DEPREME DAYANIKLI YAPI TASARIMI

Transkript

1 DEPREME DAYANIKLI YAPI TASARIMI Depremle İlgili Temel Kavramlar 2 2. Hafta Yrd. Doç. Dr. Alper CUMHUR Kaynak: Sakarya Üniversitesi / İnşaat Mühendisliği Bölümü / Depreme Dayanıklı Betonarme Yapı Tasarımı Ders Notları / Profesör Adil ALTUNDAL SAYFA1

2 Neler Göreceğiz Deprem Oluşumu ve Deprem Özellikleri Deprem Derinliği Taban Kayası ve Yerel Zemin Zemin Gurupları Deprem Enerji Dalgalarının Hareketleri Depremin Büyüklüğü Depremin Şiddeti Depremin Süresi SAYFA2

3 Deprem Oluşumu ve Deprem Özellikleri Dünyamızın derinliklerinde tek bir taban kaya kütlesi yoktur. Birbirinden farklı çeşitli levhalar vardır. Bu levhaların birleşme yerlerine fay denilmektedir SAYFA3

4 Deprem Oluşumu ve Deprem Özellikleri Mevcut fayların üzerinde bulunan kayaçlar birbirine göre farklı yönlerde hareket etmek isteyebilirler. Bu durumda fayların ara düzlemlerinde enerji birikmesi meydana gelir. Biriken enerji belirli bir değere ulaşınca fay aniden kırılır ve enerji ortaya çıkar. Fay kırılması sonunda Potansiyel Enerji ortaya çıkar Enerji olan yerde İŞ yapılmalıdır. Yapılan iş, zeminde kırılmalar ve zeminde deformasyonlardır SAYFA4

5 Deprem Oluşumu ve Deprem Özellikleri Enerji dalgaları deprem odağından başlayarak radyal bir şekilde dağılır. Durgun suya atılan taşın oluşturduğu dalgalar gibidir. Deprem enerjisinin su ortamında yayılması tusunamidir. Deprem odağından uzaklaştıkça; Taşınan enerji miktarı azalır, Yer değiştirme dalgalarının büyüklüğü küçülür SAYFA5

6 Deprem Oluşumu ve Deprem Özellikleri Deprem Merkez Üssü Deprem Derinliği H E Yerel Zemin Deprem Odağı (Hiposantr) Taban Kayası Kırılma Uzunluğu Fay Kırılması Enerji Dalgaları SAYFA6

7 Deprem Oluşumu ve Deprem Özellikleri Deprem Odağı: Fay kırılmasının oluştuğu noktadır. Deprem Merkez üssü: Deprem odağının yeryüzündeki koordinatıdır. Kırılma uzunluğu: Fayın kırılmaya başladığı noktadan itibaren fay çizgisi üzerindeki uzunluğudur. Deprem derinliği: (H E ) Fayın kırıldığı noktanın yer yüzüne olan uzaklığıdır. Veya, Deprem odağının deprem merkez üssüne uzaklığıdır. Depremin büyüklüğü : Fayın kırılması sonucunda ortaya çıkan enerjinin büyüklüğüdür. Richter Ölçeği M olarak ifade edilir. Depremin alet ile ölçülen büyüklüğü olduğundan Depremin Aletsel Büyüklüğü de denir SAYFA7

8 DEPREM DERİNLİĞİ SIĞ DEPREMLER: Derinliği 70 km den küçük olan, ORTA DERİNLİKTE DEPREMLER: Derinliği70-300km arasında olan, DERİN DEPREMLER: Derinliği 300 km den büyük olan depremlerdir. Türkiye'deki depremler km arasındaki sığ depremlerdir. Sığ depremler daha yıkıcı olmaktadır. Aynı şiddetli iki depremden derin depremin yıkıcılığı daha az olmaktadır. Marmara depreminin derinliği 17 km dir. Sığ bir depremdir, Ancak şiddetine göre çok daha fazla yıkıcı olmuştur SAYFA8

9 DEPREM DERİNLİĞİ SAYFA9

10 DEPREM DERİNLİĞİ 17 Ağustos 1999 Marmara depremi: Merkez üssü: Sapanca gölü İzmit körfezi arası, Derinliği 17 km, Büyüklüğü 7,4 M (Richter Ölçeğine göre) Şiddeti X, (Mercalli Şiddet Cetveli10) Yüzey kırığı 120km İzmit körfezi Düzce arasında meydana gelmiştir SAYFA10

11 Taban Kayası ve Yerel Zemin Yapılar, doğal zemin içine konuşlandırılan bir temel üzerine oturur. Dolgu zemin üzerine temel oturtulmaz SAYFA11

