Aşağıdaki dört senaryo deprem modeli belirlenmiş ve Şekil de gösterilmiştir.

Transkript

1 Kısım 7. Deprem Analizi 7.1. Senaryo Depremi Çalışmanın başından itibaren, senaryo depremleri belirlemek üzere ilgili kurum ve araştırmacılarla birçok kere ayrıntılı müzakereler yapılmıştır. Bu müzakereler ve hali hazırda Kuzey Anadolu Fay Hattı (KAF) konusunda yapılmış alan birçok araştırma çalışmaları temel alınarak, afet önleme planlamasını gerçekleştirebilmek amacıyla uygun hasar tahminlerini ortaya koyabilecek olan senaryo depremler oluşturulmuştur. Marmara Denizi içerisindeki KAF ın lokasyonu, CNRS-INSU, İTÜ ve TÜBİTAK tarafından yapılmış olan en son çalışmaların sonuçları dikkate alınarak belirlenmiştir. Aşağıdaki dört senaryo deprem modeli belirlenmiş ve Şekil de gösterilmiştir. Model A: Yaklaşık 120 km. uzunluğundaki hat 1999 İzmit depremi fayının tam batısından Silivri ye kadar uzanan hattır. Bu model dört senaryo deprem içinde meydana gelme olasılığı en yüksek olanıdır, zira sismik aktivite batıya doğru ilerlemektedir. Moment büyüklüğünün (Mw) 7.5 olacağı tahnim edilmektedir. Model B: Yaklaşık 110 km. uzunluğundaki hat 1912 Mürefte-Şarköy depremi fayının doğu ucundan Bakırköy açıklarına kadar uzanan hattır. Mement büyüklüğünün 7.4 olacağı tahmin edilmektedir. Model C: Bu model Marmara Denizindeki 170 km.uzunluğundaki KAF nın aynı anda kırılacağını varsaymaktadır. Moment büyüklüğünün 7.7 olacağı tahmin edilmektedir. Bu büyüklük bugüne kadar bölgede meydana gelmiş olan en yüksek değerdir, zira Marmara Denizi civarında meydana gelmiş olan en büyük tarihsel depremin büyüklüğü 7.6 dır. Tüm hattın aynı anda kırılmasıyla ilgili bir delil yoktur ancak; eğer fayın maksimum uzunluğu varsayılırsa, Mayıs 1766 depreminde doğu tarafında hattın 1/3 ü ve geri kalanı da Ağustos 1766 da kırılmıştır. Diğer bir deyişle makul ölçüler dahilinde bu model en kötü durumu ifade etmektedir. Model D: Marmara Denizi nin kuzeyinde devam eden fay hattı Çınarcık Çukuruna kuzeyden dik eğimle girmektedir. Birçok yeni araştırma çalışmaları referans alınarak, Çınarcık Çukurunun kuzey yamacını takip eden Normal faylanma modeli oluşturulmuştur. Normal faylanma için kullanılan ampirik formülasyon ile Moment büyüklüğünün (Mw) 6.9 olacağı tahmin edilmektedir. Kısım 7:Deprem Analizi 7-1

2 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması Model A Model B Model C Model D Şekil Senaryo Depremler 7-2

3 Senaryo depremlerin fay modelleriyle ilgili belirlenen parametreler Tablo deki gibidir. Tablo Fay Modeli Parametreleri Model A Model B Model C Model D Uzunluk (km) Moment Büyüklüğü (Mw) İniş açısı (derece) Üst kenar derinliği (km) Tip Doğrultu atımlı Doğrultu atımlı Doğrultu atımlı Normal Fay 7.2. Yer Hareketi Şekil de deprem analizinin akış diyagramı gösterilmektedir. Fay modeli temel alınarak, maksimum ivme, maksimum hız ve ivme tepki spektrumu seçilen ampirik atenüasyon formülleri kullanılarak hesaplanır. Bir sonraki adımda amplifikasyon faktörü ile çarpılarak zemin yüzeyindeki, Maksimum Zemin İvmesi (PGA), Maksimum Zemin Hızı (PGV) ve İvme Tepki Spektrumu (Sa) hesaplanır. Senaryo Deprem Fay Modeli İvme/Hız Atenüasyon Formülleri Tepki Spektrumu Atenüasyon Formülleri Sismik Mühendislik Kaya Zeminde İvme/Hız Sismik Mühendislik Kaya Zeminde Tepki Spektrumu Üst 30 m. de Ortalama Sismik S Hızına Bağlı Amplifikasyon Yüzeyde İvme/Hız Yüzeyde Tepki Spektrumu Altyapı Hasar Tahminleri Bina Hasar Tahminleri Şekil Deprem Zemin Hareketi Analizi Akış Diyagramı Kısım 7:Deprem Analizi 7-3

4 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması Anakayada Hareket Bugüne kadar birçok araştırmacı değişik ampirik sönüm fonksiyonları ortaya koymuştur. İvme, hız ve ivme tepki spektrumu için ayrı sönüm bağıntısı seçimi yapılmıştır İzmit depreminde gözlemlenen verileri açıklayabilen formül seçilmiştir. Bu tercih İzmit depremi ile senaryo depremler arasındaki benzerlikleri (İzmit depreminin büyüklüğü 7.4 ve senaryo depremlerin ise arasındadır, ve Model D hariç hepsi doğrultu atımlıdır) temel almaktadır. (1) İvme 7 sönüm bağıntısı incelenmiş ve Boore et al. (1997) ınki Model A,B ve C için PGA analizinde kullanılmak üzere seçilmiştir. Spudich et al. (1999) ise normal faylanma mekanizmasına sahip olan Model D için kullanılmıştır. (2) Hız 4 sönüm bağıntısı incelenmiş ve Campbell (1997) PGV analizi için seçilmiştir ve formülle hesaplanan değerin % 200 ü kullanılmıştır. Normal faylanma için uygun PGV sönüm bağıntısı bulunmadığından dolayı senaryo deprem D için PGV hesaplanmamıştır. (3) İvme Tepki Spektrumu (Sa, h=5%) 4 sönüm bağıntısı incelenmiş ve Boore et al. (1997) Sa analizi için seçilmiştir ve formülle hesaplanan değerin %130 u kullanılmıştır Yüzey altı Büyütmesi Yüzey altı büyütmesi, Sınıf A dan E ye yüzeyden 30 m derinliğe kadar ortalama S dalga hızı (AVS30) ile sınıflandırılmış olan herbir zemin sınıfı için büyütme katsayısı kullanılarak hesaplanmıştır. Bu tercih NEHRP i ( National Earthquake Hazards Reduction Program -Ulusal Deprem Riski Azaltma Programı) temel almaktadır. ( Recommended Provisions for Seismic Regulations for New Buildings and Other Structures, 1997 baskısı (FEMA-302, 303) (BSSC (1997) ). Bu yöntem zemin sınıfı farklılığını ve güçlü hareket sırasındaki doğrusal olmayan etkiyi dikkate almaktadır. İvme tepki spektrumunun büyütme katsayısı 0.2 sn. ve 1.0 sn. de tanımlanmıştır. Zemin sınıfı B nin (760m/sn < AVS m/sn) büyütme katsayısı sismik mühendislik açısından kabul edilen ana kayada 1.0 olarak tanımlanmıştır. Zemin sınıfı D ve E nin byütme katsayılarının farkı büyüktür. Bundan dolayı, bu çalışmada zemin sınıfı D 5 alt gruba bölünmüştür (D1 - D5). Eğer bu alt gruplara ait yeterli veri mevcut değilse basit olarak D sınıfı kullanılmıştır. Zemin sınıflandırması ve bunların 7-4

