YER KABUĞUNUN HAREKETLERİ. Yer kabuğu, dış şeklini ve iç yapısını değiştiren çeşitli kuvvetlerin etkisi altındadır.

Transkript

1 YER KABUĞUNUN HAREKETLERİ Yer kabuğu, dış şeklini ve iç yapısını değiştiren çeşitli kuvvetlerin etkisi altındadır. Bunlardan dış kuvvetler ayrışma, aşınma, kırılma, kıvrılma vb gibi olayları oluşturan kuvvetlerdir. İç kuvvetler ise hızlı ve yavaş, uzun süreli ve kısa süreli hareketler oluştururlar.

2 UZUN SÜRELİ VE YAVAŞ HAREKETLER ( Epirojenik ve orojenik hareketler) Epirojenik Hareketler: Yer kabuğunda çok yavaş (yılda 1-2 mm ile 1-2 cm kadar) bir şekilde düşey veya yatay hareketlere denir. Epirojenik hareketler kıta oluşumu anlamına gelir. İskandinavya yarım adası ve Kanada daki yükselme şu an bile devam etmektedir. Venedik şehri de yılda 4mm'lik bir hızla Adriya Denizine batmaktadır.

3

4 Milyonlarca yıl önce deniz diplerinde çökelen kalın tortuların deniz seviyesinin üzerine çıkmış olması yer kabuğunun bu bölgede önce alçaldığını (çökme olayının meydana geldiğini), daha sonra yavaş yavaş yükseldiğini gösterir. Akarsu ve deniz kıyılarında görülen yatay ve az eğimli çakıl, kum, silt, kil ve kavkı kalıntılarından oluşan düzlükler (taraçalar) epirojenik hareketlere bağlı olarak gelişmiştir.

5 Orojenik Hareketler: Dağ oluşumu anlamına gelen orojenik hareketlerde yan basınçlar ve teğetsel iç kuvvetler etkilidir. Orojenik hareketlerle tabakalı tortul kayaçlar kıvrılır, kırılır ve yükselirler. Orojenik hareketlerin etkisi ile yer kabuğunda bir daralma ve üst üste binmeler meydana gelir. Plaka (levha) tektoniği açısından dağ oluşumu; Dalma- batma zonlarında biriken binlerce metre kalınlığındaki tortuların ve magmatik malzemenin dalma zonunu sınırlayan iki plakanın birbirlerine yaklaşarak çarpışması sonucu oluşur. Böylece Alpler, Toroslar ve Himalayalar gibi kırıklı, kıvrımlı ve bindirmeli (naplı) dağ şeritleri oluşur.

6 Jeolojik devirler boyunca, yaşlıdan gence doğru Hüroniyen, Kaledoniyen, Hersiniyen Alpin orojenezi adı verilen 4 büyük dağ oluşum hareketi vardır.

7 Kıvrım Dağları Yer kabuğunu oluşturan levhaların birbirine yaklaştığı yerlerdeki tortul tabakalar esnek yapıda ise kıvrılarak yükselir. Böylece kıvrım dağları oluşur. Avrupa da Alp ler, Asya da Himalayalar, Türkiye de Toroslar ve Kuzey Anadolu dağları orojenik hareketlerle oluşmuştur. Kıvrılma sonucu oluşan yapılarda tabakaların çanak şeklini aldığı çukur kısımlarına senklinal, kubbemsi şekilde yüksekte kalan kısımlara antiklinal denir. Kırık Dağları Jeosenklinallerde biriken tortul tabakaların sertlik derecesi birbirinden farklı olabilir. Orojenik hareketler sırasında esnek tabakalar kıvrılırken, kıvrılamayacak kadar sert olan tabakalar kırılır. Bu kırık hatlarına fay adı verilir. Kırılma sonucunda yükselen kısma horst, alçakta kalan kısma ise graben denilmektedir. Menteşe dağları, Kazdağı, Madra dağı, Amanos (Nur) dağları

8

9 KISA SÜRELİ VE ANİ HAREKETLER (Depremler) Katı, rijit litosfer bloklarının kırılmaları ve kaymaları sonucu açığa çıkan elastik deformasyon enerjisinin deprem dalgaları şeklinde oluşan titreşim hareketlerine deprem denir. Deprem yer yüzünde duyulan doğal kökenli yer sarsıntılarıdır.

