Türkiye Cumhuriyeti Bayındırlık ve İskan Bakanlığı. Afet İşleri Genel Müdürlüğü. Belediyeler için Sismik Mikrobölgeleme.

Transkript

1 Türkiye Cumhuriyeti Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Afet İşleri Genel Müdürlüğü Belediyeler için Sismik Mikrobölgeleme Örnek Uygulamalar Hazırlayan Kurum: Mali Destek Veren Kurum:

2 Belediyeler için Sismik Mikrobölgeleme Tüm hakları Türkiye Cumhuriyeti Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Afet İşleri Genel Müdürlüğü ne aittir. Afet Risk Yönetimi Dünya Enstitüsü ve İsviçre Kalkınma ve İşbirliği Teşkilatı, Bu belgeyi kullanma, çoğaltma ve dağıtma haklarını da içerecek şekilde, belgeye serbest olarak erişim hakkına sahiptir. Bu belgeler, Afet Risk Yönetimi Dünya Enstitüsü ve Türkiye Cumhuriyeti Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Afet İşleri Genel Müdürlüğü yönetiminde, İsviçre Kalkınma ve İşbirliği Teşkilatı (SDC) tarafından yapılan mali destekle sağlanan ortak bir çabanın ürünüdür. Aşağıdaki kurum ve kişiler bu çabaya katkıda bulunmuştur: Türkiye Cumhuriyeti Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, Afet İşleri Genel Müdürlüğü (AİGM); Boğaziçi Üniversitesi, Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü (BÜ-KRDAE), İstanbul; Orta Doğu Teknik Üniversitesi (ODTÜ), Ankara; Sakarya Üniversitesi (SAÜ), Adapazarı; İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü, Zürih, Geoteknik Mühendisliği Enstitüsü (ETHZ-IGT); İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü, Zürih, Jeofizik Enstitüsü (ETHZ-IG); İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü, Lozan, Yapı Enstitüsü (EPFL-IS); İsviçre Federal Kar ve Çığ Araştırmaları Enstitüsü (SLF), Davos; Studer Mühendislik, Zürih; Virginia Teknoloji Enstitüsü ve Eyalet Üniversitesi (VT), Mimarlık ve Şehir Çalışmaları Koleji; Pennsylvania Üniversitesi (UP), Wharton Okulu - Risk Yönetimi ve Karar İşlemleri Merkezi. H. Akman (BÜ-KRDAE), Walter J. Ammann (SLF), Atilla Ansal (BÜ-KRDAE), Sami Arsoy (SAÜ), Marc Badoux (EPFL), Sadık Bakır (ODTÜ), Murat Balamir (ODTÜ), Pierre-Yves Bard (Grenoble Üniversitesi), Jonathan Bray (Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley), Juliane Büchheister (ETHZ-IGT), K. Önder Çetin (ODTÜ), Andreas Christen (ETHZ-IG), Barbara Dätwyler (SDC), A. Demir (AİGM), S. Demir (AİGM) Ekrem Demirbaş (geçmişte AİGM günümüzde TAUGM), Mine Demircioğlu (BÜ- KRDAE), M. E. Durgun (AİGM), Muzaffer Elmas (SAÜ), Mustafa Erdik (BÜ-KRDAE), Ayfer Erken (İTÜ), Donat Fäh (ETHZ-IG), Yasin Fahjan (BÜ-KRDAE), Liam Finn (Kagawa Üniversitesi), Domenico Giardini (ETHZ-IG), Oktay Gökçe (AİGM), Christian Greifenhagen (EPFL-IS), A. Güldemir (AİGM), Ümit Gülerce (İTÜ), Polat Gülkan (ODTÜ), Jürg Hammer (DRM), Walter Hofmann (Brandenberger+Ruosch), İ. Kayakıran (AİGM), Ruşen Keleş (Ankara Üniversitesi), S. Kök (AİGM), M. Dinçer Köksal (DRM), Oliver Korup (SLF), Frederick Krimgold (DRM, VT), H. Kunreuther (UP), Aslı Kuruluş (İTÜ), Jan Laue (ETHZ-IGT), Pierino Lestuzzi (EPFL-IS), George G. Mader (Spangle Associates), Alberto Marcellini (CNR-IDPA, Milan), Robert Meli (Meksika Ulusal Üniversitesi), E. Nebioğlu (AİGM), Heinrich Neukomm (İsviçre Federal Teknoloji Enstitüleri Yönetim Kurulu Üyesi), Akın Önalp (SAÜ), K. Özener (AİGM), Rocco Panduri (Studer Mühendislik), Karin Şeşetyan (BÜ-KRDAE), Bilge Siyahi (BÜ-KRDAE), Sarah Springman (ETHZ-IGT), Franz Stössel (SDC), Jost Studer (Studer Mühendislik), Mustafa Taymaz (AİGM), M. K. Tüfekçi (AİGM), Natasha Udu-gama (DRM), Robert Whitman (MIT, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü), S. Yağcı (AİGM), A. Yakut (ODTÜ), Susumu Yasuda (Tokyo Denki Üniversitesi), U. Yazgan (ODTÜ), T. Yılmaz (ODTÜ). Sismik Mikrobölgeleme Örnek Uygulamalar ın genel koordinatörler: Prof. Atilla Ansal ve Prof. Sarah Springman, Deprem Tehlikesi Prof. Mustafa Erdik ve Prof. Domenico Giardini, Mikrotremor Ölçümleri Dr. Donat Fäh, Jeolojik ve Geoteknik Çalışmalar Prof. Akın Önalp, Prof. Sarah Springman, Dr. Jan Laue, Yrd. Doç. Dr. K. Önder Çetin ve Doç. Dr. Bilge Siyahi, Yapısal Hasarın Değerlendirmesi Prof. Polat Gülkan, Prof. Muzaffer Elmas ve Dr. Pierino Lestuzzi, Verilerin İşlenmesi ve GIS çizimleri Dr. Mustafa Taymaz, Ekrem Demirbaş, Dr. M. Dinçer Köksal, Oktay Gökçe Atıf: Afet Risk Yönetimi Dünya Enstitüsü, 2004: Belediyeler için Sismik Mikrobölgeleme. Örnek Uygulamalar.

3 Önsöz 17 Ağustos 1999 Kocaeli Depremi, depremlerin toplum ve ekonomi üzerinde meydana getirebileceği yıkıcı etkileri açığa çıkarmıştır. Bu deprem sonrasındaki olumsuz etkilerin ardından Afet İşleri Genel Müdürlüğü Türkiye deki deprem riskini azaltmak amacı ile çeşitli girişimlerde bulunmuştur. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Afet İşleri Genel Müdürlüğü (AİGM) Deprem Risklerini Azaltmak için Mikrobölgeleme (MERM) adı verilen çalışmaya başlamıştır. Afet Risk Yönetimi Dünya Enstitüsü (DRM), İsviçre Federal Dış İlişkiler Dairesi, İsviçre Kalkınma ve İşbirliği Teşkilatı nın (SDC) mali desteği ile bu projeyi yürütmüştür. Projenin tasarlanmasına 1999 yılının Eylül ayında başlanmış ve proje Mart 2002-Şubat 2004 tarihleri arasında gerçekleştirilmiştir. Bu çalışma sonucunda, Belediyeler için Sismik Mikrobölgeleme genel başlığı altında aşağıdaki proje belgeleri oluşturulmuştur: (1) Genişletilmiş Özet; (2) Sismik Mikrobölgeleme El Kitabı; ve, (3) Örnek Uygulamalar, Bilimsel Son Durum Raporu ve Sürdürülebilir Uygulama için Yardımcı Bilgiler Raporunu içeren Kaynak Bilgiler. DRM, MERM Projesini Türkiye den ve uluslararası katkılarla gerçekleştirmiştir: Boğaziçi Üniversitesi, Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü (BÜ-KRDAE), İstanbul; Orta Doğu Teknik Üniversitesi (ODTÜ), Ankara; Sakarya Üniversitesi (SAÜ), Adapazarı; İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü Zürih, Geoteknik Mühendisliği Enstitüsü (ETHZ-IGT); İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü Zürih, Jeofizik Enstitüsü (ETHZ-IG); İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü Lozan, Yapı Enstitüsü (EPFL-IS); İsviçre Federal Kar ve Çığ Araştırmaları Enstitüsü (SLF), Davos; Studer Mühendislik, Zürih; Virginia Teknoloji Enstitüsü ve Eyalet Üniversitesi (VT), Mimarlık ve Şehir Çalışmaları Koleji; Pennsylvania Üniversitesi (UP), Wharton Okulu - Risk Yönetimi ve Karar İşlemleri Merkezi. Burada sunulan çalışma Örnek Uygulamalar olarak tanımlanmıştır. Bu kaynak bilgiler kapsamında Mikrobölgeleme El Kitabında önerilen yöntemin uygulanmasına örnek oluşturmaktadır. Mıkrobölgeleme örnek uygulamaları iki bölgede (1) Adapazarı, (2) Gölcük, İhsaniye ve Değirmedere yapılmıştır. Yürütülen çalışmalar farklı aşamalara ayrılabilir: mevcut jeolojik ve geoteknik derlenmesi, deprem tehlikesinin belirlenmesi, mikrotremor okumaları, mevcut geoteknik bilgi ve verilerin değerlendirilmesi, sıvılaşma olasılığı ve yamaç kayması tehlikesinin belirlenmesi, sonuçların haritalanması ve bütün bulguların deüerlendirilmesi. Bunun yanı sıra bir bakıma yapılan sismik mikrobölgeleme ile karşılaştırmak amacıyla 1999 depreminde meydana gelen yapısal hasarın incelenmesi ve değerlendirilmesini yapabilmek için bir çaba gösterilmiştir.