5 büyütme katsayısı sırasıyla Tablo ve Şekil de gösterilmiştir. PGA ve PGV büyütmelerinin sırasıyla 0.2s. de Sa (h=5%) ve 1.0sn. de Sa (h=5%) değerleri ile benzerlik gösterdiği kabul edilmektedir ( Wald et al. (1999)). Tablo Çalışmada Uygulanan Zemin Sınıflandırması Zemin Sınıfı A B C D E D1 D2 D3 D4 D5 Üst 30 m. de Ortalama S Dalga Hızı >1500m/sn m/sn m/sn m/sn m/sn m/sn m/sn m/sn m/sn <180m/sn Kaynak: NEHRP Not: AVS30: Üst 30 m. de Ortalama S Dalga Hızı Kısım 7:Deprem Analizi 7-5

6 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması Sa 0.2sn. için modifiye Amplifikasyon Faktörü Amplifikasyon E D5 D4 D3 D Vs (m/sec) D1 C <0.25g 0.5g 0.75g 1g >1.25g Sa 0.1sn. için modifiye Amplifikasyon Faktörü Amplifikasyon 4.0 E 3.5 D5 D4 3.0 D3 2.5 D2 2.0 D1 C Vs (m/sec) <0.1g 0.2g 0.3g 0.4g >0.5g Şekil Modifiye Edilmiş Amplifikasyon Fonksiyonu 7-6

7 Yer Modeli Zemin hareketi hesaplamaları için 500 m. ye 500 m. lik bir Kare Grid Sistemi (Birim Hücre Modeli) uygulanmıştır. Jeolojik modeller; jeolojik haritalar, jeolojik kesitler, sondaj ve kesme dalga hızı verilerine göre herbir birim hücre için tanımlanmıştır. Zemin modellemesinin akış diyagramı Şekil te gösterilmektedir. İstanbul Alanı Silivri, Çatalca, Büyükçekmece (1) İBB Jeoloji Haritası 1:5000 Evet Hayır İBB Master Plan Jeoloji Haritası 1:50000 MTA Jeoloji Haritası 1:25000 Kesit (2) Jeolojik Kolon Modeli Jeolojik Kolon Modeli (3) Sınıf A B C D D1 D2 D3 D4 D5 E AVS30 a göre Sınıflandırma AVS30 a göre Sınıflandırma Zemin Modeli Sınıf A B C D E Şekil Zemin Sınıflandırması Akış Diyagramı 1:5000 lik jeolojik haritaların mevcut olduğu alanlarda 1 km. lik aralıklarda jeolojik kesitler hazırlanmıştır. Herbir 500 m. lik birim hücre (grid) için üst 30 m. nin jeolojik modelleri tamamlanmıştır. Diğer bölgelerde sadece yüzey jeolojisi kullanılmıştır. Kısım 7:Deprem Analizi 7-7

8 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması Kesme dalga hızları Suspension PS logging yöntemi ile ayrıntılı şekilde hesaplanmıştır. Sondaj kuyusunda her 1 m. lik derinlikteki zeminin kesme dalga hızı Çalışma alanı içerisindeki jeolojik birimlerin çoğuyla direkt olarak ilişkilendirilmiştir. Herbir jeolojik birimin kesme dalga hızları detaylı şekilde istatistiki olarak; 1) SPT deki N değeri ile olan korrelasyonları ve 2) ölçülen derinlik ya da rakımla değişkenlikleri dikkate alınarak incelenmiştir. Herbir jeolojik formasyon için belirlenmiş olan kesme dalga hızları Tablo de gösterilmişitir. Tablo Jeolojik Formasyonların Deprem Analizinde Uygulanan Kesme Dalga Hızları Jeolojik Formasyon ve alt sınıflar Ortalama S Dalga Hızı (m/sn) Yd/Sd Qal Kşf Ym Baf Tüm veri m < Rakım m < Rakım < 105m m < Rakım < 51m Rakım <7m Tüm veri Gnf 0m < Derinlik< 15m m < Derinlik Çf/Sbf Çmlf Tüm veri Küçükçekmece Tüm veri Gölü nün batısı -76m <Rakım Güf Küçükçekmece Gölü nün doğusu -131m < Rakım < -76m Rakım < -131m Tüm veri m < Rakım m < Rakım < 60m m < Rakım < -10m Rakım < -45m Cef Sf Trf Kf Df Diğer Kaya Formasyonları Uygulanan S Dalga Hızı (m/sn) Bu değerleri kullanarak, her 500 m. grid (birim hücre) modelinde üst 30 m. de ortalama kesme dalga hızı hesaplanmıştır. Her grid modelinin zemin sınıflandırması Tablo e 7-8

9 göre belirlenmiştir. 1:5000 lik jeolojik haritaların olmadığı bölgeler için sınıflandırma Tablo te görüldüğü gibi yapılmıştır. Tamamlanmış zemin sınıflandırması haritası Şekil te gösterilmektedir. Tablo İBB 1:50,000 Jeoloji Haritaları ve MTA 1:25,000 Jeoloji Haritaları Alanları İçin Zemin Sınıf Tanımları Yüzey Jeolojisi Allüvial çökeller tabakası Tersiyer Tabakası Kaya Formasyonu Zemin Sınıfı D C B Kısım 7:Deprem Analizi 7-9

10 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması Şekil Zemin Sınıflandırma Haritası Şekil Zemin Sınıflandırma Haritası 7-10

11 Senaryo Depremler için Yer Hareketi (1) En Yüksek Zemin İvmesi (PGA) Şekil den Şekil e kadar PGA dağılım haritaları gösterilmiştir. a. Model A Avrupa yakasının sahil kesimi ile Adalar da ivme 400 gal ı aşmaktadır. Haliç ten kuzeye uzanan vadide de ivme 400 gal üzerindedir. Eminönü nden Büyükçekmece ye kadar olan kesimde ivme gal arasındadır. Şehrin yeni kesimlerinin büyük kısmında, Çatalca ve Silivri de ivme gal arasındadır. Anadolu yakası, kıyı kesimleri hariç 300 galın altında bir ivme değerine sahiptir. b. Model B PGA dağılımı Avrupa yakası için Model A ile benzer özellik gösterir. Anadolu yakasının büyük kısmında Adalar, Kadıköy ve Üsküdar hariç olmak üzere 200 gal dan düşük bir ivme değeri görülmektedir. c. Model C Bakırköy ün sahil kesimi ve Adalar ın bir bölümü 500 gal ın üzerinde bir ivme değeri göstermektedir. Tuzla, Fatih ve Avcılar da ve Haliç ten kuzeye uzanan vadide ivme değerinin 400 gal ın üzerinde olması beklenmektedir. Model A ile karşılaştırıldığında, gal arası ivme değeri gösteren alanların kuzeye doğru biraz daha genişlediği görülmektedir. Dört senaryo deprem içinde, her bir grid en büyük PGA değerini Model C de göstermektedir. d. Model D Adalar ve Bakırköy ün bir kısmı 400 gal ın üzerinde bir ivme değeri göstermektedir. Yine Bakırköy ve Tuzla nın bir kısmı gal arasında bir ivme değerine sahiptir. Eminönü nden Avcılara kadar olan kesimle Asya yakasının sahil kesimi gal arasında bir ivme değerini göstermektedir. Kısım 7:Deprem Analizi 7-11

12 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması Şekil En yüksek Zemin İvmesi Dağılımı: Model A Şekil En yüksek Zemin İvmesi Dağılımı: Model A 7-12

13 Şekil En yüksek Zemin İvmesi Dağılımı: Model B Şekil En yüksek Zemin İvmesi Dağılımı: Model B Kısım 7:Deprem Analizi 7-13

14 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması Şekil En yüksek Zemin İvmesi Dağılımı: Model C Şekil En yüksek Zemin İvmesi Dağılımı: Model C 7-14

15 Şekil En yüksek Zemin İvmesi Dağılımı: Model D Şekil En yüksek Zemin İvmesi Dağılımı: Model D Kısım 7:Deprem Analizi 7-15

