntemlerle
belirlenebilir. Dinamik zemin zelliklerinin arazide belirlenmesi iin en uygun yntem
ise kuyu ii sismik deneyidir. Kuyu ii sismik deneyi zeminin dey kesitine uygun
olarak yzeyden aaya doru her bir tabakann P ve S dalgas iletme hzn belirlemek
amacyla yaplr. Her bir tabakann dalgalar farkl hzda iletmesi, deprem kaytlarn
etkilemektedir. Kuyu ii sismik verileri, bir kaynaktan gnderilen dalgann jeofona geli
sresinin kaynak jeofon mesafesiyle ilikilendirilmesi sonucunda elde edilir. Elde edilen
kuyu ii sismik verileri, ters evriim ileminde dinamik zelliklerin tanmlanmasn
salayan zemin bilgilerini iermektedir.
Trkiyede DADa bal olarak kayt alan KYHK istasyonlar says yaklak olarak 140
tanedir. KYHK istasyonlar ierisinde zemin ortamna kurulu olan istasyonlardan
64nde yaklak 100 m derinliinde sondaj kuyusu alarak llen P ve S dalgas
iletme hzlar ters evriim ileminde kullanlacak temel materyallerden birisidir. Dey
kuyu yntemiyle kuyu ii sismik lmlerinin alnmas almann seri biimde
yaplmasna imkn vermektedir. Her bir sondaj kuyusunda yer yzeyinden derine doru
9
ilk 30 mde her 2 mde bir olmak zere 15 lm ve 30 mden sonra her 5 mde bir
olmak zere 100 m derinlie kadar 13 lm olmak zere alnacak toplam 28 lm
almada kullanlacak kuyu ii sismik verilerini oluturmaktadr.
2.1.3. ProShake bilgisayar program
Literatrde verilen kuvvetli yer hareketi snm denklemlerinin ou kaya zerine
kurulmu olan kayt istasyonlarndan alnan veriler kullanlarak gelitirilmitir.
Trkiyedeki KYHK istasyonlarnn yardan ou zemin zerine kurulmu olup, zemin-
kaya ara yzeyinden, yer yzeyindeki kayt istasyonuna gelen sismik dalgalarn genel
karakteri az veya ok deikenmektedir. Bu deiimler ou zaman bytme
eklindedir.
Trkiyedeki kuvvetli yer hareketinin mesafeye bal olarak enerji snmn ifade eden
yeni bir bant gelitirmek iin, kayada konulandrlm kayt istasyonlarndan elde
edilen verilerin (74 depreme ait 170 kayt deeri) yeterli olmayaca dnlmektedir.
Veri miktarn arttrmak iin, zemin zerine konulandrlm kayt istasyonlarndan elde
edilen yer ivmelerinin de (127 depreme ait 346 kayt deeri) kullanlmas daha salkl
bir azalm ilikisi elde etmek asndan uygun olacaktr. Bu amala, zemine
yerletirilmi KYHK cihazlarnn lt deprem kaytlarndaki zemin etkisinin
giderilmesine (veya kayadan alnm kayt zelliine yaklatrlmaya) allmtr.
Zemin zerine konulandrlm kayt istasyonlarndan derlenen ivme-zaman verilerinin,
azalm ilikisi gelitirmede kullanlabilmesi iin, birtakm srelerden geirilmesi
gerekmektedir. Ters evriim (deconvolution) ad verilen bu ilem genellikle elle
yaplamayacak kadar uzun zaman aldndan, bu ilem bilgisayar programlar yardmyla
yaplmaktadr. Bu tr programlar arasnda en popler olan, orijinali Schnabel et al.
(1972) tarafndan SHAKE adyla gelitirilen ve daha sonra birok aratrmac tarafndan
deikenerek bugnk eklini alan PROSHAKE programdr (ProShake 2003,
www.proshake.com).
10
ProShake, bu tr ilemleri yapabilmek iin incelenen alana ait zeminin dey kesit
bilgisine, zeminin fiziksel ve dinamik zellikleri ile bir senaryo depreme ihtiya
duymaktadr.
2.1.4. SPSS bilgisayar program
Literatrde snm denklemi oluturulmas hedeflenen blgelerde, oluan depremlere ait
ivme deerleri ile deprem d merkezi-kayt istasyonu mesafesi ve deprem bykl
gibi faktrler arasndaki iliki irdelenmektedir. rdeleme ilemi istatistiksel yntemlerle
gerekletirilmektedir. statistiksel hesaplamalarda kullanlan her bir faktr, bir deiken
olarak kabul edilmektedir.
Uygulanacak istatistik deerlendirme yntemine deiken says dikkate alnarak karar
verilmektedir. Snm denklemlerinde kullanlan deiken says ikiden fazla (magnitd,
mesafe ve ivme gibi) olduundan, genelde oklu regresyon analizi uygulanr. oklu
regresyon analizinin hesaplama ilemleri olduka uzun zaman almakta ve dikkat
gerektiren ilemler iermektedir. Hesaplama ilemleri srasnda eitli kontrol testleri
uygulanmas gerekmektedir. Her aamada tekrar yaplmas gereken ilemlerde hata
yapma ihtimali olduka yksektir. Bu nedenle istatistik ilemlerin yaplabilmesi iin
bilgisayar yazlmlarndan birisinin kullanlmas tercih edilmektedir. Gnmzde
gelitirilen istatistik yazlmlar ierisinde en ok tercih edilenlerden birisi SPSS
programdr.
SPSS gl bir veri iletim sistemini kullanarak istatistik analizi gerekletiren windows
tabanl programdr.
SPSS program kullanlarak ilenmesi hedeflenen veriler programn tand ve/veya
kulland veri biimine dntrlerek yeni veriler hesaplatlmakta ve elde edilen
deerler yardmyla istatistiksel ilemler gerekletirilmektedir. Girdilerin ve elde edilen
sonularn her aamada grafikleri de izdirilerek kontrol edilebilmesi ve gerektiinde
muhtemel hatalarn dzeltilebilmesi mmkndr.
11
SPSS programnn ana penceresindeki men ubuunda; dosya, kontrol, veri, grnm,
alma, dntrme, hesaplama, grafik, faydalanma, pencere, yardm gibi alt menler
yer almakta ve ilgili ilemler buralardaki alt ilem komutlar yardmyla yaptrlmaktadr.
