ANTALYA DA MURATPAŞA VE KONYAALTI BÖLGELERİ YEREL ZEMİN DAVRANIŞININ DEĞERLENDİRİLMESİ

Transkript

1 ANTALYA DA MURATPAŞA VE KONYAALTI BÖLGELERİ YEREL ZEMİN DAVRANIŞININ DEĞERLENDİRİLMESİ Mehmet Şükrü ÖZÇOBAN, Ali KOÇAK, Havvanur KILIÇ *YTÜ. İnş. Müh. Böl. İstanbul ÖZET Bu çalışmada, Antalya Muratpaşa ve Konyaaltı bölgeleri yerel zeminlerinin dinamik davranışı incelenmiştir. Bu amaçla bölgelerde daha önce yapılmış sondajlar incelenerek bölgeleri tanımlayan tipik zemin profilleri belirlenmiştir. Yerel zemin özelliklerindeki değişimin dinamik davranışa etkisini incelemek için arazi ve laboratuar çalışmalarından elde edilen veriler EERA programıyla değerlendirilerek, dinamik davranış analizleri yapılmıştır. Analizlerde Çetinkaya, N., Koçak, A., ve Tonaroğlu, M., 2005 [1] de %10 aşılma olasılığında normal ve %2 aşılma olasılığında önemli yapılar için önerilen ivme değerleri kullanılmıştır. Her iki bölge için elde edilen zemin parametreleri Deprem Yönetmeliği değerleri ile karşılaştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Antalya, zemin davranış analizi, yerel zemin koşulları, EERA, ABSTRACT In this study, the dynamic behaviors of local soils of Muratpaşa and Konyaaltı vicinities are investigated. In this aim, the soil profiles describing the investigation sites typically are defined by using previous bore-holes performed in those fields. The dynamic behavior analysis is performed to determine the influence of the change of the local soil proporties on dynamic behavior by EERA evaluating data obtained from the studies in laboratories and fields. The values of acceleration used in these analyses are taken from Çetinkaya, N., Koçak, A., and Tonaroğlu, M., 2005 [1]. The soil parameters obtained for both vicinities are compared with the values given in the the regulations for earthquake. Keywords: Antalya, Soil Behavoir analaysis, Local soil properties, EERA

2 1. GİRİŞ Yerel zemin koşullarının kuvvetli deprem yer hareketlerini önemli ölçüde etkilediği, yakın zamanlarda meydana gelmiş yıkıcı depremlerde gözlenen yapısal hasar ve aletsel ölçümlerle ortaya konmuştur. Bu nedenle yapıların inşaasından önce yapılan temel zemini etüdlerinde, arazideki temel zeminini oluşturan tabakaların olası bir deprem sırasında göstereceği davranışın da incelenmesi gerekli olmaktadır. Bu çalışmada, Antalya Muratpaşa ve Konyaaltı bölgelerinde seçilen tipik zemin kesitlerinde dinamik davranış analizleri yapılarak, yerel zeminlerin dinamik etkiler altındaki davranışı belirlenmiştir. Bu amaçla bölgede daha önce yapılan birçok sondaj verisi değerlendirilerek öncelikle tipik zemin profilleri ve analizlerde kullanılan malzeme parametreleri belirlenmiştir. 