Depremle Yaşamak (SAU004)

Transkript

1 A liquefaction susceptibility map - excerpt of USGS map for the San Francisco Bay Area. Many areas of concern in this region are also densely urbanized. Depremle Yaşamak (SAU004) Doç. Dr. Murat UTKUCU Sakarya Üniversitesi, Jeofizik Mühendisliği Bölümü Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 1

2 İkincil deprem tehlikeleri İkincil deprem tehlikeleri: 1. Zemin sıvılaşması (Soil liquefaction), 2. Yer kaymaları (Land slides), Kaya ve çığ düşmeleri (rock and snow avalanches) 3. Tsunamiler (deprem dalgaları) 4. Yangınlar Zemin sıvılaşması Suya doygun pekişmemiş (nuconsolidated) zeminlerin (yani gevşek kum ve killerin) yineleyen (devirsel) yükler altında hacimsel azalma eğilimlerinden dolayı artan gözenek sıvı basıncı nedeniyle etkin gerilimin (effective gerilim) düşmesi sonucunda katı durumdan sıvı bir duruma geçmeleridir. Burada devirsel (cycled load) yük bir deprem yüklemesi ise bu durumda deprem yer hareketi sıvılaşması söz konusudur. Deprem kaynaklı zemin sıvılaşması kentlerde deprem riskine katkısı olan en önemli ikincil tehlikedir Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 2

3 Sıvılaşma büyük olasılıkla drenajın iyi olmadığı siltli kum veya kum ve çakıl gibi gevşek ya da yarı gevşek taneli zeminler geçirimsiz sedimenlarla örtülü olduğu ya da bu tür seviyeler içerdiğinde oluşur. kumlardır. Bu tür çökeller daha Sıvılaşma hassasiyeti yüksek olan çökeller bir kaç metre kalınlıktaki yataklarda yer alan suya doygun genç (Holosen yaşlı yani geçmiş yılda çökelmiş) benzer taneli silt ve çok nehir yatakları ve kumsallarda ve rüzgarlarl ile toplanmış kum ve silt birikintilerinde görülür. Yanda: Adapazarı kenti akarsu fasiyesleri (Bol vd. 2005) Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 3

4 Geologic time scale. Time subdivisions and geologic ages in millions of years (Ma) are after the Geological Society of America 1999 Geologic Time Scale (image from Stoffer, 2006) Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 4

5 Adapazarı nda, derin ve sığ sondaj kuyu yerleri ve yıkılmış ve ağır hasar görmüş binaların sondajların ilk 10 m lik kısmındaki sıvılaşma kapasiteli zemin (kum ve siltli kum) oranları ile karşılaştırılmaları. Noktalı çizgili eğri içindeki alan sıvılaşma kaynaklı temel yer değiştirmesinin yaygın görüldüğü alandır (Bakır vd. 2002, Bul. Seism. Soc. Am.) Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 5

6 Adapazarı nda, kötü zemin koşullarının deprem yer hareketi üzerinde etkisinin ve zemin sıvılaşmasının derslik örnekleri yaşanmıştır. Adapazarı havzası plio-pleistosen yaşlı eski bir göl havzası (!) olup bu havza Sakarya nehrinin genç alüvyonları ile örtülmüştür. Zemin sıvılaşması nedeniyle binalar bir kat yerin içine gömülmüş, kum fışkırmaları görülmüş ve kaldırımlar ve yollarda dalgalanmalar olmuştur. Bazı binalar sıvılaşma yüzünden pencereleri bile hasar görmemiş bir şekilde temeliyle yan yatmıştır. Bununla birlikte 1967 Mudurnu Vadisi depreminin ardından yeni iskan yeri olarak önerilen şehir merkezinin B-KB kesiminde sağlam zeminli tepelik alanda hasar yok denecek kadar az olmuştur. Yanda: Adapazarı nda bir sondajda S dalga hızının derinlikle değişimi (Bakır vd. 2002) Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 6

7 Adapazarı baseni doğu batı doğrultusunda 2-B yapısı ve bu yapı üzerinde hesaplanan deprem dalgaları. (Goto vd. 2002). Basenin derin olduğu yani temel kayanın derinde olması durumunda yer hareketi genliği artmakta ve süresi uzamaktadır Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 7

