GEOTEKNİK DEPREM MÜHENDİSLİĞİ KAYNAKLAR 1. Steven L. Kramer, Geotechnical Earthquake Engineering (Çeviri; Doç. Dr. Kamil Kayabalı) 2. Yılmaz, I.

Transkript

1 GEOTEKNİK DEPREM MÜHENDİSLİĞİ KAYNAKLAR 1. Steven L. Kramer, Geotechnical Earthquake Engineering (Çeviri; Doç. Dr. Kamil Kayabalı) 2. Yılmaz, I., Mühendislik Jeolojisi: İlkeler ve Temel Kavramlar 3. Tarbuck, Lutgens, Tasa,Earth Science, 13 th Edition,Prentice Hall 4. Ersoy,H., Hacettepe Üniversitesi Mühendislik Jeolojisi Ders Notları 5. Dirik,.K. Hacettepe Üniversitesi Jeoloji Ders Notları

2 Dersin Amacı Dersin amacı, geoteknik deprem mühendisliği konseptinin, teorilerinin ve uygulama prosedürlerinin tanıtılmasıdır. Konuların iki ana kategoride derlendiği söylenebilir; ilk bölüm, sismoloji, yer hareketi, dinamik ve zemin davranışına ait temel prensipleri içermektedir. İkinci bölüm ise, bu prensiplerin geoteknik deprem mühendisliği pratiğinde karşılaşılan problemlere uygulanmasını kapsamaktadır.

3 Geoteknik Deprem Mühendisliği Nedir? Geoteknik Deprem Mühendisliği, inşaat mühendisliğindeki diğer disiplinlerle karşılaştırıldığında oldukça yeni bir daldır deki Niigata, Japonya ve Alaska daki depremlerin ardından ve 1960 lı ve 1970 li yıllardaki nükleer güç endüstrisindeki gelişmelerin desteği ile geoteknik deprem mühendisliği alanı hızlı bir şekilde gelişmiştir. Geoteknik deprem mühendisliği, sismoloji, zemin mekaniği ve geoteknik bilgisi jeoloji, yapı mühendisliği, risk analizi ve diğer teknik disiplinleri de içeren çok disiplinli geniş bir alandır.

4 Geoteknik Deprem Mühendisliği Konuları Yer hareketi parametreleri, Dalga yayılma problemleri, Zeminlerin dinamik özelliklerinin belirlenmesi, Sismik tehlike analizleri, Arazi davranış (tepki) analizleri, tasarım deprem parametreleri, Türkiye deprem yönetmeliği ve Zemin tanımları Zeminlerde sıvılaşma, Sismik şev stabilitesi, Dayanma yapılarının tasarımında sismik etkiler Sismik tehlikelere karşı zeminlerin iyileştirilmesi gibi çok boyutlu ve geniş kapsamlı konuları kapsamaktadır.

5 Geoteknik Deprem Mühendisliği Nedir? Son yılda meydana gelen bazı büyük depremlerde oluşan yapısal hasar ile yerel zemin koşulları arasında gözlenen yakın ilişki Geoteknik Deprem Mühendisliği olarak tanımlanan yeni bir bilim dalının gelişmesine yol açmıştır.

6 Deprem Nedir? Yerkabuğu içindeki kırılmalar nedeniyle ani olarak ortaya çıkan titreşimlerin dalgalar halinde yayılarak geçtikleri ortamları ve yer yüzeyini sarsması olayına "DEPREM" denir. Depremsırasında yeryüzünde gözlenen en önemli değişim yerkabuğu altında yırtılan fayın yeryüzüne kadar uzanan kırıklarıdır.

7 Sismik Tehlike Depremler, Kasırgalar ve sel baskınları doğal afetler, doğal tehlikelerdir. Deprem nedenli tehlikeler genel olarak SİSMİK TEHLİKE adıyla tanımlanır. Deprem mühendisliği pratiği sismik tehlikenin tanımlanmasını ve azaltılmasını kapsar. En önemli sismik tehlikeler; kuvvetli yer hareketi, yapısal hasar, sıvılaşma,heyelanlar, dayanma yapılarında göçme, altyapı tehlikesi, tsunami.