16 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması (2) En Yüksek Zemin Hızı (PGV) Şekil den Şekil e kadar PGV dağılım haritaları gösterilmiştir.. Model D için PGV hesaplanmamıştır çünkü normal fay için yeterli yeterli sönüm bağıntısı mevcut değildir. Zemin durumu (gridin zemin sınıfı) PGV dağılımını PGA dağılımından daha fazla etkilemektedir. Bu fark şu şekilde açıklanabilir; Sismik hareketin kısa periyod bileşeni daha çok PGA değerini yansıtır ve uzun periyod bileşeni ise daha çok PGV değerini yansıtır. Senaryo depremin büyük olmasından ötürü kısa periyodlu sismik hareket zeminin nondoğrusal olmayan özelliğinden fazlaca etkilenir. Uzun periyodlu sismik hareket (PGV) bu özellikten fazla etkilenmez. a. Model A Avrupa yakasındaki D4, D5 ve E sınıfı zemine sahip gridler 80 kine üzerinde bir değere sahiptir. Fatih, Bayrampaşa, Bağcılar, Avcılar ve Avrupa yakasının güney ilçelerindeki D1, D2 ve D3 sınıfı zemine sahip olan gridler 80 kine üzerinde bir değer göstermektedir. Anadolu yakasının kıyı kesimindeki C sınıfı gridler kine arasında bir değere sahiptir. b. Model B Avrupa yakasındaki PGV dağılımı Model A daki dağılıma benzemektedir. Maltepe den Tuzla ya kadar olan kıyı kesimi ve vadi boyu hariç Anadolu yakasının büyük çoğunluğu 40 kine değerinden düşük bir dağılım göstermektedir. c. Model C Avrupa yakasında 40 kine değerinin üzerindeki alanların dağılımı Model A dakinden daha geniştir. Her bir grid, üç senaryo deprem içinde en büyük PGV değerlerine bu modelde ulaşmaktadır. 7-16

17 Şekil En Yüksek Zemin Hızı Dağılımı: Model A Şekil En Yüksek Zemin Hızı Dağılımı: Model A Kısım 7:Deprem Analizi 7-17

18 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması Şekil En Yüksek Zemin Hızı Dağılımı: Model B Şekil En Yüksek Zemin Hızı Dağılımı: Model B 7-18

19 Şekil En Yüksek Zemin Hızı Dağılımı: Model C Şekil En Yüksek Zemin Hızı Dağılımı: Model C Kısım 7:Deprem Analizi 7-19

20 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması (3) İvme Tepki Spektrumu (Sa, h=5%) 0.1 ve 2.0 sn. periyodlarında %5 söndürülmüş Sa hesaplanmıştır. Şekil den Şekil ye 0.2 ve 1.0 sn. deki Sa dağılım haritaları gösterilmiştir. a. Model A 0.2 sn: Avrupa yakasının Eminönü nden Büyükçekmece ye olan kesimi ve Anadolu yakasının kıyı kesimleri gal arasında bir değer göstermektedir. Diğer bölgeler gal arasında değerlerden etkilenecektir. 1.0 sn: Bakırköy ün kıyı kesimindeki D ve E sınıfı zemine sahip gridler 500 gal üzerinde bir etkiye maruz kalacaktır. Eminönü nden Büyükçekmece ye ve Anadolu yakasının kıyı kesimleri gal arasında değerlerden etkilenecektir. b. Model B Avrupa yakasının Sa dağılımı Model A dakinin benzeridir. Anadolu yakasının neredeyse tümü 0.2 sn. de gal ve 1.0 sn. de 200 gal dan az bir etkiye maruz kalacaklardır. c. Model C 0.2 sn: Sa dağılımı Model A dakiyle neredeyse aynıdır. 1.0 sn: Bakırköy ün neredeyse tümü 500 gal üzerinde bir etkiye maruz kalacaktır ve gal arasında bir etkiye maruz kalacak olan alanlar Model A dakinden daha geniştir. d. Model D 0.2 sn: Avrupa yakasındaki Sa dağılımı Model A dakinin benzeridir. Kıyı şeridi hariç Anadolu yakasının büyük bölümü gal arasında bir etkiye maruz kalacaktır. 1.0 sn: Bakırköy ün bir kısmı 500 gal ın üzerinde bir etkiye maruz kalacaktır. Avrupa yakasında Bahçelievler ve güneydeki ilçeler ve Anadolu yakasının kıyı kesimleri gal arasında değerlerden etkilenecektir. Çalışma alanının büyük kısmı 200 gal dan düşük değerler göstermektedir. 7-20

21 Şekil İvme Tepki Spektrumu Dağılımı (0.2 sn): Model A Şekil İvme Tepki Spektrumu Dağılımı (0.2 sn): Model A Kısım 7:Deprem Analizi 7-21

22 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması Şekil İvme Tepki Spektrumu Dağılımı (1.0 sn): Model A Şekil İvme Tepki Spektrumu Dağılımı (1.0 sn): Model A 7-22

23 Şekil İvme Tepki Spektrumu Dağılımı (0.2 sn): Model B Şekil İvme Tepki Spektrumu Dağılımı (0.2 sn): Model B Kısım 7:Deprem Analizi 7-23

24 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması Şekil İvme Tepki Spektrumu Dağılımı (1.0 sn): Model B Şekil İvme Tepki Spektrumu Dağılımı (1.0 sn): Model B 7-24

25 Şekil İvme Tepki Spektrumu Dağılımı (0.2 sn): Model C Şekil İvme Tepki Spektrumu Dağılımı (0.2 sn): Model C Kısım 7:Deprem Analizi 7-25

26 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması Şekil İvme Tepki Spektrumu Dağılımı (1.0 sn): Model C Şekil İvme Tepki Spektrumu Dağılımı (1.0 sn): Model C 7-26

27 Şekil İvme Tepki Spektrumu Dağılımı (0.2 sn): Model D Şekil İvme Tepki Spektrumu Dağılımı (0.2 sn): Model D Kısım 7:Deprem Analizi 7-27

28 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması Şekil İvme Tepki Spektrumu Dağılımı (1.0 sn): Model D Şekil İvme Tepki Spektrumu Dağılımı (1.0 sn): Model D 7-28

29 Teşekkür Bu bölümdeki deprem analizleri Prof. Dr. Mustafa Erdik ve Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü, Deprem Mühendisliği Bölümünün araştırma elemanları ile yapılan müzakereler ışığında gerçekleştirilmiştir. Özellikle, yüzey altı büyütmelerin hesap yöntemi kendilerinin önerilerini temel almıştır. Çalışma Ekibi kendilerinin Çalışmaya olan katkılarından dolayı müteşekkirdir. Referanslar:( Kısım 7.2) Boore K.M., W.B. Joyner and T.E. Fumal, 1997, Equations for Estimating Horizontal Response Spectra and Peak Acceleration from Western North American Earthquakes: A Summary of Recent Work, Seism. Res. Lett., Vol. 68, No. 1, BSSC, 1997, NEHRP Provisions for Seismic Regulations for New Buildings and Other Structures 1997 Edition, Part 1: Provisions, FEMA 302, Federal Management Agency. Campbell, K.W., 1997, Empirical Near-Source Attenuation Relationships for Horizontal and Vertical Components of Peak Ground Acceleration, Peak Ground Velocity, and Pseydo-Absolute Acceleration Response Spectra, Seism. Res. Lett., Vol. 68, No.1, Spudich, P., W.B. Joyner, A.G. Lindh, D.M. Boore, B.M. Magraris and J.B. Fletcher, 1999, SEA99: A Revised Ground Motion Prediction Relation for Use in Extensional Tectonic Regimes, Bull. Seism. Soc. Am., Vol. 89, No. 5. Wald, D.J., V. Quitoriano, T.H. Heaton, H. Kanamori, C.W. Scrivner and C.B. Worden, 1999, TriNet ShakeMaps : Rapid Generation of Peak Ground Motion and Intensity Maps for Earthquakes in Southern California, Earthquake Spectra, Vol. 15, No. 3, Kısım 7:Deprem Analizi 7-29