2. ANTALYA CİVARININ JEOLOJİSİ Antalya ve civarında, otokton gibi görülen ve çeşitli tipte karbonat ve kırıntılı kayaçlardan oluşmuş bir çökel topluluğu yüzeyler. Antalya Birliği'nde, Ordovisiyen'de Çakmak Formasyonu, Alt Devoniyen' de Narlıca Formasyonu, Üst Permiyen'de Bıçkıcı Formasyonu, Triyas'da Çamlıca Formasyonu ve Üst Kretase'de Karaçukur Formasyonu ayırtlanmıştır. Çakmak Formasyonu; Çakmak Köyü, Çörüş Köyü, Karalar Köyü civarında, yaklaşık 60 km 2 lik bir alanda yüzeyler. Karbonat ara katkılı mikalı şeyllerden oluşmuştur. Birimin tabanı gözlenemez. Üst Permiyen yaşlı Bıçkıcı Formasyonu tarafından diskordan olarak örtülür. Narlıca Formasyonu; Kaş Yaylası ve Pazaralanı deresi içinde, yaklaşık 8 km2 lik bir alanda yüzeyler. Sarı, yeşil renkli, fosilli şeyl ve kumlu silttaşıyla başlar. Üste doğru karbonat ara tabakaları karışarak kireçtaşlarına geçer.alt dokanağı tektoniktir. Üstünde Bıçkıcı formasyonu tarafından uyumsuz olarak örtülür. Bıçkıcı formasyonu: Antalya civarında çeşitli yerlerde yüzeyleyen birim 60 km2 lik bir alanı kapsar. Gri renkli, orta-kalın katmanlı kireçtaşlarından oluşur. Tabanda, ara seviyelerde yer yer kömür seviyelerine rastlanmıştır. Bıçkıcı Formasyonu, üstte, orta-kalın katmanlı marnlarla temsil edilen Çamlıca Formasyonu'nun alt seviyelerine geçiş gösterir. Çamlıca Formasyonu: Çamlıca Köyü ile Kaman Mahallesi arasında yüzeyler. Killi kireçtaşı, alacalı marn, kiltaşı ve kireçtaşıyla başlayıp, üste doğru killi kireçtaşı, kiltaşı, kumtaşı, radyolarit ardalanmasından oluşur. Yer yer büyük çapta olistolitleri kapsar. Bu birim, Bıçkıcı Formasyonu ile genelde geçişli olmasına rağmen yersel uyumsuzlukla gösterir. Üstte Karaçukur Formasyonu ile diskordanslıdır. Karaçukur Formasyonu: Gazipaşa kuzey-kuzeybatısında yüzeyler. Kırmızı renkli pelajik kireçtaşları, kumtaşı, marn, çörtlü kireçtaşı ardalanmasından oluşur. Birim, Çamlıca Formasyonu üzerine diskordanslıdır. Alanya ve Aladağ Birliklerinin kaya birimleri tarafından tektonik olarak üzerlenir. Gazipaşa Formasyonu: Gazipaşa Pazarcıküçüklü Köyü ve Sarıağaç Mahallesi civarında, yaklaşık 11 km2 lik bir alanda yüzeyler. Kumtaşı, çakıltaşı ve silttaşı ardalanmasından oluşur. Antalya Birliği'ne ait birimlerin üzerine açısal uyumsuzlukla gelir. Üzerinde alüvyon örtü vardır.

3 Taraça ve Alüvyon: Taraçalar, Bıçkıcı ve Delice çayları boyunca, asılı kalmış, az tutturulmuş, blok, çakıltaşı, kumtaşından oluşur. Alüvyonlar ise tutturulmamış blok, çakıl, kum, mil ve kilden ibarettir. Yaklaşık 0-20 m kalınlığındadır Yapısal Jeoloji Antalya ve civarı, Alpin dönemi orojenez fazlarının etkisinde kalmıştır. Çok dalgalı KB- GD gidişli kıvrım ve kıvrımcıklar gözlenir. Bölge, Kimmeriyen, Laramiyen ve Pirene fazlarının etkisinden sonra çok kırıklı ve makaslanmalarla dolu bir yapı kazanmıştır. Bölgede belirgin olan ekay ve naplar, kuzeybatıdan güneydoğuya doğru bir ekay zonu oluştururlar. Bunlar; Hadim Napı, Maha Ekayı, Karasay Ekayı, Culadağı Ekayı, Karanlıkdere ve Karalar Ekaylarıdır. Belirgin eklem takımları az gelişmiştir, erime boşlukları genellikle bu eklem düzlemleri boyuncadır. Şekil 1. Antalya Bölgesi jeoloji haritası [2]