8 YER HAREKETİ Depremler olduğunda, ana kaynaktan yayılan sismik dalgalar yerkabuğu boyunca hareket ederler ve bu dalgalar yüzeye ulaştıklarında birkaç saniye ile birkaç dakika arasında değişebilecek sürelerde yer sarsıntısı üretirler. Belirli bir bölgedeki yer hareketinin şiddeti ve süresi, depremin yerine, büyüklüğüne ve o bölgedeki yerel zemin şartlarının özelliklerine bağlıdır. Aslında yer hareketi en öenmli sismik tehlike olarak düşünülebilir çünkü diğer tüm tehlikelerin sebebi de yer hareketidir. Sismik dalgalar deprem kaynağından yüzeye kadar yolculuklarının büyük bir kısmını kayada geçiriyor, ancak yolculuğun son kısmında zeminle karşılaştığında; zeminlerin karakteristikleri, yüzeydeki yer hareketini önemli oranda etkileyebiliyor. Zemin tabakaları, sismik dalgalar için bir filtre durumundadır; bazı frekanslardaki hareket büyürken diğer frekanslardaki hareket azalabilmektedir. Geoteknik deprem mühendisliği pratiğinin en önemli bölümlerinden biri, yer hareketleri üzerinde yerel zemin şartlarının etkisinin değerlendirilmesini kapsamaktadır.

9 DEPREMLER VE SİSMİSİTE

10 DEPREMLER VE SİSMİSİTE

11 Levhaların Hareketi

12

13 Levhaların Hareketi

14

15 Levhaların Hareketi

16

17 DEPREMLER VE SİSMİSİTE

18 DEPREMLER VE SİSMİSİTE

19 DEPREMLER VE SİSMİSİTE

20 DEPREMLER VE SİSMİSİTE

21

22 DEPREMLER VE ÖZELLİKLERİ Depremler oluş nedenlerine göre değişik türlerde olabilir. Dünya da olan depremlerin büyük levha hareketi sonucu oluştuğu bilinmekle birlikte az miktarda da olsa başka doğal nedenlerle de olan deprem türleri bulunmaktadır. Levha hareketleri sonucu olan depremler genellikle "TEKTONİK" depremler olarak nitelendirilir ve bu depremler çoğunlukla levha sınırlarında oluşurlar. Yeryüzünde olan depremlerin %90'ı bu gruba girer. Türkiye'de olan depremler de büyük çoğunlukla tektonik depremlerdir.

23 DEPREMLER VE ÖZELLİKLERİ İkinci tip depremler "VOLKANİK" depremlerdir. Bunlar volkanların püskürmesi sonucu oluşurlar. Yerin derinliklerinde ergimiş maddenin yeryüzüne çıkışı sırasındaki fiziksel ve kimyasal olaylar sonucunda oluşan gazların yapmış oldukları patlamalarla bu tür depremlerin meydana geldiği bilinmektedir. Bunlar da yanardağlarla ilgili olduklarından yereldirler ve önemli zarara neden olmazlar. Japonya ve İtalya'da oluşan depremlerin bir kısmı bu gruba girmektedir. Türkiye'de aktif yanardağ olmadığı için bu tip depremler olmamaktadır.

24

25 DEPREMLER VE ÖZELLİKLERİ Bir başka tip depremler de "ÇÖKÜNTÜ" depremlerdir. Bunlar yer altındaki boşlukların (mağara), kömür ocaklarında galerilerin, tuz ve jipsli arazilerde erime sonucu oluşan boşlukları tavan blokunun çökmesi ile oluşurlar. Hissedilme alanları yerel olup enerjileri azdır fazla zarar getirmezler. Büyük heyelanlar ve gökten düşen meteorların da küçük sarsıntılara neden olduğu bilinmektedir.