8 Sıvılaşma çeşitli şekillerde olabilir. Yanda: Yatay yayılma (lateral spreading). Yer altındaki bir tabakanın sıvılaşması sonucu yüzeysel blokların yatay hareketi. Yaygın olarak derece eğimlerde oluşur. Özellikle nehir kenarları vb. yerlerdeki köprü, boru hattı ve yapılara zarar verir.yukarıda 1999 izmit depremi sırasında Sakarya nehri kenarında yatay yayılma Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 8

9 1999 İzmit depreminde Gölcük de körfez sahilinde sıvılaşma kaynaklı yatay yayılma sonucu gelişen açılma çatlakları ve zemin oturması (EERI Special Supplement, 2000) Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 9

10 1995 Kobe depremi sonrası.. On the port islands settlement was so pervasive that any structure built on deep pilings, like this elevated roadway, appeared to have risen a full meter. The world's longest suspension bridge, under construction but having such foundations, was hardly damaged at all. (from a report by J.-P. Bardet at USC and others at Gifu Univ.; used by permission) Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 10

11 1964 Great Alaska (Mw=9.3) depremi sırasında Anchorage altındaki kum tabakalarındaki ve kil zemin içindeki kum ve silt banlarındaki sıvılaşma çok sayıda yıkıcı yer kaymalarına yol açmıştır. Duyarlı kil tabakası içinde dağılmış sıvılaşma bant ve mercekleri dayanımın satabilite için gerekli seviyenin altına düşmesine neden olmuştur. Yanda, 1964 depremi sırasında bir otoyol temeli altındaki zemindeki yatay yayılma temelin ayrılmasına yol açarak büyük çatlaklar oluşturmuştur Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 11

12 Genellikle bir yapı altındaki sığ bir zemin tabakasının sıvılaşması sonucu yukarıda 1964 Nigata (Japonya) depreminde gözlendiği gibi zemin taşıma kaybı (loss of bearing strength) oluşabilir. Yapıların eğilmesine ve oturmasına neden olur. Sıvılaşma çok önceleri bilinmesine rağmen 1964 Nigata ve Alaska depremleri sismolog ve deprem mühendislerinin dikkatlerini sıvılaşmaya tam olarak yoğunlaştırmasına yol açmıştır. Earthquake of June 16, 1964, Niigata, Japan: The M 7.4 earthquake killed 26 and destroyed 3,018 houses and moderately or severely damaged 9,750 in Niigata prefecture. Liquefaction-Differential Settlements: Aerial view of leaning apartment houses in Niigata produced by soil liquefaction and the behavior of poor foundations. Most of the damage was caused by cracking and unequal settlement of the ground such as is shown here. About 1/3 of the city subsided by as much as 2 meters as a result of sand compaction Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 12

13 1999 İzmit depremi sonrası Adapazarı nda zeminin taşıma kapasitesi kaybı şeklindeki sıvılaşması (Yandaki E.Yalçınkaya izniyla ve üstte Bakır vd 2002 den). Üstteki resimde 4-katlı binada oturma miktarı çökme 0.8 m Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 13

14 1999 Düzce depremi sonrası. Evim tek katlı bir şey olmaz demeyin. Sıvılaşma potansiyelini dikkate alın (Demirtaş vd., DAD raporu) Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 14

15 Sıvılaşmanın en zarar verici şekli, Yer yüzeyinde ya da deniz tabanında 3 dereceden büyük eğimli yamaçlarda neden olduğu yer akmalarıdır. Suya doygun sedimanların sıvılaşması ve eğim aşağı hareket etmesidir. Onlarca km genişliğinde materyal saatte onlarca km hızla yamaç aşağı hareket eder. Yıldız: deprem dış merkezi. Deniz altında oluşanları deniz altı yer kayması (submarine land slide) ya da turbide sediman akımı (turbidity currents) olarak bilinir. En bilinen örneği 1929 Grand Bank (M7.2) depremi sonrasında Newfoundland açıklarında kıtasal yamacın akması şeklinde yaşanmıştır Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 15