4 Teşekkür Yerel ve idari yetkililer ile uluslararası üne sahip üniversitelerin farklı bölümlerini içeren, birbiri ile sıkı olarak bağlantılı çalışmaları kapsayan bu boyutlardaki bir proje, ancak bütün katılımcı grupların özverili desteği ile gerçekleştirilebilir. Bu konuda aşağıdaki kurum ve kişilere özel olarak teşekkür edilmelidir: - Afet İşleri Genel Müdürlüğü (AİGM) Genel Müdürü Dr. Mustafa Taymaz a, eski Genel Müdür Yardımcısı Ekrem Demirbaş a, Oktay Gökçe ye ve projenin gelişiminde ve uygulanmasındaki işbirliğinden dolayı AİGM personeline. - Projeyi mali olarak desteklediği ve gelecek uygulamalardaki ihtiyaçları karşılamak amacı ile projenin kalıcılığının geliştirilmesine yönelik değerli katkıları için İsviçre Federal Dış İlişkiler Dairesi, İsviçre Kalkınma ve İşbirliği Teşkilatı na (SDC), özellikle Bayan Barbara Dätwyler ve Dr. Franz Stössel e. - Proje gruplarına yardım ve desteklerinden dolayı Kocaeli ve Sakarya illeri valilerine ve pilot çalışmaların yapıldığı belediyelerin yetkililerine. - Projenin her aşamasındaki önemli çabalarından dolayı Sakarya Üniversitesi Rektörü Prof. Mehmet Durman a. - El Kitabı ile ilgili değerlendirmeleri ile, en güncel araştırmaların sonuçlarına dayanan bilimsel son durum yöntemlerini içeren bir uluslararası standarda erişilmesini sağlayan Teknik Danışma Kurulu üyelerine. - Tanımlanan çalışmaların hazırlanmasında gösterdiği kararlılıktan dolayı proje grubunun bütün üyelerine.

5 İÇİNDEKİLER 1. Giriş Kapsam Mevcut Durum Pilot Çalışma Bölgeleri Pilot Bölgelerin Jeolojisi ve Geoteknik Özellikleri Giriş Adapazarı Bölgesi Jeoloji Adapazarı Zeminleri İzmit Bölgesi Gölcük ve İhsaniye Gölcük İhsaniye Değirmendere Kuzeybatı Türkiye de Adapazarı, Gölcük, Değirmendere ve İhsaniye deki Sismik Tehlikenin Değerlendirilmesi Giriş Tektonik Yapı Sismisite Yöntem Sonuçlar Tartışma Davranış Spektrumları Tasarıma Esas Spektrumlara Uyumlu Yer Hareketi Tek İstasyon Yöntemi ile Adapazarı ve Gölcük Şehirlerinde Yapılan Çevresel Titreşim (Mikrotremor) Ölçümleri ve Değerlendirmesi Özet Giriş Arazi Çalışması ve Ölçüm Cihazları H/V Oranlarının Hesaplanması Adapazarı Bölgesi için Sonuçlar Ölçümlerden Hesaplanan ve Yapay H/V Spektral Oranlarının Karşılaştırılması Kuvvetli Yer Hareketi Kayıtları ve Çevresel Titreşimlerden Elde Edilen H/V Spektral Oranlarının Karşılaştırılması Gölcük Bölgesi için Sonuçlar Ölçümlerden Hesaplanan ve Yapay H/V Spektral Oranlarının Karşılaştırılması Kuvvetli Yer Hareketi Kayıtları ve Çevresel Titreşimlerden Elde Edilen H/V Spektral Oranlarının Karşılaştırılması Geoteknik Saha Özelliklerinin Belirlenmesi Giriş Yerel Zemin Koşulları Genel Düşünceler Mevcut Veri Verilerin Tutarlılığı ve Temsili Sondajların Seçilmesi Veri Olmayan Hücrelerin İnterpolasyonu ve Hipotetik Sondajlar

6 5.3. Zemin Sınıflandırması Üst 30 metredeki Kayma Dalgası Hızının Değişimi Hipotetik Sondajların Türk Yönetmeliğine Göre Sınıflandırılması Hipotetik Sondajların NEHRP Yaklaşımına (BSSC 2001) Göre Sınıflandırılması Zemin Davranış Analizleri Üst 30 m ve Ana Kaya Arasındaki Kayma Dalgası Hızı Girdi Verisi Önkoşulları Deprem Veri Dosyası Zemin Profili Malzeme Parametreleri Toplam Birim Hacim Ağırlığı Yeraltı Suyu Seviyesi Saha Davranış Analizlerinin Sonuçları Sismik Zemin Sıvılaşmasını Değerlendirme Yöntemleri Giriş Sıvılaşma Potansiyelinin Değerlendirilmesi Sıvılaşabilir Zeminler Tetiklenme Potansiyelinin Değerlendirilmesi SPT ye Dayanan Mevcut Korelasyonlar Önerilen SPT ye Bağlı Korelasyon İnce Dane İçeriği için Düzenlemeler Manyitüde Bağlı Süre Etkisi Efektif Jeolojik Gerilme için Düzeltmeler Sakarya ve Gölcük Şehirleri için Sıvılaşma Tetiklenmesinin CBS-Esaslı Belirlenmesi Yamaç Kayması Tehlikesi Giriş Analiz İşlemleri ve Stabilitenin Değerlendirilmesi Hesaplamalar için Parametreler Şev Malzemesinin Kayma Mukavemeti Zemin Yüzeyindeki En Büyük Yer İvmesi Şev Açısı KoeriSlope Kullanılarak Şev Stabilitesinin Hesaplanması Şev Stabilitesi Çalışması için Gerekli Veriler Analizin Çıktısı Yapısal Hasar Üzerine Yardımcı Bilgiler Raporu; Adapazarı için Bir Yapı Hasarı İncelemesinin Geliştirilmesi Ve Uygulanması: Değerlendirme ve Zemin Koşulları ile İlişki Genişletilmiş Özet Adapazarı nda Yıkılmış Binaların Derlenmesi Giriş Bina Morfolojisi Mimari ve Yapısal Özellikler Kolon ve Duvar İndisleri Sonuçlar Türkiye de Deprem Hasarlarinin Değerlendirilmesi Giriş Deprem Sonrası Hasar Tespiti

7 9.3.3 Genel Yorum DSAHD İçerdiği Bilgi Adapazarı nda Sahaya Özel Geoteknik Sınıflandırma ve Bina Hasarının Değerlendirilmesi Giriş Yardımcı Bilgiler Yüzeysel Çökellerin Zemin Davranışı Üzerindeki Etkisi İdealize Edilmiş Zemin Profili ve Özellikleri İdealize Davranış Spektrumunun Geliştirilmesi Bina Stoğuna ve Hasar Dağılımına Genel Bir Bakış Yerel Zemin Koşullarının Yapısal Hasar Üzerindeki Etkilerinin Belirlenmesi Sonuçlar Coğrafi Bilgi Sistemlerini (CBS) Kullanarak Haritalama Özet Giriş Tasarim ve Alımlar Ofis Donanım Yazılım Hizmet Personel Eğitim Programı Ham Veri İşlem Veritabanı Tasarımı Dijital Formata Dönüştürme İşlemi Diğer Faaliyetler Koordinat Sistemleri Öneriler ve Sonuç Değerlendirme ve Yorum Genel Zemin Sınıflandırması Adapazarı Bölgesi Gölcük Bölgesi Zemin Büyütmesi Adapazarı Bölgesi Gölcük Bölgesi Yer Hareketine Göre Sismik Mikrobölgeleme Sıvılaşma Olasılığı Yamaç Kayması Tehlikesi Kaynaklar