Programn almas esnasnda elde edilen deerlerin karlatrlmas amacyla Anova,
F-testi ve t-testi gibi kontrol ilemleriyle dorusallktan ayrl nem testleri
yaplmaktadr.
2.2. Yntem
almada kullanlan balca yntem, sondaj kuyusu almas, kuyu ii sismik deneyi,
ters evriim (deconvolution), magnitd dnm, regresyon ve korelasyon analizidir.
2.2.1. Sondaj kuyusu
Zeminin fiziksel ve dinamik zelliklerini aratrabilmek iin sondaj yaplmas gereklidir.
Sondaj yapmak iin ok farkl dzenekler bulunmaktadr. Sondajlarn derinliine bal
olarak sondaj yntemi belirlenmektedir. Ancak, dier yntemlere gre eitli avantajlar
olmas nedeniyle dner tablal sondaj dzenekleri bu tr almalarda tercih
edilmektedir.
Zemin dinamik zelliklerinin aratrlmas amacyla alvyon ortamlarda alan
sondajlarn kk apl olmas tercih edilmektedir. Bu durum kuyu gmesine engel
olmasnn yannda jeofonlarn kuyu cidarna iyice oturmasn ve yerlemesini ve
dolaysyla gvenilir veriler elde edilmesini salar.
Derinlii ok fazla olan zeminlerde yaplan bytme analizi almalar zemin
bytmesinin genellikle st 200 ftlik (~60 m) zonda meydana geldiine iaret
etmektedir (Seed et al. 1999). Bu bak as dikkate alndnda sondaj kuyu
derinliklerinin 60 mden az olmamas gerekir. Hatta (mmkn olduu takdirde)
literatrde ifade edildiinden farkl olarak 60 mden daha derin zemin katmanlarnn
bytmeye hatr saylr etkisinin olup olmad da incelenebilir.
12
Bu nedenle sondajlarda 100 m derinlie kadar inilerek; sondaj kuyularndan elde edilen
krntlar yardmyla fiziksel zelliklerle beraber litolojik tanmlama yaplmas, kuyu ii
sismik lmleriyle de zemini oluturan her bir tabakann dalga iletme hznn
belirlenmesi hedeflenebilir.
Trkiyede DADa bal 140 KYHK istasyonu ierisinde zemine kurulu olanlardan
64nde sondaj kuyusu alarak zeminin litolojik zellikleri tanmlanabilir ve ilgili
deneyler yaplarak zemin tabakalarnn dinamik zellikleri belirlenebilir.
2.2.2. Kuyu ii sismik yntemi
Trkiyede DADne bal KYHK istasyonlarndan zemin zerine yerletirilenlerin
kaytlar zemin etkisindedir. Deprem kaytlarndaki bu etkiyi salkl ve gvenilir veriler
kullanarak belirleyebilmek iin ivme lerlerin kurulu olduu zeminlerin fiziksel ve
dinamik zelliklerinin belirlenmesi gereklidir.
KYHK istasyonlarnn zeminine ait fiziksel ve dinamik zelliklerin tespiti iin her bir
istasyonda sondaj yaplarak yerinde deneylerle belirlenmesi en salkl ve en gvenilir
veri elde etme yntemidir.
Zemine ait fiziksel zelliklerin bazlar gzlem ve basit dzeneklere ihtiya duyulan
arazi deneyleriyle tespit edilebilirken dinamik zemin zellikleri jeofizik yntemlerle
belirlenebilir. Dinamik zemin zellikleri kuyu ii sismik yntem yardmyla arazide
belirlenebilmektedir.
Kuyu ii sismik lmleri birbirinden farkl birka yntemle yaplabilmektedir. Ancak,
dierlerine gre daha ekonomik olmas, fazla zaman almamas ve daha kolay kesme
dalgas oluturulabilmesi gibi avantajlar nedeniyle dey kuyu (kuyu aa) yntemi
tercih edilmektedir. Dey kuyu ynteminin uygulanabilmesi iin arazide sondaj
yaplmas gereklidir.
13
Kullanlan sismik yntemde, tabakalarn dinamik zelliklerini belirleyebilmek iin hz
deiiminden yararlanlmaktadr. Bunun iin kaynaktan dalgalar oluturularak daha
uzakta veya derinde bulunan jeofonlara var zamanlar kaydedilir. Buradan hareketle
tabakalarn dalga iletme hzlar belirlenir (Kramer 1996).
Dey kuyu ynteminde deiik birok enerji kayna kullanlarak P ve S dalgalar
oluturulur. Birok sismik aratrmada daha hzl olduu ve jeofonlara daha nce geldii
iin, P dalgalar kullanlr (Telford 1990). Bunun yan sra, zemine skca oturtulmu bir
kte yatay ynde arpma uygulanarak SH dalgas retilmesi kullanlan yntemlerden
birisidir.
Sismik deneyi srasnda jeofonlarn kuyu iinde mmkn olduunca birbirine yakn ve
tabaka snrlarn temsil edecek ekilde farkl derinliklere yerletirilmesi gerekir. Her
jeofon derinlii iin birer at yaplmas prensibine gre her derinlik kademesinde
zeminin P ve S dalgas iletme zellii kaydedilir.
DADa bal KYHK istasyonlarnda alan her sondaj kuyusunda yzeyden derine doru
ilk 30 mde her 2 mde bir, 30 - 100 m aralnda her 5 mde bir dey kuyu yntemiyle
kuyu ii sismik deneyi yaplarak zemin tabakalarnn P ve S dalgas iletme hzlar
belirlenmitir.
Sismik aratrmalarda kaliteli veri elde edilmesinde enerji kaynann nemi byktr.
Enerji kayna seimine byk zen gsterilerek en uygun enerji kaynann tespit
edilmesi gerekir. Gvenlik kstlamas olmayan, kullanlabilmesi iin uzun brokratik
ilemler gerektirmeyen, ekonomik olan, nakliye ve personel gvenliini tehdit etmeyen,
evreye zarar vermeyen ve her yerde rahata kullanlabilecek yeni bir enerji kayna
aray sonucunda gelitirilen Sarka-Arlk Yntemiyle Dalga Oluturma dzenei
kesme dalgas oluturmak amacyla almada kullanlan yeni dalga retme kaynadr.
