Afet İşleri Genel Müdürlüğü Deprem Araştırma Dairesi Laboratuarlar Şubesi

Transkript

1 Afet İşleri Genel Müdürlüğü Deprem Araştırma Dairesi Laboratuarlar Şubesi AVCILAR MİKROBÖLGELENDİRME ÇALIŞMALARI Mustafa GÜRBÜZ, Uğur KURAN, Ergün TÜRKER

2 AVCILAR NEDEN YIKILDI? 1999 Kocaeli depreminde merkez üssüne 100 km uzaklıkta olmasına rağmen İstanbul un Avcılar semtinin ağır hasar görmesi bu sorunun sorulmasına neden olmuştur. Tarihi kayıtlar incelendiğinde, Avcılar benzeri yıkımların olduğu görmekteyiz. Örneğin, Kütahya Gediz depremi, merkez üssüne 135 km uzaklıkta Bursa ovasında bulunan Ford fabrikasının ve birçok sanayi tesisinin ağır hasar görmesine ve bir kısmının da yıkılmasına neden olmuştur. Günümüzde bu tür yapısal hasarlardan kaçınmak için, deprem hasar modellerinin belirlenmesiyle zayıf noktalar çıkartılabilmekte böylece gelecekteki depremlerde zarar en aza indirilebilmektedir.bu konuda en etkili yöntemler; uygun arazi kullanımı planlarının oluşturulması ve geliştirilmesi, mühendislik yapıların hasar görülebilirliğinin saptanması, Mikrobölgeleme etütlerinin yapılması ve deprem tehlikesine uygun olarak yapılan bina düzenlemeleridir. Avcılar da yaptığımız çalışma mikrobölgelendirme etütleri kapsamına girmektedir. Oluşan hasarın nedenlerinin belirlenmesi ise çalışmanın ana amacıdır. Çalışmalar yapısal hasarların yüksek olduğu kesimlerde yoğunlaştırılarak yıkıma neden olan kritik zemin taşıma güçleri, korozyon durumu, zemin büyütmeleri ve zemin hakim peryodları gibi önemli parametreler elde edilmiştir.

3 AVCILAR DAN YAPILAN ÇALIŞMALAR İlk olarak bölgenin jeolojisi ve morfolojisi incelenmiştir. Mevcut veriler yapılan 14 adet sondaj çalışmalarıyla güncellenmiş ve Avcılar için yeni bir jeoloji haritası oluşturulmuştur(belirti 2001). Tarihsel deprem aktivitesi çeşitli kaynaklardan incelenerek İstanbul ve Marmara bölgesinde yıkıcı hasar yapmış 86 deprem derlenmiştir. Yapılan 65 dinamik konik penatrasyon çalışmalarıyla az hasarlı, orta hasarlı ve yıkık binaların oturduğu zeminlerin taşıma güçleri ve hasardaki etkisi incelenmiştir. 40 noktada yapılan rezistivite çalışmalarıyla bölgedeki aktif heyelanlar ve yeni süreksizlik düzlemleri belirlenmiştir. Ayrıca yeraltı suyunun korozyon etkisi tüm çalışma sahası için araştırılmış, sonuçlar orta çok yüksek aralığında sınıflandırılmıştır. 84 noktada yapılan Sismik çalışmalardan S ve P dalga hızları tüm Avcılar için değişimi elde edilmiştir. Zemin hakim periyodunun ve zemin büyütmesinin bulunması amacıyla Avcılar da 200 adet üç bileşenli mikrotremor kaydı alınmıştır.

4 JEOLOJİK BİRİMLER VE STRATİGRAFİK KESİT Alüvyon (Qal) Alüvyon oluşumları tipik olarak Haramidere içinde gözlenmektedir. Kendisinde daha yaşlı birimlerin aşınıp,taşınması ve birikmesi sonucu oluşmuştur.heterojen bir karışım göstermekte olup kalınlığı bir ila birkaç metre olarak gözlenmiştir. Bakırköy Formasyonu (Mb) Başlıca Mactra lı kireçtaşı ile marn/kil ardalanmalarından oluşan Bakırköy Formasyonu Güngören Formasyonu nun killi seviyeleri üzerine uyumlu olarak gelir ve inceleme alanında üst sınırı gözlenmez.birim üst Miyosen (Senozoyik) yaşlıdır. Güngören Formasyonu (Mg) İstanbul un güney batısında ve özellikle Güngören İ ilçesinde Çukurçeşme Formasyonu üzerinde ve Bakırköy Formasyonu nu naltında yer alan ve başlıca yeşilimsi gri renkli kil litolojisinden oluşmaktadır. Çukurçeşme Formasyonu(Mç) Çukurçeşme Formasyonu üzerinde iri taneli ve /veya çakıllı seviyelerle başlayıp giderek yer yer tutturulmuş bol mikalı,sıkı-çok sıkı, ince kum silt litolojisinin hakim olduğu bir seviye şeklindedir Gürpınar Formasyonu(Olg) Bu birim Avcılar sahili boyunca, Haramidere içinde yamaçları ile kısmen Küçük Çekmece Gölü kıyılarında gözlenmiştir. Başlıca koyu nefti-gri, yer yer bej-kahverengi renkli, lamineli,katı-sert kil, silttaşı litolojileri ile temsil edilir Belirti.2001

