BALIKESİR İÇİN MİKROBÖLGELEME ÇALIŞMALARI

Transkript

1 Altıncı Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, Ekim 2007, İstanbul Sixth National Conference on Earthquake Engineering, October 2007, Istanbul, Turkey BALIKESİR İÇİN MİKROBÖLGELEME ÇALIŞMALARI MICROZONATION STUDIES FOR BALIKESIR Banu YAĞCI 1 ve Atilla ANSAL 2 ÖZET Bu çalışma farklı kaynaklı mevcut jeolojik, jeofizik ve geoteknik verilerin değerlendirilmesi ve yorumlanması sonucu belirlenen yaklaşımlara dayalı olarak Balıkesir için geliştirilen mikrobölgeleme yönteminin bir uygulamasını içermektedir. Çalışmaların ilk aşamasında jeofizik yöntemlerden biri olan düşey elektrik sondajı profillerindeki değişimler, zeminlerin rezistivite değerlerinde kil içeriğinin etkili bir parametre olması göz önüne alınarak incelenmiştir. Belirlenen bu kriter doğrultusundaki değerlendirmeler bölgedeki rezistivite değişimlerinin jeolojik veri ile belirli bir oranda uyumlu olduğunu göstermiştir. İkinci aşamada mevcut geoteknik veri niteliği ve dağılımına uygun olarak seçilen hücre sisteminde modellenmiş temsili zemin profilleri için iki farklı yaklaşım ile zemin yüzeyinde spektral ivme değerleri hesaplanmıştır. Bu yaklaşımlardan birincisinde Balıkesir tasarım depremi için belirlenen hedef spektrumlar ile uyumlu olarak üretilmiş 6 yapay ivme zaman kaydı kullanılarak zemin davranış analizleri yapılmış ve 0.1-1sn periyot aralığındaki ortalama spektral ivmeler hesaplanmıştır. İkinci yaklaşımda ana kayadaki yer hareketi seviyesini de göz önüne alan Borcherdt (1994) tarafından önerilen ampirik bağıntı ile en büyük spektral ivmeler belirlenmiştir. Her hücre için her iki yaklaşımla belirlenen spektral ivmeler birlikte yorumlanmış ve yer sarsıntısı şiddetine göre mikrobölgeleme haritaları oluşturulmuştur. Diğer yandan Balıkesir yerleşim alanı içinde modellenen temsili zemin profillerinin bulunduğu sınırlı iki bölgenin dışındaki alanlarda, zemin sınıflarının değişimi NEHRP yönetmeliğine göre haritalanmış ve yüzeydeki spektral ivmenin değişimi gene aynı yönetmeliğe göre belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Rezistivite, mikrobölgeleme, spektral ivme ABSTRACT This study include an application of microzonation methodology developed for Balıkesir based on the evaluation of existing geological, geophysics and geotechnical data. In the first stage, resistivity sounding data were investigated taking into consideration that clay content is an important parameter affecting resistivity of soils. Results of evaluation based on these criteria indicate that the variations of resistivity are compatible with the regional differences determined based on geological data. In the second stage, representative soil profiles were modelled by a grid system based on geotechnical data and spectral accelerations on the ground surface were determined by two different approaches. The first approach requires the average spectral acceleration between second periods calculated based on the results of site response analyses. Site response analyses were conducted by using six artificial records simulated as compatible with target spectrum estimated for Balıkesir design earthquake. In the second approach, spectral accelerations were calculated by the empirical procedure proposed by Borcherdt (1994) taking into account ground motion intensity on the bedrock. Spectral accelerations calculated by both approaches for each cell was evaluated were jointly used to develop ground shaking microzonation maps. In the other areas within the boundaries of Balıkesir Municipality site classification and the variation of the spectral accelerations on the surface were estimated for all of Balıkesir based on NEHRP code. Keywords: Resistivity, microzonation, spectral acceleration 1 Dr., Balıkesir Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi, Balıkesir, byagci@balikesir.edu.tr 2 Prof. Dr., Boğaziçi Üni., Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü, İstanbul, ansal@boun.edu.tr 221

