DEPREM BÖLGELERİNDE DİNAMİK TOPRAK ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ İÇİN SİSMOGRAF VERİ-TABANLI BİR EXCEL PROGRAMI

Transkript

1 DEPREM BÖLGELERİNDE DİNAMİK TOPRAK ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ İÇİN SİSMOGRAF VERİ-TABANLI BİR EXCEL PROGRAMI A Seismograph Data-based Excel Program for Determiatio of Dyamic Soil Properties i Quake Zoes Özet Deiz MAMUREKLİ 1 ve Fırat TEKİN 2 Depremlerde ölüm ve yaralamaları çoğuluğu bia veya diğer yapıları hasar görmesi veya çökmesiyle meydaa gelmektedir. Türkiye, buluduğu tektoik bölgede Afrika ve Arabista Plakalarıı Güeyde Kuzeye doğru itme etkisi altıda sıkışması soucuda sürekli kuvvetli sismik sarsıtılar soucuda ve yıkımlara maruz kalmaktadır. Düyaı deprem açısıda e fazla risk taşıya bölgeleride biride yaşam zorululuğu yüzey dalgalarıı büyütme etkisie sahip ola yumuşak toprak tabakaları jeotekik özelliklerii belirlemesi içi jeolojik ve jeofiziksel ölçümleri öemii ortaya koymaktadır. Bu çalışmada, paralel tabakalı ortamlarda diamik toprak özelliklerii belirlemesi içi Microsoft Excel de bir sismograf veri-tabalı bilgisayar programı geliştirilmiştir. Program birbirie komşu tabakaları ara-yüzlerideki kırılma oktalarıda yola çıkarak P-S dalga hızlarıı ve tabaka deriliklerii hesaplamaktadır. Souç olarak tabakaları diamik özellikleri dalga hızıyla ilgili matematiksel eşitlikler kullaılarak belirlemektedir. Aahtar Sözcükler: Sismograf, P-S dalga hızları, jeofizik, jeotekik. Abstract The majority of deaths ad ijuries from earthquakes are caused by the damage or collapse of buildigs ad other structures. Turkey repeatedly experiece strog seismic shakigs ad destructio due to its squeezed locatio uder the pushig effect of Africa ad Arabia Plates from South to North. Beig obliged to live i oe of the most dagerous quake risk carryig regio i the world brigs about importace of geophysical, geological, measuremets to be able to assess geotechical properties of uderlyig soft soil o the local amplificatio. 1 Doç.Dr. Celal Bayar Üiversitesi, SMYO, Soma, MANİSA 2 Öğr. Gör. Celal Bayar Üiversitesi, SMYO, Soma, MANİSA

2 I this study, a seismograph data-based computer program i Microsoft Excel was developed for the determiatio of dyamic soil properties i parallel Led media. It estimates P-S wave velocities ad depths of the Ls by meas of fidig out the poits of refractio at adjacet Ls iterfaces. Cosequetly, dyamic properties of the Ls are determied usig wave velocity related mathematical equatios. Key words: Seismograf, P-S wave velocities, geophysics, geotechical. 1.GİRİŞ Türkiye i edüstriyel ca evii vurarak bilerce hayata, yüz bilerce evsiz isaa ve milyar dolarlarla ölçüle zararlara yol aça depremler (Ağustos ve Ekim, 1999) hala ca yakmaya devam etmektedir. Uzu zama stres altıda bekleye ai fay kırılmaları ile ortaya çıka bu akıl almaz miktarlardaki eerji çıkışıı oluşturduğu aa hasar, deprem dalgalarıı elastik olmaya hareketleri altıda kolaylıkla sıvılaşa, yerleşime uygu olmaya zemilerde zayıf imal edilmiş çokkatlı beto apartmaları çökmesi ile oluşmaktadır. Yaklaşık olarak %70 i hale potasiyel deprem tehdidi altıdaki ülkemizde bu yapılaşma alayışı ile, e yazık ki, depremleri üzücü souçlarıa katlamak kaçıılmaz olmaktadır. Dalga yayıımı, sismik yükleme, sıvılaşma ve geçici dögüsel yükleme v.b. diamik yükleme ile ilgili birçok jeotekik problem çeşitleri bulumaktadır. Dalga yayıımı sırasıda yumuşak zemi içerside ilerleye dalga eerjisi çeşitli gerilmeler meydaa getirir. Zemi üzerideki yapıları deprem-kayaklı sarsıtılar altıdaki diamik aalizleri içi diamik toprak özelliklerii belirlemesi gerekmektedir. Diamik toprak özelliklerii tespit edilebilmesi içi geellikle jeofiziksel yötemler kullaılmaktadır. Bu yayı kapsamıdaki arazi çalışmaları yakı-yüzey sismik kırılma deeyleri ve toprak öreklerii ideks aalizlerii kapsamaktadır. Bu çalışmada, yatay tabakalı kabul edile bir ortamda diamik toprak özelliklerii (P-dalga hızı V P, S-dalga hızı, V S, kesme modülü, G, Poisso oraı, υ, vb.) belirlemesi amacıyla Microsoft Excel de sismograf veri-tabalı bir bilgisayar programı geliştirilmiştir. Program, yeryüzüde yapay olarak tek bir oktada yaratıla sismik titreşimleri yie yüzeyde belirli aralıklarla dizili jeofolara ilk varış zamalarıı dikkate alarak tabaka ara-yüzeyleride hagi oktalarda kırılma oluştuğuu belirlemektedir. Kırılma oktalarıı tespitii yaı sıra matematiksel eşitlikler kullaılarak her tabakaı V P, V S, derilikleri (H) ve bu değişkelerle ilgili diamik özellikleri ortaya çıkarılmaktadır. 2