30 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması 7.3. Sıvılaşma Potansiyeli Hesaplamaları Genel Sıvılaşma potansiyeli hesaplamaları, Çalışma Alanı içerisinde potansiyel olarak sıvılaşabilecek alanların dağılımının ve bu alanların bölgesel özelliklerinin gözden geçirilmesi amacıyla gerçekleştirilmiştir. TC4, ISSMFE(1993) tarafından yayımlanmış olan Sismik Jeoteknik hasarların Bölgelendirme Kılavuzu nda aşağıdaki üç aşama, sıvılaşma potansiyeli tahminleri olarak tarif edilmiştir. Metod Aşama 1: Metod Aşama 2: Jeolojik ve topografik haritalar ile tarihsel afet bilgilerini kullanarak yapılan basit ve sentetik analizler Arazi gözlemlerinin sonuçları, yerel halkla yapılan görüşmeler, ve benzeri verilerle daha ayrıntılı bir analiz Metod Aşama 3: Jeolojik araştırmaların sonuçlarının ve nümerik alanizlerin kullanıldığı daha ayrıntılı bir analiz Çalışmanın diğer değerlendirme maddeleriyle kıyaslandığında, Metod Aşama 3 kalite ve içerik açısından uygun görülmüştür. Sıvılaşma potansiyelinin hesaplanmasının ana içeriği, sismik hareketle zemin mukavemetinin karşılaştırılmasıdır. Bu değerleri belirlemek için birçok yöntem vardır. Zemin özellikleri, basit fiziksel özellik deneyleri ya da detaylı dinamik labaratuar deneyleriyle belirlenir. Sismik hareket, bölgenin zemin sınıfıyla ilgili bilgilerin kullanılmasıyla ya da hedef depremler için bir tahmini dalga formu kullanılarak belirlenir. İkinci yol izlenecekse, dalgaformu bir deprem sırasında ivmenin maksimum değerini ya da ivmenin zamana bağlı değişimini elde etmek için kullanılır. Yöntem, tahmin hedefleri dikkate alarak belirlenmelidir. Önemli tesislerin dizaynında öngörülmüş olan kritik durumlar söz konusu olduğunda, ayrıntılı yöntemler kullanılarak nokta bazlı analizler gerçekleştirilmelidir. Bu sismik mikrobölgeleme çalışmasında, tüm Çalışma Alanı içerisinde ise zemin mukavemeti ve sismik hareket aynı kalite düzeyinde belirlenmelidir. Bu bakımdan bazı istatistik metodların kullanılması uygundur. Çalışmada, zemin özellikleri ve sismik hareket ile ilgili aşağıdaki bilgiler mevcuttur. Standart Penetrasyon Testleri (SPT) ile birlikte Sondaj kuyusu logları, Fiziki zemin özellikleri, Senaryo depremler için en yüksek zemin ivmesi, 7-30

31 Yukarıdakiler dikkate alınarak, Çalışmada FL metodu ile PL metodunun bir kombinasyonu kullanılmıştır. Bu metod pratik amaçlar için Japonya da yaygın olarak kullanılmaktadır. Değerlendirmenin amacı yapay dolgu zemin ve Kuavternar depozit alanlardır. Deprem analizinde kullanılmış olan 500 m grid sistemi bu modelleme içinde hazırlanmıştır. Şekil de sıvılaşma potansiyeli analizinin akış diyagramı gösterilmektedir. Analiz Alanının Seçilmesi Yapay dolgu zeminin ve kuvaternar depozit alanların dağılımı Jeolojik kesitlerin geliştirilmesi 500 m. gridde Zemin Modeli - Sondaj logları - Jeoteknik özellikler - Jeoloji haritası - Jeolojik kesitler FL Metodu Veri Girişi -Yeraltı su seviyesi -Jeoteknik özellikler -En yüksek zemin ivmesi PL Metodu Sıvılaşma Potansiyelinin Derecelendirilmesi Şekil Sıvılaşma Analizinin Akış Diyagramı Hesaplama Metodu Herbir tabaka için sıvılaşma potansiyeli FL metodu kullanılarak analiz edilir. PL metoduyla da, analiz edilen noktanın bütünü için sıvılaşma potansiyeli FL metodu sonuçları temel alınarak analiz edilir. FL Metodu (Japanese Design Specification of Highway Bridge, 1996) Değerlendirilecek olan zemin durumu Zemin yüzeyinden 20 m derinliğe kadar Kuvaternar kumlu zemin Zemin yüzeyine 10 m den daha yakın yeraltı su seviyesi Kısım 7:Deprem Analizi 7-31

32 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması F L = R/L F L : sıvılaşma dayanım faktörü F L 1.0 : sıvılaşma öngörülür F L >1.0 : sıvılaşma öngörülmez R: periyodik kesme mukavemeti etkin örtü basıncı olup R = C w R L C w : deprem tipi için korrelasyon katsayısı Tip 1 deprem (plaka sınırlı tip, büyük ölçekte) C w = 1.0 Tip 2 deprem (karasal tip) C w = 1.0 (R L 1.0) = 3.3R L (0.1<R L 0.4) = 2.0 (0.4 < R L ) R L : labaratuar deneylerinden elde edilen periyodik dayanım oranı R L = (Na/1.7) 0.5 (Na<14) = (Na/1.7) (Na-14) 4.5 (14 Na) Kumlu Zeminde Na = c 1 N + c 2 c 1 = 1 (0% Fc < 10%), = (Fc + 40) /50 (10% Fc < 60%) = Fc/20 1 (60% Fc) c 2 = 0 (0% Fc < 10%) = (F-10)/18 (10% Fc) Fc : ince taneli içerik Çakıllı Zeminde Na = {1-0.36log 10 (D 50 /2.0)}N l N: SPT darbe sayısı Na: tane boyu için ilişkilendirilmiş olan N değeri N l : 1.7N/(σ v +0.7) D 50 : %50 geçen ortalama tane çapı (mm) L: etkin örtü yük basıncı kesme gerilimi L = α / g σ v /σ v r d r d : basınç azalım faktörü r d = x x : zemin yüzeyinin altındaki derinlik (m) α: en yüksek zemin ivmesi (gal) g: yerçekimi ivmesi (= 980 gal) 7-32

33 σ v : toplam örtü basıncı σ v : etkin örtü basıncı PL Metodu (Iwasaki et al. 1982) P F w(z) dz = 20 L 0 15 < P L Çok yüksek potansiyel 5 < P L 15 Kısmen yüksek potansiyel 0 < P L 5 Kısmen düşük potansiyel P L = 0 Çok düşük potansiyel F = 1-F L (F L <1.0) = 0 (F L 1.0) w(z) = z P L : sıvılaşma potansiyeli indisi F L : sıvılaşma dayanım katsayısı w(z): derinlik için ağırlık fonksiyonu z: zemin yüzeyinin altındaki derinlik (m) Analizler İçin Ön Koşul (1) Analiz Edilen Alan Genellikle sıvılaşma, yumuşak alüvyon esaslı suya doygun kumlu çökellerde meydana gelir. Japanese Design Specification of Highway Bridge, sıvılaşma potansiyeli değerlendirmesi gerektiren zemin yapısı durumlarını aşağıdaki gibi tanımlamaktadır. Prensipte, aşağıdaki üç durumu da içeren suya doygun alüvyon kumlu çökeller için sıvılaşma potansiyeli analizi gereklidir. Mevcut zemin yüzeyinden 20 m. derinlik içinde doygun kumlu tabaka ile mevcut zemin yüzeyinden 10 m. derinlikte yeraltı su seviyesi. İnce tane içeriği(fc) %35 den az olan toprak tabakası, ya da FC %35 ten fazla olsa da plastisite indeksi %15 ten az toprak tabakası. Ortalama parçacık boyutu (D50) 10 mm. den az olan ve efektif tane boyu 1mm. den az olan toprak tabakası Sıvılaşma potansiyeli hesaplanması düşük N değerine sahip ya da sertleşmemiş Dilüvyonlu depozit için tavsiye edilir. Hesaplanacak alanlar aşağıdaki adımlar sonucunda seçilir. 1) Kumlu zeminin çoğunlukla bulunduğu ya da yatay olarak süreklilik gösterdiği alanları seç. Kısım 7:Deprem Analizi 7-33

