Geoteknik Deprem Mühendisliği

İNM 424112
Ders 1.1 Sismisite ve Depremler
Doç. Dr. Havvanur KILIÇ
İnşaat Mühendisliği Bölümü
Geoteknik Anabilim Dalı
İletişim Bilgileri
İnşaat Mühendisliği Bölümü
Geoteknik Anabilim Dalı
E-mail:kilic@yildiz.edu.tr
Kaynaklar
1.
Day, R., W. (2004) “Geoteknik Deprem Mühendisliği El Kitabı”Çevirenler (Murat
Mollamahmutoğlu, Kamil Kayabalı), Gazi Kitabevi.
2.
Kramer, L., S (2003) “ Geoteknik Deprem Mühendisliği” Çeviren (Doç. Dr. Kamil
Kayabalı), Gazi Kitabevi.
3.
Amr Elnashai, Luigi Di Sarno (2008).Fundamentals of Earthquake Engineering.
Copyright © 2008 by John Wiley & Sons, Ltd. ISBN: 978-0-470-02483-6, Hardcover
366 pages October 2008
4.
S.L. KRAMER, (1996),"Geotechnical Earthquake Engineering", Prentice Hall, Upper
Saddle River, NJ
5.
Ishihara, K. (1996) Soil Behaviour in Earthquake Geotechnics, Oxford Engineering
Science Series, Oxford Science Publications, Clarendon Press, Oxford.
6.
Bolt, B. (1995) Earthquakes, W.H. Freeman and Company, New York.
7.
Japan Society of Civil Engineers (2000) Earthquake Resistant Design Codes in
Japan, Japan Society of Civil Engineers, Tokyo, Japan.
8.
Das, B.M. (1993), “Principles of Soil Dynamics”, McGraw-Hill, NewYork.
9.
T.C. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı (2007), Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar
Hakkında Esaslar, Ankara.
Dersin Adı
Geoteknik Deprem Mühendisliği
Öğretim Üyesi/Elemanı
Doç.Dr. Havvanur KILIÇ
1. Hafta
2. Hafta
Giriş, Sismisite ve Depremler, Türkiyenin Depremselliği
Yer hareketi parametreleri ve ivme spektrumları - Uygulamalar
3. Hafta
Sismik Tehlike Analizleri - Uygulamalar
4. Hafta
Zeminlerin Depremler Etkisinde Gerilme Şekil Değiştirme ve
Mukavemet Özellikleri.
5. Hafta
Yer Tepki Analizleri, Zemin Büyütmeleri
6. Hafta
7. Hafta
Yer Tepki Analizleri - Uygulamalar (EERA)
Sıvılaşma ve sıvılaşmayı etkileyen faktörler
8. Hafta
9. Hafta
10. Hafta
I. Vize
Sıvılaşma Analizleri - Uygulamalar
Şevlerin Sismik Yüklere Göre Tasarımı
11. Hafta
Sismik Şev Stabilitesi Analizleri - Uygulamalar
12. Hafta
13. Hafta
14. Hafta
15. Hafta
Türkiye Deprem Yönetmeliği
II.Vize
İstinat Yapılarının Sismik Yüklere Göre Tasarımı - Uygulamalar
Mazeret Sınavı
GEOTEKNİK DEPREM MÜHENDİSLİĞİ - KURALLAR
•
•
•
•
Derslere devam
Verilen ödevleri zamanında teslim
I. Vize ve II. Vize sınavları
Mazeret Sınavı
GEOTEKNİK DEPREM MÜHENDİSLİĞİ - GİRİŞ
• İnsanlığın var oluşundan bu yana depremler
insanları etkileyen en önemli doğal afetlerden biri
olmuştur.
• Geçtiğimiz yüzyılda nüfus artışına, teknolojik ve
ekonomik gelişime paralel olarak insanlar
dağınık ve tenha yerleşim şeklinden vazgeçerek
kentlere göçmüşler
• Böylece şehirler büyümeye başlamış,
milyonlarca yıl önce de var olan depremlerin
şehirler üzerindeki etkileri de giderek artan
boyutta hissedilmeye başlanmıştır.