3 2. SİSMİK ÖZELLİKLERİN BELİRLENMESİ Sahada yapıla gözlemler soucuda derilere doğru yapısal hız değerleri arttıkça yeryüzüde herhagi bir oktada; doğruda, kırılmış ve yasıya dalgalar olmak üzere üç farklı dalga tipi ile karşılaşılır. Sismometre cihazları ile oktasal şok kayağıa yakı mesafelerde ilk kaydedile dalgalar doğruda dalgalardır. Şok kayağıda uzaklaştıkça doğruda dalgaı yerii kırılmış dalgalar alır. Yasıya dalgalar her zama bu iki dalga tipii takip ede dalgalardır. İlk varış zamaları gerekli olduğuda sismometre cihazlarıdaki kayıtlarda sadece doğruda ve baş dalgalar dikkate alıır. Sismograf ölçüle oktadaki yer titreşim kayıtlarıdır. Kaydedile sismograf değerleride yol-erişim zamaı eğrilerii çıkartmak içi titreşimleri başlata şoku başlagıç zamaı gereklidir. Pratikte, eğer sismograflarda ölçüm öcesi çevresel gürültü kaydı yoksa, ilk varış zamaları ilk titreşim değerleri olduğu içi tespit edilmeleri kolaydır. Bu edele, pratik olarak ilk ulaşa titreşim değerleri arasıda maksimum tepe değerie karşılık gele zamalar alıır. Dalga kırılma oktalarıa bakarak tabaka değişimlerii buluması içi sismograflardaki kayıtlı bilgilerde yararlaılır. Bu amaçla, jeofo oktalarıa ilk ulaşa titreşim değerlerie karşı titreşim kayağıda jeofolara kadar ola uzaklıklar tespit edilerek yol-zama eğrisi belirleir. Şekilde iki yatay tabakalı V 1 <V 2 modeli içi verile yol-zama grafiğide, eğimleri farklı ve yukarı doğru arta iki doğru parçası görülmektedir. Doğru eğimleri sadece sismik hız parametrelerie bağlı olduklarıda değişmezler ve buludukları tabakadaki sismik hızları tersii gösterirler. Yie şekilde, X değeri ilk baş dalgasıı algıladığı/cağı uzaklığı, t o değeri ise zamaı vermektedir. Bu değişkelerde birisi kullaılarak tabaka kalılığı (H) hesaplaabilir. Bu amaçla, toplam erişim zamaı (T AD ) eşitliğide baş dalgasıı oluştuğu (θ c ) okta dikkate alıır (t o, X=0) ve bu eşitlikte Cosθ V V c = ve Siθc = V2 değerleri yerie koursa tabaka kalılığıı vere, t VV H 2 2 2( V ) V1 eşitlikleri elde edilir = veya X V H = 1 V V2 + V1 1 2 V1 V 2 3

4 Zama (ms) 300 t 1/V t 01 X 1 X /V /V 3 Mesafe (m) Şekil 1 Varış Zamaları Mesafe İlişkisi (3-tabakalı ortam) Çok tabakalı modellerde bu hesaplamalar biraz karmaşık görüse de çözüm yötemi ayıdır. Öreği, bir V 1 <V 2 <V 3 sismik hızlara sahip üç yatay tabakalı bir modelde ikici bir ara-yüzey olduğuda, Şekil 1 daki gibi bir yol-zama grafiği ortaya çıkar. Bu modeldeki tabaka derilikleri t 01 ve t 02, ve V 1, V 2, V 3 hız değerleri kullaılarak hesaplaabilir. 2h V V V2V 3 h 2 = t02 * + VV V3 V2 h 1 Çok tabakalı modelleri grafikleride ek tabakalar ek doğru parçaları getirerek ayı şekilde hesaplamalar sürdürülür Zama (ms) 1/V t 02 1/V t 01 1/V 1 X 1 X 2 Mesafe (m) Şekil 2 Varış Zamaları Mesafe İlişkisi (3-tabakalı ortam) Modellee ormal durumları dışıda, pratikte bazı aormal tabakalaşmalarla da karşılaşılabilir. Öreği, yüksek sismik hızlı bir tabakaı altıda düşük sismik hızlı veya çok ice bir tabaka varlığı gibi fark edilemeye kapaımlar da olabilir. Şimdiye kadar, yatay yığışımlı tabakaları durumları icelemiş olup, özellikle yumuşak zemili deprem bölgelerii yüzeye yakı kısımlarıı (25 30m deriliğe 4

5 kadar) gevşek ve yatay tabakalaşma özellikleri taşıyacağı düşüülmüştür. Ayrıca, eğimli tabakalar içi de sismik modeller geliştirilebilir. 3. SAHA ÇALIŞMALARI Sahada yapılacak sismik kırılma testleri içi üç temel şeye gereksiim duyulmaktadır: sismik eerjiyi üretecek bir kayak, sismik titreşim algılayıcıları veya jeofolar ve algılaa titreşim değerlerii kaydede ve depolaya bir sismometre veya kayıt cihazı. Sismometre geellikle bir sismograf ve sismik şoku titreşim değerlerii ölçe bir hat boyuca aralıklarla yerleştirilmiş bir grup jeofoda (14Hz) oluşmaktadır. Normalde, sismik şok kayağı ile jeofolar düzgü bir hat boyuca eşit aralıklarla (yüzeye yakı daha kesi arama souçları içi 0.5-2m, deri araştırmalar içi 3-7m) yerleştirilir. Sahadaki testler sırasıda ölçüm hattıı her iki ucuda, hatta gerekirse hat boyuca diğer bazı oktalarda da şok vererek ölçüm almak gerekebilir. Sismik şok kayağı araştırmaı iteliğie göre değişir. Deri çalışmalarda yer kabuğu güçlü şok dalgası yarata Elastik Dalga Yaratıcısı (EWG) veya patlayıcılar kullaılırke yüzeye yakı testler sırasıda çelik bir plaka üzerie bir balyoz ile vurularak titreşim yaratılması yeterli olmaktadır. Saha çalışmaları sırasıda, özel imal edilmiş koi şeklideki çarpma tabaı kullaılmıştır. Sahada yakı-yüzey sismik veri toplama çalışmaları sırasıda PC tabalı, çokkaallı PASI 12S3L sismograf ve stadart aksesuarları (Çekiç 8kg [Code SIS ], özel koik çarpma tabaı 10(r)x30cm(h) ve jeofo ara kablosu [Code SIS ]) kullaılmıştır (Şekil 3, Çizelge 1). PASI 12S3L, diğer moder sismik kayıtçılara bezer şekilde jeofolar ile yakalaa yer titreşim değerlerii aıda gösterip kaydedebilmektedir. Ayrıca, saha çalışmaları sırasıda sismik veri toplamak amacı ile jeofolar düzgü bir hat boyuca 4.0m aralıklarla (off-set mesafesi) yüzeyde yerleştirilerek 22m deriliğe kadarki yeraltı fiziksel özellikler taramıştır. Sahadaki sismik kayıtlar sırasıda geellikle karşılaşıla hafif gürültü etkisi ayı oktada tekrarlı ölçümler kaydedilerek ve sora kaydedile ölçümleri ortalaması alıarak e aza idirilmeye çalışılmıştır. Sismik ölçümler sırasıda kotrol altıa alıamayacak gürültü kayakları varsa (trafik, çalışa makieler ve araçlar, yürüye isalar, rüzgar, hava taşıtı ve gök gürültüsü vb. gibi) kayıt hataları bu kayaklardaki gürültüleri şiddeti ile oratılı olarak artmaktadır. 5