10 Faylar ve bunlara bağlı olarak büyük depremlerin oluşumu elastik kırılma teorisi adı verilen bir teori ile açıklanır. Bu teoriye göre faylanmadan önce fay doğrultusunun iki tarafında kayaç içindeki elastik deformasyona bağlı deformasyon enerjisi birikimi meydana gelir. Biriken bu enerjinin kayacın elastik kırılma direncinden büyük olması durumunda kırılma veya önceden var olan bir kırık boyunca meydana gelen kayma sırasında açığa çıkan elastik deformasyon enerjisinin sismik dalgalar (deprem dalgaları) şeklinde yayılması ile deprem oluşur.

11 Faylanmayı ve depremi oluşturan ilk kırılma ve kayma noktası depremin odak (hiposantr) noktasıdır. Kırılma ve kayma (yaklaşık 3,5 km/sn hızla sismik dalga yayan) yüzlerce km uzunlukta olabilir. Odak noktasının yeryüzündeki iz düşümüne depremin episantr (dış merkez) noktası denir. Depremin yeryüzünde en şiddetli hissedildiği nokta episantr noktasıdır. Bu noktadan uzaklaştıkça depremin etkisi azalır. Deprem bölgesinde aynı hasarlı noktaların birleştirilmesi ile izoseist (eş deprem hasar) eğrileri elde edilir. Bu eğriler yardımı ile deprem bölgesinin izoseist haritaları yapılır.

12 DEPREMLERİN ŞİDDETİ VE BÜYÜKLÜĞÜ Bir depremin şiddeti o noktadaki etkisinin derecesi ile belirlenir. Bu amaçla yapılmış şiddet sınıflamaları içinde en çok kullanılanları Mercalli şiddet cetvelidir.

13 Şiddeti Tanımı Zemin ivmesi (m/s 2 ) I Yalnız duyarlı aletler algılar 0.01 II Özellikle üst katlarda, dinlenmekle olan kimseler tarafından hissedilir. Hassas bir biçimde asılı olan cisimler sallanabilir III IV V VI VII VIII IX X XI XII Bina içinde hissedilir, fakat deprem olup olmadığı her zaman anlaşılmaz. Duran otomobiller yanından kamyon geçmiş gibi sallanır. Bina içinde çoğunluk ve dışarıda az kimse tarafından hissedilir, Gece bazı kimseler uyanır, kap-kaçak, kapı-pencere sallanır. Hemen herkes hisseder. Tabaklar ve sıvalar düşer, pencereler kırılır, uzun cisimler oynar. Herkes hisseder, birçoğu korkup dışarı fırlar. Bacalar, sıvalar düşer, hafif hasarlar olur. Herkes dışarı kaçar. Yapıda sağlamlığına bağlı olarak değişen hasarlar oluşur. Otomobil sürücüleri de algılar. Duvarlar çerçevelerden ayrılıp dışarı fırlar. Anıtlar, bacalar, duvarlar devrilir. Kum ve çamur fışkırır. Yapılar temelinden ayrılır, çatlar, eğilir. Zemin ve yeraltı boruları çatlar. Kagir ve çerçeve yapıların çoğu tahrip olur. Zemin çatlar, raylar eğilir. Toprak kaymaları olur. Yeni tip yapılar ayakta kalabilir, köprüler tahrip olur. Yeraltı boruları kırılır. Toprak kayar. Raylar bükülür. Hemen her şey harap olur. Toprak yüzeyinde dalgalanma görülür. Cisimler havaya fırlar

14 Bu cetvelde etki derecesine göre 12 deprem şiddeti ayırtlanmıştır. Bunlardan I şiddetindeki deprem aletle kaydedilebilen düşük şiddetteki depreme; XII şiddetindeki deprem ise tam yıkılmaya karşılık gelen en şiddetli depreme karşılık gelir. Bir depremin yaptığı hasarın yapıların sağlamlığına da bağlı olduğu göz önünde bulundurulursa, böyle bir sınıflamanın deprem şiddetinin mutlak olarak sınıflamasında kullanılması hatalı olur. Buna rağmen yapıların sağlamlık durumunun birbirine yakın olduğu varsayılarak bir depremin şiddeti bu cetvelle değerlendirilebilir.

