ARİAS ŞİDDETİ İLE SIVILAŞMA ANALİZİ

Transkript

1 ARİAS ŞİDDETİ İLE SIVILAŞMA ANALİZİ Prof.Dr. Müh.Ergin ARIOĞLU Y.Müh. Başar ARIOĞLU Dr.Müh. Canan GİRGİN 1.Giriş Depremin oluşturduğu titreşimlerin etkisiyle gevşek, sature -suya doygun- durumdaki taneli zeminlerin taşıma kapasitelerini kaybederek "sıvı" gibi davranış göstermesine geoteknik literatüründe "zemin sıvılaşması" denilmektedir. Sıvılaşmada toplam düşey basınç z 0 olmaktadır. Diğer bir deyişle efektif basıncın büyüklüğü boşluk basıncına eşittir ( = u). Sıvılaşan zemin katmanı (boşluk su basıncı / düşey basınç) oranına bağlı olarak 10 - 'den daha büyük kayma deformasyonuna uğrayarak taşıma kapasitesini çok büyük ölçüde yitirir. Katmanın üzerinde bulunan binalar, temel sistemi, taşıyıcı sistemin türü, kat sayısı ve sıvılaşma profilinin kalınlığının fonksiyonu olarak "çökme" ve "tilt" hareketlerine maruz kalır. Örneğin, sıvılaşma olayının çok şiddetli gözlendiği 196 Niigata-Japonya depreminde betonarme binalar 0-50 cm oturma, (0-8) o 'lik tilt hareketi yapmıştır. Anılan depremde rapor edilen en fazla bina oturma ve tilt değerleri sırasıyla 50 cm ve yaklaşık 8 o 'dir (Kokusho,001). 17 Ağustos 1999 Doğu Marmara depreminde fay hattının km kuzeyinde yer alan Adapazarı'nda gözlenen sıvılaşma olaylarında maksimum bina oturmaları cm mertebesinde kalırken tilt hareketinin değişim aralığı (0-6) o olmuştur. Zemin sıvılaşması konusuna pratik mühendislik açısından bakıldığında, aşağıda sıralanan şu konular önem kazanmaktadır (Arıoğlu, Ergin, Arıoğlu, N., Yılmaz, A.O, 000a) : Deprem üretebilecek aktif fay ile sıvılaşma potansiyeli taşıyan bölge arasındaki uzaklıkların kestirimi Sıvılaşmaya yol açabilecek yatay yer ivmesinin kritik değerinin belirlenmesi Deprem kaynak büyüklükleriyle sıvılaşma potansiyeli bulunan kum katmanlarına ilişkin geoteknik parametreler (tekrarlı kayma gerilmesi, standart penetrasyon değeri, konik penetrasyon deneyinde uç direnci) arasındaki ilişkilerin ortaya çıkartılması. Geoteknik literatüründe sıvılaşma potansiyelinin belirlenmesinde en yaygın şekilde kullanılan yöntem Seed ve Idriss (1971) tarafından geliştirilen yöntem olup, zemin katmanının sıvılaşmaya karşı emniyet katsayısı (Kayma dayanımı / Kayma gerilmesi) şeklinde ifade edilmektedir. Daha açık anlatımla anılan yöntem "tekrarlı gerilme" kavramına dayanmaktadır. z z

2 Bu kavramda ise en can alıcı temel büyüklük "yatay kayma gerilmesi"'dir ve "maksimum yatay yer ivme değeri" ile ifade edilmektedir. Kayen ve Mitchell (1997); Siyahi ve Altaç (000) kaynaklarında ise maksimum yatay yer ivme büyüklüğünün kullanımında şu sakıncaların sözkonusu olabileceği ileri sürülmektedir : Sıvılaşma analizinde sadece tek bir değer olarak en büyük yatay yer ivmesi alınmaktadır. Bu değer kuvvetli yer sarsıntısının tüm frekans