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