4 3. MURATPAŞA VE KONYAALTI BÖLGELERİ İÇİN BELİRLENEN TİPİK ZEMİN PROFİLLERİ 3.1 Muratpaşa Bölgesi Zemin Profilleri Şekil 1 den görüldüğü gibi Muratpaşa Bölgesinin tamamında travertenler yüzeylenmiştir. Bölgede yapılan sondajlar incelendiğinde tipik iki zemin profili ortaya çıkmaktadır. Bu profiller aşağıda özetlenmiştir. M-Profil 1 : İlk 0-3m arasında değişen bitkisel toprak tabakası ve altında kalınlığı m değişen travertenler. Bu travertenlerin ilk 10m metresinde ise RQD değerleri %4-18 arasında değişmektedir. M-Profil 2 : İlk 0-3m arasında değişen bitkisel toprak tabakası ve altında kalınlığı 3-15m arasında ve SPT N değerleri 7-15 arasında değişen killi kum tabakası yeralmaktadır. Daha sonra traverten devam ediyor ve travertenin ilk 10 m sinde RQD ler %7-11 arasında değişiyor. Yeraltı su seviyesi zemin yüzünde alınmıştır. 3.2 Konyaaltı Bölgesi Zemin Profilleri Şekil 1 den görüldüğü gibi Konyaaltı Bölgesi inceleme alanında travertenler ve alüvyon yüzeylenmiştir. Bölgede yapılan sondajlar incelendiğinde tipik dört farklı zemin profili ortaya çıkmaktadır. K-Profil 1 : İlk 0-3m arasında değişen bitkisel toprak tabakası ve altında kalınlığı m değişen travertenler. Bu travertenlerin ilk 10m metresinde ise RQD değerleri %7-12 arasında değişmektedir. K-Profil 2 : İlk 0-0.5m arasında değişen yapay dolgu tabakası ve altında kalınlığı m arasında değişen kil tabakasıdır. Bu kil tabakasının ilk 25-35m lik kesimi SPT N değerleri 1-7 arasında değişen çok yumuşak kildir. Bu kil tabakasının içinde yer yer kumlu kil tabakalarına ve turba zeminlere rastlanmaktadır. Daha sonra altında SPT N değerleri 15- Refü arasında değişen katı kil tabakası yeralmaktadır. Bu katı kil tabakasından sonra traverten başlamaktadır. Yeraltı su seviyesi zemin yüzünde alınmıştır. K-Profil 3 : İlk 0-1.0m arasında değişen bitkisel toprak tabakası ve altında SPT N değerleri 5-24 arasında değişen 8-10m kalınlığında kil tabakası yer almaktadır. Bu kil zemin içerisinde de yer yer ince kum bantlarına rastlanmaktadır. Daha sonra SPT N değerleri genellikle Refü olan çakıllı tabaka ile devam etmektedir. Yeraltı su seviyesi zemin yüzünde alınmıştır. K-Profil 4 : İlk 0-2m si SPT N değerleri arasında değişen kumlu killi çakıl daha sonra 4-6 m si SPT N değerleri arasında değişen çakıl ve daha sonra konglamera (Çakıltaşı) olarak devam etmektedir. Yeraltı su seviyesi zemin yüzünde alınmıştır. 4. İNCELEME BÖLGESİNDE YAPILAN DİNAMİK DAVRANIŞ ANALİZLERİ Bir dinamik zemin davranışı analizinde temel olarak izlenen adımlar deprem kaydının seçilmesi, malzeme özelliklerinin belirlenerek ideal bir zemin profilinin oluşturulması ve uygun bir analiz yöntemi ile davranışın analiz edilmesidir. Analizlerde, EERA (Equivalent- Lineer Earthquake Site Response Analysis) [3] isimli bilgisayar programı kullanılmıştır.