14
2.2.3. Ters evriim (deconvolution)
Zemininin fiziksel ve dinamik zellikleri belirlenen KYHK istasyonlarnn lt ivme
kaytlarndaki zemin etkisinin giderilmesi gerekir. vme kaytlarnn zemin etkisinden
arndrlabilmesi iin bir dizi matematiksel dnm ilemine tabii tutulmas gerekir.
Olduka karmak hesaplamalar ieren ilemlerin btnne ters evriim (deconvolution)
ad verilmektedir. Ters evriim ilemi, hem dey ayrml artrmak amacyla hem de
kaynak tarafndan yaratlan dey olaylar bastrmak amacyla kullanlr.
Sismik analizlerde en nemli alma aamas, verilerin bir ters szge kullanlarak ile
ters evriim ilemine tabi tutulmasdr. Ters evriim ilemi, zemin yzeyinde llen bir
deprem kaydnn zellikleri bilinen derinlie kadar ortam etkisinin ortadan kaldrlmas
fikrine dayanr.
Yerdeki bir enerji veya hareket zeminden geerek yzeydeki alclar tarafndan
kaydedilir. Enerjinin yzeye doru hareketi srasnda yer iinin bir dorusal sistem gibi
davrand varsaylarak bu esnada llen sismik kaytlar da dorusal sistemin k
olarak kabul edilmektedir. Dorusal bir sistemin etkisi transfer fonksiyonu olarak kabul
edilirse dorusal bir sistemin k -ki bu deprem kayd olarak kabul edilebilir- ters
zmleme ilemleriyle geriye doru dntrlerek ilksel deeri belirlenebilir.
Yer zelliklerini ieren sistem fonksiyonu aslnda yer ii zelliklerini tanmlayan
yansma katsaylar serisidir. Eer sistem fonksiyonu belirlenebilirse kayt sinyali bu
fonksiyon ile szgelenerek istenen veriler elde edilebilir. Bu ileme ters evriim
(deconvolution) denmektedir.
Ters evriim ileminde deprem kayt istasyonunun zemini szge olarak kabul edilebilir.
Bu durumda deprem kayt istasyonunun dinamik zemin zelliklerine ihtiya duyulur.
Szge bilindiinde, mevcut kt verileri filtre ile ileme tabi tutularak sisteme gelen
ilksel dalga zellikleri belirlenebilir. Ters evriim ilemi uzun sren ve ok dikkat
gerektiren matematiksel ilemler olduundan ilgili hesaplamalar ProShake program
kullanlarak yaptrlmtr.
15
2.2.4. Magnitd lekleri ve dnmleri
Bu almada Trkiyenin eitli yerlerinde kaya ve zemin zerine deiik kurumlar
tarafndan yerletirilmi KYHK istasyonlar tarafndan llen deprem verileri
kullanlmaktadr. Deprem verisi olarak M4,0 olan deprem kaytlar tercih edilmektedir.
Deprem bykl hesabnda birbirinden farkl yntemlerle gelitirilen deiik lekler
kullanlmaktadr. Deprem byklnn hesaplanmas, elde edilen parametreler
kullanlarak dolayl yollarla yaplr. Deprem dalgasnn hareket ettii ortama, deprem
dalgasnn odaktan itibaren lld uzakla ve depremin aa kard enerjiye
bal olarak kullanlan deprem byklk lekleri birbirinden farkl olarak
seilmektedir.
Gelitirilen farkl magnitd lekleri ierisinde Richter yerel magnitd (ML), yzey
dalgas magnitd (MS), moment magnitd (MW) ve sre magnitd (MD) olduka
yaygn olarak kullanlmaktadr.
almada kullanlmak zere seilen depremlerin magnitdnn ilgili kurumlar
tarafndan farkl leklerle ifade edildii dikkat ekmektedir. Snm denklemi
oluturulmas srasnda kullanlacak depremlerin magnitdlerinin ayn lek sisteminde
tanmlanm olmas gereklidir. Bu nedenle almada kullanlacak depremlerin ayn
byklk leine dntrlmesi gerekir. Deprem byklkleri yerli aratrmaclar
tarafndan -Trkiyede meydana gelen deprem kaytlarna gre- nerilen magnitd
dnm bantlar yardmyla ML, MS ve MW magnitd leklerinin her ne de
dntrlebilmektedir.
2.2.5. Regresyon ve korelasyon analizi
Kuvvetli yer hareketinin mesafeye bal etkisinin bir ifadesi olan snm denkleminin
elde edilebilmesi iin ilgili deikenler arasndaki istatistiksel ilikinin belirlenmesi
gerekmektedir. Bu amala yaplan istatistiksel ilemlere regresyon ve korelasyon analizi
denmektedir.
16
Bir olaya ayn anda etki eden deiik faktrler, farkl zelliklerin ortaya kmasna
neden olmaktadr. Bu tr farkl deikenler arasnda meydana gelen ilikiler veya
birbirlerine yaptklar etkiler regresyon analizleriyle aratrlr. Regresyon analizinde bir
baml deikene karlk ok fazla sayda bamsz deiken ileme girebilmektedir.
Regresyon analizi yaplrken deiken says ikiden fazla olduunda oklu regresyon
analizi yaplmaldr. oklu regresyon analizi ile deikenler arasndaki iliki ve
bantlar aratrlarak bamsz deikenlerin tahmini yaplan model denklemdeki
etkilerinin bir ifadesi olan katsaylar hesaplanabilmektedir.
Regresyon analizinde kullanlan deikenler, kuvvetli yer hareketi kayt
istasyonlarndaki ivme lerler tarafndan kaydedilen depremlerin magnitd, pik ivme ve
deprem d merkezinden lm yapan istasyona kadarki mesafedir.
ProShake programnda ters evriim ilemiyle elde edilen yeni parametreler regresyon ve
korelasyon analizinde kullanlmaktadr. Tahmini olarak oluturulan model denkleme
deikenlerin yapt etki bir katsay (pozitif/negatif) olarak belirlenmekte ve ilgili
deikenin yanna yazlmaktadr. Denkleme olan katks belirlenen deiken kullanlarak
oluturulan model denklemin kontrol amacyla eitli gvenilirlik testleri ve
hesaplamalar yaplmaktadr.
17
3. TEORK YAKLAIMLAR
3.1. Azalm likileri
3.1.1. Azalm ilikilerinde kullanlan parametreler
Deprem ve depremin etkisiyle ilgilenen mhendislik dallar iin depremlerin belirli bir
lokasyondaki etkilerinin deerlendirilmesi, kuvvetli yer hareketinin nesnel ve nicel
yollardan tanmlanmas gerekir.