içeriğini ve hareket süresini gerçekçi şekilde ifade etmemektedir. Sıvılaşmanın yol açtığı "zemin göçmeleri" gerçekte giren enerji düzeyi ile yakından ilintilidir ve tek ivme değeri ile hareketin enerji düzeyi tam olarak açıklanamamaktadır. Kayen ve Mitchell (1997) kaynağında "maksimum yatay yer ivmesi" yerine "Arias şiddeti" büyüklüğünün kullanılması ile yukarıda kısaca belirtilen sakıncaların giderilebileceği öne sürülmüştür. Bu çalışmada, önce literatürde verilen Arias-deprem moment büyüklüğü-faya dik uzaklık ifadelerinin, 17 Ağustos 1999 Doğu Marmara depreminde ölçülen ivme-zaman [a x (t),a y (t)] kayıtlarından Siyahi ve Altaç (000) tarafından hesaplanan Arias şiddetlerine uyumları incelenmiştir. Bu bölümde fay sisteminin makrotektonik büyüklüğü olan "gerilme düşümü" değerinin "Arias şiddeti"'ne (I h ) olan etkisi üzerinde durulmuştur. Daha sonra Kayen ve Mitchell (1997) kaynağında rapor edilen sıvılaşmaya karşı emniyet katsayısı (F) 'nın hesaplama yönteminden hareketle, Kuzey Anadolu Fay Sisteminin ortalama gerilme düşüm değeri () için, pratik mühendislik çalışmaları açısından önemli olan (kritik standart penetrasyon darbe sayısı N k -emniyet katsayısı F1'e karşı gelen-, deprem moment büyüklüğü M w, faya dik uzaklık L f ) değişimleri çıkartılmıştır. Çalışmada geliştirilen tasarım nomogramları enerji esaslı Law, Cao ve He (1990); Green (001'den alıntı) yönteminin uygulama sonuçları ile belirli bir ayrıntı içinde karşılaştırılmıştır.

3 Çizelge 1 Arias Şiddeti ve Bu Büyüklüğe Dayandırılan Yönteme Göre Sıvılaşmaya Karşı Emniyet Katsayısının Belirlenmesi Arias şiddeti -akselogram enerjisi- Kuvvetli sarsıntının yatay düzlemdeki "ivme-zaman" kayıtlarından yararlanılarak hesaplanan bir büyüklüktür. I h = I xx + I yy =.g to t o ax (t).dt 0.g 0 a y (t). dt (Kayen ve Mitchell,1997) Kuvvetli sarsıntı süresi t o 5 1 MSF M ; MSF= w (Green, 001) to (sn) M w t o (sn) Arias Şiddeti - Moment Büyüklüğü - Faya Dik Uzaklık Regresyon İfadeleri log I h =.log M w log R (Wilson, 1993) 3 Kırık oluşumundaki ortalama gerilme düşüm değeri = 100 bar kabulü yapıldığında Arias şiddeti "I h " log I h = log R (Wilson, 1993) M w elde edilmektedir. Bu model kabul edilerek Kayen ve Mitchell (1997) kaynağında -66 adet Batı A.B.D deprem kayıtları dikkate alınmıştır -zemin türüne göre- : log I h = log I h = M w M w log R P -kaya zemin- (1) log R P -alüvyon zemin- () log I h = M w log R 3. -yumuşak zemin- (3) (Yeterli data olmadığından P değeri rapor edilmemiştir) R= Lf, km M w