15 Bir depremin büyüklüğü deprem sırasında ortaya çıkan enerji miktarı ile ilgilidir. Ancak bu enerji miktarının hesaplanması güçtür. Bu nedenle depremlerin şiddetinin belirlenmesinde deprem dalgalarının en büyük genliği ölçü olarak kullanılır. Ancak en büyük genlikleri birbirine eşit olan farklı frekanstaki dalga hareketlerinin etkileri ve yaydıkları enerji miktarı birbirinden farklıdır. Bir deprem hareketi birden çok sayıdaki dalganın üst üste binmesi şeklinde oluştuğu için daha da karmaşıktır. Buna rağmen uygulamanın kolaylığı açısından en büyük genlik depremin büyüklüğünün belirlenmesinde bir ölçü olarak kullanılır.

16 Depremin büyüklüğü RİCHTER ölçeği ile ifade edilir. Bu büyüklük depremin episantr (merkez) noktasından 100 km uzakta bulunan Wood- Anderson sismografı ile ölçülen zemin hareketinin mikron cinsinden ölçülen maksimum genliğinin logaritması alınarak hesaplanır. Buna göre büyüklüğü 6 dan fazla olan depremler hasar oluşturan depremlerdir. 17 Ağustos 1999 Gölcük Depreminin büyüklüğü 7.4 olarak hesaplanmıştır.

17 M=log(A/A 0 (δ)) Bu formülde M depremin büyüklüğünü, A Wood-Anderson sismografının maksimum sapmasını, A 0 (δ) ise depremin merkezinin uzaklığına bağlı olarak değişen bir fonksiyonu ifade eder.

18 Deprem hareketi sırasında açığa çıkan enerji (E) ile deprem büyüklüğü (M) arasında aşağıdaki bağıntı verilmiştir. E=104,8 + 1,5 M Burada; M= Richter ölçeğine göre depremin büyüklüğü E=Enerji (Erg)

19 DEPREM DALGALARI Deprem sismik enerjinin boşalımıdır. Bu enerji boşalımı hiposantr (odak noktasından) noktasından yeryüzüne doğru yayılan çeşitli deprem dalgaları ile sağlanır. Deprem sırasında oluşan dalgalar 1- Cisim dalgaları (P ve S dalgaları) 2- Yüzey dalgaları (Rayleigh ve Love (L) dalgaları) olmak üzere 2 türlüdür.

20 P Dalgaları Hızları (Vp) 5,5-7 km/sn arasında değişen bu dalgalar hızlarından dolayı kayıt merkezine ilk gelen dalgalardır. Bundan dolayı bu dalgalara primer (ilk) dalgalar da denir. P dalgalarının titreşimi yayılma doğrultusunda olduğu için bunlara boyuna dalgalar da denir.

21

22 S Dalgaları Yayılma hızları (Vs) daha az olduğu için kayıt merkezine ikinci olarak gelen dalgalardır. (Vs=0,6Vp). S dalgalarında titreşim hareketi yayılma doğrultusuna dik düzlem üzerinde aşağıyukarı yöndedir. Bu dalgalara enine dalgalar da denir.

23

24 Yüzey dalgaları P ve S dalgalarına göre hızları daha az, periyotları daha büyük ve boyları daha uzundur. Kayıt merkezine en son gelen bu dalgalar sismogram üzerinde en şiddetli titreşimlere karşılık gelirler. Yüzey dalgaları da S dalgaları gibi hasar oluştururlar.

25

26 Deprem dalgaları sismograf adı verilen aletlerle ölçülür. Sismograflarla alınan dalga kayıtlarına sismogram denir. Sismogramlar incelenerek deprem dalgalarının türleri belirlenir.

27 sismograf

28 Sismograf'ta, kolona bir tel ile asılı olan kütle, yer yatay olarak hareket ederken bir sarkaç gibi salınır. Kütlenin ucunda da, hareketli kağıt şerite sarsıntıyı kaydetmekte kullanılan bir kalem tutturulmuştur.