Mhendislik dallarndan -sismoloji haricinde- birou kuvvetli yer hareketiyle ilgilenir.
Kuvvetli yer hareketi parametreleri iinde de en ok ilgilenileni ivmenin zamana bal
deiimidir. Bu tr bir yer hareketi kayd genlik, frekans ve deprem hareketinin sresi
gibi olduka fazla ve faydal bilgi ihtiva eder.
Elbette faydal bilgileri elde edebilmek iin deprem verilerinin kayt edilmi olmas
gerekir. Kuvvetli yer hareketinin kaydedilmesi deprem mhendislii iin temel verileri
tekil eder. Depremlerin oluturduu yer sarsntlarna dair bilgileri elde etmeden
tehlikeleri gereki bir ekilde deerlendirmek veya uygun sismik tasarm yntemleri
gelitirmek mmkn deildir (Kramer 1996).
Yer hareketi lm sismograf ve akselerograflarla yaplr. Sismograflar, nispeten zayf
yer hareketini ler, ald kaytlara sismogram denir. Akselerograflar (akselerometre)
ise kuvvetli yer hareketlerini ler ve kaytlarna da akselerogram denir. Bunlar, ivme
ile orantl kt voltaj reten elektronik alclardr. Akselerograflar ynde kayt alr.
ynl alnan kayt bileenleri kullanlarak herhangi bir yndeki ivme deeri
hesaplanabilmektedir.
Bir sismograf veya akselerografn nemli bileenlerinden biri, zellikle birden fazla
bileenin lld durumlarda veya bir lokasyondaki hareket ile karlatrlaca
durumlarda gerekli olan hassas bir saattir. Gnmzn modern cihazlar zaman
ayarlarn yer hareketi verileriyle birlikte kaydederler. Dnyada yaygn olarak kullanlan
18
zaman taban, Evrensel Koordineli Zaman (EKZ)dr (Greenwich Ortalama Zamannn
bilimsel edeeri). Btn cihazlar, EKZ zelliini gnlk olarak kalibre etmektedir.
Gelien teknolojiye bal olarak akselerograflar saniyede 200 veya daha fazla sayda
kayt alabilmektedir. Ancak akselerograflarn ltkleri hareketi etkileyen aletin
kendine zg dinamik tepki zellikleri veya alet tepkisi vardr. Bundan dolay kuvvetli
yer hareketi verilerinde alet tepkisi dzeltmesi yaplmaldr. Yer hareketi lm yapan
btn cihazlar deprem (bazen de nkleer patlatmalar) dndaki sarsntlar
kaydetmemesi iin belirli bir eik deerinin zerindeki sarsntlar kaydederler. Bundan
dolay kaytlar bu eik dzeyi kadar hata ierir. Kaytlarn ilenmesi srasnda bu hatann
da dzeltilmesi gerekir.
Temel izgisi dzeltmesi olarak adlandrlan bu tr dzeltmeler gnmzde yksek
geili szgeler veya modern veri ileme teknikleriyle yaplmaktadr (Joyner and
Boore 1988, Kramer 1996).
Jeoteknik deprem mhendisliinde ou zaman daha kk bir ortamsal lekte ve yer
yzeyinin altndaki bilgilerin dalmna gereksinim duyulur. Trkiyede meydana
gelmi depremlere ait 3500den fazla deprem kayd (www.angora.deprem.gov.tr;
AGM-DAD 2004) adresinde aratrmaclarn kullanmna sunulmutur. ok saydaki
kuvvetli yer hareketi kaytlarna ait veri tabanlarna internet zerinden girilmek suretiyle
deprem kaytlarna ulalabilmektedir.
Deprem yer hareketlerinin karmaklndan dolay, nemli yer hareketi zelliklerinin
tmn doru bir ekilde tanmlayan sadece bir parametrenin ortaya konmasnn
mmkn olmad kabul edilmektedir (Jennigs 1985, Joyner and Boore 1988). Bir yer
hareketinin tanmlanmas genellikle zaman kaytlar yardmyla yaplmaktadr. Bu
kaytlarda llen parametre ivme, hz veya yer deitirme olabilir. Bunlardan sadece
biri llr; dier ikisi de integral ve/veya trev alma yoluyla hesaplanr. vme, hz ve
yer deitirmenin zamana gre kaytlarnda baskn frekanslarnda farkllklar gzlenir.
vmenin zamana bal deiimine ait kaytlarda nispeten yksek frekans ierii dikkat
eker.
19
Belirli bir yer hareketinin genliini belirlemede en yaygn l olarak pik yatay ivme
(PHA) alnmaktadr. Bir hareket bileeni iin PHA, ok basit olarak o bileenin
akselerogramndan elde edilen yatay ivme deerinin -mutlak deeri olarak- en
bydr.
Genelde yer hareketini tanmlamada; atalet kuvvetleri ile olan doal ilikilerinden
dolay yatay ivmeler kullanlmaktadr. Depremlerde baz yaplara etki eden dinamik
kuvvetler PHA etkisiyle oluanlardr. PHA deerlerinin elde edilemedii durumlarda;
iddet verileri kullanlarak PHA tahmin edilebilir (Trifunac and Brady 1975). Ancak, bu
yntem tutarl ve salkl deildir (Kramer 1996).
Yaplarda yerekiminin neden olduu statik dey kuvvetlerin, depremler srasndaki
dey ivmelerin neden olduu dinamik kuvvetlere kar emniyet paynn yksek
olmasndan dolay, dey ivmelere deprem mhendisliinde yatay ivmelerden daha az
allmaktadr. Mhendislik tasarmlarnda pik dey ivme (PVA) genellikle PHAnn
te ikisi kadar kabul edilmektedir (Newmark and Hall, 1982). Ancak son zamanlarda
yaplan gzlemler PVAnn PHAya orannn olduka deiken olduunu; orta ve
byk lekteki deprem kaynaklarnn yaknnda bu orann te ikiden byk ve daha
uzak mesafelerde ise te ikiden kk olduunu gstermitir (Campbell 1985;
Abrahamson and Litehiser 1989). Bu zelliklerden dolay snm denklemleri
oluturulmasnda pik yatay yer ivmesi daha ok tercih edilmektedir (Peng et al. 1985a,
Peng et al. 1985b, Ambraseys and Bommer 1991, Dahle et al. 1995, Sadigh and Egan
1998, Ambraseys and Douglas 2000).
ok ksa sren yksek pik ivmeler yap trlerinde az hasara neden olabilir. Pik ivmeler
ok yksek frekanslarda olutuundan ve deprem sresi de uzun olmadndan, ok
sayda deprem 0,5 gden daha byk pik ivmeler rettii halde yaplarda nemli bir
hasara yol amamtr (Kramer 1996). Pik ivme ok yararl bir parametre olsa da,
hareketin frekans ierii ve sresi hakknda herhangi bir bilgi iermez; bir yer hareketini
doru ekilde karakterize edebilmesi iin ilave bilgi ile birlikte kullanlmas gerekir.
