bursa ili için zemin sınıflaması ve sismik tehlike değerlendirmesi

BURSA İLİ İÇİN ZEMİN SINIFLAMASI VE SİSMİK
TEHLİKE DEĞERLENDİRME PROJESİ
PROJE 2. ARA RAPORU
1. GİRİŞ
17 Ağustos 1999, Mw=7.4 büyüklüğündeki Kocaeli depremi, Marmara Denizi içine uzanan
Kuzey Anadolu Fayı’nın (KAF) büyük bir deprem üretme olasılığını ve Marmara Bölgesi için
Deprem Riski ve Sismik Tehlike analizinin önemini ön plana çıkarmıştır.
Marmara Denizi içinde KAF ile ilişkili bir çok kırık sistemlerinin varlığı tartışılmaz olsa da, bu
kırık sistemlerinin hangisinin, Marmara Bölgesi’nde yer alan metropolitan alanlarda hasar
yaratabilecek deprem üretebileceği günümüzde hala tartışılmaktadır. Yaklaşık 1200 km
uzunluğundaki KAF gibi bir ana fay sisteminin, Marmara Bölgesi’nde yer alan KAF’ın İznik gölü
kıyısı ve Gemlik’ten geçen güney kolu ve Marmara Denizi içinde kalan yaklaşık 150 km
uzunluğundaki KAF’ın kuzey kolunun yarattığı deprem riski ve sismik tehlikenin
değerlendirilmesi yer bilimcilerin en önemli uğraşı alanlarından biri olmuştur.
Bursa ili için Deprem Riski ve Sismik Tehlike dağılımının, günümüz yerbilimlerinin
sağlayabileceği modern gözlem, ölçüm ve modellemeye dayalı veriler ile belirlenmesi, Bursa
ili için yakın gelecekte hazırlanması düşünülen Deprem Master Planının en önemli bileşeni
Doğal Geri Planı (Topografik, Jeolojik, Jeofizik ve Sismotektonik veriler gibi) oluşturacaktır
(Şekil 1).
Şekil 1. Projede yapılacak işlerin Deprem Master Planı hazırlanması çalışmasında dolduracağı
yeri gösteren akış diyagramı. Mavi ve Kırmızı renk ile gösterilen çalışmalar proje sonunda
tamamlanacaktır.
Bunun yanısıra, projede üretilecek jeofizik, jeolojik altlıklar ve sismik tehlike haritaları, Bursa
ili 1/100.000’lik Metropolitan İmar, İl Çevre Düzeni Planları gibi planlarda kullanılabilecektir.
Ayrıca bu altlıklar; büyük yatırımların planlanması ve beklenen olası deprem (veya
depremler) öncesi yapılması gereken planlama, önlem alma, yapısal güçlendirme ve deprem
sonrası barajlar, doğalgaz, elektrik, nükleer gibi enerji dağıtım ana ve ara tesislerinin kontrol
altında tutulabilmesi, ilk yardım, sivil savunma, kurtarma çalışmalarının planlanması,
iletişimin, hastanelerin işlerliğinin ve afet koordinasyonunun sağlanması gibi hayati önemi
olan çalışmaların planlanması açısından son derece önemlidir.
Bursa ili aktif deprem üreten önemli bir tektonik kuşak bölgesinde yer almaktadır. 17 Ağustos
1999 İzmit depremi’ni izleyen jeolojik ve jeofizik çalışmalar KAF sisteminin Marmara Denizi
içindeki konumu ve deprem üretebilecek aktif parçalarının belirlenmesi üzerine
yoğunlaştırılmıştır. Bu araştırmalar neticesinde, Marmara Denizi içinde yer alan KAF’ın 110
km’lik parçasının büyük bir deprem (büyüklüğü 6.5 veya daha yüksek) üretmesi olasılığının
yüksek olduğu ortaya çıkarılmıştır. Diğer taraftan KAF’ın güneyinde yer alan Gemlik
Körfezi’nden Marmara Denizi’ne giren İznik-Gemlik branşının da benzer büyüklüklerde
deprem üretme potansiyeli vardır. Bu durum Marmara Bölgesi’nde yer alan bir çok metropol
gibi Bursa ili için de önemli bir Sismik Tehlike oluşturmaktadır. Bu nedenle, Bursa’yı yerel ve
bölgesel ölçekte tehdit edebilecek Marmara, İznik-Gemlik, Uluabat ve Bursa-Çalı gibi kırık
sistemlerinin yaratacağı Sismik Tehlike’nin boyutlarının, potansiyel depremler oluşmadan
önce mikrobölgeleme esaslarına dayalı olarak belirlenmesi son derece önem kazanmıştır.