8 ŞEKİLLER LİSTESİ Şekil 1.1. Bölgenin jeolojik haritası üzerinde pilot bölgelerin konumu Şekil 1.2. GTOPO30 ve mevcut yerel jeoloji haritaları kullanılarak oluşturulan Adapazarı ve çevresinin topoğrafyası (Komazawa vd., 2002 den) Şekil 1.3. Komazawa vd. (2002) tarafından elde edilen bulgulara göre Adapazarı ndaki basen derinliğinin değişimi Şekil 2.1. Pilot bölgelerin konumu ve genel jeolojisi Şekil 2.2. Çalışma yapılan bölgenin statigrafik kolonu Şekil 3.1. Çalışma bölgelerinin yer bulduru haritası Şekil 3.2. Marmara Denizi bölgesinde Kuzey Anadolu Fay Hattı nın batı kolundaki aktif faylar (Barka ve Kadinsky-Cade, 1988) Şekil 3.3. Bölgenin aktif faylarını gösteren harita (Şaroğlu vd., 1992) Şekil 3.4. Marmara Bölgesi nin son yüzyıldaki aktif fayları (Akyüz vd., 2000) Şekil 3.5 Ifremer RV Le Suroit gemisi ile yapılan incelemelerden elde edilen en güncel yüksek çözünürlüklü batimetri haritası tek parça ve muntazam devam eden yanal atımlı fay sistemini göstermektedir (LePichon vd., 2001) Şekil 3.6. (A) Doğu Akdeniz Bölgesi nin basitleştirilmiş tektonik haritası, (B) Marmara Denizi ve çevresinin sismotektonik haritası (Yaltırak, 2002) Şekil 3.7 Bu çalışma kapsamında geliştirilen parçalı faylanma modeli Şekil 3.8. Marmara Denizi ve çevresindeki tarihsel depremler (Ambraseys ve Finkel, 1991 den) Şekil 3.9. Geçmiş yüzyıldaki sismisite Şekil Karakteristik deprem modeli için manyitüd olasılık yoğunluğunun tanımlanması Şekil Tekrarlama ilişkilerinin grafiksek olarak karşılaştırılması Şekil Zamana bağlı olasılıkların, tekrarlama modeli için 50 ve 5 yıla karşı gelen meydana gelme zaman aralıkları için hassaslığı (Abrahamson, 2000 den) Şekil NEHRP B/C zemin sınıfları sınır koşullarında 50 yıl için %10 aşılma olasılığına karşı gelen EBİ değerlerini gösteren kontur haritası (Poisson modeli) Şekil Adapazarı bölgesinde NEHRP B/C zemin sınıfları sınır koşullarında 50 yıl için %10 aşılma olasılığına karşı gelen EBİ değerlerini gösteren kontur haritası (Poisson modeli) Şekil Adapazarı bölgesinde NEHRP B/C zemin sınıfları sınır koşullarında 50 yıl için %10 aşılma olasılığına karşı gelen Sİ (T=0.2sn) değerlerini gösteren kontur haritası (Poisson modeli) Şekil Adapazarı bölgesinde NEHRP B/C zemin sınıfları sınır koşullarında 50 yıl için %10 aşılma olasılığına karşı gelen Sİ (T=1.0sn) değerlerini gösteren kontur haritası (Poisson modeli) Şekil Adapazarı bölgesinde NEHRP B/C zemin sınıfları sınır koşullarında 50 yıl için %10 aşılma olasılığına karşı gelen EBİ değerlerini gösteren kontur haritası (Yineleme modeli) Şekil Adapazarı bölgesinde NEHRP B/C zemin sınıfları sınır koşullarında 50 yıl için %10 aşılma olasılığına karşı gelen Sİ (T=0.2sn) değerlerini gösteren kontur haritası (Yenilenme modeli) Şekil Adapazarı bölgesinde NEHRP B/C zemin sınıfları sınır koşullarında 50 yıl için %10 aşılma olasılığına karşı gelen Sİ (T=1.0sn) değerlerini gösteren kontur haritası (Yineleme modeli) Şekil Gölcük bölgesinde NEHRP B/C zemin sınıfları sınır koşullarında 50 yıl için %10 aşılma olasılığına karşı gelen EBİ değerlerini gösteren kontur haritası (Poisson modeli) Şekil Gölcük bölgesinde NEHRP B/C zemin sınıfları sınır koşullarında 50 yıl için %10 aşılma olasılığına karşı gelen Sİ (T=0.2sn) değerlerini gösteren kontur haritası (Poisson modeli) Şekil Gölcük bölgesinde NEHRP B/C zemin sınıfları sınır koşullarında 50 yıl için %10 aşılma olasılığına karşı gelen Sİ (T=1.0sn) değerlerini gösteren kontur haritası (Poisson modeli) Şekil Gölcük bölgesinde NEHRP B/C zemin sınıfları sınır koşullarında 50 yıl için %10 aşılma olasılığına karşı gelen EBİ değerlerini gösteren kontur haritası (Yineleme modeli) Şekil Gölcük bölgesinde NEHRP B/C zemin sınıfları sınır koşullarında 50 yıl için %10 aşılma olasılığına karşı gelen Sİ (T=0.2sn) değerlerini gösteren kontur haritası (Yineleme modeli) Şekil Gölcük bölgesinde NEHRP B/C zemin sınıfları sınır koşullarında 50 yıl için %10 aşılma olasılığına karşı gelen Sİ (T=1.0sn) değerlerini gösteren kontur haritası (Yineleme modeli) Şekil Adapazarı bölgesinde NEHRP B/C zemin sınıfları sınır koşullarında 50 yıl için %40 aşılma olasılığına karşı gelen EBİ değerlerini gösteren kontur haritası (Poisson modeli) Şekil Adapazarı bölgesinde NEHRP B/C zemin sınıfları sınır koşullarında 50 yıl için %40 aşılma olasılığına karşı gelen Sİ (T=0.2sn) değerlerini gösteren kontur haritası (Poisson modeli) Şekil Adapazarı bölgesinde NEHRP B/C zemin sınıfları sınır koşullarında 50 yıl için %40 aşılma olasılığına karşı gelen Sİ (T=1.0sn) değerlerini gösteren kontur haritası (Poisson modeli) Şekil Gölcük bölgesinde NEHRP B/C zemin sınıfları sınır koşullarında 50 yıl için %40 aşılma olasılığına karşı gelen EBİ değerlerini gösteren kontur haritası (Poisson modeli)

9 Şekil Gölcük bölgesinde NEHRP B/C zemin sınıfları sınır koşullarında 50 yıl için %10 aşılma olasılığına karşı gelen Sİ (T=0.2sn) değerlerini gösteren kontur haritası (Poisson modeli) Şekil Gölcük bölgesinde NEHRP B/C zemin sınıfları sınır koşullarında 50 yıl için %10 aşılma olasılığına karşı gelen Sİ (T=1.0sn) değerlerini gösteren kontur haritası (Poisson modeli) Şekil NEHRP (1997) Üniform Tehlike Davranış Spektrumu Şekil R16 Hücresi için Davranış Spektrumu Uyumlu Yatay Yer Hareketi (NEHRP B/C Yerel Zemin Koşulları için) Şekil R16 Hücresi için Davranış Spektrumu Uyumlu Düşey Yer Hareketi (NEHRP B/C Yerel Zemin Koşulları için) Şekil 4.1. Adapazarı ndaki mikrotremor ölçümleri; ADU ve ADC (Kudo vd., 2002) ve YEN, SRF, TEK, ERE, SIC (Yamanaka vd., 2001) noktalarındaki S-dalgası hızı profilleri ağ ölçümlerinden elde edilmiştir. BAB, HAS, GEN, SEK ve SKR kuvvetli yer hareketi kayıt istasyonlarıdır Şekil 4.2. Gölcük teki mikrotremor ölçümleri; GLF ve GLH (Kudo vd., 2002) noktalarındaki S-dalgası hızı profilleri ağ ölçümlerinden elde edilmiştir. DMD, FOC, LOJ, GYM, GEM ve PIR kuvvetli yer hareketi kayıt istasyonlarıdır Şekil 4.3. Adapazarı bölgesinde ölçülen hakim rezonans frekansları (Değerler Hz birimindedir); Benzer H/V spektral oranları A ve E arasında değişen tablo ile verilmiştir Şekil 4.4. A bölgesinde gözlenen H/V spektral oranlarına bir örnek (ac06_u01 ölçümü) Şekil 4.5. B bölgesinde gözlenen H/V spektral oranlarına bir örnek (ac07_u05 ölçümü) Şekil 4.6. C bölgesinde gözlenen H/V spektral oranlarına bir örnek (ab08_r01 ölçümü) Şekil 4.7. D bölgesinde gözlenen H/V spektral oranlarına bir örnek (ay11_c01 ölçümü) Şekil 4.8. E bölgesinde gözlenen H/V spektral oranlarına bir örnek (ab11_u01 ölçümü) Şekil 4.9. Adapazarı nda hakim frekans değişimini gösteren harita. Ağ ölçümleri yapılan noktalar sarı dairelerle, artçı şokların kaydedildiği noktalar sarı üçgenlerle gösterilmiştir Şekil Adapazarı nda hakim frekansa karşı gelen H/V oranlarının genliklerini gösteren harita Şekil ADU gözlem noktasında yapılan mikrotremor ölçümlerinden elde edilen (mavi eğri: klasik yöntem; yeşil eğri: FTAN yöntemi) ve bilgisayarda yapay olarak üretilen (siyah eğri) H/V oranları. Hakim moddaki (kırmızı eğri) ve ilk yüksek moddaki (pembe eğri) Rayleigh dalgasının eliptikliği de gösterilmiştir. H/V spektral oranları log10 tabanında verilmiştir Şekil ADC noktasında gözlenen H/V oranları (mavi eğri: klasik yöntem; yeşil eğri: FTAN yöntemi) Şekil HAS sahasında mikrotremor ölçümlerinden (mavi eğri: klasik yöntem; yeşil eğri: FTAN yöntemi) ve KRDAE tarafından sağlanan kuvvetli yer hareketi kayıtlarından (sarı eğri: klasik yöntem; kırmızı eğri: FTAN yöntemi) elde edilen H/V oranlarının karşılaştırılması Şekil Gölcük bölgesinde ölçülen hakim rezonans frekansları (Değerler Hz birimindedir) Şekil A bölgesinde gözlenen H/V spektral oranlarına bir örnek (gg01_u01 ölçümü) Şekil B bölgesinde gözlenen H/V spektral oranlarına bir örnek (gh02_c02_foc ölçümü) Şekil C bölgesinde gözlenen H/V spektral oranlarına bir örnek (gg02_r03 ölçümü) Şekil D bölgesinde gözlenen H/V spektral oranlarına bir örnek (gg03_u04 ölçümü) Şekil Gölcük te hakim frekansın değişimini gösteren harita Şekil Gölcük te hakim frekansa karşı gelen H/V oranlarının genliklerini gösteren harita Şekil GLF gözlem noktasında yapılan mikrotremor ölçümlerinden elde edilen (mavi eğri: klasik yöntem; yeşil eğri: FTAN yöntemi) ve bilgisayarda yapay olarak üretilen (siyah eğri) H/V oranları. Hakim moddaki (kırmızı eğri) ve ilk yüksek moddaki (pembe eğri) Rayleigh dalgasının eliptikliği de gösterilmiştir Şekil GLH gözlem noktasında yapılan mikrotremor ölçümlerinden elde edilen (mavi eğri: klasik yöntem; yeşil eğri: FTAN yöntemi) ve bilgisayarda yapay olarak üretilen (siyah eğri) H/V oranları. Hakim moddaki (kırmızı eğri) ve ilk yüksek moddaki (pembe eğri) Rayleigh dalgasının eliptikliği de gösterilmiştir Şekil FOC sahasında mikrotremor ölçümlerinden (mavi eğri: klasik yöntem; yeşil eğri: FTAN yöntemi) ve USGS veritabanından alınan kuvvetli yer hareketi kayıtlarından (sarı eğri: klasik yöntem; kırmızı eğri: FTAN yöntemi) elde edilen H/V oranlarının karşılaştırılması. Kuvvetli yer hareketi verilerinden en büyük yatay ivmesi 15 mg den büyük olan 6 deprem analiz için seçilmiştir Şekil 5.1. Tekil bir sondajın özeti ( ileri adımlardaki çalışmalarda kullanılmadığı için bu sondajın yeri verilmemiştir Şekil 5.2. Adapazarı nda Q10 hücresi için veri dosyası Şekil 5.3. Adapazarı nda Q10 hücresi için sondaj logu Şekil 5.4. Adapazarı nda Q10 hücresi için CPTU verileri Şekil 5.5. AİGM veritabanının bir sondaj için çıktıları. Bu fazla bilgi olan bir sondaja örnektir