5 Bu program eşdeğer lineer analiz yöntemi ile zeminlerin dinamik etkiler altındaki davranışını bir boyutlu (1D) olarak incelemektedir. Buna göre analiz şu kabulleri içermektedir. Zemin, yatay yönde sonsuza kadar uzanan üniform tabakalardan oluşan bir sistemdir. Her tabaka kayma modülü, kritik sönüm oranı, yoğunluk ve kalınlığı ile tam olarak tanımlanmaktadır. Davranış ana kayadan yüzeye doğru yayılan yalnızca kayma dalgaları nedeniyledir. Kayma modülü ve sönümün deformasyona bağlılığı, her tabaka için hesaplanan ortalama efektif deformasyonlara dayanan bir eşdeğer lineer yöntem ile dikkate alınmaktadır. Analizlerde 17 Ağustos 1999 Kocaeli depreminde (Mw=7.4), 12 Kasım 1999 Düzce depreminde (Mw=7.1), 1992 Erzincan depremlerinde (Mw=6.2) ve 17 Agustos 1999 kocaeli depremi sonrası ölçülen (Mw=5.93) depremlerden alınan ivme-zaman kayıtları kullanılmıştır. Analizlerde Çetinkaya 2005 de %10 aşılma olasılığında normal ve %2 aşılma olasılığında önemli yapılar için önerilen ivme değerleri kullanılmıştır. Antalya Sismoteknik Yöresi Normal yapılar için Yıllık Risk, Magnitüd (M) ve Maksimum İvme Değerleri Çizelge 1 de önemli yapılar için Çizelge 2 de sunulmuştur. Çizelge 1. Antalya Sismoteknik Yöresi Normal yapılar için Yıllık Risk, Magnitüd ve Maksimum İvme Değerleri [1] Episantr Uzaklığı (km) R ( % ) M Zemin ivmesi Gutenberg Richter, 1956 [4] g Çizelge 2. Antalya Sismoteknik Yöresi önemli yapılar için Yıllık Risk, Magnitüd ve Maksimum İvme Değerleri [1] Episantr Uzaklığı (km) R ( % ) M Zemin ivmesi Gutenberg Richter, 1956 [4] g Kayma dalgası hızları Standart Penetrasyon Deneyi darbe sayılarına göre (SPT-N) İyisan, 1996 [5], Vs=51.5 N (1) bağıntısı kullanılarak belirlenmiştir. Bu bağıntı kullanılarak derinlik boyunca belirlenen kayma dalgası hızları analizlerde kullanılmıştır.

6 4.1 Analiz Sonuçları Muratpaşa bölgesinde tanımlanan iki zemin profilinde ve Konyaaltı bölgesinde tanımlanan dört zemin profilinde anakaya seviyesinde 0.22g ve 0.33g ivme değerleri kullanılarak ve magnitüdleri farklı dört deprem kaydı ile bir boyutlu zemin büyütme analizleri yapılmıştır. Analizlerden belirlenen zemin yüzü pik ivme ve büyütme değerleri sırasıyla Muratpaşa ve Konyaaltı bölgeleri için sırasıyla Çizelge 3 ve Çizelge 4 de verilmiştir.ayrıca her iki bölgede ele alınan ivme değişimlerine göre çizilen Spektral İvme ve Spektral Hız şekilleri yeralmaktadır. (Şekil 2-5) Konyaaltı Bölgesi 0.22 g de Spektral İvme Değerleri Konyaaltı Bölgesi 0.33 g de Spektral İvme Değerleri 2,00 3,00 1,80 2,50 1,60 1,40 Z3 1. Derece 2,00 Spektral İvme (g) 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 Z4 1. Derece Z3 2. Derece Z4 2. Derece Spektral İvme (g) 1,50 1,00 0,50 Z3 1. Derece Z4 1.Derece Z4 2. Derece Z3 2. Derece 0,20 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 1 