34 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması Şekil de gösterilen parçacık boyutu dağılımından, Qal, Ksf, Cf ve Sbf kumlu zemindir ya da kumlu zemin tabakasına sahiptir. B B B3 B D D D E E i i t u Ça ı D D D D D D D D E E E E3 E3 E3 E E i i t u Ça ı a B B3 B3 E E i i t u Ça ı i i t u Ça ı ş Ç 3 B B B B B B B B B B B B B B i i t u Ça ı i i t u Ça ı n ü Şekil Partikül Boyutu Dağılımı 2) Yumuşak toprağın çoğunlukta olduğu alanı seç 7-34

35 Çf ve Sbf sıvılaşma potansiyeline sahip değildir zira bu tabakalar Tersiyer çökeldirler ve tortullaşma sonucu kısmi sertleşme göreceli olarak yüksektir. Şekil te her katmanın N değer aralığı gösterilmiştir. Tersiyer çökel (Çf, Sbf) yapay dolgu zeminden ve Kuvaternar depozitten (Qal, Kşf) açık bir şekilde daha yüksek N değerini göstermektedir N 200 Değeri Yd Qal Kşf Baf Gnf Çf Sbf Çmlf Güf N value Analiz Konusu Max Max. Average Ort. Min Min. Şekil Çimentolaşmamış Uğramamış Zemin Katmanlarının N Değeri Aralığı Sıvılaşma zemindeki taneciklerin yeniden düzenlendiği ve depremle birlikte oluşan dairesel titreşim sonucu zeminin basınçla parçalara ayrıldığı bir olaydır. Bu sebepten, sıvılaşma potansiyeli düşük N değerlerine sahip olan gevşek ve yumuşak zeminde daha yüksektir. Bundan dolayı, sıvılaşma potansiyeli çalışması sadece yapay dolgu (Yd) ve Kuvaternar depozit (Qal, Kşf) alanlarda gerçekleştirilmiştir. Şekil de yapay dolgu ve kuvaternar çökeller alanlar gösterilmiştir. Kısım 7:Deprem Analizi 7-35

36 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması Şekil Yapay Dolgu Zemin ve Kuvaternar Deposit Dağılımı Şekil Yapay Dolgu Zemin ve Kuvaternar Deposit Dağılımı 7-36

37 Yapay dolgu ve Kuvaternar çökeller bakımından ilçelerin özellikleri aşağıda gösterilmiştir: Her bir ilçedeki yapay dolgu ve Kuvaternar depozit ortalama oranı yaklaşık olarak sırasıyla %3 ve %11 dir. Diğer bir değişle; sıvılaşma potansiyeli ile ilgili olarak çalışılan alan, toplam Çalışma Alanının %14 ünü teşkil etmektedir.(bkz. Tablo ve Şekil 7.3.5). Çatalca ilçesi en yüksek orana sahiptir (yaklaşık 40%). Diğer taraftan, en düşük orana sahip ilçe ise Gaziosmanpaşa dır (yaklaşık 3%). Tablo İlçelere Göre Sıvılaşma Potansiyelli Zemin Dağılımının Özeti Alan (ha) oran (%) Kod İlçe IMM Master Plan MTA Yapay Dolgu Zemin Kuvaternr Depozit Yd Sd Qal Kş f Oa Q-21-k Diğer Topla m Yapay Dolgu Kuvaternar Zemin Depozit Diğer 1 ADALAR ,016 1, AVCILAR ,471 3, BAHÇEL İ EVLER ,340 1, BAKIRKÖY ,390 2, BA Ğ CILAR ,914 2, BEYKOZ ,653 4, BEYO Ğ LU BE Şİ KTA Ş ,632 1, BÜYÜKÇEKMECE ,153 1, BAYRAMPA Ş A EM İ NÖNÜ EYÜP ,059 5, FAT İ H , GÜNGÖREN GAZ İ OSMANPA Ş A ,515 5, KADIKÖY ,496 4, KARTAL ,733 3, KA Ğ ITHANE ,158 1, KÜÇÜKÇKMECE ,133 12, MALTEPE ,066 5, PEND İ K ,197 4, SARIYER ,309 2, ŞİŞ L İ ,092 3, TUZLA ,437 4, ÜMRAN İ YE ,401 4, ÜSKÜDAR ,463 3, ZEYT İ NBURUNU ,052 1, ESENLER ,616 3, ÇATALCA ,127 3,137 5, S İ L İ VR İ ,703 3, Topla m ortalama 13,435-85,546 98, Kaynak: JICA Çalışma Ekibi Not: Jeolojik birim alanı 50m kare gridler kullanılarak sayılmıştır. Sayılan birim herbir jeolojik birimdeki 50m grid sayısıdır. Kısım 7:Deprem Analizi 7-37

38 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması 100% 2,500 80% 2,000 60% Oran% 1,500 Alan (h 40% 1,000 20% 500 0% ADALAR AVCILAR BAHÇELİEVLER BAKIRKÖY BAĞCILAR BEYKOZ BEYOĞLU BEŞİKTAŞ BÜYÜKÇEKMECE BAYRAMPAŞA EMİNÖNÜ EYÜP FATİH GÜNGÖREN GAZİOSMANPAŞA KADIKÖY KARTAL KAĞITHANE KÜÇÜKÇKMECE MALTEPE PENDİK SARIYER ŞİŞLİ TUZLA ÜMRANİYE ÜSKÜDAR ZEYTİNBURUNU ESENLER ÇATALCA SİLİVRİ 0 Diğer Kuvaternar depozit Yapay Dolgu Zemin Sıvılaşma potansiyelli Alan Şekil Sıvılaşma Potansiyelli Zeminlerin İlçelere Göre Dağılımı (2) Zemin parametrelerinin oluşturulması 1) Zemin bilgilerinin toplanması Analiz edilen alan içindeki zemin durumlarıyla ilgili bilgi kaynaklarına göre aşağıdaki veriler kullanılmıştır: Analiz alanında Çalşma Ekibi tarafından yürütülen sondajları temel alan sondaj logları (No. C1-C5, D1-D5 ve E1-E5) ve labaratuar testlerinin sonuçları (46 örnek). Aynı alanın mevcut sondaj logları (480 sondaj kuyusu için) ve geçmiş labaratuar testlerinin sonuçları ( 93 sondaj kuyusu için, 214 örnek). Geçmiş zemin laboratuvar deneylerinin eldeki sonuçlarının sayısı mevcut sondaj loglarının sayısından çok daha azdır, ve geçmiş sondaj loglarının zemin sınıflandırmalarının çoğu mühendislerin ampirik ve kualitatif değerlendirmelerinin sonucu olarak belirlenmiştir. Bundan dolayı, sadece Zemin Tanımlaması bölümünde tanımlanan matriks bilgisi mevcut sondaj loglarından kullanılmıştır. 2) Zemin özelliklerinin sınıflandırılması Birçok durumda, zemin özelliği dağılımı çok karmaşık bir yapı ortaya koymaktadır, ve Çalışma Alanının özellikle vadilerine dağılmış olan kuvaternar çökel tabakalarının evrelerinin yatay ve dikey doğrultuda karmaşık olmaları beklenir bir durumdur. 7-38