10 Şekil 5.6. Adapazarı için mevcut sondajların yerleri; Mavi noktalar (içinde nokta olan daireler) AİGM veritabanındaki sondajların yerleridir. Kırmızı noktalar Sakarya Üniversitesi nden elde edilen verilerin yerlerini göstermektedir (üçgenler CPT, kareler sondaj verileridir) Şekil 5.7. Gölcük için mevcut sondajların yerleri; Mavi noktalar (içinde nokta olan daireler) AİGM veritabanındaki sondajların yerleridir. Kırmızı noktalar, Sakarya Üniversitesi nden elde edilen verilerin yerlerini göstermektedir (kareler sondaj verileridir) Şekil 5.8. Üniform derecelenmiş kumlarda farklı enerji seviyelerindeki penetrasyon deneylerinden vuruş sayısı (DPH, DPL ve DPL-S eğrileri bu çalışma ile ilgili değildir) ve birim ağırlık (solda) veya relatif sıkılık (sağda) arasındaki ilişki (DIN 4094). SPT eğrisi bu çalışma için kullanılmıştır. Bu grafik sadece N k değerlerinin 3 ve 50 arasında değiştiği durumlar için geçerlidir Şekil 5.9. Adapazarı nda Q10 hücresi için temsili sondaj Şekil Gölcük te P4 hücresi için mevcut iki sondaj Şekil Gölcük te P4 hücresi için seçilen temsili sondaj Şekil Gölcük te J6 hücresi için mevcut üç farklı sondaj Şekil Gölcük te J6 hücresi için seçilen temsili sondaj Şekil Gölcük te interpolasyon ile elde edilen sondajların bulunduğu bölge mavi ile gösterilmiştir. Taralı alanlar, veri ekstrapolasyonunun yapılmadığı bölgeleri göstermektedir Şekil Adapazarı nda Q10 hücresinde kayma dalgası hızını elde etmek için farklı yöntemlerin karşılaştırılması Şekil Q10 hücresi için elde edilen ve ideal bir model olarak düzenlenen kayma dalgası hızının derinlikle değişimi. Bunun için yapılan işlemler, şeklin solunda tablo halinde görülmektedir. Bütün kayma dalgası hızı hesaplamaları bir Excel dosyası olarak özetlenmiş ve Ek 2.2 de verilmiştir Şekil Türkiye Deprem Yönetmeliği nde yerel zemin sınıflarının belirlenmesi için tablolar (Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, 1997) Şekil Adapazarı için yerel zemin sınıfları Şekil 5.19 Gölcük için yerel zemin sınıfları Şekil NEHRP yaklaşımda C-E zemin sınıflarına göre yapılan sınıflandırma (BSSC, 2001) Şekil Adapazarı için NEHRP a göre sınıflandırma. Sıvılaşma potansiyeli olan bölgeler için sınıflandırma (F sınıfı), projenin görev paylaşımı nedeni ile bu aşamada yapılmamıştır Şekil Gölcük için NEHRP a göre sınıflandırma. Sıvılaşma potansiyeli olan bölgeler için sınıflandırma (F sınıfı), projenin görev paylaşımı nedeni ile bu aşamada yapılmamıştır Şekil 6.1. Kudo tarafından verilen ADU ve ADC ağ ölçüm noktalarının Adapazarı pilot çalışma bölgesindeki hücrelere göre paylaşımı (Laue vd., 2003) Şekil 6.2. Kudo tarafından verilen GLF ve GLH ağ ölçüm noktalarının Gölcük pilot çalışma bölgesindeki hücrelere göre paylaşımı (Laue vd., 2003) Şekil 6.3. Adapazarı için En Büyük Yatay İvme (EBİ) dağılımının g (m/s 2 ) nin katları olarak gösterimi Şekil 6.4. Gölcük için En Büyük Yatay İvme (EBİ) dağılımının g (m/s 2 ) nin katları olarak gösterimi Şekil 7.1. Zemin Sıvılaşma Mühendisliği nde başlıca aşamalar Şekil 7.2. Modifiye Çin Kriterleri (Finn vd., 1994 den) Şekil 7.3. Siltli ve killi kumların sıvılaşma olasılığı (Andrews ve Martin, 2000 den) Şekil 7.4 M W 7.5 büyüklüğündeki depremler ve farklı ince dane oranları için NCEER Çalışma Grubu tarafından önerilen Düşük Tekrarlı Gerilme Oranı seviyelerindeki düzeltmeleri de içeren Eşdeğer Üniform Tekrarlı Gerilme Oranı ve SPT N 1,60 -Değeri arasındaki ilişki (Seed vd., 1986 den düzenlenmiştir) Şekil 7.5. (a) Sakarya ve (b) Gölcük şehirleri için sıvılaşma değerlendirme çalışmalarında kullanılan sondajların yerleri Şekil Ağustos Kocaeli Depremi nden sonra Sakarya daki sıvılaşma meydana gelme potansiyelinin, sıvılaşma olasılığına göre ifade edilmesi Şekil Ağustos Kocaeli Depremi nden sonra Gölcük teki sıvılaşma meydana gelme potansiyeli Şekil 8.1. Tipik bir şev kesiti Şekil 8.2. Şev açısı (β), sismik katsayı (A) ve en düşük stabilite sayısı (N 1 ) arasındaki ilişki (Siyahi,1998) Şekil 8.3. KoeriSlope Uygulamasının Ana Diyalog Arayüzü Şekil 8.4. KoeriSlope uygulamasının çıktısı Şekil 9.1. Bina lokasyonları Şekil 9.2. Yüksekliğe göre bina lokasyonları Şekil 9.3. Örnekteki bina yüksekliği dağılımı Şekil 9.4. Yumuşak kata göre dağılım