4 Devamı "Gerilme düşümü" değerleri Kuzey Anadolu Fay sisteminde = 39. bar, San Andreas Fay sistemi için = 36.1 bar olarak hesaplanmıştır (Bayrak, Yılmaztürk ve Öztürk, 00). Kısaca bu değerler doğrultu atımlı fay sisteminde Wilson (1993) tarafından kabul edilen gerilme düşümü = 100 bar 'dan çok farklıdır. Kuzey Anadolu Fay sistemi için =39. bar alındığında Wilson (1993) temel ifadesi, bu çalışmanın yazarları tarafından, log I h = M w log R. 53 () şeklinde verilmektedir. Sıvılaşmaya Karşı Emniyet Katsayısı I hb,1 F (5) I hb,eq F < 1 Sıvılaşma olasılığı yüksek F > 1 Sıvılaşma olasılığı yok o Zemin profilinde incelenen derinlikteki Arias şiddeti I hb, I hb = I h. r b olarak tariflenir. (6) SIVILAŞMA Derinlik (ft) Ihb (m/sn.) Sıvılaşma Sıvılaşma yok Sıvılaşma?? a Ort. r b b Sınır eğri (N 1 ) 60,fc SIVILAŞMA YOK 1 ft= m Şekil Kayen ve Mitchell (1997) tarafından önerilen a Derinlik ile r b ' nin değişimleri b Önerilen sıvılaşma sınır eğrisi ve [Arias şiddeti I hb - düzeltilmiş standart penetrasyon sayısı darbe değeri, (N 1 ) 60,fc ] (Green, 001)

5 Devamı Kayen ve Mitchell (1997)'in I hb - (N 1 ) 60,fc verilerine göre sınır eğri (Şekil b) Green (001) çalışmasında analitik olarak modellenmiştir. log I hb,1 = 1.3x x10-5 X + 1.1x10-3 X X X Bu çalışmada geliştirilen bağıntı ise, log I hb,1 = 6.69x x10 - X x10-3 X -.8 x10 - X (7) şeklindedir. X= (N 1 ) 60,fc, 3 (N 1 ) 60,fc 5 o İnce madde içeriğine göre düzeltilmiş standart penetrasyon sayısı (N 1 ) 60,fc (N 1 ) 60,fc = (N 1 ) 60 + N (8) (N 1 ) 60 = N.C N.C E.C B.C R.C S, C N = 1 z (Liao ve Whitman, 1986) (9) FC % 5 0 N = % 5 < FC < % 35 7 (FC-5) ( ) 30 (10) FC % 35 7 Açıklamalar : I h = Yüzeydeki Arias şiddeti -sismik hareketin iki yatay bileşeninin "I xx, I yy " toplamı, m/sn I hb = İnceleme derinliğindeki Arias şiddeti -sismik hareketin iki yatay bileşeninin toplamı, m/sn I hb,1 = İnceleme derinliğindeki eşik Arias şiddeti, m/sn -sınır eğri- I hb,eq = İnceleme derinliğindeki Arias şiddeti, m/sn a x, a y = Sırasıyla x-x ve y-y yönündeki yer ivme bileşenleri, m/sn g= Yerçekimi ivmesi, g= 9.81 m/sn t o = Kuvvetli sarsıntı süresi, sn ( (t). dt büyüklüğünün %5 ile %95'inin belirlediği "zaman aralığı") r b = Derinliğe bağlı azaltma faktörü MSF= Basitleştirilmiş yönteme göre deprem büyüklüğü düzeltme katsayısı (M w = 7.5 'da MSF=1 dir) M w = Depremin moment büyüklüğü R= İnceleme alanı ile odak noktası arasındaki uzaklık, km -hiposantır uzaklığı- L f = Faya dik uzaklık, km - incelenen yöre ile olası fay sistemi arasındaki en kısa mesafe- = Odak derinliği, km P= Arias şiddetinin aşılma olasılığı, ortalama değer için P=0, için P= 1 (=Standart sapma) F= Sıvılaşmaya karşı emniyet katsayısı z İncelenen derinlikteki düşey efektif basıncın büyüklüğü, kgf/cm C N = Düşey efektif basınç düzeltme faktörü C E = Enerji düzeltme faktörü (% 60 enerji düzeyi için C E =1 'dir) C B, C R, C S = Diğer düzeltme faktörleri (Ayrıntılı bilgi için Bkz. Arıoğlu,Ergin ve arkadaşları, 000b) N= Ölçülen standart penetrasyon değeri (Darbe sayısı / 30 cm) (N 1 ) 60 = Düzeltilmiş-normalize edilmiş standart penetrasyon değeri (N 1 ) 60,fc = İnce madde içeriğine (FC, %) göre düzeltilmiş standart penetrasyon sayısı N = İnce madde yüzdesine bağlı düzeltme faktörü FC= Zeminin ince madde ( 0.07 mm -00 Nolu elek-) içeriği, % a