20
Yer hareketi genliinin tanmlanmasnda bir dier faydal parametre de depremin pik
yatay hzdr (PHV). Hz, yer hareketinin yksek frekans ieriine daha az duyarl
olduundan; orta frekanslardaki yer hareketinin genlii PHAya gre PHV ile daha
doru bir ekilde belirlenebilmektedir.
Pik ivme ve pik hzdan baka bir nemli yer hareketi parametresi de pik yer
deitirmedir. Pik yer deitirme, bir deprem hareketinin genellikle dk frekansl
bileenleri ile ilikilidir. Ancak, szgeleme ve akselerogramlarn integrali srasndaki
sinyal deerlendirme -hesaplama- hatalar ve uzun periyodlu grltden dolay doru
bir ekilde tanmlanmalar genellikle zor olmaktadr (Campbell 1985, Joyner and Boore
1988). Yerdeitirme sonuta yer hareketinin bir ls olarak pik ivme veya pik hza
gre daha az kullanlmaktadr.
3.1.1.1. Genlik parametreleri
Daha nce tanmlanan parametreler zamana bal yer hareketi deiiminin iinde sadece
bir devrin pik genliini tanmlamaktadr. Baz durumlarda hasar tamamen pik genlikle
ilikili iken, hasar oluumu bazen de yksek genlikli devirlerin birka kez
tekrarlanmasyla ilikili olabilmektedir. Efektif ivme, yapsal tepki ve bir depremin
potansiyel hasar ile yakndan ilikili ivme olup, ak ortam yer ivmesinden farkldr ve
ondan daha kktr. Yklenen ortamn boyutunun, hareketinin, frekans ieriinin,
yapnn arlnn, gmlme derecesinin, snmleme zelliklerinin, rijitlik zelliinin
ve temelinin bir fonksiyonudur (Newmark and Hall 1982).
Baz kaytlar dier devirlere gre ok daha byk olan tek devirli pik genlikler ile
karakterize edilmektedir. Genellikle yksek frekanslarda oluan bu tek devirlerin dk
doal frekansl yaplar zerinde nemli bir etkisi yoktur.
Efektif tasarm ivmesi: Yksek frekansl byk ivme pulslar ou yaplarda kk bir
tepkiye neden olmaktadr. Yaplar zerinde etkili olan ivme, efektif tasarm ivmesi
olarak kabul edilirse; bu ivme deeri 8 ile 9 Hzden yukar ivmeleri szgelemek
suretiyle geriye kalan pik ivme yardmyla tanmlanabilir (Benjamin and Associates
21
1988). Efektif ivme, zamana bal ivme deiiminin szgelenmesinden elde edilen
mutlak deeri alnm nc en byk pik ivmenin % 25 fazlasnn alnmasyla da
tanmlanabilir (Kennedy 1980).
Frekans ierii parametreleri: Depremler, hareket bileenleri geni bir frekans
aralnda dalm gsteren karmak ykleme artlar retir. Frekans ierii, bir yer
hareketi genliinin deiik frekanslar arasnda nasl daldn tanmlamaktadr. Bir
deprem hareketinin frekans ieriinin o hareketin etkilerine katks ok byk
olduundan, frekans ieriini dikkate almadan hareketin zellikleri tanmlanm
saylmaz.
Yer hareketi spektrumu: Herhangi bir periyodik fonksiyon; farkl frekans, genlik ve
fazdaki basit harmonik terimlerin toplam olan Fourier analizi ile ifade edilebilir.
Fourier spektrumlar: Bir kuvvetli yer hareketinin Fourier genlik spektrumu hareketin
genliinin frekansa (veya periyoda) gre nasl daldn gsterir.
Fourier genlik spektrumu dar veya geni olabilir:
- Dar spektrumun anlam; yer hareketinin dz ve yaklak olarak sinsoidal; zamana
bal deiimini retebilen bir baskn frekansn (veya periyodun) olmasdr.
- Geni bir spektrum ise, ok deiik frekanslar ieren ve daha girintili-kntl, zamana
gre dzensiz deien harekete karlk gelir.
Spektrumlarn ekilleri de olduka farkldr:
- Kaya spektrumu dk periyotlarda (veya yksek frekanslarda) en kuvvetli iken,
- Zemin kayd iin tersi bir durum gzlenmektedir. Zaman tanm ortamndaki
hareketlerin yakndan incelenmesi frekans ieriinde bir farkllk olduunu ortaya
koyacaktr fakat bu farkllk Fourier genlik spektrumu ile ak bir ekilde
gsterilmektedir.
22
Gerek deprem hareketlerinin Fourier genlik spektrumlar dzletirilip logaritmik
leklerde grafie aktarldnda, karakteristik ekilleri daha kolay grlebilir. Fourier
ivme genlikleri dk tarafta ke frekans (fc) ve yksek tarafta da kesme frekans (fmax)
ile snrlanm geni bir orta aralkta en byk olma eilimindedir. Ke frekansnn
teorik olarak sismik momentin kp kk ile ters orantl olduu gsterilebilir (Brune
1970, Brune 1971). Hem yakn ortam etkisi (Hanks 1982) hem de kaynak etkisi
(Papageorgiou and Aki 1983a, Papageorgiou and Aki 1983b) olarak karakterize
edilmektedir ve belirli bir corafi blge iin genellikle sabit olduu kabul edilir.
Fourier faz spektrumu yer hareketinin zamana gre deiimini etkiler. Fourier genlik
spektrumunun aksine, gerek deprem kaytlarnn Fourier faz spektrumlar karakteristik
zellikler sergilemez.