6 Çizelge 1 PASI 12SL Serisii Tekik Özellikleri İşlemci Veri Depolama Biçimi İşletim sistemi Dil Ara-yüzü Petium 200 Itel veya daha yüksek Kaya Noktalı 32-bit Widows Italyaca, Igilizce, Frasızca, İspayolca Kaal umaraları 3 / 6 / 12 Track Aleti VersaPoit Mouse Görütü VGA B/W LCD 10.4" Bellek desteği Hard-Disk 1.2 GB Yazıcı (seçimli) Seiko DPU-414 termal yazıcı Dış veri port ları RS232, yazıcı, harici seri klavye Dahili çevresel prob. Sıcaklık Termal korumalar Aşırı iç-ısıma koruması ve kotrolü (görütü ikazı) Depolamış Veri Biçimi SEG-2 Jeofo bağlama stadart NK-27-21C Güç sağlayıcı 12V DC; zayıf bateri alarmı Çalışma sıcaklığı 0 C ile 55 C Nem 5% ile 90%, yoğulaşma yok Düşük-geçiş filtresi 250Hz Notch filtreleri 50, 60Hz Örekleme hızı Bütü kaallar açıkke ms, 6 kaal açıkke 0.125ms, 3 kaal açıkke 0.080ms Fiziksel boyutları 46x38x18cm (şoka dayaıklı kasa) ağırlık 12kg Sahadaki testler İzmir İli Balçova Belediyesie bağlı yerleşim bölgeside imar öcesi jeotekik zemi özelliklerii ortaya çıkarılması amacı ile bir parsel alaı üzeride yürütülmüştür. Özellikle 1999 yılıda Kuzey Aadolu da çok ca kaybıa yol aça depremleri ardıda yerel jeotekik raporları zorulu hale getirilmesi bu çeşit yeride test ihtiyacıı artırmıştır. İzmir i doğu kısmıda körfezi E-W doğrultusu boyuca güeye uzaa aktif İzmir Fayı batı ve doğu olmak üzere iki parçada oluşmaktadır. Batıda, çalışmaları yapıldığı Balçova Bölgesii de içide yer aldığı fay parçası Üçkuyular, Narlıdere ve Güzelbahçe kasabaları boyuca uzaır. Özellikle Balçova ile Narlıdere arasıda fay hattıı heme altıda fay Şekil 3 PASI Sismograf ve Stadart Aksesuarları hattı boyuca yelpaze tipi alüvyo yığışımı görülmüştür. Bu bölge apartma tipi yapılaşma ile üfusu yoğu olduğu yerleşim alalarıı kapsamaktadır. Bölgeye ait bir stratigrafik kesit kolou Şekil 4 de verilmektedir. Fay hattıı diğer parçası doğuya, Kemalpaşa tarafıa doğru uzaır. Doğu ve Batı kısımda oluşa bu fay hattı üzeride yılları arasıda 4.2 de büyük 329 deprem meydaa gelmiştir. 6

7 SENOZOIK MEZOSOİK Yaş Birim Sembol Litoloji Kuvarterer Alüvyo Alv. Tersiyer Neoje Paleoje Üst Miyose Orta Miyose Paleose KRETASE ÜST KRETASE Neoje Yaşlı Volkaitler Tüf Aglomera Adezit Aglomera Neoje Yaşlı Sedimeter Çakıl Karışık Silt Taşı Silt Taşı Mar M. Neo. Çakıl Taşı Borova Filişi M. Agl. M. Ad. M. Agl. B. Fls. Sahadaki sismik dalga ölçümleri sırasıda P- dalga kayıtları bekleildiği gibi bir problem yaratmazke S- dalga kayıtlarıda ortam yapısıı karmaşık (kumlu, silli çakıltaşı, orgaik kil karışımlı toprak ve parça kayalar) suya yarı doygu ve çok gevşek olmasıda dolayı et veri kayıtları elde edilememiştir. Yeraltı su seviyesi 5-8m arasıda bir derilikte olduğuda bu seviyede daha deri oktalarda sağlıklı S-dalga tipi veri kayıtları almak mümkü olamamıştır (S-dalga özelliği). Sahada kayıt toplamadaki zorluklar edei ile bazı oktalarda ardı ardıa sismik ölçümler yapılmıştır. P-S dalga kayıtlarıı okuarak aleti HD sie kaydedilmeside sora, özellikle P ve S dalgalarıı sismograf kayıtları üzeride ilk ulaşım zamalarıı okuması so derece öem taşımaktadır. Şekil 4 Balçova ve Yöresii Stratagrafik Kesiti 7