26 DEPREMLE İLGİLİ TEMEL BÜYÜKLÜKLER Depremin ve özellikle depreme yakın noktalardaki yer hareketlerinin özelliklerinin belirlenmesi için aşağıdaki özelliklerin bilinmesi gerekmektedir. a) Fay geometrisinin tanımlanması b) Sismik dalga tiplerinin tanımlanması c) Deprem özelliklerinin tanımlanması

27 DEPREMLE İLGİLİ TEMEL BÜYÜKLÜKLER Deprem Odak noktası (hipocentre, focus) : Deprem enerjisinin ilk boşalmaya başladığı yer ve aynı zamanda sismik dalgaların çıkış kaynağı olan merkez (nokta) depremin odak noktası ya da merkezi olarak tanımlanmaktadır. Gerçekte, enerjinin ortaya çıktığı bir nokta olmayıp bir alandır. Pratik uygulamalarda nokta olarak kabul edilmektedir. Bir faylanma sonucu oluşan deprem odağı, merkez üssü ve fay düzlemi.

28 Depremlerin geometrik olarak tanımlanması

29

30 FAY NEDİR? Dünyamızda oluşan yıkıcı depremlerin hemen hemen tamamı faylarla ilişkilidir. Bu nedenle faylar depremlerin anlaşılması açısından en önemli unsurlardan biridir. Eğer bir kırığın iki tarafındaki kayalar birbirlerine göre gözle görülür miktarda hareket etmişlerse (atım gelişmiş ise) bu kırığa fay adı verilir.

31 FAYLAR Fayların boyutları ve atım miktarları birkaç santimetreden kilometreye kadar değişmektedir. Fayların boyu depremin büyüklüğü ile logaritmik olarak oranlıdır. Büyük ve sığ depremlerde yeryüzünde gözlenen fayın boyu yüzlerce kilometreye erişebilmektedir. Örneğin 1939 Erzincan depreminde oluşan fayın boyu 360 km olup üzerindeki en büyük yer değiştirme (atım) ise 7.5 m'dir Marmara depreminde ise atım 4.5 m olmuştur. Faylar segmentler (birbirinin devamı şeklindeki fay parçaları) şeklinde olabilirler.

32 FAY TİPLERİ Faylar, blokların hareket yönü ile fay düzlemi arasındaki ilişkiye göre, normal fay, ters fay yanal atımlı fay olarak sınıflanırlar. Fayların çoğunda hem yatay, hem de düsey hareket bulunabilir. FAYLAR genellikle hareket yönlerine göre isimlendirilirler.

33 FAY TİPLERİ

34 FAY GEOMETRİSİ

35 FAY TİPLERİ

36 FAY TİPLERİ

37 FAY TİPLERİ

38 Depremler için Elastik Rebound Teorisi Levhaların relatif hareketi sınırdaki malzemede elastik deformasyon enerjisinin depolanmasına neden olur ve fay düzlemlerinde kayma gerilmeleri artar. Bu gerilmeler fay boyunca kayanın kayma dayanımını aştığında fay kırılır ve biriken deformasyon enerjisi boşalır. Faylar geometrik olarak üniform olmadıkları gibi malzeme özellikleri açısından da farklılık göstermektedirler. Kırılmanın etkisi fay boyunca kayanın özelliklerine bağlıdır. Eğer kaya zayıf ve sünek ise daha az bir deformasyon enerjisi depolanmıştır ve bu enerji relatif olarak yavaş bir şekilde boşalır ve hareket asismik bir şekilde oluşur. Diğer yandan kaya güçlü ve kırılgan ise kırılma ani olur. Elastik rebound teori fay yakınındaki kayada deformasyon enerjisinin birikimi ve boşalması sürecini tanımlar. (a) Şeklinde levha sınırındaki bölgedeki kayada çeşitli yollardan birikmiş olan deformasyon enerjisi sünek bir deformasyon şekli gösteriyor, (b) şeklinde ise kırılgan bir kaya için ani bir kırılma şeklinde gelişen deformasyon var.

39 Elastik Rebound Teorisi II

40 Depremler için Elastik Rebound Teorisi (Video) (a) Şeklinde levha sınırındaki bölgedeki kayada çeşitli yollardan birikmiş olan deformasyon enerjisi sünek bir deformasyon şekli gösteriyor, (b) şeklinde ise kırılgan bir kaya için ani bir kırılma şeklinde gelişen deformasyon var.

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50 TSUNAMİ

51 TSUNAMİ

52 TÜRKİYEDE DEPREMLER

53 TÜRKİYEDE DEPREMLER