6 . Arias Şiddeti - Deprem Büyüklüğü - Faya Dik Uzaklık İlişkileri Arias şiddetinin tanımı, deprem moment büyüklüğü (M w ) ve faya dik uzaklık (L f ) ile değişimleri Çizelge 1'de topluca belirtilmiştir. Arias şiddetini hassas biçimde denetleyen gerilme düşümü "" Wilson (1993) kaynağında = 100 bar kabul edilmiştir. Bayrak, Yılmaztürk ve Öztürk (00) kaynağında ise "" değerinin fay düşüm mekanizması ile çok yakından ilintili olduğu kaydedilmekte, Kuzey Anadolu Fay Sistemi için anılan büyüklüğün ortalama değeri =39. olarak hesaplanmaktadır. Aynı kaynakta San Andreas Fay Sistemi için ise = 36.1 bar olarak rapor edilmektedir. = 39. bar değeri gözönünde tutularak Kuzey Anadolu Fay Sistemi için Arias şiddeti = f (moment büyüklüğü, faya dik uzaklık) değişimi Çizelge 1, () bağıntısı'nda yeniden ifade edilmiştir. Bu değişimin 17 Ağustos 1999 depreminde elde edilen ivme-zaman kayıtlarından hesaplanan Arias şiddetlerine uyumu Şekil-1'de incelenmiştir. Analizde kullanılan "Arias şiddetleri", Siyahi ve Altaç (000) kaynağından aynen alınmıştır. Çizelge 'de ise istasyon bazında 17 Ağustos 1999 deprem ivme-zaman kayıtlarından hesaplanan Arias değerlerinin = 39. bar gerilme düşümü için ifade edilen Arias şiddeti= f (deprem büyüklüğü, faya dik uzaklık) regresyon bağıntısından kestirilen -Deprem büyüklüğü M w =7.; Odak derinliği = 17 km- Arias şiddetlerinden sapma miktarları verilmiştir. İstasyonlara ait sapma miktarları genellikle kabul edilebilir düzeylerde kalmaktadır. =100 bar kabulüne (Wilson, 1993) dayandırılan (1) ve () bağıntılarının (Kayen ve Mitchell, 1997) değişimleri -P=0 alınmıştırkarşılaştırma amacıyla Şekil 1 üzerinde keza işlenmiştir. Açıktır ki bu durumda elde edilen sapma miktarları Çizelge 'de rapor edilen "sapma miktarları" 'ndan çok daha büyüktür. 3. Arias Şiddeti Büyüklüğü İle "Sıvılaşma" İçin Kritik Standart Penetrasyon Darbe Sayısının Belirlenmesi 3.1 Genel Bu bölümde; Arias şiddetini temel büyüklük alan, Kayen (1993); Kayen ve Mitchell (1997) tarafından geliştirilen yöntem (Çizelge-1) yardımıyla sıvılaşma analizinin temel sorunlarından biri olan "kritik standart penetrasyon darbe sayısı"(n k ) 'nın nasıl belirleneceği konu edilmiştir. Kritik standart penetrasyon darbe sayısının belirlenmesi probleminde yapılan kabuller şunlardır : Kuzey Anadolu Fay Sistemi için geliştirilen Arias şiddeti (I h ) = f (Moment büyüklüğü, faya dik uzaklık) değişimi (Şekil 1) esas alınmıştır. Analizde sismik enerji kaynağının inceleme alanına uzaklığı R, R= L f = L f 89, km şeklinde ifade edilmiştir. Odak derinliği için = 17 km kabulü yapılmıştır.