8 Varış Zamaı (ms) J e o f o l a r Şekil 5 İleri P-Dalga Kayıtları Şekil 6 Geri P-Dalga Kayıtları yorucu olması sayılabilir. Kayıtlar sırasıda 11 adet jeofo 4m aralıklarla doğrusal olarak serilmiş ve başlagıç oktasıda kayıt aletie bağlamıştır. Kayıtlar sırasıda sismik eerji şoku plaka üzerie kuvvetli balyoz darbesi ile sağlamıştır. Çarpma plakası yerie, özellikle S-dalgalarıı yeraltıda daha iyi yayılımıı sağlamak amacı ile blok çelikte kesilerek özel olarak imal edilmiş koik bir çarpma zemii kullaılmıştır. Balyoz ile kayıt aleti arasıda kayıt başlatımı içi şok ilete bir tetikleme kablosu yardımı ile kayıt zamaı başlatılmış ve 11 jeofoda gele değerler yaklaşık 1s civarıda gecikme ile kayıt aletii LCD side görütülemiştir. Balyoz kullaımıı amacı yüzeye yakı deriliklerdeki yeraltı tabakalarıı fiziksel özelliklerii istemesi ve diamit kullaımıa göre çok düşük maliyeti ve kullaım kısıtlamasıı olmamasıdır. Buula beraber dezavatajları arasıda: çalışmalar sırasıda olduğu gibi özellikle yüksek eerji şoku gerektire gevşek zemilerde yetersiz başlagıç eerjisi sağlaması ve çoklu kayıt alma işlemleri sırasıda sürekli balyoz kullaımıı Şekil 5 ve 6 icelediğide (İleriye ve Geriye doğru ölçüle P-dalgası Sismik ölçümleri) P dalga yayıımıı, yaklaşık olarak oktalı çizile doğruu geçtiği yolu izlediği söyleebilir. Şekil 7 ve 8 daki (İleriye ve Geriye doğru ölçüle S- dalgası Sismik ölçümleri) sismik ölçümlerde ortada yer ala 4 ve 5 olu 8

9 Varış Zamaı (ms) J e o f o l a r jeofolarda sora zate başlagıçta çok zayıf olarak izleebile S-dalga girişi ileriki jeofolara doğru tamame kaybedilmektedir. Bu edele, daha aşağı kademelerde S- dalgalarıı yuta bir oluşumu olabileceği ihtimali kuvvetlidir. Zate bu durum o civardaki yeraltı suyua doygu seviyei de yaklaşık ayı deriliklerde olmasıı bir kaıtıdır. Şekil 7 İleri S-Dalga Kayıtları Çizelge 2 Sahada Kaydedile P ve S Dalga Zamaları Jeofo İLERİ GERİ Aralığı (m) P S P S Şekil 8 Geri S-Dalga Kayıtları 9

10 4. SİSMOGRAF VERİ-TABANLI EXCEL PROGRAMI Yerkabuğuda e sık karşılaşıla tabakalı model gevşek, düşük yoğuluklu materyalleri yüzeye yakı kısımlarda yer aldığı, derilere doğru gidildikçe tabakaları daha yoğu ve sıkı bir yapı gösterdiği modeldir. Bu model kapsamıda, yapay olarak yaratıla şok dalgalarıı tabaka ara-yüzeyleride döüşüme uğrayarak oluşturduğu baş dalga hızlarıı kullaılması ile tabaka kalılıkları saptaabilmektedir. Acak, yukarıdaki modele ters düşecek istisai durumlar da oluşabilmektedir. Bu çalışmada e sık karşılaşıla model geometrisi temel alıarak zemi fiziksel özelliklerii dalga diamiğie dayalı çözümü ele alımıştır. Çalışmaı temeli, Microsoft OfficeXP Excel yazılımıda geliştirile bilgisayar programı ile P-S dalgalarıı varış zamalarıdaki çok küçük sapmaları belirlemesie dayamaktadır. Program tabaka ara-yüzeylerideki geçişlerde oluşa zamasal sapmaları, sismik kayıtları sırası ile kotrol ederek tespit eder. Varış zamalarıda oluşa farklar tabaka değiştirme oktaları olarak algılaır ve her tabaka içersideki dalga hızları yol-zama ilişkisi ile saptaır. Sismik hızları buluması ile tabaka kalılıkları hız değerleride yararlaılarak hesaplaır. Tabaka kırılma oktalarıı tespiti içi program yapısıda, P dalgaları esas alımıştır. Buu edei, daha yüksek eerjili P-dalgalarıı S-dalgalarıa orala daha güveilir souçlar vermesidir (her türlü ortamda daha az soğurularak geçmesi). Buradaki e öemli okta, P-dalga varış zamalarıı sismograf kayıtlarıda mümkü olduğuca dikkatli okuarak tespit edilmesii gereğidir. Hız ve tabaka kalılıklarıı buluması ile bu değerlere bağlı diğer tekik özellikler ilgili eşitlikler kullaılarak hesaplaır. Program serimi yapıla jeofolarla sahada ileriye ve geriye doğru kaydedile P-S dalgaları varış zamaları arasıdaki milisaiyelik farkları doğrusal bir gidişte saptığı değerleri kırılma oktaları olarak saptayıp tabaka sıırlarıı tespit etmektedir. Program içerside Çizelge 3 değerleri kullaılarak sismik dalga hızları ve tabaka deriliklerii vere DENSEİS programıca hesaplaa değerler Çizelge 3 de verilmektedir. Çizelge 3 icelediğide çalışıla saha içi iki tabakaı sıır değerlerie ulaşılabildiği üçücü tabakaı da hız değerii tespit edildiği görülmektedir. Ölçülerle elde edile sismik kayıtlar, alet ekraıda okuması içi öce alçak geçişli filtreleme yapılmış, gürültüler giderilmiştir. Daha sora her ölçü içi 4 kat büyütme yapılarak hassas okuma yapılmaya çalışılmıştır. DENSEİS programıda Excel içerisideki hazır eşitlik değerleri kullaılarak hesaplama sütuları oluşturulmuştur. P ve S tipi dalgaları hız değerleri tespit edilirke ileriye ve geriye doğru hesaplaa hız değerlerii ortalaması alımıştır. E so 3 sütuda tabaka derilikleri, ileriye ve geriye yöelik olarak hesaplaa 10