G spektrumlar: Bir yer hareketinin frekans ierii g spektrumu veya g
spektrumu younluk fonksiyonu ile tanmlanabilir. G spektrumu younluk
fonksiyonu ile bir yer hareketinin istatistiksel zellikleri bulunabilir ve rastgele titreim
teknikleri kullanlarak tepki hesaplanabilir (Clough and Penzien 1975, Vanmarcke
1976, Yang 1986).
Tepki spektrumlar: Tek dereceli serbestlikli (TDS) sistemin, doal frekans (veya
doal periyod) ile TDS sistemin snmleme orannn bir fonksiyonu olarak belirli bir
girdi (input) hareketine verdii maksimum tepkiyi tanmlar.
Spektral deerlerin doal frekans yerine doal periyoda gre ifade edildii durumda
ivme ve yer deitirme eksenleri evrilmektedir. Tipik tepki spektrumlarnn ekilleri,
pik spektral ivme; hz ve yer deitirme deerlerinin farkl frekanslarda (veya
periyodlarda) olutuunu gstermektedir. Tepki spektrumlar genellikle ivme kontroll
(yksek frekans), hz kontroll (orta frekans) ve yer deitirme kontroll (dk
frekans) gibi blmlere ayrlmaktadr.
23
Tepki spektrumlar, bir TSD yapnn tepkisiyle szgelendiklerinden, kuvvetli yer
hareketi zelliklerini dolayl olarak verirler. Girdi hareketin genlii, frekans ierii ve
ksmen de sresi gibi faktrlerin hepsi de spektral deerleri etkilemektedir.
Yaplarn tepkisi deprem mhendisliinde ok nemlidir ve kuvvetli yer hareketinin
zelliklerini tayin etmede tepki spektrumun nemli ve faydal bir gere olduu ispat
edilmitir (Kramer 1996).
3.1.1.2. Spektral parametreler
Kuvvetli yer hareketini karakterize etmede kullanlabilen eit spektrumun
tanmlanmas yaplmtr. Fourier genlik spektrumu ve bununla yakndan ilikili olan ve
faz spektrumuyla birletirilen g spektrumu younluuyla bir yer hareketi tam olarak
tanmlanabilmektedir. Tepki spektrumu gerek yer hareketini tam olarak tanmlamaz.
Fakat yer hareketinin yaplar zerindeki etkisi konusunda bilgiler salamaktadr. Bu
spektrumlarn her biri karmak fonksiyonlar olup, zamana bal kaytlarda olduu gibi
bunlar tam anlamyla tanmlayabilmek iin ok miktarda veri gerekmektedir. Her bir
spektrumdan nemli bilgiler karabilmek amacyla ok sayda spektral parametre ne
srlmtr:
Baskn periyod: Bir yer hareketinin frekans ieriini temsil eden kullanl tek
parametre baskn periyodudur (Tp). Baskn periyod, Fourier genlik spektrumunda en
byk deere karlk gelen titreim periyodu olarak tanmlanmaktadr. Fourier genlik
spektrumunda istenmeyen pik etkisinden kanmak iin baskn periyod genellikle
dzletirilmi spektrumdan elde edilmektedir. Frekans ierii konusunda baskn periyod
baz bilgiler salarken, farkl frekans ieriine sahip hareketlerin ayn baskn periyoda
sahip olabileceini de unutmamak gerekir.
Depreme dayanakl yap ve tesislerin uygun ekilde tasarlanmas iin bunlarn maruz
kalacaklar yer sarsnts dzeyinin hesaplanmas gerekir. Sarsntnn dzeyi en uygun
ekilde yer hareketi karakteristikleri cinsinden tanmlandndan, yer hareketi
parametrelerini hesaplama yntemlerine gerek duyulur. Yer hareketi parametrelerini
24
hesaplamada, belirli bir yer hareketi parametresini en kuvvetli ekilde etkileyen
byklkler cinsinden ifade eden azalm ilikileri kullanlmaktadr. Azalm ilikileri,
sismik tasarmda kullanlan sismik tehlike analizinde nemli rol oynamaktadr.
Yrtlan bir fay boyunca aa kan enerjinin ou gerilme dalgalar eklinde
yaylmaktadr. Bir deprem srasnda aa kan enerjinin miktar depremin magnitd
ile ilikili olduundan, dolaysyla gerilme dalgalarnn zellikleri de depremin
bykl ile yakndan ilikilidir.
Gerilme dalgalar bir deprem kaynandan uzaklarken giderek yaylrlar ve iinden
getikleri ortamlarca da ksmen sourulurlar. Sonuta da, kaynaktan uzaklatka birim
hacme den (spesifik) enerji azalr. Gerilme dalgalarnn zellikleri ile spesifik enerji
arasnda kuvvetli bir iliki bulunduundan, gerilme dalgalar ile belirli bir lokasyon
arasndaki uzaklk farkl ekillerde yorumlanabilir.
merkez (R1) ve dmerkez (R2) uzaklklar bir depremden sonra en kolay tanmlanan
mesafelerdir. Ancak, faya ait yzey krkl uzunluunun dmerkez uzaklnn nemli
bir kesrini tekil etmesi durumunda enerji boalm proje sahasna ok yakn olabilir ve
byle durumlarda R1 ve R2 uzaklklar etkin uzakl doru bir ekilde temsil
etmeyebilir. En byk yer hareketi genlikleri muhtemelen enerji boalmnn en byk
olduu zonun yrtlmasyla oluacandan, maksimum genlii kestirmede kullanlan
bantlar iin en uygun uzakl (R3) temsil edecektir. Bununla beraber, bir depremden
sonra bu lokasyonun belirlenmesi ok zor; depremden nce kestirilmesi ise neredeyse
imknszdr. Yrtlma ortamna en ksa uzaklk (R4) (temel kaya zerindeki dhil
edilmez) ve (R5) fay yrtlmasnn yer yzeyindeki izine en yakn uzaklktr. R4 ve R5in
ikisi de azalm ilikilerinde yaygn bir ekilde kullanlmaktadr (ekil 3.1).