16 Depremin dakiklar sonrasında 12 transatlantik telefon/telgraf kablosu toplam 28 yerde kopmuştur. Her bir kesikliğin tam yer ve zamanlarından suya doygun sedimanların km/saat hızla denizaltı yer kayması (turbidity current) oluşturduğu belirlenmiştir. 28 can kaybı yaşanmıştır. Depremce tetiklenen denizaltı kayması (200 km^3) çamur ve kum taşıyan bir turbidity current e dönüşmüş ve yaklaşık 1000 km doğuya hareket etmiştir (Fine vd. 2005, Marine Geol.). Bu akma Kanada tarihindeki en kötü sonuçlu 3-8 m, genlikli tsunamiyi oluşturmuş Newfoundland-Burin yarımadasında genlik 13 m ye kadar çıkmıştır. Üstte, bu depremin modellenen tsunamisinin 1 saat aralıklarla hareketi ve sonrası. Turbidity suda asılı bağımsız katı taneciklerce neden olunan bulanıklıktır. Turbidite, turbidite akıntıları sonucu çökelen çökellerin oluşturduğu jeolojik formasyonlardır (Üstte en sağda) Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 16

17 Deprem yer hareketi gözenek sıvı basıncını yükseltmesi etkin gerilmeyi düşürür ve kumun (zeminin) makaslama dayanımını azaltır. Eğer kumun üzerinde kuru bir toprak ya da geçirimsiz katman varsa su fazlalığı çevreleyen katmanların içindeki çatlaklardan yüzeye çıkar ve beraberinde sıvılaşmış kumu da getirerek kum kaynaması (sand boils) ya da kum volkanı (sand volcanoes) olarak bilinen yapıları oluşturur Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 17

18 Sun Fransisco körfezi çevresinde sıvılaşma kapasitesi haritası Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 18

19 San Fransisco şehrinde alçak seviyelerde yapılan dolgularda 1906 SF depremi sırasındaki sıvılaşma sonucu yıkım ve zemin çökmeleri. (G.K. Gilbert, USGS photo) SF depremi sonrasında doldurulan sığ bir körfezin dolgu malzemeleri üzerindeki The Marina District semtinde 1989 Loma Prieta depremi sırasında sıvılaşma sonucu büyük zarar meydana gelmiştir (USGS foto) Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 19

20 Yer kaymaları, kaya ve çığ düşmeleri Depremin kuvvetli yer hareketi doğal yamaçların (eğimlerin) zayıflamasına hareket etmesine neden olabilir. Sonuç olarak oluşan yer kaymaları ve kaya-çığ düşmelerinin bir çok büyük deprem dağlık alanları etkilediğinden deprem afetine önemli katkıları olabilir. Japonyada 1964 sonrası oluşan M>6.8 depremler sonucundaki can kayıplarının yarıdan fazlasının depremlerce tetiklenen yer kaymaları nedenli olduğu belirlenmiştir. Depremlerin magnitüdleri ile yer kayması dağılımının korelasyonu yer kaymalarının M=4 den küçük depremlerce tetiklenmelerinin olası olmadığını ancak bu eşikten sonra yer kaymalarından etkilenmesi olası maksimum alanın hızlıca arttığı ve M=9.2 de km2 ye ulaştığını göstermiştir. Genellikle nemli dağlık bölgelerde toprak ve kayanın eğim aşağı hareketi ile oluşurlar Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 20

21 1965 Seattle Washington depremi (M6.5) sonrasında Union Pacific Railway hattında hasar. Deprem 7 can kaybına ve 12.5milyon $ maddi kayba neden olmuştur (solda). Demiryolu hasarı 121 m lik kesimde yamaç kenarı dolgusunun hareketi sonucu oluşmuştur. Episantrdan uzaklık 60 km den fazladır. Photo Credit: University of California, Berkeley 1999 Düzce depremi sonrasında gelişen yer kayması İstanbul- Ankara bölünmüş karayolu Bolu Dağı geçişinin geliş istikametini kapanmasına yol açmıştır (Sağda) (Demirtaş vd., DAD raporu) Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 21