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 1 Peryot (s) Peryot (s) Şekil 2 Konyaaltı Bölgesi Spektral İvme Peryot Grafiği Muratpaşa Bölgesi 0.22 g de Spektral İvme Değerleri Muratpaşa Bölgesi 0.33 g de Spektral İvme Değerleri 2,00 3,00 1,80 1,60 2,50 1,40 Z4 1. Derece 2,00 Spektral İvme (g) 1,20 1,00 0,80 Z3 1. Derece Z3 2. Derece Spektral İvme (g) 1,50 1,00 Z3 1. Derece Z4 1. Derece 0,60 Z4 2. Derece Z3 2. Derece 0,40 0,50 Z4 2. Derece 0,20 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 1 Peryot (s) 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 1 Peryot (s) Şekil 3 Muratpaşa Bölgesi Spektral İvme Peryot Grafiği 300 Konyaaltı Bölgesi Spektral Hız Grafigi 0.22g 45 Konyaaltı Bölgesinde Spektral Hız Grafiği 0.33g Profil1Ezincan Spektral Hız (cm/sn) Profil1Ezincan Profil1Düzce Profil1Arçelik Profil2 Ezincan Profil2 Düzce Profil2 Arçelik Profil3Ezincan Profil3Düzce Profi3 Arçelik Profil4 Ezincan Profil4 Düzce Profil4 Arçelik Spektral Hız (cm/sn) Profil1Düzce Profil1Arçelik Profil2 Ezincan Profil2 Düzce Profil2 Arçelik Profil3Ezincan Profil3Düzce Profi3 Arçelik Profil4 Ezincan Profil4 Düzce Profil4 Arçelik ,00 4,00 6,00 8, ,00 Periyot (sn) 2,00 4,00 6,00 8, ,00 Peryot (sn) Şekil 4 Konyaaltı Bölgesi Spektral Hız Peryot Grafiği

7 Muratpaşa Bölgesi Spektral Hız Grafiği 0.22g Muratpaşa Bölgesi Spektral Hız Grafiği 0.33g Profil1Ezincan 90 Profil1Düzce 140 Profil1Ezincan Profil1Arçelik Profil2 Ezincan Profil2 Düzce Profil2 Arçelik 120 Profil1Düzce Profil1Arçelik Profil2 Ezincan Profil2 Düzce Spektral Hız (cm/sn) Spektral Hız (cm/sn) Profil2 Arçelik ,00 4,00 6,00 8, ,00 Peryot (sn) 0 2,00 4,00 6,00 8, ,00 Peryot (sn) Şekil 5 Muratpaşa Bölgesi Spektral Hız Peryot Grafiği Analizlerden zemin büyütme değerleri yüzey ivme spektrumun ana kaya ivme spektruma bölünmesi ile spektral büyütmeler (S) ise, yüzey ivme spektrumun en büyük ivme değeri ile normalize edilmesi sonucunda belirlenmiştir. Ayrıca çeşitli, bina tiplerini temsil etmesi açısından az katlı binalara denk düşen 0.2 sn peryotlar ve yüksek binaları temsil etmesi açısından 1 sn peryot ele alınmış ve buna bağlı olmak her peryota bağlı spektral ivme değerleri bulunmuştur. Çizelge 3. Muratpaşa Bölgesi Zemin Yüzü Pik İvme ve Büyütme Değerleri Muratpaşa Bölgesi (a=0.22g) Zemin Spektral Spektral İvme Profil Adı Magnitüd (M) Zemin Yüzü İvmesi (g) Büyütmesi (A k ) Büyütme (S) M-profil Sa<0.60g A k <4.72 S<4.54 Sa<0.44g M-profil A k <4.72 S<4.54 Sa<0.60g Sa<0.44g Muratpaşa Bölgesi (a=0.33g) Zemin Profil Adı Magnitüd Zemin Yüzü İvmesi (g) Büyütmesi A k M-profil A k < Spektral Büyütme S S<4.08 Spektral İvme Sa<0.88g Sa<0.67g M-profil A k <4.56 S<4.08 Sa<0.88g Sa<0.67g