2 222 Balıkesir İçin Mikrobölgeleme Çalışmaları GİRİŞ Mikrobölgeleme, yer hareketi özelliklerinin belirlenmesi için deprem kaynağı, yol ve yerel zemin koşullarının karşılıklı etkileşimini göz önüne alan disiplinler arası bir konudur. Zemin tabakalarının deprem etkileri altındaki davranışlarının ve dolayısıyla zemin yüzeyinde deprem özelliklerindeki değişimlerin belirlenmesi çalışmalarını kapsamaktadır. Balıkesir için sismik mikrobölgeleme uygulaması, derlenen farklı kaynaklı veriler doğrultusunda Belediye sınırları içindeki 4 mahalle (BPH Bölgesi, Bahçelievler, Plevne ve Hasan Basri Çantay mahallelerini kapsayan bölge) ve 1 konut bölgesini (18-02 Bölgesi) kapsayan inceleme alanları ile sınırlıdır. İnceleme alanlarının jeolojisi, 1/2000 (Tufan ve Çona, 2000) ve 1/5000 (MTA, 1999) ölçekli iki farklı çalışma ile Balıkesir yerleşim alanı sınırları içindeki DSİ ve MTA dan derlenen 16 derin su sondajındaki litolojik kesitlere dayalı olarak değerlendirilmiştir. İnceleme alanlarındaki düşey elektrik sondaj profillerinin oluşturduğu kesitlerde rezistivitenin değişimi, kil içeriğinin etkisi dikkate alınarak belirlenmiş olan kriterler doğrultusunda incelendiğinde, sonuçların jeolojik veri ile belirli bir oranda uyumlu olduğu görülmüştür. Geoteknik veritabanı, iki farklı kaynaktan alınan mevcut verilere dayanmaktadır. Bu kaynaklarının ilki, BPH ve Bölgesinde, Balıkesir Belediyesi için yapılan yerleşime uygunluk çalışması (Tufan ve Çona, 2000) kapsamında gerçekleştirilen homojen bir dağılımdaki sondajlar ve SPT deneylerini içermektedir. Diğeri ise özel şirketler tarafından yapılmış, Balıkesir yerleşim alanı sınırları içinde dağılım gösteren toplam 802 zemin etüdünden oluşmaktadır. Geoteknik modelleme aşaması, uygun hücre boyutları ile karelere ayrılan inceleme alanlarında, her hücrenin ortasına atanacak temsili zemin profilinin belirlenmesini kapsamaktadır. Bu aşamada, farklı kaynaklı verilerin birleştirilmesine dayalı olarak ortaya çıkan yaklaşımlar doğrultusunda, inceleme alanlarındaki zemin grupları ve dinamik davranış modelleri tanımlanarak, mevcut veri dağılımına uygun olarak belirlenen 250m 250m boyutlu hücre sisteminde temsili zemin profilleri modellenmiştir. İnceleme alanları için oluşturulan yer sarsıntısı şiddetine göre mikrobölgeleme haritaları, sayısal ve ampirik olmak üzere iki farklı yaklaşım ile hesaplanmış olan spektral ivmelere dayanmaktadır. Bu spektral ivmeler Balıkesir yerleşim alanının tamamını göz önüne alan bir yaklaşım ile belirlenen göreceli sonuçlarla birleştirilmiş ve yer sarsıntısı şiddeti 3 farklı seviyede tanımlanmıştır. İNCELEME ALANLARININ JEOLOJİSİ Balıkesir yerleşim alanında topoğrafik olarak düz olan kısmın büyük bir çoğunluğu, Neojen yaşlı, konglomera, kumtaşı, marn, kiltaşı, killi kireçtaşı ve kireçtaşı ardalanmasından meydana gelmiş, eş zamanlı tüf, aglomera ve lavlar ile yanal ve düşey geçişli, sediment birimlerle kaplıdır. Topoğrafik olarak daha yüksek olan bölgeler ise neojen yaşlı volkanik kayaçlar olarak tanımlanmaktadır (Şekil 1-2). 1/2000 ölçekli çalışmalara göre (Tufan ve Çona, 2000) BPH bölgesinin tamamı ve bölgesinin büyük bir kısmı (Ayşebacı olarak bilinen bölgedeki alüvyonlar dışında) tüfit birimleri üzerindedir. 1/5000 ölçekli diğer çalışmada (MTA, 1999) ise bölgesinin tamamı alüvyon olarak tanımlanmıştır. Çalışmada Bölgesi boyunca kuzey-güney doğrultusundaki jeolojik kesitlerde, 1m den 10-15m ye kadar artan alüvyon tabakası altında tersiyer volkanitleri ile yanal geçişli sediment kayaçların yer aldığı belirtilmektedir. Derlenen derin sondajlar incelendiğinde (Şekil 2); bölgesi içindeki ve yakınındaki 4 sondajda, yüzeyden itibaren 10m ile 27m arasında değişen derinliklerdeki birimlerin alüvyon tabakası ile tanımlandığı görülmüştür. Alüvyon tabakasının altında 25, 55 ve 75m derinliğe kadarki birimlerde, aglomera, kumtaşı ve çakıltaşı ardalanmasının hakim olduğu söylenebilir. Bu derinliğin altında, kumtaşı ve aglomera ile ardalanmalı olarak tüfit yer almaktadır. BPH bölgesi sınırında yer alan üç sondajda 6-8m lik alüvyon tabakasının altında killi zeminlerin hakim olduğu söylenebilir m seviyesinin altında ise marn-kireçtaşı ve marn-tüfit ardalanması olarak tanımlanan birimler yer almaktadır. Bölgenin güneyindeki yakın diğer sondajlarda da marn ile birlikte killi zeminlerin çoğunlukta olduğu görülmüştür (Yağcı, 2005).