29

30 Richter ölçeğine göre deprem büyüklüğü; P ve S dalgalarının kayıt istasyonuna geliş zamanları arasındaki fark ve Sismogramdaki en büyük genlik yardımıyla abak kullanılarak belirlenir.

31

32 DEPREM ÇEŞİTLERİ Depremler karalarda meydana gelebileceği gibi okyanus diplerinde de meydana gelebilir. Okyanus diplerinde meydana gelenler deniz depremlerini oluşturur. Deniz depremlerinde deniz yüzeyi kabarır, balıklar sersemler veya ölürler. Deniz depremlerinin su içindeki dalgalarına tsunami (sismik deniz dalgası) denir. Bu dalgaların yükseklikleri 30 m'ye kadar erişir.

33

34

35

36 Meydana geliş zamanlarına göre: Haberci (öncü) depremler: Büyük depremlerden önce kaydedilen (aynı odak noktasından) küçük depremlere denir. Artçı depremler: Büyük depremlerden sonra bir süre aralıklarla devam eden daha küçük şiddetteki depremlere denir. (aynı odak noktasından)

37 Odak derinliklerine göre: sığ depremler 0-60 km orta derinlikte depremler km derin depremler >300 km Depremlerin çoğu sığ depremlerdir tarihli Gölcük depreminin odak derinliği 9 km hesaplanmıştır.

38 Sığ depremler episantr çevresinde şiddetle duyuldukları halde uzaklardan hissedilmez. Bunların yüzey dalgaları (L dalgaları) büyüktür. Odak derinliği arttıkça yüzey dalgaları küçülür. Çok derin depremlerde ise hemen hemen hiç kaydedilmez.

39 DEPREMLERİN İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ YÖNÜNDEN ÖNEMİ Dünyada meydana gelen depremlerin episantır (merkez) noktaları bir harita üzerine işlendiğinde bunların yer kabuğundaki levha (plaka) sınırlarında yer aldıkları görülür. Özellikle bu noktaların birisi Pasifik Okyanusu nu çevreleyen Pasifik Kuşağı; diğeri ise Cebelitarık' tan Endonezya Adaları'na kadar uzanan ve Türkiye' yi içine alan Akdeniz- Himalaya Kuşağı dır. Depremlerin % 68' i Pasifik kuşağında, % 21' i Akdeniz- Himalaya kuşağında %11 ise dünyanın diğer bölgelerinde meydana gelir. Dünyada bir yılda açığa çıkan deprem enerjisi Erg' dir. Bunun % 80' i Pasifik kuşağında yayılır.

40

41

42 Son 100 yıldan beri deprem açısından Türkiye'nin aktif bir dönem geçirdiği bilinmektedir. Bu nedenle inşaat projelerinde deprem dalgalarının özellikle yatay bileşeninin oluşturacağı hasara karşı gerekli önlemler alınmalıdır. İmar ve İskan Bakanlığı tarafından yapılmış olan deprem haritalarında Türkiye 5 deprem bölgesinde ayrılmıştır.

43

44 l. derece deprem bölgesinde beklenen ivme değeri 0.4 g' den büyük 2. " " " " " " 0.4 g- 0.3 g 3. " " " " " " 0.3 g-0.2 g 4. " " " " " " 0.2 g-0.1 g 5. " " " " " " 0.1 g'den küçük

45

46 Bu beş bölgede yapılacak inşaatlarda statik hesaplara eklenecek miktar, deprem yönetmeliklerinde depreme dayanıklılık katsayısı adı altında belirtilmektedir. Bu katsayı çok sayıda parametreye bağlı olduğundan belirlenmesinde dikkatli olmak gerekir. Baraj, köprü ve tünel gibi büyük yapıların projelendirilmesinde en şiddetli depremler göz önünde bulundurularak bazı kabuller yapılır.

47 Türkiye' de aktif faylara yakın barajlarda yatay ivme etkisi 0.2 g olarak alınmaktadır. Keban barajında yatay deprem ivmesi 0.1 g; düşey ivmesi ise 0.05 g alınmıştır. Deprem bölgesi dışında kalan bölgelerde ise barajlar için yatay ivme etkisi 0.05 g-0.1 g olarak alınmaktadır.