2. BEKLENEN YARARLAR VE SONUÇLARIN UYGULAMAYA AKTARIMI
Proje sonuçları, Deprem Riski ve Sismik Tehlike ile ilgili tüm kamu ve özel kuruluşlar
tarafından kullanılabilecek bir veri bankası oluşturacaktır. Ayrıntılı Jeotenik Etüd gerektiren
(AJE) önlemli alanlara öncelik verilerek yapılacak olan bu projenin ürettiği verilerin ve
sonuçlarının yerleşim alanlarının planlanması, sismik sağlamlaştırma ve yapısal tasarım gibi
mühendislik çalışmalarına büyük katkı sağlaması beklenmektedir. Özellikle, zemin büyütme
etkisinin bölgelendirilerek belirlenmesi, gelecekte olabilecek bir depremin, hangi alanı ne
düzeyde etkileyeceği bilgisini sağlayacak ve dolayısıyla mühendislik ve deprem afet planlama
önlemlerinin önceden alınabilmesini sağlayacaktır. Ayrıca, bölgede varolan veya planlanan
büyük sanayi tesisleri, elektrik santralları, barajlar ve yerleşim alanları için deprem riskinin
belirlenmesi yönünde önemli bir bilgi birikimi sağlanacaktır. İmar planlarının oluşturulmasına
yönelik deprem güvenli yapılaşma alanlarının belirlenmesi için gerekli Jeolojik ve Jeofizik
bilgilerin üretilmesi ve sürekli olarak güncellenerek yenilenmesi mümkün olacaktır. Sismik
Tehlike Değerlendirme yöntemiyle, Bursa’yı yerel ve bölgesel ölçekte tehdit edebilecek
Marmara, Gemlik, Ulubat ve Bursa-Çalı gibi kırık sistemleri üzerinden üretilecek olan Senaryo
Depremler için oluşabilecek en büyük yatay yer ivmeleri belirlenecektir. Projeden elde edilen
veriler ve haritalar, Bursa Büyükşehir Belediyesi sınırları içerisinde yapılabilecek her türlü
diğer proje ve ölçüm sonuçlarının sorgulanabilmesi anlamında güvenilir bir altlık olacaktır.
Ayrıca yapılan bazı çalışmaların devam ettirilmesi için görevli yerbilimci arkadaşlara gerekli
eğitimler verilecek olup, ilgili alet ve bilgisayar sistemleri BBB-İŞDB altyapısına
kazandırılacaktır.
3. PROJEDEN ELDE EDİLECEK BİLGİLER VE ÇIKTILAR
 Uluslararası (NEHRP, EuroCode 8) ve Türk Deprem Koduna Göre Zemin Sınıf Haritaları
(Zemin Sınıflama Kodları EK-C’de verilmektedir)
 Zemin Hakim Titreşim Frekans ve Büyütme Haritaları
 Gravite Verilerinin Değerlendirilmesi ile 3-Boyutlu Derin Ana Kaya Geometrisinin
Haritalanması
 Bursa ilimizi yerel ve bölgesel ölçekte tehdit edebilecek olan Ana Marmara, Gemlik,
Ulubat ve sismik etkinliği araştırılacak Bursa-Çalı gibi fay sistemlerini gözönüne alan
senaryo depremler için oluşabilecek Sismik Tehlike Durumunun Değerlendirilmesi
 BBB-İŞDB ile İşbirliği ve Bilgi Transferinin Sağlanması, mevcut ve elde edilecek bilgi ve
çıktıların sayısal ortamda bir veri bankasına aktarılması, yerleşime uygunluk
analizlerinin yapılması ve sorgulanması için altlık oluşturulması
4. PROJEDE GERÇEKLEŞTİRİLEN ÇALIŞMALAR
Projede gerçekleştirilen çalışmaları içeren bu 2. ara raporda, 1 Ocak 2011 tarihinden bugüne
242 noktada tamamlanan Hakim Periyot ölçümleri, 75 noktada tamamlanan Vs30
belirlenmesi ve Zemin Sınıflaması ölçümleri, 104 noktada tamamlanan Gravite Ölçümleri ile
ilgili ilksel değerlendirme ve sonuçlara değinilmektedir. Ayrıca, Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS)
Hizmet Birimi kurulumu ile ilgili gelişmelere, CBS veri bankası için hazırlanan Jeoloji ve yüksek
ayrımlılıklı Topoğrafya haritalarına, Sismik Tehlike çalışmalarına altlık teşkil etmesi açısından
bölgenin sismik etkinliğine değinilmiştir. Bunların yanısıra, Bursa-Çalı fayının etkinliğinin
araştırılması amacı ile bölgeye yerleştirilen ek istasyonlar, depremlerin konumlandırılması
için kullanılacak olan kabuk modelinin elde edilmesi amaçlı çalışmalar ve 2011 yılındaki
deprem etkinliği de aktarılmıştır.