GEOTEKNİK DEPREM MÜHENDİSLİĞİ - GİRİŞ
• İlk dönemlerde insanlar depremlerin doğa üstü
güçler tarafından oluşturulduğunu düşünmüş ve
depremlerin nedenleri üzerinde bilimsel olmayan
görüşler ileri sürmüşlerdir.
• Ancak 18. yüzyılın sonundan itibaren bu bağnaz
görüşler etkisini yitirmiş, bilimsel düşünülmeye
ve gözlemlerin bilimsel yöntemlerle
değerlendirilmeye başlanması ile depremlerin
nedenleri de ortaya konmaya başlanmıştır.
• 20. yüzyılda ise diğer bütün bilim dalları gibi
deprem bilimi de büyük bir gelişim süreci
yaşamıştır.
GEOTEKNİK DEPREM MÜHENDİSLİĞİ - GİRİŞ
• Bugün deprem bilimi teknolojik yeniliklerden
önemli oranda faydalanmakta hatta teknoloji
üretmektedir.
• Deprem araştırmaları asırlar önce başlamıştır.
• Çin’deki deprem kayıtları 3000 yıl öncesine
kadar
• Japonya’da ve doğu Akdeniz bölgelerinde
alınan kayıtlar, günümüzden yaklaşık 1600 yıl
öncesine kadar
• A.B.D.’ndeki tarihsel deprem kayıtları çok
daha kısa olup, yaklaşık 350 yıllıktır.
GEOTEKNİK DEPREM MÜHENDİSLİĞİ-GİRİŞ
• Deprem Mühendisliğinin konusu, depremin
insan ve onun çevresi üzerindeki etkileri ve
bu etkileri azaltma yöntemleridir.
• Çok yeni bir disiplin olan deprem
mühendisliğindeki önemli gelişmelerin
çoğu, geçtiğimiz 40-50 yıl içinde meydana
gelmiştir.
GEOTEKNİK DEPREM MÜHENDİSLİĞİ-GİRİŞ
•
•
•
•
•
Deprem mühendisliği;
Jeoloji,
Sismoloji
(Depremin nasıl oluştuğunu, deprem
dalgalarının yeryuvarı içinde ne şekilde
yayıldıklarını, ölçü aletleri ve yöntemlerini,
kayıtların değerlendirilmesini inceleyen bilim
dalına "SİSMOLOJİ" denir)
Geoteknik mühendisliği,
Yapı mühendisliği,
Tehlike analizi
gibi alanları da kapsayan geniş bir disiplindir.
GEOTEKNİK DEPREM MÜHENDİSLİĞİ-GİRİŞ
• Geoteknik deprem mühendisliği, inşaat
mühendisliğinin çoğu disiplinine kıyasla
oldukça genç bir bilim dalı olduğundan,
• depremlerin yıkıcı etkileri asırlardır bilinse
de, zeminlerin deprem hasarının
büyüklüğüne ve dağılımına olan büyük
katkısı ancak yakın geçmişte
anlaşılabilmiştir.
GEOTEKNİK DEPREM MÜHENDİSLİĞİ-GİRİŞ
• 1964’de Alaska’da ve Japonya’da
meydana gelen yıkıcı depremler ve
1960’lar ile 1970’lerdeki nükleer santral
endüstrisinin süratli gelişimini takiben,
geoteknik deprem mühendisliği alanında
önemli gelişmeler kaydedilmiştir.
Geoteknik Deprem Mühendisliği
Bilim Dalı
• Son 50-60 yılda meydana gelen bazı
büyük depremlerde oluşan yapısal hasar
ile yerel zemin koşulları arasında gözlenen
yakın ilişki “Geoteknik Deprem
Mühendisliği” olarak tanımlanan yeni bir
bilim dalının gelişmesine yol açmıştır.