11 değerleri ortalaması alıarak verilmektedir. Ortalama sütuuda derilik değerleri saptadıkta sora bu değerler Excel içerside veri erişim özelliği ile diğer dosya içi sayfalara taşıabilmektedir. Program dosyası içerside; Sismik Değerleri Buluması, Yol-Zama(ms) Grafiği, Tabaka Derilikleri ve Zemi Parametrelerii vere dört adet bağlatılı dosya (Tablo) sayfası bulumaktadır. Sayfalar birbirlerie aktif olarak bağlatılı olduğuda Sismik Değerler sayfasıda yapılacak değişiklikler aıda ayı sayfa içersideki diğer kololara ve diğer sayfalardaki ilitili şekil ve tablolara yasımaktadır. Sismik ölçü içi çalışıla alada iki serim yapılmış acak burada bu serimlerde bir taesii souçları verilmiştir. Her serim içi karşılıklı atış (düz ve ters atış) üzeride P ve S dalgalarıı sismik ölçümleri alımıştır. Bu uygulama ile, bir yada hızları ve bu hızlarda hesaplaa parametreleri ortalama değerleri buluurke diğer tarafta karşılıklı atış oktalarıdaki farklılıklar iceleerek ortamı heterojeliği de araştırılmıştır. Serimi yapıla jeofo oktalarıda elde edile varış zamalarıı Çizelge 3 de kullaılması ile elde edile ortalama derilik değerlerii görütüsü Şekil 9 da verilmektedir. Diğer tarafta, jeofo mesafeleri ile P ve S dalga ilk erişim zamaları(ms) arasıdaki ilişkiyi vere grafik Şekil 10 da gösterilmektedir. Ayı Şekil de kesikli çizgi ile belirtile hatlar geriye doğru, düz çizgi ile belirtileler ileriye doğru alıa kayıtları doğrusal görütüsüdür. Her bir doğruu kırıldığı oktalar tabaka ara-yüzeylerie gelidiğii yai hızı değiştiğii göstermektedir. Bu doğruları eğimlerii tersi o tabaka içersideki hızları ifade etmektedir. Şekil 9 da verile tabaka derilik grafiğide, ortamı çok kompleks ve gevşek yapısı (filiş) şok eerjisii çok kolay yutulmasıa ede olmuş ve özellikle ikici tabakaı alt sıırıda yetersiz kayıtlara yol açmıştır. Buu soucuda Şekil 9 da görüleceği gibi alt sıırı, özellikle sismik eerjii başlatıldığı oktalar ola her iki kearda uzak, orta bölgeleride (5,6,7 olu jeofolar) aomaliler oluşmuştur. Bu tip aomaliler içi istatistiksel yumuşatma yapılabilmesie rağme, DeSeis içerside gerçek değerlerde sapmaları ölemek içi böyle bir kotrol mekaizması kurulmamıştır. Bu edele, verile değer ve grafikler sismometrede alıa kayıtlar ışığıda hesaplaa gerçek değerlerdir. P ve S sismik dalgalarıı hız değerleri belirledikte sora bu değerlere bağlı zemi özellikleri tespit edilebilmektedir. Program tarafıda hız değerleri ile ilgili eşitlikler kullaılarak sismik ölçümü yapıla sahaı jeotekik zemi özellikleri Çizelge 4 de gösterildiği gibi verilmektedir. Bu değerlere göre üç katmaı yapısal özellikleri içi; üst katma (0-2.2m) zayıf ve gevşek itelikli dolgu toprak, orta katma ( m) pekişmiş alüvyoik dolgu alt katmaı ise hız değerlerie bakarak meta-kumtaşı olabileceği söyleebilir. 11

12 Çizelge 3 Sahada Kaydedile P ve S Dalga Zamalarıa göre Tabaka Sıırları, Hızları ve deriliklerii Tespiti (DENSEİS Programı) Ls FP FVP, m/s FVS, m/s Ls BP BVP, m/s BVS, m/s Z1 Z2 Z3 Z1 Z2 Z3 Geophoes Iterval Distace, F FP Arrival Time, ms FS Arrival Time, ms Iterval Distace, B BP Arrival Time, ms BS Arrival Time, ms Ti, Forward Ti, Backward h (m), Backward Depth of Calc.Lay. [I] Depth of Calc.Lay. [II] ,0-2,722-5,615 Average -1,871-10,150-1,74-5, ,8 10,1 0 L 1 833, ,0 35,2 85,2 2 L ,9 1090,9 1035,5 0,00 0, , , ,871-1,71-9, ,3 0 L 1 888,9 394,1 44,0 34,1 82,1 2 L ,7 0,00 0, , , ,181-2,00-10, ,5 30,9 0 L 1 827,6 849,9 388,3 392,8 40, ,1 2 L ,7 0,00 0, , , ,994-1,62-10, ,2 36,2 1 L ,7 36,0 31,3 74,2 2 L ,6 4,09-2, , , ,703-2,31-10, ,3 41,5 1 L ,7 32,0 29,8 68,9 1 L ,3 591,72 538,06 3,91-2, ,94-1, ,753-1,98-2, ,6 46,7 1 L ,6 761,9 757,1 28,0 26,7 62,8 1 L ,62 4,94-3, ,07-1, ,816-2,60-7, ,4 52,8 2 L , L ,95 14, ,809-3,60-1, ,566-1,56-6, , L ,0 20,6 50,1 1 L ,33 14, ,084-4,44-2, ,021-2,02-7, ,8 58,6 2 L ,0 17,4 44,1 1 L ,33 14, ,871-4,47-2, ,072-2,07-5, ,2 62,5 2 L , ,1 1 L ,44 13, ,470-4,30-1, ,994-1,99-5, ,5 2 L ,0 11,4 24,1 0 L 1 701,8 728,2 331,95 325,98 13, ,574-0,00 0, ,000-1,84-5, ,1 68,7 2 L , ,4 4,0 5,3 12,5 0 L 1 754, , ,968-0,00 0, ,000-2,00-4, , Average -2,639-5,963-1,90-8,9993-1,89-8, ,0 17,2 36,2 L 2 849,9 392,8 12,0 14,0 35,1 728,2 326,0-2,07-7, ,0 26,4 52,8 L ,6 757,1 36,0 31,3 74,2 1237,3 538,1-1,95-7,2984 Average ### ### ### L ,7 1272,4 52,0 0,0 0,0 3076,9 1035,5 12