5 Avcılar genel jeoloji haritası (Belirti 2001)

6 Avcılar morfoloji haritası (Belirti 2001)

7 Avcılar eğim haritası (Belirti 2001)

8 Avcılar Bakırköy Kireçtaşının Dağılımı (Belirti 2001)

9 Grafikler hasarsız binaların bahçelerinde alınmışlardır. Buradaki en dikkate değer husus hasarsız binalarda darbe adetlerinin derinliğin fonksiyonu olarak düzenli artma göstermeleridir. Derinlerde bu taşıma gücünün 4-4.5kg/cm2 değerlerine eriştiği görülmektedir. Bu tür zeminlerde yer altı suyu genellikle çok derinlerde (17-20 m) kil ile kireçtaşı kontaklarında tespit edilmiştir. Zira Kireçtaşı su taşıyan bir birimdir ve genellikle kil kontaklarında yer altı suyuna rastlanmıştır.

10 Hasarlı binaların yoğunlaştığı kesimlerdeki zemin durumu ise; derinliğin artmasıyla aynı ölçüde taşıma gücünde artma görülmemekte, ani olarak azalan darbe adetleri muhtemelen kil veya silt formasyonun içerisinde yer altı su mevcudiyeti nedeniyle penetrasyon direncini azaltmaktadır.

11 Yıkık binaların oturduğu zeminlerin(n) darbe adediderinlik ilişkileri incelendiğinde: daha önceki durumlara benzer tarzda darbe adedinde dikkate değer artışlar olmasına rağmen binanın yıkılmış olduğunu görülmektedir. Ancak yeraltı suyunun binanın zemine oturduğu derinliklerde etkili olduğunu gösterilmektedir. Hasarsız binaların civarında yeraltı su seviyesinin bulunmadığı veya çok derinlerde bulunduğu hatırlandığında(15-20 m) yeraltı suyunun sismik şiddeti arttırabileceği konusu gündeme bir kez daha gelmektedir.

12 Tüm Avcılar için P dalga hızı değişimi (Belirti 2001)

13 Tüm Avcılar için S dalga hızı değişimi (Belirti 2001)

14 Korozyon durumunu gösteren kontur haritası

15 K85B Wenner'in dört elektrot ölçüm tekniği ile yatay elektrik sondajılar yapılarak a=8 ve a=20m derinlik ve 20m kayma aralıklarında belirli sokaklar boyunca ölçümler yapılmıştır. Özellikle killi- siltli seviyeler ile Bakırköy kireçtaşının yanal süreksizliklerinin (basamaklı yapının) ve geçişlerin ayrımlılığı sağlanmıştır. Yüzey jeolojisinin aydınlatılmasında birbirine paralel sokaklarda alınmış sabit elektrot aralıklı ölçümler yorumlanmıştır. Böylelikle seyrek aralıklı sondajlarla ortaya konması mümkün olmayan kireçtaşı-kil kontaklarının belirlenmesine fırsat vermiştir. Bu çalışma sonuçunda Avcılar da bir takım süreksizlik düzlemleri ortaya çıkartılmıştır (K85B F1, F2, F3)

16 Avcılardaki basamaklı heyelan yapılarının oluşturacağı büyütme etkisi basen modeliyle açıklanabilir. U.S.Geological Survey Open-File Report A, 73 pp.

17 USGS tarafında 17 Ağustos sonrası yerleştirilen deprem kayıt istasyonlarını ve İzmit Körfezinde olan Md=5.2 lik artçı şokun İstanbul ve avcılardaki kayıtları görülmektedir. Yandaki fotoğrafta ise en büyük büyütmenin oluştuğu Avcılar Gümüşpala mahallesindeki AB1 istasyonunun yeri ve hemen yanındaki yıkılmış 6 katlı apartman görülmekte.(cranswick., E., ve diğ. 1999)

18 - Amerikan Jeoloji Araştırma Birimi (USGS) Hz ( sn) gibi çok alçak frekanslarda 13 kat gibi bir büyütme gözlenmiştir. Ergin ve diğerleri (Ağustos 2000) 5 adet gözlem istasyonunda Deprem dalgaları frekans bandı dağılımı açısından tipik zemin davranışları incelendiğinde ; a-) ( Hz ve Hz) aralıklarında YBE değerleri sırayla YBE 5-10 ve YBE aralığında odaklandığı gözlenmiştir. c- Sahile yakın istasyonlarda 1.5 Hz (0,66 sn) büyütme etkisi gözlenmiştir. Bu oran yaklaşık olarak 3-4 civarındadır. Yalçınkaya ve Alptekin 2001 kuvvetli yer hareketi istasyonlarının kayıtlarını kullanarak 2 Hz (0.5 sn) de yer hareketinin 11 defa büyütüldüğü görülmüştür. Yaptığımız 200 adet Mikrotremor ölçümlerinden Avcılar da zeminin 1.5Hz(0.6 sn) de 4 ile16 kat arasında, 2Hz - 4Hz arasında ise 3 ile 10 kez büyüttüğü görülmektedir. Oluşan hasar dağılımına bakıldığında, 0.6sn zemin periyodu veren Güngören killeri üzerindeki yapılarda ağır hasarlar ve yıkımların oluştuğu görülmektedir.