SONUÇLAR VE ÖNERİLER
1. Zemin Hakim Frekans Sonuçları
Hakim frekansın belirlenmesi, hem insan ürünü yapılar için zemin etkisinin ne olacağını
ortaya çıkarmada, hem de yumuşak çökellerin derinliklerini ampirik ilişkilerle tahmin etmede
önemlidir. Belirlenen hakim frekanslar ve yüksek mertebe modları deprem güvenli yapılar
inşaa ederken dikkate alınmalıdır.
Yukarıda da değinildiği gibi günümüze kadar ölçülen 317 nokta için elde edilen hakim frekans
değerlerinden bir dağılım haritası elde edilmiştir. Bu dağılım haritasının yoğun olarak ölçüm
alınan Bursa, Gemlik, Orhangazi havzaları ile Mudanya’daki görüntüsü Şekil 18’de fo
değerleri 6 sınıfa ayrılarak noktasal olarak farklı renk kodlarında sunulmuştur.
Şekil 18. Bursa ilinde bugüne kadar 317 noktada toplanan ve Bursa, Gemlik, Orhangazi
havzaları ile Mudanya bölgesine düşen mikrotremör ölçümlerinden hesaplanan hakim
titreşim frekans değerlerinin dağılım haritası.
Karacabey, İnegöl ve Yenişehir havzalarında 6 noktada alınan ancak haritada gösterilmeyen
ölçümlerden, hakim frekans değerlerinin, Karacabey havzası için 0.5-1.0 Hz aralığında, İnegöl
ve Yenişehir havzaları ise daha düşük değerlerde (0.3-0.5 Hz) olduğu görülmektedir. Projenin
3. ara raporunda bu bölgeler için de bir dağılım haritası sunulacaktır.
Bursa havzasındaki hakim frekans dağılımına baktığımızda, Yeni Yalova yolunun doğusu, Yeni
Yalova yolu ile Mudanya yolu arasındaki kesim ve Mudanya yolundan batıya doğru olan
bölgeleri ayrı ayrı inceleyebiliriz.
Zeminin hakim frekansının düşük olduğu bölgeler çökel kalınlığının fazla olduğu zayıf
zeminleri, frekansın yüksek olduğu bölgeler ise çökel kalınlığının az veya hiç olmadığı sert
kaya zeminleri temsil eder.
Yeni Yalova yolunun doğusunda, alüvyon (J1 zemin tipinde) ve yamaç molozu ve yelpazesi (J2
zemin tipinde) yer alan havza kesiminde, hakim frekans değerlerinin havzanın doğu-batı
ekseni boyunca oldukça düşük fo=0.3-0.5 Hz arası (beyaz daireler) değerlerde olduğu ve bu
değerlerin havzanın kuzey-güney yönde dışına doğru önce fo=0.5-1.0 Hz bandına (kırmızı
daireler) ve sonra fo=1.0-2.0 Hz bandına (yeşil daireler) kaydığı gözlenmektedir. Basenin
dışında, sert kaya (J4 zemin tipinde) yer alan ve yüksek topoğrafyaya sahip noktalarda hakim
frekans değerleri gözlenmemektedir (siyah daireler) (Şekil 1).
Kabaca Yeni Yalova yolu ve Mudanya yolu arasında, alüvyon (J1 zemin tipi) ile gevşek kaya (J3
zemin tipindeki) alanlarda kalan havza kesiminde ise, çoğunlukla hakim frekans
gözlenmemektedir. Osmangazi Belediyesi sınırları içerisinde kalan bu kısımda, Çekirge
yükselimine doğru üç noktada oldukça düşük fo=0.3-0.5 Hz, üç noktadada ise fo=0.5 - 1.0 Hz
aralığında hakim frekans değerleri gözlenmiştir. Kuzeye doğru Nilüfer çayının yatağında ise,
fo=5.0-20.0 Hz aralığında hakim frekans değerleri gözlenmektedir.
Mudanya yükselimine doğru alınan ölçüm sonuçları değerlendirildiğinde, yüksek
topoğrafyaya sahip en kuzeydeki yer alan sert kaya (J4 tipi zeminlerde) hakim frekans
gözlenmemektedir. Bu noktaların hemen güneyindeki yer alan gevşek kaya (J3 tipi zeminde)
ise oldukça düşük hakim frekanslar (fo=0.3 - 0.5 Hz ve 0.5 -1.0 Hz) gözlenmektedir.
Gemlik bölgesinde alüvyon (J1 tipi zeminlerde), deniz kenarında alınan ölçümlerde oldukça
düşük fo=0.3-0.5 Hz değerlerinden, doğuya doğru topoğrafyanın yükseldiği kesimde fo=0.51.0, 1.0-2.0 ve 2.0-5.0 Hz aralığına ve sert kaya (J4 tipi) zeminlerde ise hakim frekans
gözlenmeyen duruma geçilmektedir.