13 Layer Layer Depth of Layers Şekil 9 Çizelge 3 deki değerler göre Tabaka Derilikleri (4-16m arası düzesizlik yetersiz şok eerjisi ve ortamı çok heteroje yapısıda kayaklamaktadır) Varış Zamaı (ms) İleri P-dalgası Geri P-dalgası Ileri S-dalgası Geri S-dalgası Uzaklık (m) Şekil 10 Kaydedile P ve S Dalga Varış Zamalarıa karşı Jeofo Mesafeleri (Hız Diyagramı, DENSEİS Programı ) İşaat projeleride esas alıa güveli taşıma gücü değerleri, zemi hakim titreşim periyotlarıa göre hesaplamaktadır. E üst tabakaı güveli taşıma gücü kg/cm 2, orta tabakaıki kg/cm 2 dir. Temeller geellikle 2.5m ile 4m arasıda olacağıda ikici katmaı yapı temeli içi zemi teşkil edeceği düşüülürse çok katlı bialar (10 kata kadar) içi pek güveli olmadığı soucu çıkmaktadır (güveli değer 2.5kg/ cm 2 de az olmamalıdır). 13

14 Çizelge 4 Sahaı Diamik Zemi Özellikleri Parametreler Birim Formül Tabaka-1 Tabaka-2 Tabaka-3 (V P ) Ortalama Hız m/s Doğru eğimi (V S ) Ortalama Hız m/s Doğru eğimi (H) -m Verile Eşitlik (VR) Hız Oraı - V P /V S (υ) Poisso Oraı - 0.5( VR ) ( VR ) 2 1 (ρ) Yoğuluk gr/cm V P (k) Bulk Modülü kg/cm (G) Kesme Modülü kg/cm 2 ρ V S (E) Youg Modülü kg/cm V P 4V S G. 2 2 V P V S (K)Sıkıştırılamazlık cm 2 /kg 2 2 ρ ( V 4 3) P V S Sıkıştırılabilirlik kg/cm 2 1 K (T 0 ) Zemi Hakim s -1 4 H VS Periyodu Sıvılaşma - V P V S > 3 Yok Yok Yok (Q U ) Maksimum kg/cm 2 ρ. V P. T Yükleme Dayaımı (Q S ) Güveli kg/cm 2 Q U (VR) Taşıma Gücü (S) Oturma cm ( Q + Q E)H U S. (k 0 ) Yatay Zemi kg/cm log( Vs) Tepkimsi (P y ) Ö-Yükleme kg/cm 2 2.4log( Vs) (P yl ) Yeilme kg/cm log( Vs) Gerilimi Diğer tarafta poisso oralarıda alta katmalara doğru artış ortamı çatlaklı ve gözeekli yapısı edei ile kapiler su içermesi şeklide açıklaabilir. Ala içersideki jeolojik yapı sıvılaşmaya uygu değildir ve zemi büyütme katsayısı, Medvedev (1962) grait kaya baz alıarak yapıla sııflamaya göre, bu örekteki sahaıkie yakı kaba taeli zemiler içi arasıda değişim göstermektedir. Kuvarterer yaşlı alüvyolar, özellikle Balçova ve Narlıdere ilçelerii kuzeyide geiş alalarda yayılım suarlar ve tüm kayaçları uyumsuz olarak örterler. İceleme 14

15 alaı, İzmir Fayı olarak adladırıla fayı güeyide yer almaktadır. Uzaımları, yaklaşık doğu-batı ala bu fay sistemi, Balçova Bölgeside sıcak suları yer yüzüe çıkmasıı sağlar, yai aktif bir sistemdir. İceleme sahası içeriside geçe bir fay saptamamıştır. İceleme alaıda, saha çalışmaları sırasıda test alaıda sismik ölçümleri yaı sıra iki adet sığ sodaj yapılmış olup yeride SPT (Stadard Peetratio Test) değerleri Çizelge 5 de verilmektedir. Burada 3-3.5m ile m arasıdaki deriliklerdeki SPT değerleri sırası ile 7 ve 11 olarak bulumuştur. Çizelge 5 Sahada Alıa Sodaj Log u ve SPT Testleri Proje: Belediye Biası Yer: Balçova İZMİR Sodaj Tipi: Rotary Derilik m 1 2 Örek No Derilik Çarpma Sodaj No: SK-1 Başlama/ Bitiş Tarihleri: 1/03/2002-1/03/2002 Derilik: m Stadart Peetrasyo Zemi Profili Dolgu Materyeli 3 4 SPT Kahveregi killi, kumlu çakıllı (altere şeyl) 5 SPT Yeride yapıla sismik testlere ek olarak, laboratuarda toprağı ideks özelliklerii tespiti içi 4.5 m lik derilikte örselemiş zemi öreklemeleri alımıştır. Kahveregi killi, kumlu çakıllı (altere şeyl) zemi öreğii test souçları Çizelge 6 da verilmektedir. Tabloda görüleceği gibi test souçlarıda; Kıvam (Atterberg) Limitleri içi (Likit Limit)LL = %30, (Plastik Limit) PL = %26, (Plastiklik İdisi) PI = %4 ve ıslak elek aalizleride (TS1900) -10# ve -200# elek altı içi sırası ile %56 ve %30 değerleri elde edilmiştir. Bu değerler ışığıda, iceleme alaı zemi grubu B, yerel zemi sııfı Z2 tipie dahil olmaktadır. Burada yapıla işlemler iceleme alaı zemiii deprem yöetmeliğie göre bia yapımıa e kadar uygu olduğuu icelemesii içermektedir. Acak, bu 15