22 Kaya düşmeleri depremlerce neden olunan en yaygın yamaç duraysızlığıdır. Kaya parçaları içeren bir hacmin oluşturduğu kaya çığı (rock avalanche) tehlikeli ve ölümcüldür. M=6.0 ve daha büyük depremlerin kaya çığı oluşturma riski yüksektir. Kaya çığlarında kaya hacmi yüzlerce km/saat lik hızla kaynağından bir kaç km uzağa yer değiştirebilir. Yer kaymaları ile ilgili rapor edilen ölümlerin %90 ı kaya çığı, hızlı toprak akmaları ve kaya düşmeleri nedeniyledir Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 22

23 Şimdiye kadar kaydedilen en büyük yer kayması denizde olan M7.7 lik bir depremin tetiklediği Peru daki Nevados Huascaran (6654 m) dağı yamaçlarından kitlevi kaya ve çığ düşmesidir. Kaya ve çamurdan oluşan milyon m3 lük malzeme 30 m yüksekliğinde bir dalga halinde 100 km/sn yi aşan bir hızla hareket etmiş ve Yungay ve Ranrahirca kasabalarını ve bazı köyleri 10m kalınlığında toprak altında bırakarak can kaybına neden olmuştur Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 23

24 Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 24

25 Depremle Yaşamak (JFM ) Doç. Dr. Murat UTKUCU Sakarya Üniversitesi, Jeofizik Mühendisliği Bölümü Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 25

26 Tsunamiler Tsu liman anlamında harbor Nami dalga anlamında Tsunami, öncelikle depremlerin neden olduğu yer hareketine tepki olarak okyanuslarda veya sahil bölgelerinde oluşan çok uzun dalga boyu ve periyodundaki bir dizi okyanus dalgasına verilen isimdir. Yer kaymaları (depremler nedeni ile de oluşabilir), volkanik patlama ve fışkırmalar ve nükleer patlamalar da tsunami üretebilir. Okyanus tabanındaki düşey deprem faylanması üstteki su kütlesini yer değiştirtir ve oluşa büyük dalgalar her yönde yayılır. Küresel ölçekte sonuçları olan önemli bir ikincil deprem tehlikesidir Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 26

27 Tsunaminin başlangıç büyüklüğüne etki eden faktörler: Deprem sırasında deniz tabanına ulaşan düşey yer hareketi miktarı (bir kaç metre mertebesinde), Depremin magnitüdü (özellikle M>7.5) ve sığ odak derinliği Faylanma özellikleri (faylanma tipi, faylanma boyutları gibi), sediment çökmeleri ve ikincil faylanmalarla kontrol edilir. Tsunamilerin başlangıç anından sonraki büyüklüğüne etki eden faktörler: Deprem kaynağı civarında su derinliği, Okyanus batimetrisi ve Sahil hattı şeklidir Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 27

28 Tsunami hızı su derinliğine bağlıdır. Derin okyanusta bir yolcu uçağı hızında (800km/sn civarı), uzun dalga boylu ve düşük genliklidir. Sahile yaklaştıkça derinlikteki azalma ile hızı azalır, dalga boyu kısalır ve genliği artar. Sahile ilk ulaşan dalga sıklıkla en yüksek dalga değildir. Yanda çeşitli depremlere ait tsunami dalga kayıtları marigramlar (mareogram) Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 28

29 Kalutara Beach, Sri Lanka Kalutara Beach, Sri Lanka Kaynak: Lynette Cook From: Digital Globe From: Nature Publishing Group Aşağı çekilme etkisi Tsunami dalgası gelmeden deniz suyu geri çekilebilir ve tsunami habercisidir. Tsunami dalgası sahilden dik bir basamak gibi görünür. Bir çok tsunami bir kaç saat süren dalga serisi olarak gelir Dalgalar arasındaki zaman aralığında karayı işgal eden önceki bir dalganın geri çekilmesi gelen dalganın gelişine göre daha çok hasar yapar Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 29

30 BİLGİNİN GÜCÜ Sri Lankalı Victor Desosa, köyü Galbokka nın sakinlerini kurtarmıştır. Çünkü su çekilmesinin tsunami habercisi olduğunu ve ne yapması gerektiğini biliyordu. Sadece 1 köylüsü tsunamide öldü. Köyü yakınındaki köylerde can kaybı oranı nüfuslarının %70 90 arasında değişmekteydi Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 30