3.1.2. Azalm ilikilerinin gelitirilmesi
Azalm ilikileri yer hareketi parametrelerini genellikle magnitd, uzaklk ve baz
durumlarda da dier deikenlerin fonksiyonu olarak ifade etmektedir:
Y=f(M, R, Pi)
25
Fayn yzeydeki iziD merkez
ekil 3.1. Kuvvetli hareket azalm ilikilerinde kullanlan deiik uzaklk ltleri (Shakal and Bernreuter 1981)
Yukardaki denklemde;
Y: bulunmas arzu edilen yer hareketi parametresi,
M: depremin bykl,
R: kaynaktan proje ortamna olan uzakl ls ve
Pi: deprem kaynan, dalga yaylma izini ve/veya yerel arazi artlarn
tanmlamada kullanlan dier parametreleri ifade eder.
Azalm ilikileri, kaydedilmi kuvvetli hareketlerin veri tabanlarndaki bilgiler
kullanlarak yaplan regresyon analizleri yoluyla gelitirilir. Bunlar, zaman iinde daha
fazla kuvvetli hareket verisi toplandka gncellenirler. Literatrdeki ou azalm
ilikileri her 3 ile 5 ylda bir veya iyi bir lm ebekesine sahip blgelerde byk
depremlerin oluumundan ksa bir zaman sonra gncelletirilmektedir (Ambraseys
1990, Ambraseys 1995; Campbell 1981, Campbell 1989, Campbell 1997; Joyner and
Boore 1981, Joyner and Boore 1988; Sabetta and Pugliese 1987, Sabetta and Pugliese
1996 vb. gibi).
Azalm ilikilerinin fonksiyonel ekli, genellikle yer hareketi srecinin mekaniini
olabildiince yakn olarak yanstacak ekilde seilmektedir. Bu yaklam sayesinde
ampirik katsaylarn says azaltlmakta ve azalm ilikilerinin veri tabannda kt bir
ekilde temsil edilmi magnitd ve mesafe gibi artlara uygulanmas daha byk bir
gvenle yaplmaktadr. Azalm ilikilerinin en ok karlalan ekilleri aadaki
R1
Yerleim Alan (ncelenen Saha)
R3R2
R4R5
Yksek gerilme zonu
Fayn yrtlma yzeyi
merkez
26
gzlemlere dayanmaktadr (yukarda sralananlar da dahil olmak zere birok
aratrmac ayn zelliklere vurgu yapmtr ancak, tekrardan kanmak amacyla
sralanan zelliklerin tantmndan sonra farkl aratrmaclarn almalarna atfta
bulunulmaktadr):
1. Kuvvetli yer hareketi (KYH) parametrelerinin pik deerleri yaklak olarak log-
normal dalm gsterir (yani, parametrelerin logaritmas yaklak olarak normal
dalm gsterir). Sonuta; regresyon analizi, Ynin kendisi zerinde deil de
logaritmas zerinde yaplr (Chiaruttini and Siro 1981, McCue et al. 1988, Theodulidis
and Papazachos 1992, Sadigh et al. 1993). Fakat, baz aratrmaclar KYH
parametrelerinin ln-normal dalma uyduunu kabul etmektedir (Campbell and
Bozorgnia 2003).
2. Deprem magnitd tipik olarak belirli bir pik hareket parametresinin logaritmas
olarak tanmlanr. Buna gre; LogY ile magnitd (M) arasnda pozitif ve doru orantl
iliki olmaldr (Ambraseys and Simpson 1996). Ancak, Youngs et al. (1988), Campbell
(1989) ve Crouse (1991) gibi baz aratrmaclara gre bu iliki, LnY ile M arasndadr.
3. Gerilme dalgalarnn deprem kaynandan dar doru uzaklarken yaylmalar,
cisim dalgas (P ve S dalgalar) genliklerinin 1/Rye gre azalmasna ve yzey dalgas
(balca Rayleigh dalgas) genliklerinin de R/1 ye gre azalmasna neden olmaktadr
(Bolt and Abrahomson 1982).
4. Fay yrtlmasyla oluan ortamn bykl deprem bykl ile birlikte artar.
Sonuta, bir proje ortamnda kuvvetli hareket reten dalgalarn bir ksm R
mesafesinden gelirken bir ksm da daha byk uzaklklardan gelir. Bu nedenle, etkin
uzaklk Rden daha byktr ve aradaki oran artan deprem bykl ile paraleldir.
5. Gerilme dalgalaryla tanan deprem enerjisinin bir ksm deprem d merkezinden
itibaren kat ettii yol zerinde karlat malzemelerce sourulmaktadr (cisim/ortam
snmlemesi). Bu cisim snmlemesi yer hareketi genliklerinin mesafe (R)ye gre
ssel olarak azalmasna etki eder.
27
6. Yer hareketi parametreleri (szgelimi dorultu atml, normal veya ters faylanma
gibi) kaynak karakteristikleri (Youngs et al. 1997, Sadigh et al. 1993, Ambraseys and
Douglas 2000) ile (sert kaya, yumuak kaya, alvyon vb. gibi) proje sahas
zelliklerinden etkilenebilir (Dahle et al. 1995, Ambraseys et al. 1996, Sadigh and Egan
1998, Zar et al. 1999).
Azalm ilikisi ile verilen yer hareketi parametresinin deerindeki belirsizlii
tanmlayan InYnin belirli bir magnitd ve uzaklktaki standart sapmay temsil eder.
Snm denklemi almalarnn yapld ilk yllardaki gzlemlere gre; InYnin
deerleri ounlukla sabit kabul edilirken, son dnemde gelitirilen -gncel- azalm
ilikilerinde InYnin deerinin magnitd ile deitii ifade edilmektedir. Bu nedenle,
belirli bir magnitd deerinde yer hareketi parametresinin Y* deerini ama ihtimali 1-
Fz(z*) olacaktr. Burada, Fz(z*): z*=(InY* - InY )/ InYdeki standart kmlatif dalm
fonksiyonudur (Kramer 1996).
Herhangi bir azalm ilikisi kullanlrken M (magnitd) ve R (mesafe) gibi
parametrelerin nasl tanmlandn bilmek ve bunlar tutarl bir ekilde kullanmak ok
nemlidir. Farkl azalm ilikilerinin genellikle farkl veri gruplarndan elde edildiini
unutmamak da nemlidir. Yer hareketi parametrelerini makul bir ekilde kestirebilmek
iin, onunla ilikili artlar ile tutarl verilere dayal bir tahmini hesaplama bantsna
ihtiya vardr.
3.2. Kuyu i Sismik Yntemler
Sismik jeofizik almalar, dinamik zemin zelliklerinin belirlenmesinde nemli bir
yeri olan arazi almalarn kapsar.