DEPREM NEDİR ?
• Yerkabuğu içindeki kırılmalar nedeniyle
ani olarak ortaya çıkan titreşimlerin
dalgalar halinde yayılarak geçtikleri
ortamları ve yer yüzeyini sarsması olayına
"DEPREM" denir.
• Deprem sırasında yeryüzünde gözlenen
en önemli değişim yerkabuğu altında
yırtılan fayın yeryüzüne kadar uzanan
kırıklarıdır.
Geoteknik Deprem Mühendisliği
Konuları
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Yer hareketi parametreleri
Dalga yayılma problemleri,
Zeminlerin dinamik özelliklerinin belirlenmesi,
Sismik tehlike analizleri,
Arazi davranış (tepki) analizleri,
Zeminlerde sıvılaşma,
Sismik şev stabilitesi,
Dayanma yapılarının tasarımında sismik etkiler
Sismik tehlikelere karşı zeminlerin iyileştirilmesi
gibi çok boyutlu ve geniş kapsamlı konuları
kapsamaktadır.
DEPREMLER VE SİSMİSİTE
• Yerküremiz, dıştan içe doğru Yerkabuğu, Manto
ve Çekirdek olarak adlandırılan katmanlardan
oluşmuştur.
Yerkürenin katmanlı iç yapısı (Press ve Siever, 1999)
DEPREMLER VE SİSMİSİTE
• Yerin en dıştaki katmanı olan yerkabuğu, kıtalar
altında 25-80 km, okyanusların altında ise 5-8
km'lik bir kalınlığa sahiptir.
Dünyamızın dış kısmındaki katmanları gösteren blok diyagram
(Press ve Siever, 1999’dan alınmıştır).
Dünyadaki büyük levhalar
Yer kabuğu levhalardan oluşmaktadır. Bu levhalar birbirlerine göre uzaklaştır, yaklaşır
ya da yanal olarak kayarlar.
Depremler levha sınırlarında oluşur
DEPREMLER ve ÖZELLİKLERİ
• Depremler oluş nedenlerine göre değişik türlerde
olabilir. Dünya’da olan depremlerin büyük levha
hareketi sonucu oluştuğu bilinmekle birlikte az
miktarda da olsa başka doğal nedenlerle de olan
deprem türleri bulunmaktadır.
• Levha hareketleri sonucu olan depremler
genellikle "TEKTONİK" depremler olarak
nitelendirilir ve bu depremler çoğunlukla levha
sınırlarında oluşurlar.
• Yeryüzünde olan depremlerin %90'ı bu gruba
girer.
• Türkiye'de olan depremler de büyük çoğunlukla
tektonik depremlerdir.
DEPREMLER ve ÖZELLİKLERİ
• İkinci tip depremler "VOLKANİK" depremlerdir.
Bunlar volkanların püskürmesi sonucu oluşurlar.
• Yerin derinliklerinde ergimiş maddenin
yeryüzüne çıkışı sırasındaki fiziksel ve kimyasal
olaylar sonucunda oluşan gazların yapmış
oldukları patlamalarla bu tür depremlerin
maydana geldiği bilinmektedir.
• Bunlar da yanardağlarla ilgili olduklarından
yereldirler ve önemli zarara neden olmazlar.
Japonya ve İtalya'da oluşan depremlerin bir
kısmı bu gruba girmektedir.
• Türkiye'de aktif yanardağ olmadığı için bu tip
depremler olmamaktadır.
DEPREMLER ve ÖZELLİKLERİ
• Bir başka tip depremler de "ÇÖKÜNTÜ"
depremlerdir.
• Bunlar yer altındaki boşlukların (mağara), kömür
ocaklarında galerilerin, tuz ve jipsli arazilerde
erime sonucu oluşan boşlukları tavan blokunun
çökmesi ile oluşurlar.