7 I h Yr İz Bu çalışma () bağıntısı () bağıntısı Gb Dz Faya dik uzaklık, L f (km) Şekil 1 17 Ağustos 1999 Doğu Marmara Depremi kayıtlarından hesaplanan (I h,h ) ve () nolu regresyon bağıntısından kestirilen Arias şiddeti (I h,k )'nin faya dik uzaklık (L f ) ile değişimi (Odak derinliği = 17 km ve P=0 kabulleri yapılmıştır) (Faya dik uzaklık tanım aralığı L f < 100 km'dir) İn (1) bağıntısı Çk Bu İs Bl 17 Ağustos 1999 Doğu Marmara Depremi Yumuşakgevşek zemin Sert zemin, kaya Açıklama : Bl=Balıkesir,Bu=Bursa, Çk=Çekmece,Dz=Düzce, Gb=Gebze, İs=İstanbul, İz=İzmit, İn=İznik, Yr=Yarımca Çizelge 17 Ağustos 1999 Doğu Marmara Depremi için, () nolu regresyon bağıntısı ile kestirilen (I h,k ) değerlerinin, deprem kayıtlarından hesaplanan (I h,h ) değerlerine kıyasla sapma miktarları Yumuşak-gevşek zemin Sert zemin-kaya Büyüklükler Yr Gb Dz İn Bu Çk Bl İz İs L f I h,h I h,k I h,h Ih,k x100 I h,h L f = Faya dik uzaklık, km I h,h = İvme-zaman kayıtlarından hesaplanan Arias şiddeti, m/sn I h,k = Ampirik bağıntı 'den kestirilen Arias şiddeti, m/sn = Sapma, % İz= İstasyon coğrafi ismi -Bkz Şekil 1. Sıvılaşmaya karşı emniyet katsayısı F1 * alınmıştır. Daha açık deyişle emniyet katsayısı I F I hb,1 hb,eq f (N I h 1 ).r 60,fc b 1

8 şeklinde yazılabilir. Bu çalışma kapsamında geliştirilen sıvılaşma sınır (eşik) eğrisi I hb,1 = f [(N 1 ) 60,fc ] [Çizelge 1, (7) bağıntısı] temel alınmıştır. F1 durumunda (N 1 ) 60,fc 'yi tanımlayan standart penetrasyon darbe sayısı "kritik standart penetrasyon darbe sayısı" (N k )' nı belirlemektedir (F1 koşulunu sağlayan () denkleminin çözümü grafik yoldan yapılmıştır). Derinlik faktörü r b = f(h) değişiminde incelenen derinlik Z= 5 m olarak alınmıştır. Bu durumda r b =0.67 olmaktadır (Çizelge 1, Şekil a). İnceleme alanında dikkate alınan zemin profili ile buna ait geometrik ve fiziksel büyüklükler toplu halde Şekil üzerinde gösterilmiştir. Standart penetrasyon darbe sayısına ilişkin olarak yapılan düzeltmelerde sadece "efektif düşey basınç" "C " N ve "ince madde miktarı" "N" gözönünde tutulmuştur : (N 1 ) 60,fc = N.C N + N C N 1 z ( z 1 kgf /cm u) kgf /cm o Düşey basınç z =.Z su + s.(z-z su ) = 1.6x + 1.8x(5-)= 8.68 t/m o Boşluk su basıncı u= su.(z-z su ) = 1x(5-)= 3 t/m o Efektif düşey basınç ' z = z - u = = 5.68 t/m = kgf/cm (Uygulanan şahmerdan sisteminde enerji düzeyi E= % 60 alınmuştır. Buna ilişkin düzeltme faktörü C E = 1'dir.) 3.. Analizin Sonuçları ve Tartışılması Yukarıda belirtilen kabuller çerçevesinde elde edilen sonuçlar topluca Şekil 'de gösterilmiştir. Şekil yakından incelendiğinde şu pratik sonuçlar ön plana gelmektedir : Değişmeyen faya dik uzaklık (L f ) ve ince malzeme içeriği (FC, %) için artan moment büyüklüğü (M w ) ile kritik standart penetrasyon darbe sayısı "N k " da artmaktadır. Örneğin, faya dik uzaklık L f = 30 km ve zeminin ince malzeme içeriği FC= % 0 için kritik standart penetrasyon darbe sayısı M w =7.5 ve M w =8.0 deprem büyüklükleri için sırasıyla N k = 10.5 ve 15., M w =7.0 ve M w = 6.5 için ise N k <1 olarak bulunmaktadır. Diğer kelimelerle artan deprem büyüklüğünde incelenen zeminin sıvılaşmaması için gerekli kritik standart penetrasyon darbe sayısı "N k " da artmaktadır. Eğer inceleme alanında kabul edilen derinlikte ölçülen standart penetrasyon darbe sayısı N ö > N k ise "sıvılaşma olmaz", N ö < N k ise "sıvılaşma potansiyeli" sözkonusudur. * Çok önemli projelerde olasılık esasına dayanan emniyet katsayısı olarak F=1.3 kabul edilmektedir.