8 Çizelge 4. Konyaaltı Bölgesi Zemin Yüzü Pik İvme ve Büyütme Değerleri Konyaaltı Bölgesi (a=0.22g) Profil Adı Magnitüd (M) Zemin Yüzü İvmesi (g) Spektral İvme K-profil Zemin Büyütmesi (A k ) A k <4.40 Spektral Büyütme (S) S<4.10 Sa<0.63g Sa<0.45g K-profil A k <4.40 S<4.10 Sa<0.63g Sa<0.45g K-profil A k <4.40 S<4.10 Sa<0.63g Sa<0.45g K-profil A k <4.40 S<4.10 Sa<0.63g Sa<0.45g Konyaaltı Bölgesi (a=0.33g) Zemin Profil Adı Magnitüd (M) Zemin Yüzü İvmesi (g) Büyütmesi (A k ) K-profil A k < Spektral Büyütme (S) S<4.07 Spektral İvme Sa<0.87g Sa<0.76g K-profil A k <4.30 S<4.07 Sa<0.87g Sa<0.76g K-profil A k <4.30 S<4.07 Sa<0.87g Sa<0.76g K-profil A k <4.30 S<4.07 Sa<0.87g Sa<0.76g

9 5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Çeşitli depremleri ele alarak yapılan hesaplarda, Muratpaşa da 0.33g zemin ivmesi için zemin büyütmesi 4-5 civarında, spektral büyütme ise 4 civarında tespit edilmiştir. Buna göre max. spektral ivme 0.88g olarak belirlenmiştir. Aynı bölge için 0.22g zemin ivmesi için zemin büyütmesi benzer şekilde 4-5 civarında, spektral büyütmede 4-5 civarında tespit edilmiştir. Max. spektral ivme ise 0.60g dir. Konyaaltı İlçesi nde 0.33g zemin ivmesi için zemin büyütmesi 4-5 civarında, spektral büyütme ise 4 civarında tespit edilmiştir. Buna göre max. spektral ivme 0.87g olarak belirlenmiştir. Aynı bölge için 0.22g zemin ivmesi için zemin büyütmesi benzer şekilde 4-5 civarında, spektral büyütmede 4 civarında tespit edilmiştir. Max. spektral ivme ise 0.63g dir. Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik (1998) e göre 1. Derece Deprem Bölgesinde S=2.5 ve Sa=1.0g dir. 2. Derece Deprem Bölgesinde bu değerler S=2.5 ve Sa=0.75g dir. Yukarıda tespit edilen değerlere göre Antalya İli nin 2. Derece Deprem Bölgesi olarak alınması yerindedir. Yapılan bu çalışma sınırlı sayıda sondaja dayandığından daha fazla sayıda arazi çalışması yapılarak veriler çoğaltılmalıdır. KAYNAKÇA [1] Çetinkaya, N., Koçak, A., Tonaroğlu, M., 2005, Antalya Bölgesi Deprem Rsiki Analizi ve Mevcut Yapıların Değerlendirilmesi, Antalya ve Yöresi İnşaat Mühendisliği Sorunları Kongresi. [2] DSİ, 1985a, Antalya-Kırkgöz kaynakları ve Traverten Platosu karst hidrojeolojik etüd raporu. DSİ Jeoteknik Hizmetler ve Yeraltısuyu Dairesi Başkanlığı, Ankara, 131 s. [3] Bardet,J.P., Ichii,K., and Lin,C.H. (2000), EERA, A computer program for Equivalent linear Earthquake site Response Analysis of layered soils deposits, University of Southern California, Los Angeles [4] Gutenberg, B. ve Richter, C.F, 1956, Deprem Magnitüdü, Şiddeti, Enerjisi ve İvmesi, Bull.Seism. Soc. Of America, Vol. 32, No. 3, (İngilizce). [5] İyisan, R., (1996), Geoteknik özelliklerin belirlenmesinde sismik ve penetrasyon deneylerinin karşılaştırılması, Doktora Tezi, İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. [6] Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkındaki Yönetmelik, 1997, Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, ANnkara