16 işlemler madecilikte kazı mekaizasyou, basamak ve ocak girişi gibi birçok işletme tasarımları içi yüzeye yakı zemi özelliklerii ortaya çıkarılmasıda rahatlıkla uygulaabilir. Çizelge 6 Toprak Öreği Laboratuar Test Souçları Proje: Belediye Biası Örek Kabul ve Souç Tarihleri: Test Seri No: 02/73 03/19 Test Metodu: TS1900 Örek Atterberg Limitleri Elek Aalizleri Sdj Örek Sııfladırma Derilik m LL% PL% PI% 10% -200% No No SK GM-ML 5. SONUÇLAR Depremler yerkabuğudaki yeraltı aktiviteleri veya kayaları kırılma ve ayrılmaları ile oluşa sarsıtılardır. Depremleri öcede tahmii kousuda hiçbir yötem güveilir değildir. Eğer deprem öleemiyorsa o zama yapılaşma bölgeleri sıvılaşmaı olmayacağı sağlam zemilerde seçilmeli ve yapı tasarımları bu olgu dikkate alıarak yapılmalı ve zayıf yapılalar sağlamlaştırılmalıdır. Yer yapısıı öğremek içi e öemli metotlarda birisi yer içerside ses eerjisi şeklide yayıla sismik dalgalarda faydalamaktır. Sell yasası; elastik bir tahrik soucu oluşa P-S dalgalarıı farklı fiziksel özelliklere sahip ortamlarda bulua bir oktada diğer bir oktaya e kısa zamada ulaşa bir yolu seçeceğii belirtir. Sismik dalgaları jeofolara varış zamaları arasıdaki farklar tabakalı bir ortamda alttaki tabakaları sismik hız değerlerie bağlıdır. Birbirie paralel ve yatay tabakalarda kırıla dalgaları eğimleri gittikleri hıza göre değişe düzgü bir erişim hattı oluşturur. Kırılmış dalgaları doğruda dalgaları yakaladığı uzaklık kritik mesafe olarak biliir ve kırılma yüzeyii deriliğii hesaplamakta kullaılabilir. Sismik dalga kırıımıı saptamasıda şok kayağıda değişik uzaklıklarda dalgaları e erke varış zamaları ölçülür. Bir V 1 <V 2 ortamıda, e erke ulaşa titreşimler ya doğruda gele dalgalara veya baş dalgalarıa aittir. Dalga kırılma oktalarıa bakarak tabaka değişimlerii buluması içi sismograflardaki kayıtlı bilgilerde yararlaılır. Bu amaçla, jeofo oktalarıa ilk ulaşa titreşim değerlerie karşı titreşim kayağıda jeofolara kadar ola uzaklıklar tespit edilerek yolzama grafiği belirleir. Grafik üzerideki doğru eğimleri sadece sismik hız parametresie bağlı olduğuda değişmezler ve buludukları tabakadaki sismik 16

17 hızları tersii gösterirler. Çeşitli tabakalardaki hız değerlerie bağlı olarak o tabakaları derilikleri ve jeotekik özellikleri belirleebilir. Örek iceleme sahasıda, yapıla test çalışmalarıda geliştirile bilgisayar programıı sığ zemi altı yapısı üzeride verdiği souçlar SPT testleri ve serbest örek laboratuar test souçları ile korelasyo sağlamıştır. Acak, üzeride hala çalışma yapıla programı eğimli tabakalar ve gizli tabaka oluşumlarıı da teşhis edilmesi içi geliştirilmesi sismik zemi etüdü çalışmalarıda tamamlayıcı rol oyayacaktır. Ayrıca, çok gevşek yapılar içersideki sismik ölçümler içi başlatıcı eerjii daha yüksek olması, mümküse diamit ve hava şoku sağlayıcılar kullaılması gerekmektedir. Ayrıca, iceleme alaıdaki yeraltı su seviyesii mevsimlere göre değişim gösterdiği ve yağmurlu bahar aylarıda 10m de daha fazla olabildiği belirlemiştir. Bu durum deprem tehdidii yaı sıra yeraltı su seviyeleride oluşa mevsimsel farklar edei ile bölge topografyasıdaki yamaç eğimii de katkısı ile yer yer dairesel tip bölgesel yamaç kaymalarıa ede olabilmektedir.. Souç olarak, sismik kırılma tekiği ile yapıla zemi araştırmaları, öemli ölçüde zama ve para tasarrufu getirmekte ve yeraltı stratagrafisii daha basit ve hızlı olarak açığa çıkarmaktadır. KAYNAKLAR Aki, K. ad Richards, P.G., Quatitative seismology. W.H. Freema & Compay, New York, Al-Sadi, H.N., Seismic Exploratio Techique ad Processig. Burger, H. R., Exploratio Geophysics of the Shallow Subsurface, Pretice Hall P T R, Earthquake Sceario ad Master Pla for City of Izmir Turkey, a research project prep. uder the commit. of sig up protocol betwee Izmir Cetral Tow Coucil ad Bosph. Uiv., Eddlesto, M., Flemig, P. J., ad Reeves, G. M., Moder geophysics i egieerig geology, The Geological Society, pp İzmir İlii Çevre Jeolojisi ve Doğal Kayakları Raporu, MTA Geel Müdürlüğü- Ege Böl. Md. İzmir, Lua, R. ad Jadi, H. "Determiatio of Dyamic Soil Properties Usig Geophysical Methods," Proc. of the 1 st It. Cof. o the Appl. of Geophysical ad NDT Methodologies to Tras. Facilities ad Ifrastruc., St. Louis, MO, Dec Telford, W. M., Geldart, L. P. ad Sheriff, R. E. Applied Geophysics, 2 d ed., Cambridge Uiv. Press,