• Hissedilme alanları yerel olup enerjileri azdır
fazla zarar getirmezler.
• Büyük heyelanlar ve gökten düşen meteorların
da küçük sarsıntılara neden olduğu
bilinmektedir.
DEPREMLE İLGİLİ TEMEL BÜYÜKLÜKLER
Deprem Odak noktası
(hipocentre, focus) : Deprem
enerjisinin ilk boşalmaya
başladığı yer ve aynı zamanda
sismik dalgaların çıkış kaynağı
olan merkez (nokta) depremin
odak noktası ya da merkezi
olarak tanımlanmaktadır.
Gerçekte, enerjinin ortaya çıktığı
bir nokta olmayıp bir alandır.
Pratik uygulamalarda nokta
olarak kabul edilmektedir.
Bir faylanma sonucu oluşan deprem odağı, merkez üssü ve fay düzlemi.
DEPREMLE İLGİLİ TEMEL BÜYÜKLÜKLER
• Depremin ve özellikle depreme yakın
noktalardaki yer hareketlerinin
özelliklerinin belirlenmesi için aşağıdaki
özelliklerin bilinmesi gerekmektedir.
a) Fay geometrisinin tanımlanması
b) Sismik dalga tiplerinin tanımlanması
c) Deprem özelliklerinin tanımlanması
FAYLAR
• Dünyamızda oluşan yıkıcı depremlerin
hemen hemen tamamı faylarla ilişkilidir.
• Bu nedenle faylar depremlerin
anlaşılması açısından en önemli
unsurlardan biridir.
• Eğer bir kırığın iki tarafındaki kayalar
birbirlerine göre gözle görülür miktarda
hareket etmişlerse (atım gelişmiş ise) bu
kırığa fay adı verilir.
FAYLAR
• Fayların boyutları ve atım miktarları birkaç
santimetreden kilometreye kadar değişmektedir.
• Fayların boyu depremin büyüklüğü ile logaritmik
olarak oranlıdır.
• Büyük ve sığ depremlerde yeryüzünde gözlenen
fayın boyu yüzlerce kilometreye erişebilmektedir.
• Örneğin 1939 Erzincan depreminde oluşan fayın
boyu 360 km olup üzerindeki en büyük yer
değiştirme (atım) ise 7.5 m'dir.
• 1999 Marmara depreminde ise atım 4.5 m
olmuştur.
• Faylar segmentler (birbirinin devamı şeklindeki
fay parçaları) şeklinde olabilirler.
FAY TİPLERİ
• Faylar, blokların hareket yönü ile fay
düzlemi arasındaki ilişkiye göre,
• normal fay,
• ters fay
• yanal atımlı fay olarak sınıflanırlar.
• Fayların çoğunda hem yatay, hem de
düsey hareket bulunabilir.
• FAYLAR genellikle hareket yönlerine göre
isimlendirilirler. Şekil’de Fay atım tipleri
gösterilmiştir.
FAY TİPLERİ
yanal atımlı fay
normal fay
ters fay
Fay tipleri
FAY TİPLERİ
yanal atımlı fay
normal fay
Verev fay
ters fay
SİSMOGRAF- Depremlerin Kaydedilmesi
• Sismograf, deprem tarafından üretilen
sismik dalgalar nedeniyle yer yüzeyi
hareketini zamanın bir fonksiyonu olarak
kaydeden alettir.
• Sismogram, sismografın aldığı yer
sarsıntısının kaydıdır.
• Sismogram depremin özelliği hakkında
bilgi sağlayabilir.
• Akselerograf – ivme kaydedici
Depremlerin Kaydedilmesi
ndeprem
tarafından üretilen sismik dalgalar nedeniyle yer
yüzeyi hareketini zamanın bir fonksiyonu olarak kaydeden
alete sismograf denir
Depremlerin Kaydedilmesi
AKSELEROGRAF- Depremlerin
Kaydedilmesi
• Deprem anında mühendisler daha çok yer
ivmesi davranışı ile ilgilenir.