39 Bununla birlikte zemin bilgisinin sınırlı olmasından dolayı bu karmaşık tabakaları yansıtan ayrıntılı çalışmanın gerçekleştirilmesi zordur. Bu durumda, sınırlı bilgiyi aşağıda gösterildiği gibi, zemin özelliklerinin sınıflandırılmasının sadeleştirilmesi ile en etkin şekilde kullanarak, mümkün olabilecek en geniş alan için zemin sıvılaşma potansiyelinin çalışılmasına karar verilmiştir: Yapay Dolgu: Yapay dolgu zeminde çeşitli malzemenin kullanıldığı tahmin edilmektedir ve her zemin için bir sabit belirlemek zordur. Bundan dolayı, Yapay Dolgu, ortalama zemin özelliklerine sahip kabul edilerek, başlı başına bir zemin özellik bölümü olarak alınmaya karar verilmiştir. Kuvaterner çökel: Sıvılaşma incelenirken, zemin özellikleri temel ve ihtiyaci olarak killi zemin, kumlu zemin ve çakılı zemin olarak sınıflandırılmıştır. Mevcut sondaj loglarından alınan etkin verinin matriksler olduğu dikkate alınırsa, Qal ve Kşf sınıflarının kendi içlerinde üçer bölüme ayrılması mantıklıdır. Sonuç olarak, kuvaternar depozit Qal-Kil, Qal- Kum, Qal-Çakıl, Kşf-Kil, Kşf-Kum ve Kşf-Çakıl olarak sınıflandırılmıştır 3) Zemin parametrelerinin oluşturulması Çalışma için gerekli olan zemin parametreleri N değeri, Birim Ağırlık, İnce Tane İçeriği, etkin tane boyutu, ortalama tane çapı ve Plastisite indeksidir. Herbir parametre istatistiki olarak işlenmiş ve herbir zemin sınıflandırması için oluşturulmuştur. Qal-Kum için sabitlerin oluşturulmasında Şekil de örnek olarak gösterildiği gibi veri dağılımı kullanılmış ve sonuç olarak sabitler oluşturulmuştur. Zemin özelliği ile ilgili işlenmemiş veri ve grafikler için Ekler e bakınız. Kısım 7:Deprem Analizi 7-39

40 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması FC(%), PI D10, D50 (mm) N value Depth (m) FC(Existing) PI(Existing) FC(JICA) PI(JICA) Average : FC Average : PI Depth (m) D10(Existing) D50(Existing) D10(JICA) D50(JICA) Average : D10 Average : D50 Depth (m) N(Existing) N(JICA) Average : N (a) İnce taneli İçerik : FC (b) Ortalama ve Etkin (c) N değeri Plastisite İndeksi : PI Tane Boyu Şekil Qal-Kum (Örnek) 7 çeşit zemin sınıfının herbiri için birim ağırlık verisi mevcut olmadığından bu veriler, çeşitli zemin sınıflarının yaklaşık birim ağırlıklarını içeren Tablo kaynak alınarak oluşturulmuştur. (Japanese Design Specification of Highway Bridge, 1990). Tablo Çeşitli zemin tiplerinin birim ağırlık, ortalama parçacık boyu ve ince partikül içeriği yaklaşık değerleri Zemin Tipi Yeraltı Suyu Altındaki Birim Ağırlık t2 (tf/m 3 ) Yeraltı Suyu Üstündeki Birim Ağırlık t1 (tf/m 3 ) Ortalama Tane Çapı D50 (mm) İnce taneli İçerik FC (%) Jeoloji Sınıflandırması Üst Toprak Silt Kumlu Silt Qal-Kil, Kşf-Kil Siltli İnce Kum Çok İnce Kum İnce Kum Orta Kum Kalın Kum Qal-Kum,Qal-Çakıl,Kşf-Kum Çakıllı Kum Yapay Dolgu, Kşf-Çakıl Kaynak: Japanese Design Specification of Highway Bridge (Kısmen Uyarlanmış) Tablo te hesaplamalarda kullanılan zemin özellik katsayıları listelenmiştir. 7-40

41 Tablo Sıvılaşma Analizi için Zemin Özellikleri Özeti Jeoloji Sınıflandırması FC (%) PI D10 (mm) D50 (mm) N t2 (tf/m 3 ) t1 (tf/m 3 ) Yapay Dolgu Qal-Kil no data Qal-Kum Qal-Çakıl Kşf-Kil Kşf-Kum Kşf-Çakıl FC : İnce Taneli içerik PI : Plastisite İndeksi D10 : Efektif Tane Çapı D50 : Ortalama Tane Çapı N : N değeri t1 : Yeraltı Suyunun Üstünde Birim Ağırlık t2 : Yeraltı Suyunun Altında Birim Ağırlık (3) Yeraltı suyu seviyesi Mevsimlere ve gel-git seviyelerine bağlı yeraltı su seviyesi değişimleri bilinmemektedir. Bu nedenle hesaplamalarda kullanılan yeraltı su seviyesi, Çalışma Ekibi nin sondaj çalışmaları süresince ve gözlem sondajlarında gözlemlenen en sığ yeraltı su seviyesi dikkate alınarak GL-1 m (GL:Zemin Yüzeyi) olarak oluşturulmuştur. Bu, açık olarak güvenlik tarafda kalan bir tahmindir. (4) Zemin Modellemesi Her nekadar sıvılaşma üzerine yapılacak çalışma daha geniş bir alanı kapsayacak şekilde planlanmış olsada, Çalışma Alanı nda mevcut zemin verisi sınılıdır ve zemin özellikleri sınıflandırması 7 sınıfta toplanacak şekilde sadeleştirilmiştir. Yüksek riske sahip olan ilçeleri belirlemek için sıvılaşma potansiyeline sahip zemin dağılımını elde etmek, bu çalışmanın amacı olduğundan dolayı, mümkün olan en geniş alanı kapsayacak sıvılaşma potansiyeli değerlendirmesiyle ilgili yargıya varmak gereklidir. Bu noktadan hareketle, Çalışmanın amaçları ve mevcut zemin bilgileri dikkate alınarak aşağıdaki prosedürleri izleme yoluyla zemin modellemesi oluşturulmuştur. Zemin tabakalarının kesitleri, Yapay Dolgu ve Kuvaternar Depozit yapıları kapsayan 7 jeolojik sınıf (Qal-Kil, Qal-Kum, Qal-Çakıl, Ksf-Kil, Ksf-Kum and Ksf-Çakıl) temel alınarak hazırlanmıştır. Zemin konfigürasyonu ve kesitler temel alınarak üç boyutlu zemin tabakası yapıları belirlenmiştir. Kısım 7:Deprem Analizi 7-41

42 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması Sismik hareket hesaplaması için en küçük birim olan 500 m. gridler kullanılarak ve herbir gride ortalama bir zemin yapısı girilerek, zemin tabakalarının model kolonları hazırlanmıştır. (Ref. Şekil 7.3.7). Yüzeyden maksimum 20 m derinliğe kadar olan zemin tabakalarını kapsayan modeller oluşturulmuştur. <Örnek> - Yapay Dolgu yada Kuvaternar Çökel, ya da her ikisi birden sürekli biçimde 20 m. yada daha kalın bir zemin tabakası oluşturacak şekilde dağılım gösterdiğinde, yüzeyden 20 m. derinliğe kadar zemin tabakası modellenir. - Yapay Dolgu yada Kuvaternar Depozit, yada her ikisi birden 20 m. den daha az bir derinlikte dağılım gösterdiğinde, 20 m. den daha az derinliğe kadar zemin tabakası modellenir. Şekil de Yapay Dolgu ve Kuvaternar Depozit yapıların çoğunlukta olduğu alanlardaki 500 m. gridler gösterilmektedir. (1492 grid). Özellikle, zemin verisi mevcut olan ve sıvılaşma çalışması gerçekleştirilmiş spesifik bölgeler kırmızı çizgilerle çerçevelendirilmiştir. (179 grid). (5) En yüksek zemin ivmesi Deprem analizinin sonuçlarından elde edilen en yüksek zemin ivme değerleri hesaplamalara dahil edilmiştir. Sıvılaşma çalışmaları iki durum için gerçekleştirilmiştir, Model C and Model A. 7-42