3 B.Yağcı ve A. Ansal 223 Şekil 1. Balıkesir yerleşim alanı ve çevresinin jeolojisi REZİSTİVİTE PROFİLLERİ Aktif kaynak sinyallerinin uygulandığı jeofizik yöntemlerden biri olan düşey elektrik sondajları, rezistivitenin (elektrik özdirenç) derinlikle değişimini belirlemektedir. Rezistivite iletkenliğin tersi olup, dirençten farklı olarak, temel bir malzeme özelliğidir. Birçok kaya için bu değer, boşluk geometrisi ve boşluk sıvısı tarafından kontrol edilmektedir. Mineral dağılımının katkısı az olmakla birlikte, jeolojik malzemelerin rezistiviteleri çok geniş bir aralıkta değişim göstermektedir. Tortul kayaçlarda, tüm kayanın rezistivitesini kontrol eden belki de en önemli tek parametre boşluk suyunun rezistivite değeridir. Boşluk suyunun rezistivitesi ise çözülmemiş tuzlar tarafından kontrol edilmektedir. Jeolojik malzemeler ve kayaçlar için yaygın rezistivite değerlerindeki değişimler incelendiğinde; zeminler için boşluk suyunun miktarı ve niteliği yanında etkili diğer bir parametre olarak kil içeriği gözlenmektedir. Genel olarak yüksek kil içeriği, kayanın rezistivitesini düşürmektedir (Boyd, 2002, Cozzarelli vd., 1996, Çağlar, 2002, Reynolds, 2002, Yoon ve Park, 2001). Düşey elektrik sondajlarının uygulandığı ve zemin tabakalarındaki rezistivite zıtlığının değerlendirildiği bir çalışmada, rezistivite zıtlığının doygunluk derecesi yerine litoloji ve malzeme özellikleri tarafından kontrol edildiği gösterilmiştir (Beresnev vd., 2002). Ancak literatürdeki düşey elektrik sondajı uygulamaları içeren çalışmalarda, sonuçlar bilinen detaylı jeolojik bilgi ve diğer yer altı gözlem sonuçları ile birlikte yorumlanmakta ve aksi taktirde tahminlerin kesin olamayacağı belirtilmektedir (Gautam vd., 2000, Nowroozi vd., 1997).

4 224 Balıkesir İçin Mikrobölgeleme Çalışmaları Balıkesir deki inceleme alanlarında Schlumberger diziliminde 150m derinlik için uygulanmış düşey elektrik sondajlarının sonuçlarına göre, BPH Bölgesinde rezistivite zıtlığının gözlendiği az sayıdaki tabaka dışında, tabakaların rezistivite değerlerindeki değişim 1ohm-m ile 33 ohm-m arasında kalmaktadır bölgesi için ise bu aralık 1 ohm-m ile 48 ohm-m arasındadır. Literatürdeki yaygın rezistivite değerlerine göre; bilinen kaya tipleri için rezistivite değer aralığı 10 ohm-m nin altına düşebilen jeolojik malzemelerin, kil zeminler, kumtaşları ve marn ile sınırlı olduğu bilinmektedir. Bu doğrultuda, inceleme alanlarındaki rezistivite profillerinin oluşturduğu kesitler 10 ohm-m den düşük ve yüksek rezistiviteye sahip tabakalara ayrılmıştır. Aynı zamanda rezistivite profillerinde 10 ohm-m ye yakın değerlerin çokluğu nedeniyle, ohm-m arası geçiş değer aralığı olarak düşünülmüştür. Şekil 2. Rezistivite profili kesitlerinin ve derin sondajların Balıkesir Belediyesi sınırları içindeki yerleşimi Rezistivite profillerinin oluşturduğu kesitler (Şekil 2) seçilen değer aralıklarına dayalı olarak incelendiğinde, BPH bölgesi ile Bölgesi arasında farklılıklar olduğu görülmüştür. BPH bölgesindeki toplam 26 profilde, rezistivitesi 10 ohm-m nin altındaki tabakalar çoğunlukta iken, bölgesindeki 34 profilde rezistivitesi 10 ohm-m den küçük ve büyük tabakalar eşit orandadır. Diğer taraftan, bölgesindeki iki kesitten birindeki (A-A kesiti) profillerde, rezistivitesi ohm-m olan tabakalar, diğer kesite (B-B kesiti) oranla daha fazladır. Ayrıca, bölgesi B-B kesitindeki profillerin çoğunda 46 m den sonraki farklı derinliklerde, rezistiviteler 2,5-4,5 ohm-m seviyelerine düşmekte iken A-A kesitindeki profillerde rezistivitesi 4 ohm-m nin altında tabaka bulunmamaktadır.