• Akselerograf, deprem anında yer
hareketini kaydetmek için özel olarak
tasarlanmış düşük büyütmeli bir sismograf
olarak tanımlanır.
• Akselerograflar ivme ile orantılı olarak çıktı
voltaj üreten bir elektronik algılayıcıdır.
SİSMİK DALGALAR - Cisim Dalgaları
• Deprem odağından yayılmaya başlayan
sismik dalgalar, cisim dalgaları olarak
adlandırılır.
• P ve S dalgası olmak üzere iki cisim
dalgası vardır.
• P dalgası birincil, boylamasına dalga,
veya basınç dalgası olarak
adlandırılmaktadır.
Cisim Dalgaları-P Dalgası
• Tıpkı bir ucu sabit olan bir spiral yayı gerip
de bıraktığımızdaki salınım gibi hareket
ederler. Yayılma hızları saniyede yaklaşık
8 km’dir.
• Deprem ölçüm merkezine en önde gelen
bu dalgaların en önemli özelliklerinden
birisi de her türlü ortamda (katı-sıvı-gaz)
ilerleyebilmeleridir.
P Dalgası
•P dalgaları yayılma sırasında kayaları ileri-geri itip çekerek dalgaların ilerleyiş
yönüne paralel hareketler yaparlar.
P dalgasının yayılma biçimi (www.geo.uib.no)
Cisim Dalgaları-S Dalgası
• Cisim dalgalarının diğeri S dalgasıdır.
İkincil dalga, enlemesine dalga, kayma
dalgası olarak da bilinir.
• P dalgasına göre hızı daha düşüktür
• İçerisinden geçtiği ortamdaki partiküllerin
dalga hareketine dik doğrultuda hareket
etmesine sebep olur.
• Geçtiği ortam için oldukça hasar verici
özellik taşımaktadır.
Cisim Dalgaları-S Dalgası
• Deprem etkisi altında kalan zemin içerisinde
meydana gelen kayma gerilmelerinin sebebi
kayma dalgasıdır.
• Kayma dalgaları deprem kaynağından zemin
yüzüne doğru düşey olarak yayılmasıdır.
• S dalgaları sadece katı ortamlar içerisinde
yayılabilirler ve hızları yaklaşık 4.5 km/s dir.
• Kayma dalgasının hızı (Vs), P dalgalarının
hızının yaklaşık yarısı mertebelerindedir.
• Dalgaların arasında en tahripkar olanıdır.
S Dalgası
•Bu dalgalar cisimleri aşağıya-yukarıya ve sağa-sola doğru hareket ettirmektedir.
S dalgalarının yayılma biçimi (www.piru.alexandria.ucsb.edu)
SİSMİK DALGALAR - Cisim Dalgaları
• Gerek P gerekse S dalgalarının yayılma
hızları geçtikleri jeolojik birimlerin özellikleri
ile katman kalınlığı, çatlak yapıları, porozite
vb. ile yakından ilgilidir.
• S dalgası hızı deprem ile ilgili olarak
çalışan araştırmacılar için oldukça önemli
bir parametredir.
SİSMİK DALGALAR - Cisim Dalgaları
• Eğer bir ortamdan geçen S dalgasının hızı
hesaplanabilirse o ortamla ilgili çıkarımlarda
bulunmak ve bir çok bilinmeyene ulaşmak
mümkün olabilir.
• S dalgası hızı (Vs) ile zemin özellikleri
arasındaki ilişki ile gösterilebilir.
G
Vs =
r
Vs = kayma dalgası hızı
G = zeminin kayma modülü
r = zemin yoğunluğu
SİSMİK DALGALAR - Cisim Dalgaları
•
•
•
•
Kayma dalgası hızına bakarak zeminin
gevşek/yumuşak,
orta sıkı/orta katı veya
sıkı/katı-çok katı olup olmadığı
pratik amaçlar için belirlenebilir.