11 Şekil 9.5. Burulma düzensizliğinin örnek içindeki durumu Şekil 9.6. Planda düzensizlik durumu Şekil 9.7. Zemin seviyesinde ara kat olması durumu Şekil 9.8. y-doğrultusundaki duvar ve kolon indisleri Şekil 9.9. x-doğrultusundaki duvar ve kolon indisleri Şekil Yeterli olarak derecelendirilen binalar Şekil Güçlendirmenin gerekli görüldüğü binalar Şekil Yıkılması gerekli görülen binalar Şekil Türkiye deki yapı stoğunun kullanımına göre dağılımı Şekil Adapazarı Bölgesi nin ana jeolojik birimleri (Bakır vd., 2002 den) Şekil Adapazarı merkezindeki mahalleler ve ana kaya derinliğinin değişimi (Bakır vd., 2002) Şekil Adapazarı nda 17 Ağustos depremi için sıvılaşma değerlendirmesi (Bakır vd., 2002 den) Şekil AİGM tarafından sağlanan Geoteknik Veritabanından mevcut V S ile SPT ilişkisini gösteren veriler (PEER verileri gri kareler olarak gösterilmiştir) Şekil Geoteknik veritabanından alınan mevcut V S SPT korelasyon verileri kullanılarak oluşturulan regresyon eğrisi ( ±1 standart sapma ile beraber) Şekil Şekil 9.18 deki veri noktaları için PI Aralıkları Şekil Adapazarı nda yüzeye yakın yumuşak çökeller için tahmin edilen eşdeğer V S ve sönüm oranı değerleri aralığı Şekil Yüzeydeki çökellerin zemin yüzeyindeki davranış üzerindeki etkilerini belirlemek için kullanılan idealize zemin davranışı modeli Şekil Derin sondajlar, idealize zemin profili ve kayma dalgası hızının değişimi (Bakır vd., 2002 den) Şekil Adapazarı ndaki sağlam sahalar için sahaya özel spektrumların oluşturulması için eğriler Şekil Yumuşak ve katı zemin özelliklerine sahip sahalar için örnek spektrumlar (serbest yüzey spektrumu, Adapazarı kaydının davranış spektrumunun düzlenmiş halidir. Yumuşak saha spektrumu, spektral davranış için oluşturulan zarfın üst sınırını temsil etmektedir) Şekil Sondaj lokasyonları ile yıkılan ve ağır hasar gören binaların, sondaj loglarının üst 10 m sindeki zemin katılığı verilerine göre dağılımı (noktalı çizgi ile işaretlenen alan, farklı biçimde ve seviyedeki temel yer değiştirmelerinin yaygın olarak gözlendiği bölgeyi kaplamaktadır) Şekil İzmit Caddesi üzerindeki sağlam zeminlerdeki bina hasarları - 7 ve 9 numaralı mahallelerin arasındaki sınır çizgisi Şekil Yumuşak zeminler üzerindeki bina hasarları 12 numaralı mahalle Şekil Spektral ivme değerlerinin T = 0.2 sn periyodu için değişimi Şekil Spektral ivme değerlerinin T = 0.5 sn periyodu için değişimi ve yıkılan binaların yerleri (koyu gri ile taralı alanlar yumuşak zeminleri göstermektedir) Şekil DRM AİGM MERM Coğrafi Bilgi Sistemleri ve Uzaktan Algılama Proje Merkezi, Ankara, Türkiye Ofisin görüntüsü Şekil DRM DEZA tarafından hibe edilen A0 tarayıcı ve A0 ploter + A3 renkli lazer yazıcı Şekil DRM DEZA tarafından hibe edilen, P4 1.4 GHz, 2 GB Ram özelliklerine sahip sekiz çalışma istasyonundan bir tanesi Şekil Parametreler arasındaki ilişkiler Şekil Sondaj veritabanının ilk ara yüzü ve MERM için tasarlanan tek sayfalık yapısal hasar formu Şekil Adapazarı bölgesindeki jeolojik birimler Şekil Adapazarı nda yükseklik değişimi Şekil Adapazarı için Türk Deprem Yönetmeliği ne göre zemin sınıflandırması Şekil Adapazarı için NEHRP a göre zemin sınıflandırması Şekil Adapazarı için eşdeğer kayma dalgası hızına göre zemin sınıflandırması Şekil Gölcük bölgesindeki jeolojik birimler Şekil Gölcük teki yükseklik değişimi Şekil Gölcük için Türk Deprem Yönetmeliği ne göre zemin sınıflandırması Şekil Gölcük için NEHRP a göre zemin sınıflandırması Şekil Gölcük için eşdeğer kayma dalgası hızına göre zemin sınıflandırması Şekil Adapazarı nda zemin davranış analizleri ile hesaplanan ortalama spektral ivmelerin değişimi Şekil Adapazarı nda eşdeğer kayma dalgası hızından hesaplanan spektral büyütme Şekil Adapazarı nda mikrotremor H/V oranlarından hesaplanan spektral büyütme Şekil Gölcük te zemin davranış analizleri ile hesaplanan ortalama spektral ivmelerin değişimi Şekil Gölcük te eşdeğer kayma dalgası hızından hesaplanan spektral büyütme

12 Şekil Gölcük için yer sarsıntısına göre bölgeleme haritası. Her hücre için üst üste düşen bölgeler, zemin davranış analizlerinden elde edilen ortalama spektral ivme haritası ve eşdeğer kayma dalgası hızından hesaplanan spektral büyütme haritasından belirlenmiştir Şekil Gölcük te yer hareketi haritasının jeolojik formasyonlarla karşılaştırılması Şekil Adapazarı için yer sarsıntısına göre bölgeleme haritası. Her hücre için üst üste düşen bölgeler, zemin davranış analizlerinden elde edilen ortalama spektral ivme haritası ve eşdeğer kayma dalgası hızından hesaplanan spektral büyütme haritasından belirlenmiştir Şekil Adapazarı nda sıvılaşma olasılığının değişimi Şekil Adapazarı nda yamac kayması tehlikesinin değişimi Şekil Gölcük te yamaç kayması tehlikesinin değişimi TABLOLAR LİSTESİ Tablo yılından günümüze kadar olan depremler ve Kuzey Anadolu Fay Hattı nın Marmara Bölgesi ndeki Kuzey Bölümü için önerilen parçalı faylanma modeli Tablo 3.2. Fay parçaları ile ilgili karakteristik ve tekrarlama modellerinin parametreleri Tablo 4.1. Kudo vd. (2002) tarafından Adapazarı ndaki iki istasyon için önerilen S-dalgası hızı profilleri Tablo 4.2. Kudo vd. (2002) tarafından Gölcük teki iki saha için önerilen S-dalgası hızı profilleri Tablo 7.1. Sıvılaşma değerlendirme analizleri için incelenen ve kullanılan sondaj logları ve SPT vuruş sayısı değerlerinin özeti Tablo 8.1. Adapazarı ve Gölcük bölgelerinde şev stabilitesi hesaplamaları için kayma mukavemeti açısı Tablo 9.1. Adapazarı ndaki Bina Hasar İstatistikleri (Bakır vd., 2002 den)

13 Türkiye de Mikrobölgeleme, Kaynak Bilgiler, Bölüm 1 1. Sayfa 1-1 GİRİŞ Atilla Ansal, Boğaziçi Üniversitesi, Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü, Deprem Mühendisliği Bölümü 1.1. KAPSAM Mikrobölgeleme El Kitabı nda önerilen mikrobölgeleme yönteminin uygulanabilirliğini göstermek ve denemek için iki pilot bölgede mikrobölgeleme çalışması yapılmıştır: (1) Adapazarı, (2) Gölcük, İhsaniye ve Değirmendere. Pilot çalışmalar için iki bölgenin (Adapazarı ve Gölcük-İhsaniye-Değirmedere) seçilmesine, Afet İşleri Genel Müdürlüğü (AİGM) ile 30 Temmuz 2001 de yapılan toplantıda karar verilmiştir. Seçilen bölgelerin konumları ve genel jeolojik özellikleri Şekil 1.1 de gösterilmiştir. Kuaterner Holosen Pliosen Oligosen Devonyen Volkanik Şekil 1.1. Bölgenin jeolojik haritası üzerinde pilot bölgelerin konumu Pilot bölgelerdeki mikrobölgeleme çalışmaları, Türkiye den Boğaziçi, Ortadoğu Teknik, Sakarya Üniversiteleri, Afet İşleri Genel Müdürlüğü ile İsviçre den İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü nün Jeofizik Enstitüsü, Geoteknik Mühendisliği Enstitüsü (Zürih), Yapı Mühendisliği Enstitüsü (Lozan) ve Studer Mühendislik ve Dünya Afet Risk Yönetimi Enstitüsü nden araştırmacıların katılımı ile yapılmıştır. Uygulanan yöntem, Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü nde Haziran 2002 ve Ocak 2003 tarihlerinde yapılan Kavram (Ansal vd., 2002a) ve Sentez (Ansal vd., 2003) toplantılarında çalışmaya katılan araştırmacılar arasında varılan konsensüsü esas almıştır. Araştırma Çalışma Grubunun Raporu ndaki son revizyonlar (7 Mayıs 2003 tarihli 2C Bölümü Uygulama Çalışmaları), Zürih, İsviçre de 2-3 Haziran 2003 tarihlerinde yapılan Teknik Danışma Kurulu Toplantısından sonra, Teknik Danışma Kurulu nun raporuna (TAB, 2003) göre düzenlenmiştir. Bu revizyonlar, esas olarak yer sarsıntısına göre