43 500m 500m Grid 1 Grid 2 20m MODELLEME Grid 1 Grid 2 m 3.0 m.0 5 m 5.5 m 6.5 Zemin Qal Çakıl Qal kum Qal Çakıl Qal kil Jeoloji Modeli Grid 1 Grid 2 Kalınlık (m) Zemin Kalınlık Yapay Dolgu Qal Kil - - (m) Jeoloji Model LEJANT YapayDolgu Zemin Qal-Kil Qal-Kum Qal- Çakıl Tersiyer Jeoloji Sınırı Modelleme Blok Sınırı Şekil Zemin Modelinin Şematik Diyagramı Kısım 7:Deprem Analizi 7-43

44 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması Şekil Sıvılaşma Potansiyeli Alanı Şekil Sıvılaşma Potansiyeli Alanı 7-44

45 Sıvılaşma Potansiyeli Herbir grid için analizin sonuçları Ek te gösterilmiştir. Bu sonuçlar Tablo ve Şekil Şekil de özetlenmiştir. Tablo Sıvılaşma Potansiyeli Sıvılaşma Analizinin Özeti Kriter Açıklama Model A Grid Sayısı Model C Çok Yüksek 15<P L Zemin iyileştirmesi kaçınılmazdır Göreceli Yüksek 5<P L 15 Zemin iyileştirmesi gereklidir. Önemli yapıların incelenmesi kaçınılmazdır Göreceli Düşük 0<P L 5 Önemli yapıların incelenmesi gereklidir Çok Düşük P L =0 Önlem gerekli değildir Bilinmeyen - Zemin bilgisi mevcut değil. 1,313 1,313 Kısım 7:Deprem Analizi 7-45

46 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması Şekil Sıvılaşma Potansiyeli Dağılımı: Model A Şekil Sıvılaşma Potansiyeli Dağılımı: Model A 7-46

47 Şekil Sıvılaşma Potansiyeli Dağılımı: Model C Şekil Sıvılaşma Potansiyeli Dağılımı: Model C Kısım 7:Deprem Analizi 7-47

48 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması Deprem Modeli C nin sonuçları Model A dan biraz daha yüksek bir sıvılaşma potansiyeli göstermektedir. Sıvılaşma potansiyeli farklı alanlarda değişiklik göstermektedir. Bazı alanlar düşük sıvılaşma potansiyeli gösterirken diğer bir alan yüksek bir sıvılaşma potansiyeli göstermektedir. Yüksek sıvılaşma potansiyeli gösteren alanlar aşağıdaki gibidir; (1) Küçükçekmece Gölü nün batısında, K-KD dan G-GB yönünde yayılan bataklık boyunca uzanan alan (2) Küçükçekmece Gölü nün güneyindeki kum yığını (3) Zeytinburnu sınırına yakın kıyı kesimi (4) Fatih ve Eminönü arasındaki sınıra yakın kıyı kesimi (5) Haliç in kıyı kesimi (6) Haliç boyunca uzanan bataklık (7) Beyoğlu ndaki Gazi Hasan Paşa Parkı na uzanan bataklığın ortasındaki alan (8) Beşiktaş iskelesi civarındaki alan (9) Avrupa yakasında Boğaziçi Köprüsü nün kuzeyindeki civar kıyı kesimi (10) Tuzla daki Sakız Adası yarımadasına yakın alan Tablo yukarıda belirtilen alanlardaki genel arazi kullanımını göstermektedir. Tablo Alan a b c d e f g h i j Bataklık. Bina yok. Yüksek Sıvılaşma Potansiyelli Alanlarda Arazi Kullanımı Arazi Kullanımının Genel Özellikleri Sulukumun ortasından çevreyolu geçmektedir. Az ve orta katlı ticari binalar ve konutlar bulunmaktadır. Çoğunlukla park ve açık alan olarak kullanılmaktadır. Kentsel planlama alanında az sayıda bina mevcuttur. Yoğun olarak az ve orta katlı ticari binalar ve konutlar mevcuttur. Körfez boyunca uzanan alan liman olarak kullanılmaktadır. Yollarla liman arasındaki alan park olarak ve karada kalan kısım genelde ticari bölge olarak kullanılmaktadır. Nehir boyunca zayıf toprak. Çoğunlukla park yada yeşil alan olarak kullanılmaktadır. Çoğunlukla park yada yeşil alan olarak kullanılmaktadır. Birçok az katlı konut bulunmaktadır. Bir liman mevcuttur. Yollar ile deniz arasındaki kısım park olarak ve karada kalan kısım genelde ticari bölge olarak kullanılmaktadır. Alan park ve yeşil alan olrak kullanılmaktadır. Sahil endüstri bölgesi olarak kullanılmaktadır. Kaynak: JICA Çalışma Ekibi 7-48

49 Tablo ve Şekil ilçe bazında sıvılaşma potansiyeli analizinin sonuçlarını göstermektedir. Tablodaki alan, jeolojik zemin yapısı üzerindeki 500 m grid sonuçlarını yansıtacak şekilde hesaplanmıştır. Sıvılaşma analizi yapılan alanın sıvılaşma potansiyelli alana oranı %17 dir. Sıvılaşma analizi yapılmamış olan ilçeler; Adalar, Büyükçekmece, Bayrampaşa, Sarıyer, Şişli, Esenler, Çatalca ve Silivri dir. Potansiyelin Çok Yüksek (Model C) olarak değerlendirildiği alanların 40 ha. dan geniş olduğu ilçeler ise Küçükçekmece, Eyüp, Avcılar ve Beyoğlu dur. Kısım 7:Deprem Analizi 7-49

50 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması 2, ,000 1,500 1, ADALAR AVCILAR BAHÇELİEVLER BAKIRKÖY BAĞCILAR BEYKOZ BEYOĞLU BEŞİKTAŞ BÜYÜKÇEKMECE BAYRAMPAŞA EMİNÖNÜ EYÜP FATİH GÜNGÖREN GAZİOSMANPAŞA KADIKÖY KARTAL KAĞITHANE KÜÇÜKÇKMECE MALTEPE PENDİK SARIYER ŞİŞLİ TUZLA ÜMRANİYE ÜSKÜDAR ZEYTİNBURUNU ESENLER ÇATALCA SİLİVRİ Sıvılaşma Liquefaction Pot. Alanı Potential (ha) Area (ha) Ratio ; Liquefaction Potential Area / District Area (%) Oran: Sıvılaşma Pot. Alanı/ İlçe Alanı (%) Hesaplanmayan No Calculation ÇokDüşük Very Low GöreceliDüşük Relatively Low Relatively High GöreceliYüksek Very High Çok Ratio Yüksek of Liquefaction Potential Area Sıvılaşma Potansiyelli Alan Oranı Şekil İlçelere Göre Sıvılaşma Analizi Sonuçları (Model C) ve Sıvılaşma Potansiyelli Alanlarının Oranı Sıvılaşma değerlendirmesinin sonuçları ışığında gelecekte yapılması gereken işler aşağıda belirtilmiştir: Tercihen yüksek sıvılaşma potansiyeli gösteren alanlar için daha kesin değerlendirme gerçekleştirmek amacıyla ayrıntılı çalışmalar yapılmalıdır. Dolgu alanları yada Alüvyonlu zeminde bu çalışmada ayrıntılı değerlendirme yapılmamıştır, veri toplanması ve ek zemin çalışması ile bu alanların yeniden değerlendirmesinin yapılması gerçekleştirilmelidir. Bu çalışmanın amacı yüksek sıvılaşma potansiyeline sahip alanların işaretlenmesidir. Bundan dolayı, yapay dolgu ve Alüvyonlu zeminde bulunan önemli tesisler için özel detaylı çalışma yapılması gereklidir. 7-50