• Örneğin kayma dalgası hızı 700m/s’den
büyük olan ortamlar kaya olarak kabul
edilmektedir.
SİSMİK DALGALAR -Yüzey Dalgaları
• Yer yüzeyi ve yüzeydeki katmanlar ile cisim
dalgaları arasındaki etkileşim sonucunda
ortaya çıkar.
• Bu dalgalar, genlikleri kabaca derinliğe göre
üssel olarak azalan şekilde yer yüzeyinde
ilerlerler.
• P ve S dalgalarına göre daha yavaş hareket
etmektedirler.
SİSMİK DALGALAR -Yüzey Dalgaları
• Bir deprem kaynağından çok uzak
mesafelerde yüzey dalgaları daha baskın
olmaktadır.
• Bu dalgalar, deprem üst merkezindeki yer
kabuğunun kalınlığının iki katı kadar
uzaklıktaki mesafelerde etkili olmaktadır.
SİSMİK DALGALAR -Yüzey Dalgaları
• Çeşitli yüzey dalgalarından bahsedilebilir.
En önemlileri Rayleigh ve Love
dalgalarıdır.
• Rayleigh dalgaları bir su birikintisi içine
atılan taşın oluşturduğu dalgalara
benzerler.
Rayleigh dalgaları
Rayleigh Dalgası
•Rayleigh dalgalarında partiküller hem yatayda hemde düşeyde hareket edebilir.
Rayleigh dalgaları( www.geo.uib.no)
Love dalgası
•Love dalgarında partiküller sadece yatayda hareket ederler.
Love dalgaları (www.geo.uib.no)
Deprem dalgalarının (ivme-zaman) kayıt
sisteminde geliş süre ve genlikleri
• Episantıra yakın bölgede alınan kayıtta ilkin P,
sonra S dalgaları ve daha sonra yüzey dalgaları
sıralanmaktadır.
• S dalgalarının frekansları daha düşük buna
karşın genlikleri P dalgasına kıyasla daha
büyüktür.
• Bu yüzden S dalgaları çok daha tahripkar ve
etkime süresi daha uzundur.
Cisim ve yüzey dalgaları
Deprem dalgalarının azalımı
Deprem dalgalarının (ivme-zaman) kayıt
sisteminde geliş süre ve genlikleri
Deprem dalgalarının (ivme-zaman) kayıt
sisteminde geliş süre ve genlikleri
• Episantırdan uzak bir istasyonda alınan
kayıtta ise P dalgası sönümlendiği için
gözlenmemektedir.
• Özellikle S dalgalarının varlığı nedeniyle
depremin tahripkar özelliği devam etmektedir
(Cisim dalgalarının genlikleri odaktan itibaren
artan R-odak uzaklığı ile azalmaktadır).
• Episantırdan çok uzak bulunan bir istasyona
sadece yüzey dalgaları ulaşmaktadır.
Deprem dalgalarının (ivme-zaman) kayıt
sisteminde geliş süre ve genlikleri
DEPREMLERİN BÜYÜKLÜĞÜ
• Bir depremin gücünü ölçmek için iki temel yol
vardır.
• Depremin enerjisine göre değerlendirme
• Oluşan hasara göre değerlendirme
• 20.yüzyıla kadar depremin büyüklüğünü
ölçmek için kullanılabilecek bir aygıt
geliştirilemediği için deprem, yeryüzünde
sebep olduğu hasara bakılarak tanımlanmaya
çalışılmıştır.
Deprem Şiddeti
• “Şiddet ölçeği” aletsel olmayan
dönemde depremin ölçüsünü
belirlemek amacı ile depremin
• yapılar,
• doğa ,
• insanlar
üzerindeki etkilerinin sınıflandırılması
sonucunda çıkmıştır.