14 Türkiye de Mikrobölgeleme, Kaynak Bilgiler, Bölüm 1 Sayfa 1-2 bölgeleme parametreleri ve sıvılaşma olasılığının bulunması için uygulanan yöntem ile ilgilidir. Uygulanan yöntemler detaylı olarak 11. Bölümde açıklanmıştır. Mikrobölgeleme çalışmaları ile ilgili faaliyetlerin bir kısmı eş zamanlı, bir kısmı ise ardışık aşamalar şeklinde yapılmıştır. İlk aşama, önceden farklı amaçlar için yapılan çalışmalardan elde edilen geoteknik ve jeolojik verilerin toplanmasını içermiştir. Mevcut verilerin büyük bir bölümü Sakarya Üniversitesi nden Prof. Önalp tarafından sağlanmıştır. Mevcut verileri tamamlamak için sınırlı sayıda ilave yüzey altı araştırmalarda yine Prof. Önalp yönetiminde yapılmıştır. İkinci grup veriler, Afet İşleri Genel Müdürlüğü nden Ekrem Demirbaş tarafından sağlanmıştır. Bu veriler, analiz ve değerlendirme için İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü, Geoteknik Mühendisliği Enstitüsü ne (Zürih) gönderilmiştir. Bütün mevcut geoteknik veri, DRM den Dr. Köksal ve AİGM den O. Gökçe denetiminde Afet İşleri Genel Müdürlüğü nde (AİGM) Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) formatına çevrilmiştir. Çalışmanın ikinci aşaması, mikrobölgeleme çalışması için deprem tehlikesinin değerlendirilmesidir. Bu aşamada, önceden karar verildiği üzere, her iki pilot bölge de yaklaşık olarak 500m x 500m hücrelere bölünerek, her hücre için deprem tehlikesi parametreleri değerlendirilmiştir. Pilot bölgeler için bölgesel tehlikenin belirlenmesi, bu çalışmanın Türkiye deki mikrobölgeleme uygulamalarına en önemli katkılarından biridir. Bölgede yakın geçmişte yıkıcı bir deprem yaşanması nedeni ile, bu raporun 3. Bölümü nde detaylı olarak açıklanan iki temel değerlendirme uygulanmıştır. İlk değerlendirme, Poisson modeline göre 50 yıl için %10 aşılma olasılığına karşı gelen tehlike parametrelerinin tahmin edilmesidir. İkinci değerlendirme, 1999 yılındaki depremleri de hesaba katan tekrarlama modeli ile zamana bağlı olasılıklara göre tehlike parametrelerinin tahminidir. Bu mikrobölgeleme çalışmasının ana amacının arazi kullanımı ve şehir planlamasına yönelik olması nedeni ile, istenen deprem tehlikesi parametrelerinin Poisson modelini esas alan, 100 yıllık dönüşüm periyoduna göre elde edilmesine karar verilmiştir. Bu, yaklaşık olarak, 50 yıl için %40 aşılma olasılığına karşı gelmektedir. Bu üçüncü değerlendirme yöntemi, pilot bölgelerde uygulanan mikrobölgeleme çalışmalarında bölgesel tehlike parametrelerinin tahmini için kullanılan yöntem olarak benimsenmiştir. Çalışmanın üçüncü aşaması, bu raporun 4. Bölümü nde detaylı olarak açıklanan mikrotremor ölçümlerini ve bunların değerlendirilmesini kapsamaktadır. Çalışmanın dördüncü aşaması, farklı parametrelere göre mikrobölgeleme için gerekli parametreleri elde etmeye yönelik olarak mevcut geoteknik verilerin değerlendirilmesi ve analizidir. Her hücre için 5. Bölüm de ayrıntılı olarak açıklanan temsili zemin profilleri ve saha koşulları belirlenmiştir. Her hücre için saha davranış analizleri, 6. Bölümde detaylı olarak açıklanan sismik tehlike çalışmalarından elde edilen üretilmiş deprem kayıtları kullanılarak yapılmıştır. Mikrobölgeleme El Kitabında en az 3 üretilmiş deprem kaydının kullanılması önerilmekle beraber, zaman sınırlamaları nedeni ile saha davranış analizlerinde sadece 1 tane üretilmiş deprem kaydı kullanılmıştır. Beşinci aşamada, çalışmanın dördüncü aşamasında elde edilen sonuçlara göre sıvılaşma olasılığı ve yamaç kayması tehlikesi değerlendirilmiştir. Kabul gören yöntemler ve elde edilen bulgular sırasıyla 7. ve 8. Bölümlerde açıklanmıştır. Altıncı aşama, önceki aşamalarda elde edilen bulguları hesaba katarak pilot bölgeler için sonuçların haritalanması olmuştur. 10. Bölümde özetlendiği üzere, pilot bölgelerde hesaplanan parametrelerin değerlendirilmesi için bir CBS haritalama işlemi oluşturulmuştur.

15 Türkiye de Mikrobölgeleme, Kaynak Bilgiler, Bölüm 1 Sayfa 1-3 Son aşama, zemin büyütmesi, sıvılaşma olasılığı ve yamaç kaymasına göre mikrobölgeleme için yapılan çalışmalardan elde edilen bulguların son değerlendirmesini kapsamaktadır ve bu raporun en son bölümünde (11. Bölüm) özetlenmiştir. Her ne kadar, standart bir mikrobölgeleme çalışmasının kapsamında yeralmasa da, bölgede iki büyük depremin gerçekleşmiş olması nedeni ile, bu depremler sırasında karşılaşılan hasarın belirlenmesi ve değerlendirilerek elde edilen mikrobölgeleme ile karşılaştırılması için de, 9. Bölümde özetlendiği üzere çaba harcanmıştır. Hasar verileri 1999 depremlerinden sonra bölgede yapılan farklı çalışmalardan alınmıştır. Farklı aşamalarda yapılan çalışmalar bu raporun izleyen bölümlerinde açıklanmıştır. Mikrotremor çalışması ile ilgili detaylar ve yamaç kayması tehlikesi için geliştirilen CBS bazlı program ile saha özelliklerinin belirlenmesi, saha davranış analizi ve mikrotremor ölçümleri ile ilgili ayrıntılar Eklerde verilmiştir. İlave olarak, NEHRP özet sayfaları ve P.Lestuzzi tarafından yapıların hasar görebilirliği üzerine yapılan bir çalışma da Eklerde verilmiştir MEVCUT DURUM Sismik mikrobölgeleme için depremlerle meydana gelen yer hareketlerinin mühendislik yapıları üzerindeki etkilerinin tam olarak anlaşılmasının yanında farklı disiplinlerden katkılarda gereklidir. Sismik mikrobölgeleme, deprem hareketi altında zemin tabakalarının davranışının tahmin edilmesi işlemi ve buna bağlı olarak deprem hareketinin yüzeydeki özelliklerinin değişiminin belirlenmesi olarak düşünülebilir. Herhangi bir mikrobölgeleme çalışmasının uygulanabilirliğini, dolayısı ile fizibilitesini etkileyen en önemli nokta, bölgeleme için seçilen parametrelerin uygunluğu ve güvenilirliğidir. Bir mikrobölgeleme çalışması arkasında yatan ana neden, seçilen parametrelerin değişiminin belirlenerek, arazi kullanımı ve şehir planlaması için kullanılmasıdır. Bu nedenle, mikrobölgeleme için seçilen parametrelerin yerel yöneticiler ve şehir planlamacılar için anlamlı olması ve mal sahipleri ile şehir idaresi arasında tartışmalara yol açmaması büyük önem taşımaktadır. Sismik mikrobölgelemenin amacı, yerleşim bölgelerindeki hasarı en az düzeye indirmektir. Buna bağlı olarak, bölgeleme parametrelerinin seçilmesi de bu amaçla uyumlu olmalıdır. Şehir planlamacılara nüfus, bina yoğunluğu ve daha özel olarak bina özellikleri ile ilgili yol gösterici olması için seçilen parametrelere göre farklı bölgelerin sınırları görsel olarak oluşturulabilir. Bütün bu analizler, amaca yönelik olarak uygun aşılma olasılığı (risk) seviyeleri için farklı deprem kaynak mekanizmalarından kaynaklanabilecek bütün ihtimalleri hesaba katacak şekilde olasılıksal bir çatı altında düşünülmelidir. Sismik mikrobölgelemenin üç ana aşamadan oluştuğu düşünülebilir. İlk aşamada, inşaat mühendisliği ve şehir planlama amaçları için ön şart olan gerekliliklerin sağlanmasına yönelik olarak, çalışma alanı için deprem kaynak özelliklerinin olasılıksal bir yaklaşımla daha doğru bir şekilde belirlenmesi gereklidir. İkinci aşama, jeolojik ve geoteknik saha özelliklerinin ilgili tüm etkenler hesaba katılarak araştırılmasıdır (örn. topoğrafya ve basen etkileri, zemin tabakalaşmasındaki değişimler, lineer olmayan zemin davranışı, vs.). Bu bilgiler, sahaya bağlı sismik tehlike çalışmaları için gerekli başlıca verilerdir. Üçüncü aşama ise, şehir planlamasında ve deprem riskini azaltmada kullanılabilecek, uygun ve uygulanabilir mikrobölgeleme parametrelerinin ilk iki aşamada elde edilen verilerin analizi ve değerlendirilmesi ile oluşturulmasıdır. Ülke ölçeğindeki sismik bölgeleme haritaları çoğunlukla 1:1,000,000 veya daha küçük ölçektedir ve benzer ölçekte tanımlanan sismik kaynak bölgelerini esas almaktadır.