12 Taban Kayası ve Yerel Zemin Yerel zeminin özellikleri, depremden dolayı yapının dinamik tepkilerinin belirlenmesinde önemli rol oynar. Fay kırılması ile ortaya çıkan enerji, dalgalar halinde ilerleyerek yapının altındaki taban kayasına ulaşır. Taban kayasında titreşimlerin oluşmasına sebep olur. Taban kayasında oluşan titreşimler yerel zeminden geçerek yapıya ulaşır. Ve yapıda dinamik tepki verir. Aynı büyüklükte deprem dalgaları farklı yerel zeminlerden geçtiğinde taşıyıcı sistemi aynı olan yapılarda çok farklı dinamik tepkilerin ortaya çıkmasına sebep olacaktır SAYFA12

13 Taban Kayası ve Yerel Zemin Zeminin derinliklerinde taban kayası mevcuttur. Yapı temeli ile taban kayası arasında bulunan zemine yerel zemin denir. Yapıya gelecek olan deprem dalgaları bu zemin içinden geçerek geleceklerdir. Dolayısıyla, yapıya gelen deprem kuvvetleri yerel zeminin özelliklerine göre değişmektedir. Yapı ile altındaki yerel zemin birbirini etkilemektedirler. Değişik zemin özelliklerine göre Deprem Yönetmeliğimiz zeminleri 4 gruba ayırmıştır SAYFA13

14 Taban Kayası ve Yerel Zemin SAYFA14

15 SAYFA15

16 ZEMİN GURUPLARI SAYFA16

17 ZEMİN GURUPLARI SAYFA17

18 Deprem Enerji Dalgalarının Hareketleri SAYFA18

23 Deprem Enerji Dalgalarının Hareketleri Rayleigh veya S dalgası SAYFA23

26 DEPREMİN BÜYÜKLÜĞÜ Fay kırılması sonucunda ortaya çok büyük bir enerji çıkar. Bir depremin büyüklüğü, fay kırılması sonucu ortaya çıkan enerjinin büyüklüğü ile ifade edilir. Depremin büyüklüğü, ölçülebilen ve sayı ile ifade edilebilen bir büyüklüktür. Depremde açığa çıkan enerji ile, depremin büyüklüğünü ifade eden M sayısı arasındaki aşağıdaki bağlantı vardır : Log 10 E = 11,4 + 1,5M (Marmara Depremi = 1x10 22,5 erg) E: Erg cinsinden Açığa çıkan enerji M: Richter Şiddeti (Marmara depremi M = 7,4) SAYFA26

27 DEPREMİN BÜYÜKLÜĞÜ Richter Ölçeği ile sınıflamada; Fayın kırılması sonucu ortaya çıkan enerjiye bağlı olarak bir (M) sayısı belirlenir. Deprem Enerjisi ile Richter ölçeği olan M sayısı arasında logaritmik bir bağlantı vardır. Dolayısıyla bu sınıflandırmada yapılarda meydana gelen hasarlar, depremin tesir ettiği alanın büyüklüğü, veya insanların depremi algılamalarındaki farklılıklar dikkate alınmaz. Fay kırılması sonucu ortaya çıkan enerji ne kadar büyükse Depremin Richter ölçeğine göre büyüklüğü de o kadar büyüktür SAYFA27

28 DEPREMİN BÜYÜKLÜĞÜ Depremler Büyüklüklerine göre sınıflandırılır. Depremler, ortaya çıkan enerjinin büyüklüğüne göre Richter ölçeği esas alınarak sınıflandırılır. Bu sınıflamaya göre Aletsel büyüklüğüne göre depremler 5 gruba ayrılabilir. Her grupta Yapının taşıyıcı sisteminde ne gibi hasarların oluşabileceği tahmin edilmektedir SAYFA28

29 DEPREMİN BÜYÜKLÜĞÜ M 5 5<M<6 6<M<7 7<M<8 M 8 Taşıyıcı Sistemde önemli hasarlar oluşmaz Deprem odağına yakın yapılarda hasar oluşabilir. Hasar olasılığı yüksektir. Hasar Yaygın olarak görülebilir. Yıkıcı depremler Aletsel büyüklüğü 8 e eşit ve daha büyük depremler sayılıdır Şili depremi M = Alaska depremi M = Marmara depremi M = 7,4 (Resmi Resmi olmayan ) 2010 da Şili depremi M=8,8 400 kişi hayatını kaybetmiştir SAYFA29