Deprem Şiddeti
• Depremin insanlar, doğa ve yapılar üzerindeki etkileri,
• depremin büyüklüğü,
• odak derinliği,
• uzaklığı
• yapıların depreme karşı gösterdiği performansa
• yerel zemin koşullarına
göre değişik olabilmektedir.
• Şiddet depremin kaynağındaki büyüklüğü hakkında
doğru bilgi vermemekle beraber, deprem dolayısıyla
oluşan hasarı yukarıda belirtilen etkenlere bağlı olarak
yansıtır.
Deprem Şiddeti
•
•
•
•
Rossi-Forel (RF),
Mercalli (MM),
Medvdev-Sponheur-Karnik (MSK) ve
Japon (JM) ölçekleri
çok kullanılmaktadır.
• Ülkemizde ise MM ve MSK ölçekleri
kullanılmaktadır. Çizelge ‘de deprem
büyüklüğüne göre beklenen maksimum
deprem şiddetleri verilmiştir.
Deprem Şiddeti
• Depremin herhangi bir noktadaki şiddetini
belirlemek için, o bölgede meydana gelen
etkiler gözlenir.
• Bu izlenimler Şiddet Cetveli'nde hangi
şiddet derecesi tanımına uygunsa,
depremin şiddeti, o şiddet derecesi olarak
değerlendirilir.
• Örneğin; depremin neden olduğu etkiler,
şiddet cetvelinde VIII şiddet olarak
tanımlanan bulguları içeriyorsa, o deprem
VIII şiddetinde bir deprem olarak tariflenir.
Deprem Şiddeti
• Deprem Şiddet Cetvellerinde, şiddetler romen
rakamıyla gösterilmektedir.
• Bugün kullanılan başlıca şiddet cetvelleri
değiştirilmiş "Mercalli Cetveli (MM)" ve
"Medvedev-Sponheur-Karnik (MSK)" şiddet
cetvelidir.
• Her iki cetvel XII şiddet derecesini
kapsamaktadır.
• Bu cetvellere göre, şiddeti V ve daha küçük olan
depremler genellikle yapılarda hasar meydana
getirmezler ve insanların depremi hissetme
şekillerine göre değerlendirilirler.
Deprem Şiddeti
• Görünen şiddet de gerçek şiddette olduğu gibi
depremde ortaya çıkan enerjiyle doğrudan ilgilidir.
• Depremin şiddeti üst merkez çevresinde en yüksek
değerine ulaşırken, buradan uzaklaşıldıkça
azalmaktadır.
• Aynı zamanda daha dayanıklı yapılarda daha az
hissedilir. Yani kerpiç bir yapıyı yıkan depremle
betonarme bir binayı yıkan deprem şiddeti
birbirinden farklıdır.
• Benzer şekilde yerel zemin koşullarının etkilerine
göre hasar değişebilir.
Deprem Şiddeti
VI-XII arasındaki şiddetler ise, depremlerin
yapılarda meydana getirdiği hasar ve arazide
oluşturduğu kırılma, yarılma, heyelan gibi
bulgulara dayanılarak değerlendirilmektedir.
Deprem büyüklüğü (magnitüd)
• Richter (1935), zemin ve binaların yapısı
ile insanlar üzerindeki deprem etkisinin
yine insan gözlem ve kabullerine
dayanılarak oluşturulan görünür şiddet
ölçeğinin sakıncalarını ortadan kaldırmak
amacıyla, daha çok deprem odağında
açığa çıkan enerjinin bir ölçüsü olarak
Magnitüd terimini ortaya atmıştır.
Deprem büyüklüğü (magnitüd)
• Büyüklük (magnitüd) için literatürde çeşitli
tanımlamalar mevcuttur.