5 B.Yağcı ve A. Ansal 225 Belirlenen bu bölgesel farklılıklar, jeolojik veriye dayalı olarak yorumlandığında belirli bir uyumun olduğu gözlenmiştir bölgesi A-A kesiti ile aynı doğrultuda bulunan iki derin sondajda, 10 ile 27 m arasında değişen alüvyon tabakasının altında kumtaşı, çakıltaşı, aglomera birimlerinin baskın olduğu belirlenmiştir. Bu durum, A-A kesitindeki profillerin çoğunda rezistivitelerin 10 ohm-m nin üstünde olması ile uyumlu görülmektedir. Diğer taraftan BPH bölgesine en yakın üç sondaj için 6-8m lik alüvyon tabakasının altında killi zeminlerin hakim olması ve 50-70m seviyesinin altında marn-kireçtaşı ve marn-tüfit ardalanması olarak tanımlanan birimlerin yer alması, bölgedeki profillerin tamamına yakın bir bölümünde rezistivitelerin 10 ohmm nin altında olması ile desteklenmektedir. TASARIM DEPREMİ VE YAPAY YER HAREKETİ KAYITLARI Balıkesir için sismik tehlike analizi, Ansal (2001) tarafından Balıkesir etrafında seçilen 100 km yarıçapındaki bir alan içinde kalan sismik etkinlikler göz önüne alınarak olasılıksal bir yaklaşım ile hesaplanmıştır. 50 yılda % 10 aşılma olasılığı için tasarım depremi büyüklüğü M s =7.5 kaynak uzaklığı R=40 km olarak belirlenmiştir. Tasarım depremi için Rascal (Silva, 1987) ile yapılan simülasyonlarda Yağcı (2005) tarafından uygulanan yaklaşım doğrultusunda iki farklı azalım ilişkinin (Boore vd., 1997, Ambraseys vd., 2005) kullanıldığı hedef spektrumlarla uyumlu 6 yapay yer hareketi kaydı üretilmiştir. GEOTEKNİK MODELLEME 58 sondaj ve 227 zemin etüdünün bulunduğu BPH bölgesindeki verilerin dağılımına dayalı olarak en uygun hücre boyutu 250m 250m olarak belirlenmiştir. Zemin etütleri, üst tabakalarla sınırlı olmakla birlikte, zemin sınıflandırmasına yönelik olarak granülometri ve kıvam limitlerinin belirlendiği 362 laboratuvar deneyi içermektedir. Deney sonuçlarına göre zeminlerin %70 ini, birleştirilmiş zemin sınıflandırma sistemine dayalı olarak ML, MH, CL, CH sınıfındaki kil ve silt zeminler, % 26 sını SC sınıfındaki kumlar ve % 4 ünü çakıllar oluşturmaktadır (Şekil 3). Kum zeminlerdeki ince dane oranı genel olarak %30 un üstünde ve %50 ye yakın iken kil zeminlerdeki kum oranı %30 ile %50 arasında kalmaktadır. %71 i kil-silt ve %26 sı %30 un üstünde kil içeren kum olarak tanımlanabilecek bölgedeki zeminlerin plastisite indisleri 10 ile 50 arasında değişmektedir (Şekil 3). 40% kil silt kum çakıl 60 30% 20% 10% Frekans % GC SM ML MH CL CH Plastisite İndisi Şekil 3. Birleştirilmiş Zemin Sınıflandırma Sistemine göre tanımlanan BPH Bölgesindeki zeminlerin ve plastisite indislerinin frekans dağılımı Geoteknik deprem mühendisliğinin ilk yıllarında iri ve ince daneli zeminlerin gerilme-deformasyon davranışları ayrı ayrı değerlendirilirken; son araştırmalar, plastik olmayan iri daneli zeminler ile plastik ince daneli zeminlerin dinamik davranışları arasında kademeli bir geçiş olduğunu göstermektedir (Kramer, 1996). Diğer yandan literatürdeki kumların dinamik davranışlarını