18 Timothy D., Olso, S.M., Kramer, S.L. ad Youd, T.L. Shear Stregth of Liquefied Soils, Earthquake Hazard Mitigatio Program, Uiv. of Illiois at Urbaa- Champaig, July Us, A.E., Sismik Yötemler ve Yorumlamaya Giriş Jeofizik Müh. Odası TMMOB,

19 ROBOCON 2004 ROBOT YARIŞMASI İÇİN MANUEL ROBOT TASARIMI Hayri Doğru 3, Erdoğa Özkaya 4, Kürşat Atalay, M. Emrah Uçar ve Casel Işıksel Özet Bu çalışmada ROBOCON 2004 yarışmasıa katılmak üzere tasarlaa robotlarda biri ola mauel robot icelemiştir. Bu yarışma Asya Pasifik Yayımcılık Birliği (ABU) tarafıda 2000 yılıda beri düzelemektedir. Bu çalışma Celal Bayar Üiversitesi adıa yarışmaya katıla grup tarafıda üretile iki robotta biridir. Robotu görevi otomatik robotu görevii yerie getirebilmesi içi gerekli ola köprüyü tamamlamaktır. Robotu hareket sistemi içi de üç tekerlek kullaılmıştır. Robotu sol ve sağ tekerlek çiftleri birer motorla (silecek motoru) tahrik edilmektedir. Yük kaldırmak içi robotta kaldıraç sistemi kullaılmıştır. Mauel robot kablo ile bağlı bir uzakta kumadayla yöetilmektedir. Köprü parçalarıı kaldırmak içi vakum pedleri ve bu pedlerde ihtiyaç duyula vakum içi de pömatik silidir kullaılmıştır. Aahtar Sözcükler: Robot, pömatik sistem, Roboco 2004 Abstract I this study the maually cotrolled robot which was desiged for ROBOCON 2004 Cotest has bee studied. This cotest has bee orgaized by Asia-Pacific Broadcastig Uio (ABU) sice This robot is the first of two robots produced by the group who atteded to the cotest o the behalf of Celal Bayar Uiversity. It s duty is to assemble the bridge i order the automatic robot to complete it s work. Three wheels have bee used for the movemet of the robot. Left ad right wheel couples are drive by two separate motors. Liftig mechaism has bee used i robot for weight liftig. Maual robot is cotrolled by a remote cotrol that was attached to the robot by a cable. Vacuum pads for liftig bridge compoets ad a peumatic cylider for vacuumig which was eeded i these pads are used. Keywords: Robot, Peumatic System, Roboco Öğr. Gör. Celal Bayar Üiversitesi, Mühedislik Fakültesi, Makie Mühedisliği Bölüm, 45140, Muradiye, Maisa. 4 Doç. Dr. Celal Bayar Üiversitesi, Mühedislik Fakültesi, Makie Mühedisliği Bölüm, 45140, Muradiye, Maisa.

20 6. GİRİŞ Robotlar tekolojisi güümüzde oldukça gelişmiştir. Özellikle edüstriyel alada isalar tarafıda yapılması zor ve isa sağlığı içi tehlikeli ola birçok görevi kusursuz bir şekilde yerie getirmektedirler. Boya saayide kullaıla robotlar, kimyasal edüstride kullaıla robotlar, taşlama içi kullaıla robotlar v.b.. Her geçe gü üretim edüstriside robot kullaımı hızlı bir şekilde artmaktadır. Böylece üretim hem daha kaliteli olmakta hem de maliyetler öemli ölçüde azalmaktadır. Bu bir yada isa bede gücüe duyula ihtiyacı azaltırke diğer yada da üretimde rekabeti arttırmaktadır. Asya Pasifik Yayımcılık Birliği (ABU) tarafıda 2000 yılıda beri üiversiteleri katıldığı Uluslararası robot yarışması düzelemektedir. Amacı üiversite geçliğii okul yıllarıda bu çalışmalara yöelmeleri ve bu alada ihtiyaç duyula beyi gücüü etki bir şekilde yetiştirilmesidir. Ülkemiz de bu yarışmaya TRT i orgaize etmesi ile her yıl katılmıştı. Yarışma kuralları her yıl yeide belirlemekte ve üiversitelere bildirilmektedir. Ülkemizde yarışmayı kazaa grup Türkiye yi uluslararası yarışmada temsil etmektedir. Bu makalede bu yıl yapıla yarışmaya Celal Bayar Üiversitesi adıa yarışmaya katılacak ola grubu tasarladığı iki robotta biri ola Mauel robot icelemiştir. Robot ileri ve geri hareket yapabilmekte ve eksei etrafıda döebilmektedir. Hareketi sağlaya iki tekerlek birer motorla tahrik edilmekte, motorlarda alıa çıktı hızları kayış kasak sistemi kullaılarak iki kat arttırılmaktadır. Böylece robotu hız yapma kabiliyeti arttırılmaktadır. Ö tekerlek ise döme hareketii sağlamaktadır. Köprü parçalarıı tutmak içi vakum pedleri ve vakum silidiri, parçayı kaldırmak içi de kaldıraç sistemi kullaılmaktadır. Bütü motorlar elle kotrol edilmekte ve kotrol içi elektroik bir düzeek kullaılmaktadır. 7. ROBOT TASARIMI Mauel makiei kostrüksiyou sırasıda şu özellikler ö plada tutuldu; hız, ivme, maevra kabiliyeti, basit ama etkili tasarım, kolay imal edilebilirlik ve ekoomiklik. Bütü bu özellikleri arasıda projeyi belirli bir bütçeyle yapma zorululuğu, so tasarımı ilk plalaada oldukça farklı olmasıa ede oldu. Ayrıca yarışma kurallarıda belirtile oyu alaıa girecek makieleri toplam kütlesii 50 kg ı aşmaması gerekliliğide dolayı ağırlık kousuda oldukça özeli davraılması gerekti. Mauel makie geel olarak gövdesii altıdaki tahrik sistemi, yükü kaldırılması içi kullaıla vakum pedi sistemi, vakum üretimi içi kullaıla pisto