16 Türkiye de Mikrobölgeleme, Kaynak Bilgiler, Bölüm 1 Sayfa 1-4 Bir şehrin mikrobölgelemesi ise 1:5,000, hatta 1:1,000 ölçekli çalışmaları gerektirmektedir ve bu nedenle yine aynı ölçek seviyelerinde sismik tehlike çalışmalarına dayanmalıdır. Türkiye de bu iki bölgeleme yaklaşımı arasında önemli bir boşluk olduğu görülmektedir. Deprem yönetmeliği, asgari tasarım önşartlarını belirlemek için ülke ölçeğindeki sismik makrobölgeleme haritalarını kullanmaktadır. Deprem yönetmeliklerinin amacı, yapısal tasarım için seçilen aşılma olasılığına uygun olarak ortaya çıkabilecek deprem kuvvetlerinin tahminine yönelik sahaya özel bilgi sağlamak olmasına rağmen, deprem tehlikesinin tahmininde ve yerel zemin koşullarının belirlenmesinde kullanılan harita ölçekleri arasındaki farklılıklardan kaynaklanan uyumsuzluklar söz konusudur. Buna bağlı olarak, mikrobölgelemenin bir amacı da, ülke ölçeğindeki makrobölgeleme haritalarının yerini alarak yapısal tasarım için girdilerin sağlanması olabilir. Ancak bu yaklaşımın uygulanabilirliği, tasarım ve inşaat kontrolünden sorumlu yerel yöneticiler ile mühendisler ve bilim adamları tarafından sorgulanmaktadır çünki bu mikrobölgeleme çalışmalarının güvenilirliği ve üniformluğu kesin olarak sağlanamayabilir. Ülke bazında hazırlanan makrobölgeleme haritaları, ülke çapındaki uzmanlar tarafından hazırlanmakta ve dikkatli kontrolden geçmekte, ancak aynı yaklaşımın çok sayıda sismik mikrobölgeleme çalışması için izlenebilmesi mümkün olmamaktadır. Bu ölçek uyumsuzluğu için bir çözüm, Amerika da USGS tarafından uygulandığı gibi (Frankel vd., 2000; Leyendecker vd., 2000), sismik bölgeleme haritalarının ölçeklerinin elde edilen yeni jeolojik ve sismolojik verilerle düzenli olarak büyütülmesidir. Geleneksel mikrobölgeleme çalışmalarında genel eğilim, uygulanan yöntemi basitleştirerek sismik makrobölgeleme (deprem) haritalarını deprem tehlikesini tahmin etmede başlıca kaynak olarak ele almaktır. İlave olarak, yeterli jeolojik ve geoteknik veri olmaması nedeni ile ikinci basitleştirme de yerel zemin koşullarının jeolojik birimlerle tanımlanmasıdır. Wills ve Silva (1998) ve Willis vd. (2000) tarafından işaret edildiği üzere, eldeki veriye göre bu sınıflandırmanın her jeolojik birime göre yapılması önem taşımaktadır. Ancak, 1:5000 ölçekte bir sismik mikrobölgeleme çalışması yaparken, her jeolojik birimdeki olası değişimleri de dikkate almak gereklidir. Her jeolojik birim için ortalama değerlerden sapmalar, bu birimlerin yerel zemin koşullarının etkilerini değerlendirmeye yönelik kullanılabilmesi için izin verilen sınırların üzerinde olabilir. Wills ve Silva (1998), empedans farklılığı, 3 boyutlu basen ve topoğrafya etkileri ve kırılma yönlenmesi gibi kaynak etkileri ve benzeri faktörlerin önemini de göz önüne alarak, jeolojik birimlerin özelliklerini belirlemek için üst 30 metredeki ortalama kayma dalgası hızını bir parametre olarak önermiş ve kullanmışlardır. Yazarlar, derledikleri veritabanında, özellikle alüvyon çökeller durumunda eşdeğer kayma dalgası hızlarının önemli farklılaşmalar gösterdiğini görmüşlerdir. Bu varyasyonlar çoğunlukla, jeolojik haritalarda genelde gösterilmeyen yaş ve dane boyutu özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Kayma dalgası hızının belirlenmesi kapsamlı arazi araştırmalarını gerektirmesine rağmen, Wills ve Silva (1998) kayma dalgası hızının kullanılmasını, jeolojik birimlerden çok, yerel zemin koşullarını sınıflandırmak için önermişlerdir. Birçok mühendis ve bilim adamına mantıklı gelsede, bu iki basitleştirme 1:5,000 ölçekte yapılan bir mikrobölgeleme çalışmasında hatanın ana kaynağı olmakta ve mikrobölgelemenin güvenilirliği ve uygulanabilirliğini azaltmaktadır. Elde edilen aletsel ve deneysel verilerdeki artış ve saha değerlendirme ve davranış analizlerindeki gelişmeler (Hartzell vd., 1997a), özellikle son 10 yılda mikrobölgeleme yönteminde geniş ölçüde değişikliklere neden olmuştur. Karşılaşılan deprem hasarı ve deprem kayıtlarına dayanarak, literatürde geleneksel mikrobölgeleme çalışmalarının çoğunda ihmal edilen birçok kaynak ve saha özelliklerinin (örn. yakın saha etkileri, yönlenme, süre, odaklanma, topoğrafya ve basen etkileri, lineer olmayan zemin davranışı)

17 Türkiye de Mikrobölgeleme, Kaynak Bilgiler, Bölüm 1 Sayfa 1-5 olduğu defalarca kez gösterilmiştir (Gazetas vd., 1990; Faccioli, 1991; Ansal vd., 1993; Bard, 1994; Chavez-Garcia vd., 1996; Chin-Hsiung vd., 1998; Gueguen vd., 1998; Kawase, 1998; Athanasopoulus vd., 1999; Hartzell vd., 2001). Fakat, bunlar yer hareketi özelliklerini belirlemede de önemli parametrelerdir. Bu nedenle, herhangi bir geleneksel mikrobölgeleme çalışmasındaki eksiklik, yöntemin basitleştirilmiş yaklaşımının altında yatmaktadır. Mühendislik yapılarının deprem sırasındaki davranışları yapısal özelliklerin yanında iki farklı faktör tarafından kontrol edilmektedir: deprem hareketi ve yerel zemin özellikleri. Deprem sırasındaki yer hareketini ihmal eden bir sismik mikrobölgeleme çalışması eksiktir. Buna ilave olarak, gözlenen veriler ile son depremlerden elde edilen bilgiler ve yeni geliştirilen analiz yöntemleri, sadece jeolojik birimlere dayanan bölgeleme çalışmalarında deprem kaynağının ve yerel zemin etkilerinin değerlendirilmesinin ancak sınırlı bir şekilde olacağını ve buna bağlı olarak şehir ve yerleşim planlaması için gerekli olan doğru ve kapsamlı bilgiyi sağlamayacağını göstermiştir. Sismik mikrobölgeleme çalışmalarındaki bu zayıf nokta ve farklılıkların olası bir nedeni de elde edilen sonuçların disiplinler arasında etkileşimli olarak değerlendirilmesinin gerekliliğidir. Fakat bir çok durumda mikro veya makro ölçekteki sismik mikrobölgeleme çalışmaları, yer bilimciler tarafından yapılır. Sismik makrobölgelemenin tersine, sismik mikrobölgeleme için inşaat mühendisliği disiplininden, özellikle geoteknik mühendisliği alanından, önemli girdilerin sağlanmasına ihtiyaç duyulmaktadır. Mikrobölgeleme çalışmalarından elde edilen sonuçlar zamana bağlı parametreler olarak değerlendirilmeli ve belirli aralıklarla güncellenmelidir. İlave bilgi edinildikçe, mikrobölgeleme haritalarının güvenilirliği ve şehir ve arazi kullanım planlamalarındaki etkisi artacaktır. Jeolojik formasyonlar, yerel zemin sınıflandırması, eşdeğer kayma dalgası hızı, en büyük yer ivmesi, spektral büyütme ve bunların değişimleri sismik mikrobölgeleme çalışmalarında incelenen parametrelerden bazılarıdır. Her parametreyi, diğer parametrelere göre değerlendirmek için geçerli bir yaklaşım oluşturulmalıdır. Sismik bölgelemenin amacı, deprem kaynak özellikleri ve yerel zemin özelliklerini hesaba katarak 1:5000 ölçekli bir sismik tehlike haritası oluşturmaktır. Bu nedenle, inceleme yapılan bölgedeki deprem kuvvetlerinin tahmini sismik mikrobölgelemenin başlıca hedefi olmalıdır (Hartzell vd., 1997b). Sismik mikrobölgeleme şehir ve yerleşim planları için önemli bilgi içermekle beraber, farklı işlevlere sahip yapılar için yerel zemin özelliklerinin etkilerinin değerlendirilmesi için sahaya özel çalışmaların yapılmasına ihtiyaç duyulmaktadır. Jeolojik ve geoteknik saha özelliklerinin belirlenmesi, saha davranış özelliklerinin tahmini için yeterli doğrulukta veritabanının elde edilebilmesi için arazi ve laboratuvar deneylerine dayanmalıdır (Abeki vd., 1995). Sismik mikrobölgeleme çalışmalarından elde edilen sonuçların güvenilirliği, doğrudan saha özelliklerinin belirlenmesi için yapılan çalışmaların kalitesine bağlıdır. En basit yaklaşım, jeolojik ve geoteknik parametreleri ihmal eden, farklı sismik bölgelerin gösterildiği sismik makrobölgeleme haritalarını kullanmaktır. Bu durumda, bütün şehir veya alan aynı tehlike bölgesinde kalacak ve tüm bölgeler için arazi kullanımı ve şehir planlaması aynı olacak, hatta sismik etkenlerden bağımsız düşünülebilecektir. Bu şekilde, deprem riskinin azaltılması, deprem yönetmeliklerine uygun ve depreme dayanıklı daha fazla binanın tasarımına ve inşa edilmesine indirgenecektir. Deprem risklerinin azaltılmasında iyileştirmeler, deprem yönetmeliklerinin geliştirilmesi ve tasarım ve inşaat aşamalarındaki kontrolün etkinliğinin kazanılması ile sağlanabilir. Ancak, mevcut aletsel veriler ve hasar bulgularının tümü depremler sırasındaki yer hareketinin oldukça değişken