6 226 Balıkesir İçin Mikrobölgeleme Çalışmaları modelleyen eğriler, plastisite indisi en fazla 15 olan zeminler olarak yorumlanmaktadır. Bu durum göz önüne alınarak bölgedeki zeminler ve dinamik davranış modelleri farklı bir sınıflandırmaya dayalı olarak tanımlanmıştır. Seed vd.(2001) tarafından sismik analizler için önerilen sınıflandırma sisteminde zeminler, ince tane oranının % 30 dan fazla (%15 PI %90 kohezyonlu) ve % 30 dan az (kohezyonsuz) olduğu iki ayrı grup altında değerlendirilmektedir. Benzer şekilde, İngiliz Zemin Sınıflandırma Sistemine göre, silt ve kil tanımlı zeminlerde ince tane oranı %35 ile %100 arasındadır. Bu doğrultuda, BPH bölgesi temsili zemin profillerinin modellenmesinde, kil-silt oranı %30 un üstünde olan zeminler kil olarak tanımlanmış ve plastisite indislerine göre gruplandırılmıştır (Tablo 1). Temsili sondajların kayma dalgası hız profilleri, SPT-N sayılarına dayalı olarak İyisan (1996) tarafından önerilen formül kullanılarak belirlenmiştir; V s = 51.5 N ( m / sn) (1) Tablo 1. Geoteknik modellemede kullanılan zemin gruplarının dinamik davranış modelleri Zemin No Zemin Grubu Dinamik Davranış Modeli 1 Dolgu zemin Vucetic ve Dobry [9] PI=0 2 Kil-Kumlu kil 10 PI 20 Vucetic ve Dobry [9] PI=15 3 Kil-Kumlu kil 20 PI 40 Vucetic ve Dobry [9] PI=30 4 Kil-Kumlu kil PI 40 Vucetic ve Dobry [9] PI=50 5 Kum Seed ve Idriss [14] LB ZEMİN DAVRANIŞ ANALİZLERİ VE MİKROBÖLGELEME PARAMETRELERİ Zemin davranış analizlerinde mühendislik ana kayası (V s = 700 m/sn) derinliğinin jeolojik veriye dayalı gözlemler doğrultusunda 70 m derinlikte olduğu varsayılmıştır. Temsili zemin profilleri için 30m ye kadar hesaplanan kayma dalgası hızları 70m derinliğe kadar lineer olarak arttırılmıştır. Shake (Schnabel vd., 1972) programı ile yapılan analizlerde Rascal ile üretilmiş 6 ivme zaman kaydı kullanılmış, her hücre için yüzeyde elde edilen 6 davranış spektrumunun geometrik ortalaması bulunmuş ve 0.1-1sn periyotları arasında spektral ivmelerin aritmetik ortalamaları hesaplanmıştır. Bu ortalama spektral ivme değeri Ansal vd., (2005, 2004) tarafından önerildiği gibi inceleme alanlarındaki frekans dağılımına dayalı rölatif bir değerlendirme ile haritalanabilir. Ancak bu çalışmada Balıkesir yerleşim alanının tamamı için geçerli olabilecek bir yaklaşımın uygulanması tercih edilmiştir. Bu amaçla uygulanan yaklaşımda, Balıkesir yerleşim alanı sınırları içinde davranış analizlerinin yapıldığı inceleme alanlarının dışında kalan bölgeler, zemin etütlerine dayalı olarak NEHRP (BSSC, 2001) zemin sınıflarına göre sınıflandırılmıştır. Kullanılan etütler, detaylı geoteknik veri içermemekle birlikte tüm yerleşim alanındaki değişimi yansıtmaktadır. NEHRP sınıflandırma sistemine göre Balıkesir yerleşim alanı sınırları içinde zeminler B, C ve D sınıflarında değişim göstermektedir (Şekil 4). Diğer yandan zemin davranış analizlerinin yapıldığı BPH bölgesinde, Şekil 5 te gösterilmiş olduğu gibi modellenen temsili zemin profilleri çalışma alanının büyük bir çoğunluğunda NEHRP yerel zemin sınıflamasına göre D sınıfındaki zeminlerden oluşmaktadır. NEHRP Yönetmeliğine göre belirlenen zemin sınıfları için gene NEHRP yönetmeliğinde önerilen yaklaşım doğrultusunda spektral büyütme faktörleri kullanılarak zemin yüzeyinde spektral ivmeler hesaplanmıştır. Bu aşamada Balıkesir için referans zemin yüzeyinde 50 yılda %10 aşılma olasılığına karşılık gelen 0.2sn periyotlu spektral ivmenin belirlenmesinde, bölgesel tektonik yapıyla uyumlu seçilmiş azalım ilişkileri (Boore vd., 1997, Ambraseys vd., 2005) kullanılmış ve hesaplanan