31 Solda: Pasifik çevresinde tsunami lokasyonları. İÖ 47 den bu yana meydana gelmiş 1274 tsunami. A)Gri dairelerin çapı bir derece karelik enlem-boylam içindeki olay sayısıyla orantılıdır. B) Önemli uzak tsunami kaynakları. Daireler etkilenen alan ve deprem magnitüdüne bağlı olarak büyümektedir (Lockridge, 1985, 1985b). Sağda: Pasifik çevresindeki tsunamilerin kökenlerinin bölgelere göre sınıflandırılması Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 31

32 Solda: Geçmiş 2000 yıl boyunca Pasifik çevresinde meydana gelmiş tsunamilerin nedenleri. Sağda: Geçmiş 2000 yıl boyunca Pasifik okyanusundaki en büyük can kayıplarına neden olan tsunamiler Sumatra depremi Hint okyanusu çevresinde Endonezya, Sri Lanka, Hindistan, Tayland, Maldivler, Somali, Myanmar, Malezya, Madagaskar, Şeyseller ve Kenya gibi ülkeleri etkilemiştir. Tatilde bulunan bir çok Avrupalı turistte (500 İsveçli, 500 Alman) ölmüştür Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 32

33 200 bin üzerinde ölüm, 125 bin yaralı, 45 bin kayıp meydana gelmiş ve 1 milyon üzerinde insan yer değiştirmiştir. Yanda tsunami öncesi ve sonrası Sumatra depremi tsunamisi kayıtlı tarihin en ölümcül tsunamisidir öncesinde Pasifikteki en ölümcül tsunami 1782 depremi sonrasında yaşanan ve ne yakın ölüme yol açan tsunamidir Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 33

34 Atlantik okyanusundaki en büyük tsunami 1755 Lizbon depreminin neden olduğu tsunamidir. Sarsıntı yıkımı, çıkan yangın ve tsunami vurması sonucu toplam can kaybı ni aşmıştır Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 34

35 1929 Grand Banks depremi sonrası oluşan denizaltı yer kaymasının tsunami oluşturması. Japonya da tsunami tehlikesi depremi sonrasında gelişen tsunaminin etkilediği alan ve dalga yükseklikleri. Dalga yüksekliklerindeki değişime dikkat ediniz. Okushiri Island, Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 35

36 1990 lı yıllarda dünya çapında meydana gelmiş deprem kaynaklı önemli tsunamiler Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 36

37 Solda MÖ1410-MS1999 yılları arasında Türkiye ve çevresinde meydana gelmiş 57 tsunami (Altınok ve Ersoy 2000). Sağda Atatürk Havalimanı güneyinde Yeşilköy sahilinde 2, 2.5 ve 3 m lik tsunami dalgalarının işgal edeceği hesaplanan karasal alanlar (Alpar vd.) Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 37

38 Son 2000 yılda Marmara da 16 depremin tsunami ürettiği ve bunlardan 6 sının hasar oluşturduğu rapor edilmiştir (Ambraseys, 2002). Haritada küçük ve büyük oklar bunların olası lokasyonlarını göstermektedir Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 38

39 1906 SF depremi yangını 1989 Loma Prieta depremi sonrası Yangınlar: Deprem sarsıntısının gaz borularına, elektrik hatlarına ve yanıcı kimyevi maddelerin depolarına zarar vermesi yangınlara yol açabilir San Francisco, 1923 Konto (Tokyo) ve 1995 Kobe depremleri sonrası çıkan yangınlar önemli örnekleridir İzmit depremi sonrası Tüpraş rafinerisinde çıkan yangın da Türkiye deki önemli bir örnektir Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 39

40 1995 Kobe depremi sonrasındaki yangında Kobe şehrinin önemli bir kısmı yanmıştır. Kopan gaz hatlarında Gaz hatlarında çıkan yangınlara yolların yıkılması/tıkanması sonucu müdahale edilememiş ve bu can kayıplarında önemli artışa neden olmuştur Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 40

41 Gelecek ders görüşmek üzere TEŞEKKÜRLER Dr. Murat UTKUCU