19 Tüm Avcılar için Zemin büyütme kontur haritası

20 TARTIŞMA VE SONUÇLAR Poul Davis in 1994 Kaliforniya Depremindeki sismik dalgaların bir çeşit büyüteç etkisiyle Santomonika ya iletilmesi (sismik mercek) olayının Avcılarda da yaşanmış olabileceğidir. Davis e göre gerekli koşullar oluştuğu taktirde yumuşak ve sert kayaçlar arasındaki sınır düzleminin yayılan sismik dalgalara mercek görevi görebileceğidir( Ersoy Ş., 2001). Diğer taraftan Graves, merceksi düzleme çarparak kırılan dalgalarda girişimin (enterferans) mercek etkisinden daha önemli olduğunu vurgulamaktadır. Çünkü üst üste gelen (girişen) dalgalar ya sönümlenecek ya da genlikleri daha da büyüyecektir ( Ersoy Ş., 2001). TÜBİTAK ve Avcılar Belediyesinin çeşitli zeminlere 5 adet sismograf koyarak deprem kayıtlarından yaptıkları inceleme neticesinde Avcılardaki hasarın sismik genlik büyütmesin olduğu sonucuna varmıştır. Kandilli Rasathanesi ve Amerikalı bilim adamları da benzer sonuçlar elde etmişlerdir ( Ersoy Ş., 2001). İstanbul Üniversitesinin Arar Gemisi ile Avcılar sahilinde yaptıkları sismik çalışmalar sonuçunda,deprem sırasında deniz içinde oluşan heyelanların Avcılardaki şiddet artışına neden olabileceğidir( Ersoy Ş., 2001). Sayın Esat Arpata a göre ise, Avcılardaki zemin büyütmesinin nedeni sığ derinliklerde (50 m) killerle sarılı ve suya doygun kum katmanlarıdır.dinamik yükler altında killer arasına sıkışmış suya doygun granüler zemindeki gözenek basıncı daha da artarak sismik büyütmeyi oluşturabilir ( Ersoy Ş., 2001).

21 Eldeki tarihsel deprem kayıtlarına göre Avcılar bölgesi hasar yapıcı bir çok depremin etkisinde kalmıştır.olası bir Marmara depreminde de ağır hasar göreceği açıktır. Rezistivite çalışmaları sonucunda; Avcılar da yeni süreksizlik düzlemleri belirlenmiştir. Süreksizlik düzlemlerinin kireçtaşı bloklarını basamaklı yapı arz edecek şekilde ötelediği belirlenmiştir. Ayrıca yer altı suyu korozyonunun yıkımlarda etkili olabileceği görülmektedir. Sismik kırılma çalışmasıyla elde edilen S dalga hızları(s <400m/sn) ve P dalga hızlarının (P<1000m/s) oldukça düşük değerler aldığı ve Avcıların neredeyse tamamın Z4 zemin sınıfına girdiği belirlenmiştir. Konik penatrasyon çalışmaları ile zemin taşıma güçleri belirlenmiş ve yıkık binaların temelinde yer altı suyunun hasarda etkili olduğu görülmüştür. Mikrotremor sonuçlarına göre en çok hasarın 0.6sn zemin hakim periyodu ve 4 ile 16 kat arasında büyütme veren Güngören kili üzerindeki yapılarda olduğu belirlenmiştir. Deprem Araştırma Dairesi olarak Nisan 2000-Mayıs 2001 tarihleri arasında yapmış olduğumuz çalışmalar neticesinde Avcılarda oluşan hasarın ve zemin büyütmelerinin ana nedeni K85 B doğrultulu F1 süreksizlik düzleminden başlayan ve sahile kadar devamlılığı gözlenen büyük bir rotasyonel heyelan kütlesinin bulunması ve bu heyelan nedeniyle oluşmuş süreksizlik düzlemlerinin zeminde oluşturduğu basamaklı yapılardır.

22 TEŞEKKÜR Avcılar Mikrobölgelendirme çalışmalardaki katkı ve yardımları için Bekir TÜZEL e, Mete MİRZAOĞLU na, Murat BEYHAN a, Gülşah HAMZAÇEBİ ye ve Derya ŞAHİNBAZ a teşekkür ederim.