spektral ivmelerin en büyük değeri alınmıştır. Hesaplanan spektral ivme değerleri için büyütme katsayısı, zemin sınıfı ile karşılıklı etkileşimine dayalı olarak değişmekte ve zemin yüzeyindeki spektral ivmeler yönetmelikteki katsayılar doğrultusunda 0.56g ile 0.76g arasında kalmaktadır. Bu değer aralığına ait ortalama 0.66 g değeri, mikrobölgeleme parametresi için sınır değer kabul edilmiş ve haritalama aşamasında göreceli olarak iki ayrı bölge tanımlanmıştır. Buna göre spektral ivme değeri, 0.66g nin üstünde olan hücreler A (yer sarsınıtısı şiddetinin daha fazla olacağı tahmin edilen bölge), altında olan hücreler ise C (yer sarsınıtısı şiddetinin daha az olacağı tahmin edilen bölge) ile temsil edilmiştir. (Şekil 6)

7 B.Yağcı ve A. Ansal 227 Şekil 4: Balıkesir yerleşim sınırları içinde inceleme alanları dışında kalan bölgelerde NEHRP e göre zemin sınıflandırması Şekil 5: BPH Bölgesinde NEHRP e göre zemin sınıfları

8 228 Balıkesir İçin Mikrobölgeleme Çalışmaları Şekil 6: BPH Bölgesinde zemin davranış analizleri ile belirlenen ortalama spektral ivmelerin değişimi Yer sarsıntısı şiddetine göre mikrobölgelemede, tercih edilen yaklaşım birden fazla parametrenin karşılaştırılması ve birlikte yorumlanmasıdır. Ve genel olarak, davranış analizi sonuçları ampirik bağıntılara dayalı parametreler ile birlikte yorumlanmaktadır (Ansal vd., 2005, 2004, 2003). Bu doğrultuda belirlenmiş olan diğer mikrobölgeleme parametresi, eşdeğer kayma dalgası hızına dayalı olarak Borcherdt (1994) tarafından önerilen bağıntı ile hesaplanan spektral ivmelerdir. Bu yaklaşımda, kısa periyot aralığındaki spektral ivmeler için büyütme faktörü Fa, F ) a m = v / v a (2) ( 0 bağıntısı ile belirlenmektedir. Bağıntıda, v 0 ana kaya kabul edilen tabakanın kayma dalgası hızı, v zemin profillerinin üst 30 metresi için eşdeğer kayma dalgası hızıdır. Üstel katsayı m a, ana kayadaki yer hareketi seviyesine bağlı olarak Borcherdt (1994) tarafından önerilen katsayılarla hesaplanmaktadır. Ana kaya seviyesindeki en büyük ivme değeri, Boore vd. (1997) ve Ambraseys vd. (2005) azalım ilişkileri ile hesaplanan değerlerin en büyüğü alınarak elde edilmiştir. Sonuçta her hücre için hesaplanan büyütme faktörlerine dayalı olarak yüzeydeki spektral ivmeler belirlenmiştir. Borcherdt (1994) tarafından önerilen ampirik bağıntı ile hesaplanan spektral ivmeler, davranış analizlerine dayalı mikrobölgeleme parametresi için uygulanan yaklaşım doğrultusunda ikiye ayrılmış ve inceleme alanlarında spektral ivmelerin göreceli olarak daha yüksek olduğu A ve daha düşük olduğu C bölgeleri belirlenmiştir (Şekil 7). Haritalanan bu bölgeler, zemin davranış analizi sonuçlarına dayalı bölgeler ile karşılaştırıldığında, A ve C ile tanımlanan bölgelerin dağılımında benzerlikler olduğu gibi bazı farklılıkların da olduğu görülmektedir. Sonuç haritalarda yer sarsıntısı şiddetine göre mikrobölgeleme için, iki farklı şekilde hesaplanmış spektral ivmelere dayalı olarak belirlenen bölgeler birleştirilmiştir. Bu aşamada A ve C olmak üzere farklı tanımlanmış hücrelerin kesişmesi durumunda, bu hücreler B bölgesi ile tanımlanmıştır (Şekil 8). Bu şekilde yer sarsıntısı şiddetinin en yüksek olduğu bölgeler A, orta derecede olduğu bölgeler B, en düşük olduğu bölgeler C ile gösterilmiştir.