Sismik yntemler, tabakalarn fiziksel zelliklerden biri olan hz deiiminden
yararlanrlar. Bunun iin kaynak dalgac oluturulur. Yeriinde oluturularak bir ara
yzeyden yansyan ve krlan dalgalar belirli bir dzende yerletirilen alclarda
(alclarda) kaydedilirler (Kramer 1996). Kaydedilen toplam dalga var zamandr. Veri
zerinde amaca uygun yansyan veya krlan ba dalgalarn var zamanlar okunur.
28
Uzaklk-var zaman grafii elde edilir ve tabakalara ait ses dalgalarnn ilerleme hzlar
belirlenir.
Deiik birok enerji kayna kullanlarak P ve S cisim dalgalar oluturulur. Patlayc
ve dey ynde arpma ile oluturulan kaynaklarda P dalgalar egemendir. Birok
sismik aratrmada daha hzl olduu ve alclara daha nce geldii iin, P dalgalar
kullanlr (Telford 1990). Bunun yan sra, zemine skca oturtulmu bir kte yatay
ynde arpma uygulanarak SH dalgas retilmesi en yaygn kullanlan yntemlerden
birisidir.
Arazide sismik hz tayininde tabakalarn yatay veya yataya yakn olduu kabul edilir.
Eer eimli tabakalarda allyorsa, atlar iki tarafl yaplr.
Arazide sondajl sismik (kuyu ii sismik) lmler de yaplmaktadr. Kuyu ii sismik
lm deerleri birbirinden farkl birka ayr yntemle elde edilmektedir (Telford 1990,
Krinitzky 1993). Bunlar genel zellikleri asndan iki ana gruba ayrlabilirler (Kramer
1996):
1. Kuyudan kuyuya sismik yntemi,
2. Dey kuyu (tek kuyu; kuyu aa / kuyu yukar) yntemidir.
Bu iki grup kuyu ii sismik yntemini kuyu says ve uygulan zelliklerine gre alt
gruplara ayrmak da mmkndr.
Bu yntemlerin temelinde; kuyu iine yerletirilen alclarn deiik derinliklere
indirilmesi ve farkl her derinlik iin birer kaynak at yaplmas vardr. Alclar
mmkn olduunca birbirlerine yakn ve tabaka snrlarn temsil edecek ekilde
yerletirilirler.
3.2.1. Kuyudan-kuyuya sismik yntemi
Bir zemini oluturan tabakalarn dinamik zelliklerinin belirlenmesi amacyla kullanlan
kuyudan kuyuya ynteminde alm iki veya daha fazla kuyu kullanlr. Kuyulardan
29
birine enerji (sismik) kayna dier(ler)ine alclar yerletirilerek (Prakash 1981) zemin
tabakalarnn dinamik zellikleri belirlenmeye allr (Telford 1990). Bu amala enerji
kayna ve alclarn ayn seviyeyi temsil edebilmesi iin birbirlerine paralel hareket
ettirilmesi suretiyle farkl derinliklerde lmler alnr.
Kuyudan-kuyuya sismik almalarnda yatay yndeki yaylma hzlarn lmek iin iki
veya daha fazla sondaj kuyusu gereklidir. En basit kuyudan-kuyuya yntem
dzeneinde (ekil 3.2.a) biri enerji kaynan dieri de alcy ihtiva eden iki sondaj
kuyusu vardr. Kuyulardaki kayna ve alcy ayn derinlikte yerletirmek suretiyle, iki
kuyu arasndaki malzemenin o derinlikteki dalga yaylma hz hesaplanr. Deiik
derinliklerde alma yapmak suretiyle bir hz grafii elde edilebilir. Tetikleme zaman
lm, muhafaza borusu ve arka dolgusunda (muhafaza borusu ile kuyu cidar arasna
yerletirilen malzemeden) kaynaklanan olas hatalar azaltmak iin, mmkn olan
durumlarda ikiden fazla kuyu alabilir (ekil 3.2.b). Dalga yaylma hzlar byle
durumlarda birbirine komu iki kuyu arasndaki geli zaman farklarndan
hesaplanabilir. Var zaman, kaytlardaki yaygn faz noktalarnn (rnek; ilk geli, ilk
pik, ilk ukurluk vb.) gzle tespit edilmesiyle veya petrol aramalarnda yaygnca
kullanlan apraz iliki (korelasyon) teknikleri (Roesler 1977) vastasyla belirlenebilir.
ekil 3.2. Kuyudan kuyuya sismik ynteminde; a) ki kuyu dzeni ve b) kuyu
dzeninde lm yaplmas (Kramer 1996)
Enerji (dalga) kaynann kuyu iinde olmas gerektiinden, P dalgas/S dalgas
ieriindeki deiim, yzeyde uygulanan yntemlerdekine gre daha problemlidir.
Kaynakta patlayc kullanlmas halinde, zellikle yzeyde yaplan byk patlamalarda
dalga ierii, yksek P dalgas ieriine doru deiir (Woods 1978). Mekanik arpma
Kaynak Alc Alclar Kaynak
a) b)
1 12 2 3
30
kayna olarak; standart penetrasyon yntemi rnek alcsnn zemine srlmesi, kuyu
tkac veya krikosuna ilitirilmi tijler zerine arlk drlerek mekanik arpma
yaplmas, kuyu tabanndaki bir burulma pabucuna (smeline) burulma arpmas
uygulamas (Stokoe and Hoar 1978) ve dier teknikler (Stokoe and Abdul-razzak 1975,
Auld 1977) kullanlmaktadr. En iyi sonular genellikle dinamik enerji kaynann
kutbunun terslenebilir olduu durumda elde edilmektedir. Bu yzden mekanik
kaynaklar patlayclara gre daha stndr.
Tabaka snrlar (genellikle birbirlerine paralel) yatay olarak kabul edildiinden,
kuyudan-kuyuya yntemi ou zaman birbirinden farkl zemin tabakalarnn test
edilmesine izin verir. Sismik krlma ynteminde gzden kaabilen (ince, kama tr
vb.) tabakalar tespit edebilmesi kuyudan kuyuya ynteminin stn yanlarndan
birisidir. Mekanik arpma kaynaklar kullanldnda kuyudan-kuyuya sismik yntemde
30 ile 60 mye varan derinliklerden salkl veriler elde etmek mmkndr. Patlayc
kullanldnda bu derinlik dah