Orhangazi ölçümlerinde de benzer şekilde göl kenarında alüvyon (J1 tipi) zeminde alınan
ölçümlerle fo=0.3-0.5 Hz aralığında elde edilen hakim frekans değerleri, topoğrafyanın
yükseldiği kesimde fo=0.5-1.0 Hz, 1.0-2.0 Hz aralığına kaymaktadır. Sert kaya (J4 tipi)
zeminlerde ise hakim frekans gözlenmeyen duruma geçilmektedir.
Bu bölgede yapılan ek ölçümler devam ettirilerek bölgenin daha iyi örneklenmesi ve bu geçiş
sınırlarının daha yüksek ayrımlılıkta belirlenmesinde yarar vardır. Bu ölçümlerin 2012 çalışma
planına dahil edilerek gerçekleştirilmesi önerilmektedir.
2. Zemin Sınıflaması Sonuçları
Şekil 2. Bursa, Gemlik, Orhangazi ve Mudanya’da alınan dizilim ölçümlerinden elde edilen, altta
Orhaneli’de alınan dizilim ölçümlerinden elde edilen C40 (~Vs30) dağılım haritası.
Şekil 2’deki haritada gri, sarı, bej ve kahverengi olarak renklendirilmiş birimler,
jeolojik olarak bölgedeki en genç birimden en yaşlı birime doğru geçişi temsil
etmektedir. Jeolojik olarak zemin sınıflaması yapıldığında ise sırasıyla J1 sınıfı sıkı
toprak, J2 sınıfı çok sıkı toprak, J3 sınıfı gevşek kaya ve J4 sınıfı sağlam kaya olarak
sınıflanmıştır.
Çalışmalar sonucunda elde edilen verilerde Bursa ilinde ölçüm yapılan noktalardan
bulunan en düşük hız (147 m/sn) Adaköy ile Serme arasında J1 zemin sınıfında yer
alan bölgede, en yüksek hız (1099 m/sn) ise Gürsu’nun kuzeyinde Kırbayır tepe
civarında J4 zemin sınıfında yer alan sağlam kaya mevkiinde ölçülmüştür. Şekil 2’den
izlenebileceği gibi, tüm ölçümler içerisinde genel olarak en düşük hızlar J1 zemin
sınıfındaki bölgelerde gözlenmekte (147 – 250 m/sn) olup, J2 ve J3 zemin sınıfındaki
bölgelerde hızlar genellikle 380 m/sn’den büyük ve 500 m/sn’den küçük olmakta, J4
zemin sınıfındaki sağlam kayanın olduğu bölgelere gelindiğinde ise hızlar 600- 700
m/sn’ den yüksek değerlere çıkmaktadır.
Bursa havzasında, Yeni Yalova yolunun doğusunda, J1 zemin sınıfındaki noktalar için
hızlar 147-210 m/s arasında değişirken, J2 zemin sınıfındaki Uludağ’ın eteklerine
doğru yamaç molozları üzerinde hızlar 385-457 m/sn’lere, daha yüksek olan J4
zemin tipindeki sağlam kayada ise ~1000 m/sn’ye ulaşmaktadır. Yeni Yalova yolunun
batısında alınan ölçümlerde, Bursa havzası içinde yer alan J3 zemin sınıfındaki
gevşek kaya zeminlerde hızların 380 m/sn’yi aştığı görülmektedir. Batı kısımdaki en
düşük hızlar ise J1 zemin sınıfındaki (~200 m/sn) Alaaddinbey mahallesi civarında
ölçülmüştür. Mudanya yükselimi üzerinde Aydınpınar’a doğru alınan ölçümlerde
yine J3 zemin sınıfındaki bölgelerde hızlar 350-390 m/sn’ler civarındadır. Orhaneli
bölgesinde J1 zemin sınıfındaki bölgelerde ise hızlar bu zemin tipinde Bursa’da
karşılaştığımız hızlardan biraz daha yüksektir (345-425 m/sn). Bu bölgelerde
örtünün(çökel kalınlığı) çok ince ( < 30 m) olmasının hızların daha yüksek çıkmasına
neden olduğu söylenebilir.
3. Gravite Ölçümleri Sonuçları
Bu iş paketinde Bursa ilinde yer alan Bursa, Yenişehir, İnegöl ve Karacabey havzalarının
temelini oluşturan ana kaya yapısının 3-boyutlu geometrisinin belirlenerek haritalanması için
1km’ye 3km aralıklı grid noktaları üzerinde yaklaşık 205 adet Gravite ölçümleri yapılması
planlanmıştır. Bu ölçümlerin değerlendirilmesi ile ana kaya topoğrafyasının 3-boyutlu
haritasının elde edilmesi hedeflenmektedir.
tamamlandıktan sonra hazırlanabilecektir.
Sözü edilen harita tüm ölçümler