30 DEPREMİN BÜYÜKLÜĞÜ Marmara Depreminin büyüklüğü M=7,4 olarak ölçülmüştür. Marmara depreminde ortaya çıkan enerjinin, Hiroşima da atılan kaç atom bombasına eş olduğu hesabedilebilir. Hiroşima da atılan atom bombası 15 Kiloton TNT ye eşit enerjiye sahiptir. 1 Kiloton TNT = 4x10 19 erg 15 Kiloton TNT=60x10 19 erg Marmara depreminde 1x10 22,5 erg enerji açığa çıkmıştır. Hiroşima bombası = 60x10 19 erg Marmara Depremi = 1x10 22,5 erg İki değer oranlanırsa Marmara depreminde ortaya çıkan enerji 3162 adet Hiroşima bombasında ortaya çıkan enerjiye denk olduğu ortaya çıkar SAYFA30

31 DEPREMİN BÜYÜKLÜĞÜ SAYFA31

32 DEPREMİN ŞİDDETİ Sıradan insanlar enerji birimleri erg TNT gibi kavramları bilmeyebilir. Ama tüm insanlar deprem sonu meydana gelen hasarları gözleyebilir, bu hasara göre depremin şiddeti hakkında bir şeyler söyleyebilir. Deprem ve deprem sonrası oluşan hasarlar arasında bir ilişki kurulabilir. Depremden sonra yeryüzünde meydana gelene hasarlar gözlenir, meydana gelen hasarlara deprem ilişkilendirilip bir cetvel ile ifade edilebilir. Bu cetvelde oluşan hasarların sıklığı, nerelerde meydana geldiği büyüklüğü dikkate alınarak depremler sınıflandırılır SAYFA32

33 DEPREMİN ŞİDDETİ Aynı zamanda meydana gelen hasarlar binanın taşıyıcı sistemine, kullanılan malzemeye, işçilik gibi diğer faktörlere de bağlıdır. Bütün bunlar dikkate alınarak, İnsanların kolayca anlayabileceği Mercalli Şiddet Cetveli oluşturulmuştur. Bu hasarları esas alan sınıflandırma Düzeltilmiş Mercalli Şiddet Cetveli olarak geliştirilmiştir de Mercalli tarafından ortaya atıldı 1958 de Wood ve Neuman tarafından düzeltmeler yapıldı 1958 de Richter tarafından düzeltilerek son şekli verildi. Bu cetvele göre depremler meydana getirdikleri hasarlar açısından I ile XII arasında sınıflandırılmıştır SAYFA33

34 DEPREMİN ŞİDDETİ SAYFA34

35 DEPREMİN ŞİDDETİ SAYFA35

36 DEPREMİN ŞİDDETİ 2007 DY göre yeni binaların tasarımında esas alınacak deprem ŞİDDETLİ DEPREM dir. Şiddetli depremde Can güvenliğinin sağlanması amacı ile; Kalıcı hasar oluşumunun sınırlandırılması esas alınmaktadır. Şiddetli deprem : Bina önem katsayısı I = 1 olan binalar için tasarım depreminin 50 yıllık bir süre içinde aşılma olasılığı %10 olan depremdir SAYFA36

37 DEPREMİN SÜRESİ Depremin aletsel büyüklüğü ve derinliği kadar depremin süresi de yıkıcılık üzerinde etkilidir. Süre açısında depremleri 2 ye ayırmak mümkündür. Kuvvetli yer hareketinin devam ettiği süre, saniye olarak depremin süresidir. 1- Küçük depremler: Enerjinin ortaya çıktığı kaynak bir nokta olarak kabul edilebilir. Kırılma bir noktada meydana gelmiştir. Ortaya çıkan enerji kısa zamanda yeryüzündeki yapıya tesir etmektedir. Kısa süreli bu depremlere küçük depremler denir SAYFA37

38 DEPREMİN SÜRESİ 2- Büyük depremler: Enerjinin ortaya çıktığı kaynak, kırılma çizgisi çok uzun olabilir. Birbirinden kilometrelerce uzakta olan noktalardan çıkan enerji dalgaları, yeryüzündeki yapıya uzun aralıklarla tesir edebilir. Dolayısıyla deprem de uzun sürer. Bu depremlere büyük depremler denilmektedir. Marmara depreminde ivme kayıtlarından anlaşıldığına göre: Ana şok ilk 15 sn içinde oluşmuştur.(kuzey-güney) sn arasında ivme şiddeti gittikçe azalmıştır. 35. Saniyede Doğu-Batı yönünde şiddeti biraz daha küçük olan 2. şok gelmiştir. Taşıyıcı sistemin özelliklerine göre ilk şokta yıkılmayan bazı binalar daha küçük şiddette olmasına rağmen 2. şokta yıkıldığı tahmin edilmektedir SAYFA38