51 Kısım 7:Deprem Analizi 7-51

52 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması Tablo İlçelere Göre Sıvılaşma Analizi Sonuçları Code District ilçe Yapay Dolgu ve Kuvaternar Depozit Man Made Ground and Quatenary Deposit (ha) Very High (ha) Çok Yüksek Göreceli Yüksek Model A Göreceli Düşük Sıvılaşma Liquefaction Potansiyelli Potential Alan Area (ha) (ha) Çok Düşük Hesap yok Çok Yüksek Göreceli Yüksek Relatively Relatively No Relatively Very Low Very High High Low Calculation High Model C Göreceli Düşük Çok Düşük Hesap yok Relatively No Very Low Low Calculation Hesaplanan alan /Sıvılaşma Pot. Calculation Area / Liquefaction Potential Area (%) Alanı (%) 1 ADALAR AVCILAR BAHÇELİEVLER BAKIRKÖY BAĞCILAR BEYKOZ BEYOĞLU BEŞİKTAŞ BÜYÜKÇEKMECE BAYRAMPAŞA EMİNÖNÜ EYÜP FATİH GÜNGÖREN GAZİOSMANPAŞA KADIKÖY KARTAL KAĞITHANE KÜÇÜKÇKMECE 2, , , MALTEPE PENDİK SARIYER ŞİŞLİ TUZLA ÜMRANİYE ÜSKÜDAR ZEYTİNBURUNU ESENLER ÇATALCA 2, , , SİLİVRİ Toplam Total 13, , ,

53 7.4. Eğim Durumu Hesaplaması Eğim Durumu Hesaplama Yöntemi (1) Mevcut Topografik Durum ve Eğim Durumu Kutay Özaydın(2001) eğimlerin genel durumunu aşağıdaki gibi özetlemiştir: Yüzey jeolojisinin Güngören ve Gürpınar Formasyonu olduğu alanlarda birçok yerde toprak kayması meydana gelir. Bu kayma olayı, 1) zemin yüzey eğim yüzdesi %30 dan fazla ise 2) kazma ve doldurma işlemleri gerçekleştirilmiş ise 3) yer altı su seviyesinde değişiklik oluyorsa, açıkça görülebilir. Erdoğan Yüzer (2001) eğimlerin genel durumunu aşağıdaki gibi özetlemiştir: Anadolu yakasında, yüzey jeolojisi genellikle kaya olduğundan toprak kayması olmaz. Avrupa yakasında, kıyı kesimi boyunca ve komşu alanlarda toprak kayması gözlenir. Bu olay Silivri ilçesinin ilersine kadar gözlenir. Kaymanın ölçeği 50 ile 100 lerce metrelik kayan bloklar şeklinde karmaşıktır. Özellikle Büyükçekmece Gölü nün doğu yakasındaki eğim, Avcılar ilçesinin güney kıyısı ve Küçükçekmece Gölü nün güneybatı sahili tipik toprak kayması alanlarıdır. Bu alanlarda zemin dayanımı, yerel koşullar gibi dikkate alınır. JICA Çalışma Ekibi, bazı kaya formasyonlarında da eğimden kaynaklanan yüzey tahribatları gözlemlemiştir. Bu alanlarda, eğim yüzdesi %100 ün üzerinde bir değer göstermekte ve bu yüzeylerin önünde ya da üstünde konutlar bulunmaktadır. Yukarıdaki eğim durumlarını dikkate alarak, büyük eğim tahribatları aşağıdaki gibi sınıflandırılır; Kaya Formasyonu Alanı Ayrışmış alan ya da talus un yüzey tahribatları dikkate alınır. Yüzlerce metre boyutunda geniş kaya kütle göçmeleri dikkate alınmaz. Bu tip geniş tahribat alanlarının duraylılığı syrıntılı araştırmalar temel alınarak incelenmelidir. Tersiyer Formasyon Alanları Güngören ve Gürpınar Formasyonu gösteren alanlar daima toprak kayması yaşarlar. Zemin dayanımı yerel koşullar olarak dikkate alınır. Aşınmış alan yada şev yüzey tahribatları diğer Tersiyer çoğunluklu alanlarda dikkate alınmıştır. Kuvaterner Formasyon ve Dolgu Malzeme Alanları Genel dairesel kayma dikkate alınmıştır. Kısım 7:Deprem Analizi 7-53

54 Türkiye Cumhuriyeti İstanbul İli Sismik Mikro-Bölgeleme Dahil Afet Önleme/Azaltma Temel Planı Çalışması (2) Eğim Durum Hesaplama Metodu Bilge Siyahi ve Ansal mikrobölgeleme amaçlı eğim durum işlemlerini irdelemiştir. Bu işlemler Sismik Jeoteknik Riskler in Bölgelendirme Kılavuzu nu (TC4, ISSMFE (1993)) ortaya koymaktadır. Bu işlemlerin uygulanabilir olduğu Adapazarı bölgesinde, Akyokuş kasabasında meydana gelen 1967 depreminde görülmüştür. Bilge Siyahi (1998) bu işlemleri yeniden gözden geçirmiştir.kesme kuvvetindeki derinlikle olan değişim dikkate alınır ve potansiyel tahribat yüzeyi dönel yüzey olarak alınır. Sonuç olarak, eğim stabilitesi için güvenlik faktörü Fs şu şekilde formüle edilir; Fs = N 1 tanφ (eq.7.4.1) N 1 : stabilite sayısı φ: iç sürtünme açısı Böylece güvenlik faktörü, kesme kuvveti açısı ve eğim ve tahribat yüzeyinin birleşimini temsil eden denge sayısına (N 1 ) bağlıdır. Denge sayısının en düşük değeri eğimin ve N in birleşimi üzerine parametrik bir çalışma gerçekleştirerek, Şekil de verilen en kritik tahribat yüzeyini bulmak için belirlenir. Minimum N 1 değerindeki değişim β (eğim açısı) ve A (deprem ivmesi) nin bir fonksiyonu olarak ifade edilebilir. Böylece eğer φ değeri belirlenebilir yada tahmin edilebirse, minimum güvenlik faktörünü (Fs) hesaplamak mümkün olacaktır. Şekil Kaynak: Siyahi (1998) Yatay Eksen: Eğim Yüzdesi (derece) Dikey Eksen: Minimum kesme kuvveti indeksi A: İvme g: Yerçekim ivmesi Eğim Yüzdesi, Sismik Katsayı ve Minimum Kesme Kuvveti Denge Sayısı Arasındaki İlişki 7-54

55 (3) Analiz Prosedürünün İrdelenmesi Çalışma Alanı içerisinde eğim karakteristiği değişiklikler göstermektedir ve her eğim için deteylı biçimde eğim tahribat parametrelerinin tanımlanması zordur. Bundan dolayı, eğim tahribat sınıflandırması kabulü yapılarak eğim stabilitesinin kalitatif olarak hesaplanması gerekliliği vardır. Siyahi nin işlemleri, yüzey tahribatının ve eğimin değişik şekilleri için minimum güvenlik faktörünü elde etmek açısından fikir vermektedir. İşlemler dönel kayma dairesel ark tahribatını ve normal olarak konsolide edilmiş zemini kabullenir. Sadece eğim yüzdesi ve kesme kuvveti hesaplama için gerekli veriyi oluşturmaktadır. Dahası, parametrik yaklaşımın sonucu olarak, bu işlem yolu sadece dönlel yüzey tahribatını değil, bir ölçüde diğer tip yüzey tahribatınıda dikkate almaktadır. Çalışma Alanı içerisindeki eğimler ve tahribat tipleri daima Siyahi nin işlemlerindeki kabuller gibi değildir. Bununla birlikte bu yol eğim tahribat sınıflandırması dikkate alındığında avantajlıdır. Bu çalışmada, Siyahi yöntem küçük analiz birimleri için eğim durum hesaplanırken uygulanmıştır. Her hesaplama sonucu mikrobölgeleme birimleri içine işlenmiştir. (4) Analiz Yöntemi ve Denge Hesaplaması Hesaplama metodunun başlıkları aşağıda tanımlanmış ve Şekil de gösterilmiştir. Kısım 7:Deprem Analizi 7-55