18 Türkiye de Mikrobölgeleme, Kaynak Bilgiler, Bölüm 1 Sayfa 1-6 olduğunu (Field ve Hough, 1997), ve bazı hallerde yönetmeliklerde belirtilenden daha şiddetli olabileceğini göstermektedir. Deprem hareketinin özellikleri, deprem yönetmeliklerinde belirlenenden yüksek olabilse de, bu yaklaşım yeni yapılaşma için bir seçenek olarak düşünülebilir. Fakat, yüksek sismisiteye sahip bölgelerdeki şehirlerin çoğunda, bu kategoriye uymayan bir bina stoğu uzun zamanlardan beri mevcuttur. Buna bağlı olarak, bu binaların hasar görebilirliğinin değerlendirilmesinde, gelecekte karşılaşılabilecek depremlerdeki yer hareketi özelliklerinin doğru olarak tahmin edilmesi önemli görülmektedir. Bu nedenle, bu şehirlerde ve bölgelerde kapsamlı sismik mikrobölgeleme çalışmalarının yapılması gereklidir. Rehabilitasyonun yasal ve finansal yönleri düşünüldüğünde, mikrobölgelemenin doğruluğu ve güvenilirliği hayati önem taşıyan bir parametredir. Bu nedenle, deprem riskini azaltma politikalarında iyileştirmeler elde etmek için, sismik mikrobölgeleme yöntemlerinin geliştirilmesinin gerekli olduğu görülmektedir. Bu, sismik mikrobölgeleme çalışmasının maliyetini arttıracaktır ve yöntemin uygulanmasının fizibilitesini azaltıyor gibi görülebilir. Fakat sismik mikrobölgelemenin doğruluğu ve güvenilirliğindeki herhangi bir iyileştirme, doğrudan rehabilitasyon masraflarını etkileyecektir. Daha kapsamlı bir mikrobölgeleme çalışmasından elde edilecek kazançlar, mikrobölgeleme çalışmasının maliyetindeki artışı dengeleyebilir. Sismik mikrobölgeleme, kaynak ve yerel zemin özelliklerini hesaba katarak yer hareketi özelliklerine göre bölgeleme olarak tanımlanabilir (AFPS, 1995; ISSMGE/TC4, 1999). Bu nedenle, asıl amaç depremler sırasındaki yer hareketi özelliklerinin değişiminin tahmin edilmesidir (Marcellini vd., 1995; Lachet vd., 1996; Fäh vd., 1997; Lungu vd., 2000). Ancak, bu amaç yapısal hasar dağılımının tahminini içermemektedir. Bir deprem sırasındaki yapısal hasar, etkileşim içinde olan kaynak, saha ve yapısal özelliklerin kompleks bir fonksiyonu olarak modellenebilir. Mikrobölgeleme sadece bu faktörlerin ilk ikisini içerdiği için, herhangi bir bölgede deprem sırasında meydana gelebilecek hasarın dağılımının tahminine veya modellenmesine imkan vermeyebilir PİLOT ÇALIŞMA BÖLGELERİ DRM Projesi kapsamında detaylı jeolojik araştırmalar yapılmadığı için, burada literatürde farklı araştırmacılar tarafından yapılan gözlemlerin incelenmesine çaba gösterilmiştir. Rathje vd. (2000) ne göre Adapazarı baseni eski bir Plio-Pleistosen gölüdür. Göl sedimanlarının üstünde, basenin kuzey ve güneyindeki dağlardan taşınan Pleistosen ve alt dönem Holosen yaşlı alüvyon yeralmaktadır. Bu daha yaşlı alüvyon, bazı bölgelerde Sakarya nehri ve yan kolları tarafından taşınan yeni (orta-üst Holosen) alüvyonun altında kalmaktadır. Adapazarı şehri, Sakarya nehrinin aktif taşkın bölgesindeki ovada bulunmaktadır. Nehir şehrin büyük bir bölümünün altındaki yüzeye yakın yumuşak sedimanları taşımıştır. Ek olarak, şehrin Sakarya nehrine yakın olmasından dolayı, yeraltı suyu yüzeye çok yakın seviyelerdedir (örn. 2-3 metreden daha az). Bray vd. (2000) ne göre Adapazarı şehri, Sakarya nehri tarafından taşınan Holosen alüvyon sedimanları üzerinde yeralmaktadır. Bu sedimanlar, önceleri Sapanca Gölü nden batıya Marmara Denizi ne taşınmıştır. Ancak artık kuzeye Adapazarı baseni üzerinden Karadeniz e akmaktadır. Adapazarı basenindeki bu aktif taşınma işlemlerinin bir kanıtı, Sakarya nehrinin eski yatağının üzerinde inşa edilen taş köprünün, bugünkü nehrin izlediği yatağın 4 km batısında kalmasıdır (Ambraseys ve Zatopek, 1969). Aktif çökelme ve taşınma faaliyetleri nedeni ile, Adapazarı ndaki yüzey altı özelliklere bağlı olarak, zemin türlerinde ve özelliklerinde yatay ve düşey yönde büyük değişimler beklenmelidir. Bölgedeki sondaj loglarından bildirilen zeminler, ince kumları, siltli

19 Türkiye de Mikrobölgeleme, Kaynak Bilgiler, Bölüm 1 Sayfa 1-7 kumları, siltli killeri ve çakılları içermektedir. Yeraltı suyu seviyesi mevsimsel olarak değişimler göstermekte ancak genellikle 1-2 metre derinlikte kalmaktadır. Önce anlatıldığı üzere., Adapazarı nın yüzeysel jeolojisi genellikle genç alüvyonlardan oluşmakta, ancak şehrin güneybatısında üst Kretase flişe geçiş olmaktadır. Kretase ana kaya, temel olarak marl, konglomera ve kireçtaşından oluşmaktadır. Adapazarı ndaki önemli çalışmalardan biri, Komazawa vd. (2002) tarafından anakaya topoğrafyasını tahmin etmek için yapılan gravite ölçümlerini içermektedir. Yazarlara göre: Adapazarı 25 x 40 km 2 alana sahip bir basen üzerinde bulunmaktadır. Alüvyonel ova, oldukça yatay bir yapıya sahiptir. Adapazarı merkezi, tepelerin kuzeydoğu eteklerinde yeralmaktadır. Tepeler, basenin doğusuna uzanan bir yarımada gibi gözüken bir sıra oluşturmaktadır. Sakarya nehri, basende güneyden kuzeye akmakta ve Karadeniz e dökülmektedir. D-B atımlı Ana Kuzey Anadolu Fayı, güney sınırı, KD-GB atımlı Düzce Fayı ise güneydoğu sınırını oluşturmaktadır. Fayların güneyinde yaklaşık 1000 m yükseklikte dik dağlar vardır. Kuzey ve güney bölümlerdeki taban kayasının oluşum yaşları farklıdır: Kuzeyde Devoniyen ve Silürien ve güneyde Kretase. Faylar boyunca, metamorfik, püskürük ve volkanik gibi farklı kaya türleri gözlenmiştir. Eosen yaşlı volkanik kül-zemin bu taban kayalarının üzerinde yeralmaktadır depreminde, Kuzey Anadolu Fayı nda 5 metreye varan yer değiştirmelere sahip yüzey kırıklarının gözlenmesi, basende en az iki tane dar ana kaya sıkışmasının olduğuna işaret etmektedir. Ayrıca, yoğun doğrusal kontür dağılımlarının neredeyse tam olarak D-B doğrultusunda, yaklaşık K de uzandığı oldukça açıktır. Gravite değişimindeki oran, Kuzey Anadolu Fayları üzerindekilerle karşılaştırılabilir düzeydedir Yüzey Kırığı metre Şekil 1.2. GTOPO30 ve mevcut yerel jeoloji haritaları kullanılarak oluşturulan Adapazarı ve çevresinin topoğrafyası (Komazawa vd., 2002 den).

20 Türkiye de Mikrobölgeleme, Kaynak Bilgiler, Bölüm 1 Sayfa 1-8 Bölgenin topoğrafyası, Şekil 1.2 de gösterildiği üzere, Komazawa vd. (2002) tarafından verilmiştir. Komazawa vd. (2002) tarafından elde edilen ana kaya topoğrafyası, Adapazarı pilot bölgesindeki yeraltı yapısı hakkında bilgi sahibi olmak için kullanılmıştır (Şekil 1.3). Şekil 1.3. Komazawa vd. (2002) tarafından elde edilen bulgulara göre Adapazarı ndaki basen derinliğinin değişimi.