9 k Kritik SPT değeri, N M w =7.0 İnce madde yüzdesi FC (%) a % 0 b % 10 c % 0 M w = 7.5 Z = 5 m a b c t/m 3 s = 1.8 t/m 3 M w = 8.0 Z su = m Şekil Bu çalışmada geliştirilen bağıntıya göre, kritik standart penetrasyon darbe sayısının (N k ) -F 1- çeşitli moment büyüklükleri (M w ) ve ince madde içerikleri için faya dik uzaklık (L f ) ile değişimleri (Odak derinliği = 17 km, zemin : kum : birim hacim ağırlığı = 1.6 t/m 3, doygun birim hacim ağırlığı s = 1.8 t/m 3 ) k Kritik SPT değeri, N Faya dik uzaklık, L f (km) İnce madde yüzdesi FC (%) a % 0 b % 10 c % Faya dik uzaklık, L f (km) Şekil 3 M w = 8.0 deprem büyüklüğü için bu çalışmada geliştirilen kritik standart penetrasyon darbe sayısı (N k )-faya dik uzaklık (L f ) değişiminin Law, Cao ve He (1990) yönteminin sonuçları ile karşılaştırılması (Odak derinliği = 17 km, inceleme derinliği Z= 5 m) kum silt a b c Law, Cao ve He (1990) Bu çalışma Değişmeyen ince madde içeriği için (kritik standart penetrasyon sayısı-faya dik uzaklık) değişiminin eğimi çok hassas biçimde deprem büyüklüğüne bağlıdır. Şöyle ki; anılan

10 değişimin eğimi artan deprem büyüklüğü ile azalmaktadır. Özellikle küçük sismik enerjili depremlerde sözü edilen değişimin eğiminin dikliği çok daha belirgindir. Verilen deprem büyüklüğü ve faya dik uzaklık için zemindeki ince madde içeriğinin (FC, %) artması sıvılaşma potansiyelini azaltıcı yönde etkilemektedir. Bu çalışmada geliştirilen (kritik standart penetrasyon darbe sayısı - faya dik uzaklık) değişiminin [Law, Cao ve He, 1990 (x) (Green, 001'den alıntı)] kaynağında vaaz edilen yöntem ile karşılaştırması Şekil 3'de yapılmıştır. İki yöntem arasında 0-70 km aralığında mühendislik hesapları açısından kabul edilebilir bir yakınsama vardır. L f > 70 km durumunda ise incelenen iki yöntem arasında farklılık daha da artmaktadır. Trifunac-1 (1995) (Green, 001'den alıntı) ifadesinin, burada yer ekonomisi sağlamak bakımından, Law, Cao ve He (1990) bağıntısıyla kum zeminler için örtüştüğü sonucu ile yetinilecektir. Geçerken Law, Cao ve He (1990) ve Trifunac-1 (1995) yönteminin sadece kaynaktan yayılan sismik enerjinin büyüklüğünü dikkate aldığı daha açık söyleyişle "Arias şiddeti"'ne dayanmadığı burada hatırlatılmalıdır. (x) Law, Cao ve He (1990) kaynağında (Green, 001) sıvılaşmaya karşı emniyet katsayısı (N1,60 ) 1.5 M.3.8x10. r F (kum) x10 (N1,60 ). r F (silt) 1.5 M 10 ampirik bağıntılarıyla tanımlanmaktadır. M Richter olarak deprem büyüklüğünü, r= sismik enerji kaynağı ile incelenen yöre arasındaki uzaklığı (km) ifade etmektedir. (r= L ) f

11 3.3 Sayısal Örnek Olası deprem üretecek 100 km uzunluğundaki bir doğrultu atımlı fay sistemine L f = 35 km (odak derinliği = 0 km) dik uzaklıkta olan, yeraltı suyunun Z su =1 m derinlikte olduğu kum katmanında, Z=7 m derinlikte ölçülen standart penetrasyon darbe sayısı (SPT) N=10 'dur. Anılan bölgede "sıvılaşma riski" 'nin olup olmadığını tahkik ediniz. Olası deprem büyüklüğü (M w ) -doğrultu atımlı fay- : log L = M w -ortalama değer- (Wells, Copper, 199) log (100) = xM w M w = 7.5 Arias şiddeti (I h ) hesaplanması : () nolu bağıntıdan yararlanarak Arias şiddeti, olarak kestirilir. f log I h = M w log L. 53 -ortalama değer- log I h = 7.5 log I h = 0.57 Verilen Z=7 m derinlikteki Arias şiddeti (I hb ) : Derinliğe bağlı azaltım faktörü r b =0.55 (Çizelge 1, Şekil a) kullanılarak, hesaplanır. I hb = I h.r b = 0.57x0.55= İnce madde içeriğine göre düzeltilmiş kritik SPT değeri (N 1 ) 60,fc 'nin hesabı : o Düşey basınç z =.Z su + s.(z-z su ) = 1.6x x(7-1)= 1. t/m Boşluk su basıncı u= su.(z-z su ) = 1x(7-1)= 6 t/m Efektif düşey basınç ' z = z - u = 1.-6 =6. t/m = 0.6 kgf/cm 1 1 CN olarak elde edilir. z o (N 1 ) 60 = N.C N = 10x1.6= 1.6 (C E, % 60 enerji düzeyi için 1 alınmış, diğer düzeltme faktörleri de C B,C R,C S =1 kabul edilmiştir) o FC= % 0 için (10) nolu bağıntıdan, 7 N= (FC-5) ( ) 30 N= 3.5 bulunur.