9 B.Yağcı ve A. Ansal 229 Şekil 7. BPH Bölgesinde eşdeğer kayma dalgası hızlarına dayalı olarak Borcherdt (1994) ilişkisi ile belirlenen spektral ivmelerin değişimi Şekil 8. BPH Bölgesinde yer sarsıntısı şiddetine göre bölgeleme

10 230 Balıkesir İçin Mikrobölgeleme Çalışmaları SONUÇLAR Bu çalışma kapsamında, mevcut jeolojik, jeofizik ve geoteknik verilerin değerlendirilmesi ve yorumlanması sonucu belirlenmiş olan yaklaşımlar doğrultusunda Balıkesir için uygulanabilecek bir metodoloji geliştirilmiştir. Yöntemin uygulaması yerleşim alanı sınırları içindeki BPH olarak tanımlanan inceleme alanını kapsamaktadır. Jeolojik yapının ve özelliklerinin değerlendirilmesinde, mevcut rezistivite deney sonuçlarından faydalanılmış ve bu aşamada zeminlerin rezistivite değerlerindeki değişimde kil içeriğinin etkili bir parametre olması göz önüne alınmıştır. Balıkesir deki inceleme alanlarında düşey elektrik sondaj profilleri ile oluşturulan kesitlerdeki değişim, kil içeriği parametresi dikkate alınarak belirlenen rezistivite değer aralıklarına dayalı olarak incelenmiş ve ortaya çıkan rezistivite zıtlığı jeolojik veri ile birlikte yorumlanmıştır. Seçilen değer aralıkları ile genel olarak, rezistivitesi 10 ohm-m nin altında ve üstünde olan jeolojik malzemenin ayrılması amaçlanmıştır. Bu aşamada, literatürdeki rezistivite değerlerine dayalı olarak yüksek kil içeriğine sahip zeminlerde rezistivitenin 10 ohm-m nin altında olacağı varsayılmıştır. Sonuçlar, jeolojik verideki litolojik tanımlamalara dayalı olarak ve kil içeriği dikkate alınarak ortaya konan bölgesel farklılıklar ile uyumlu bulunmuştur. İnceleme alanlarında mevcut geoteknik veri dağılımı ile uyumlu olarak belirlenen boyutlardaki hücreler için, temsili zemin profillerinin modellenmesindeki kriterler, iki farklı kaynaktan derlenen geoteknik verilerin birlikte yorumlanmasına dayalı bir yaklaşım ile belirlenmiştir. Veri tabanına dayalı olarak, bölgedeki zemin grupları ve dinamik davranış modellerinin, kohezyonlu ve kohezyonsuz zeminler arasında plastisite indisine dayalı kademeli bir geçiş ile temsil edilmesinin uygun olacağı saptanmıştır. Her hücre için sayısal (0.1-1 sn periyot aralığındaki ortalama spektral ivme) ve ampirik (Borcherdt, 1994) olarak hesaplanan spektral ivmeler, Balıkesir yerleşim alanı içinde NEHRP e göre değişen yüzeydeki spektral ivme aralığı göz önüne alınarak yorumlanmış ve yer sarsıntısı şiddetine göre mikrobölgeleme parametresi için birleştirilmiştir. Bu yaklaşım doğrultusunda inceleme alanlarındaki mikrobölgeleme haritaları, Balıkesir yerleşim alanının tamamı için geçerli olan göreceli sonuçları yansıtmaktadır. KAYNAKLAR Ambraseys N N, Douglas J, Sarma S K, Smit, P M (2005) Equations for estimation of strong motions from shallow crustal eartquakes using data from Europe and the Middle East: Horizontal peak ground acceleration and spectral acceleration Bulletin of Earthquake Engineering 3, 1 53 Ansal A, Özaydın K, Erdik M, Yıldırım H, Kılıç H, Adatepe Ş, Özener P T, Tonaroğlu M, Şeşetyan K, Demircioğlu M (2005) Seismic Microzonation for urban planning and vulnerability assessment, Proceedings of the International Symposium of Earthquake Engineering (ISEE2005), Awaji Island, Kobe, Japonya Ansal A, Biro Y, Erken A, Gülerce, Ü. (2004) Seismic Microzonation: a case study, Recent Advances in Earthquake Geotechnical Engineering and Microzonation, ed. by A. Ansal, Kluwer Academic Publishers, p.253 Ansal A, Springman S, Studer J, Demirbaş E, Önalp A, Erdik M, Giardini D, Şeşetyan K, Demircioğlu M, Akman H, Fah D, Christen A, Laue J, Buchheister J, Çetin Ö, Siyahi B, Fahjan Y, Gülkan P, Bakır S, Lestuzzi P, Elmas M, Köksal D, Gökçe O, (2003) Adapazarı ve Gölcük için Mikrobölgeleme Çalışmaları, 5. Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, İstanbul Ansal A (2001) Balıkesir Şehri Bahçelievler, Plevne, Hasan Basri Çantay, Akıncılar Mahalleleri ve Konut Bölgesinin Yerleşime Uygunluk Çalışmalarının, Depremsellik ve İnşaat Mühendisliği Açısından Değerlendirilmesi, İTÜ Geliştirme Vakfı, Uygulamalı Araştırma Raporu Beresnev I A, Hruby C E, Davis C A (2002) The use of multi-electrode resistivity imaging in gravel prospecting Journal of Applied Geophysics, 49/4, p.245 Boore D M, Joyner W B, Fumal T E (1997) Equations for Estimating Horizontal Response Spectra and Peak Acceleration from Western North American Earthquakes: A Summary of Recent Work Seismological Research Letters 68(1), Borcherdt R D (1994) "Estimates of Site Dependent Response Spectra for Design Methodology and Justification", Earthquake Spectra, 11, p.173

11 B.Yağcı ve A. Ansal 231 Boyd T M (2002) İntroduction to Geophysical Exploration, BSSC- Building Seismic Safety Council (2001) NEHRP (National Earthquake Hazards Reduction Program) Recommended Provisions for Seismic Regulations for new buildings and other structures, 2000 Edition, Part 1: Provisions (FEMA 368), CH.4, Washington, D.C. Cozzarelli I M, Christenson S C, Norvell J S, Lucius J E, Bisdorf R J, Eganhouse R P, Reilly T E, Suflita J M, Harris S H, Ulrich G, and Puls R W (1996) Biogeochemical and geohydrologic processes in a landfill-impacted alluvial aquifer, Norman, Oklahoma EOS, American Geophysical Union 1996 Spring Meeting, v. 77, no. 17, April 23, 1996 supplement, ps132 Çağlar İ (2002) Jeoelektrik Yöntemler, DRM-World İnstitute for Disaster Risk Management (2004) Belediyeler için Sismik Mikrobölgeleme, Türkiye Cumhuriyeti Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, Afet İşleri Genel Müdürlüğü Gautam P, Raj P S, Ando H (2000) Mapping of subsurface karst structure with gamma ray and electrical resistivity profiles: a case study from Pokhara valley, central Nepal Journal of Applied Geophysics, 45, p.97 İyisan R (1996) Zeminlerde Kayma Dalgası Hızı ile Penetrasyon Deney Sonuçları Arasındaki Bağıntılar, İMO Teknik Dergi, Kramer S L (1996) Geotechinal Earthquake Engineering, ed. William J. H., Prentice-Hall İnternational Series in Civil Engineering and Engineering Mechanics, New Jersey, USA MTA (1999) Balıkesir Belediyesi 1802 nolu İmar Sahasının İmar Planlarına Esas Jeolojik Etüd Raporu, Kuzey Batı Anadolu Bölge Müdürlüğü, Balıkesir Nowroozi A A, Whittecar G R, Daniel J C (1997) Estimating the yield of crushable stone in an alluvial fan deposit by electrical resistivity methods near Stuarts Draft, Virginia Journal of Applied Geophysics, 38, p.25 Reynolds J M (2002) An Introduction to Applied and Environmental Geophysics, Schnabel P B, Lysmer J, and Seed H B (1972) SHAKE: A Computer Program for Earthquake Response Analysis of Horizontally Layered Sites, Report No. UCB/EERC-72/12, Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley Seed R B, Çetin K O, Moss R E S, Kammerer A M, Wu J, Pestana J M, Riemer M F (2001) Recent Advances in Soil Liquefaction Engineering and Seismic Site Response Evaluation Geotechnical Earthquake Engineering and Microzonation Seminar, İstanbul Silva W. (1987) WES Rascal Code for Synthesizing Earthquake Ground Motions. US Army Corps of Engineers State-of-the-Art for Assessing Earthquake Hazards in the United States, Report 24 Tufan A ve Çona A (2000) Balıkesir Belediyesi, Bahçelievler, Plevne, Hasan Basri Çantay, Akıncılar Mahalleleri ve Konut Bölgelerinin Temel ve Zemin Araştırması Etüd Raporları Yağcı B (2005) Mikrobölgeleme Metodolojileri ve Balıkesir için bir Uygulama, Doktora Tezi, BAÜ, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı Yoon G L and Park J B (2001) Sensitivity of Leachate and Fine Content on Electrical Resistivity Variations of Sandy Soils, Journal of Hazardous Materials, 84/2-3, p.147

12 232 Balıkesir İçin Mikrobölgeleme Çalışmaları