12 o (N 1 ) 60,fc = (N 1 ) 60 + N = Sıvılaşma sınır eğrisinde (Çizelge 1, Şekil b) (N 1 ) 60,fc değerine karşı gelen eşik Arias şiddeti (I hb,1 ), (7) bağıntısından I hb,1 = 0.58 olarak elde ediliir. Sıvılaşmaya karşı emniyet katsayısı F, I hb, F 1. 5 > 1 I hb,eq olarak hesaplanır. Değerlendirme : Ölçülen standart penetrasyon darbe sayısı N=10 değerine karşı gelen emniyet katsayı F > 1 olarak bulunduğundan, incelenen katmanda "sıvılaşma riski" 'nin olmadığı ifade edilebilir. Bu sonucun bir ön yaklaşım değerlendirilmesi olduğu akılda tutulmalıdır; başka bir deyişle sonuç, kesinlikle diğer yöntemlerle (kayma dalgası hızı, periyodik kayma şekil değiştirmesi, sıvılaşma indisi kriteri, zeminin ayrıntılı granülometrik analizleri, olasılık yaklaşımı vb.) kontrol edilmelidir.. Sonuçlar Bu çalışmada ulaşılan belli başlı sonuçlar şöyle sıralanabilir : Kuzey Anadolu Fay sistemine ait ortalama gerilme düşümü "=39. bar" dikkate alınarak, 17 Ağustos 1999 Doğu Marmara Depremi odak derinliği = 17 km için Arias şiddeti = f (deprem moment büyüklüğü, faya dik uzaklık) değişimi geliştirilmiştir [Çizelge 1, () bağıntısı] (Şekil 1). Bu değişimin anılan depremde (ivme-zaman) kayıtlarından Siyahi ve Altaç (000) tarafından hesaplanan Arias şiddetlerine uyumunun genelinde =+%3 ve -%38 mertebelerinde kaldığı belirlenmiştir (Çizelge ) (Oysa Wilson (1993) tarafından kabul edilen =100 bar dikkate alındığında P=0 için =-%500 düzeyinde -(1) ve () bağıntısı- çok yüksek bir sapma çıkmaktadır, Bkz Şekil 1). Pratik mühendislik amaçlarına yönelik olarak değişik deprem moment büyüklükleri (M w ) için kritik standart penetrasyon darbe sayısının (N k ) -emniyet katsayısı F1-, faya dik uzaklık büyüklüğü (L f ) ve ince madde içeriği (FC, %) ile değişim ifadeleri çıkartılmıştır (Şekil ). Anılan parametrenin verilen deprem büyüklüğü için artan faya dik uzaklık (L f ) ve artan ince madde içeriği ile azaldığı ortaya konmuştur.

13 KAYNAKLAR Ansal, A. Depremlerde Yerel Zemin Davranışları, TÜBİTAK Bilim ve Teknik Dergisi, Ankara, Arıoğlu, Ergin, Arıoğlu, N., Yılmaz, A.O "Zemin Sıvılaşması-I" Hazır Beton Dergisi, Sayı 38. Mart-Nisan 000 a. Arıoğlu, Ergin, Arıoğlu, N., Yılmaz, A.O "Zemin Sıvılaşması-II" Hazır Beton Dergisi, Sayı 39. Mayıs-Haziran 000 b. Bayrak, Y., Yılmaztürk, A., Öztürk, S. "The Variation of Stress Drop for Different Regions of the World", 3.Balkan Jeofizik Kongresi, Sofya, -8 Haziran 00. Green, R. "Energy-Based Evaluation and Remediation of Liquefiable Soils" Ph.D. Thesis (J.K Mitchell, Advisor), Virginia Polytechnic Institute and State University, Virginia, 001. Kayen, R.E "Accelerogram Energy Approach for Prediction of Earthquake -Induced Ground Liquefaction" Ph.D. Thesis (J.K Mitchell, Advisor), Department of Civil Engineering, University of California at Berkeley, (1993) 89 pp. Kayen, R.E, Mitchell, J.K "Assessment of Liquefaction Potential During Earthquakes By Arias Intensity" Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol.13, No 1, December 1997, pp Kokusho, T. "Failure Mechanisms in Liquefaction Studied in Recent Earthquakes" XVI. CSMGE TC Satellite Conference On Lesson Learned From Recent Strong Earthquakes, İstanbul, 001. Seed, H.B., Idriss, I.M "Simplified Procedure For Evaluating Soil Liquefaction Potential" Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, 97 (SM 9), 1971, pp Siyahi, B.G., Altaç, Z. "Sıvılaşma Potansiyelinin Tahmininde Arias Şiddeti Yöntemi : Kocaeli (17 Ağustos 1999) ve Düzce (1 Kasım 1999) Depremleri" Zemin Mekaniği ve Temel Mühendisliği 8. Ulusal Kongresi, İ.T.Ü. Ayazağa Kampüsü, İstanbul, Ekim 000. Wilson, R.C "Relation of Arias Intensity to Magnitude and Distance in California", Open-File Report , U.S Geological Survey, California 905, September 1993.