• En yaygın olarak kullanılanlar arasında
– P ve S dalgalarının maksimum genliklerinden
yararlanılarak hesaplanan ML (Richter
magnitüdü),
Deprem büyüklüğü (magnitüd)
– Yüzey dalgalarının maksimum genliklerinden
yararlanılarak hesaplanan Ms (Yüzey
magnitüdü)
– Açığa çıkan enerjinin büyüklüğünü bir fay
boyunca yırtılmaya neden olan faktörlerin
doğrudan bir ölçüsü olarak tanımlayan sismik
momente (Mo) göre belirlenen Moment
magnitüdü (Mw) sayılabilir (Kramer,1996).
Deprem büyüklüğü (magnitüd)
• Farklı tanımlamalar nedeniyle, deprem
sonrası farklı magnitüd değerleri
verilebilmektedir.
• Uygulamada kullanılan bazı deprem
büyüklükleri aşağıda tanımlanmıştır.
Deprem büyüklüğü- Richter büyüklüğü
• Richter büyüklüğü (ML) (Richter, 1935)
Sığ ve yerel depremler için geliştirilmiştir.
• Episantırdan 100 km uzakta bulunan bir standart WoodAnderson sismometresinin kaydettiği S dalgasına ait en
büyük amplitüdün logoritmasıdır.
ML=logA-logA0=log A/A0
A=0.8 s’lik doğal peryotta, %80’lik bir sönümleme faktörüne
ve 2800 kat statik bir büyütmeye sahip standart bir
Wood-Anderson sismografının mm olarak kaydettiği
maksimum iz genliğidir.
A0=0.001mm
Deprem büyüklüğü- Cisim dalgası büyüklüğü
• Cisim dalgası büyüklüğü (mb) (Guttenberg,
1945)
• Cisim dalgalarının (basınç P ve kayma S)
genliği dikkate alınarak ifade edilen
büyüklüktür.
mb=logA-logT+0.01d+5.9
A=P dalgası genliği
d=Episantır mesafesi (derece)
• sismometrenin derece cinsinden dış merkez
uzaklığıdır (yerin çevresi 360°C’ye karşılık gelir).
T=P dalgası peryodu
Deprem büyüklüğü- Yüzey dalgası büyüklüğü
• Yüzey dalgası büyüklüğü (Ms) (Guttenberg ve Richter
1936)
• Yüzey dalgalarının genliği dikkate alınarak ifade
edilen büyüklüktür.
Ms=log (A/T)+1.66 log (D) + 3.3
A=Rayleigh yüzey dalgasının yatay bileşeni-20
saniyede ölçülen-mikron
T=Sismik dalganın periyodu (saniye)
D=Episantır mesafesi
Deprem büyüklüğü- Sismik Moment (Mo)
• Depremde oluşan sismik momentin şiddetini ifade etmek
üzere geliştirilmiş ölçektir.
• Moment büyüklük hesabında ilk adım olarak, sismik
moment M0 hesaplanır. M0 fay yer değiştirmelerinden
elde edilebilir.
• M0=µ.Af.MD
M0 = Sismik moment (N.m) veya (dyne.cm) (dyne=10-5 N)
µ =Yerkabuğu katmanının rijitliği, G=3.106 ton/m2
veya 3x1010 N/m2, 2x1011 (dyn/cm2) (1 kg/cm2=106 dyn/cm2)
Af=Fayın yırtılma alanı (fayın uzunluğu,SRLx fayın genişliği,
RW)
MD=Fayın yırtılan parçasının ortalama yer değiştirmesi (m)
(fay atımı)
Deprem büyüklüğü- Moment büyüklüğü (Mw)
• Kanamori (1977) ve Hanks ve Kanomori (1979)
Mw=-6.0+0.67log M0
Mw=2/3 log M0 – 10.7 (M0=Erg)
Mw=2/3 log M0 – 16 (M0 =dyn/cm2)
E (dyn-cm) = M0/20000
• (Wells and Copper, 1994) (Naeim, Kelly,1999
Mw= a + b log L
L= Fay kırığı uzunluğu (km)
a ve b regresyon katsayıları
• Tezcan, Acar ve Çivi, 1979)
Mw= 0.59 x I0+1.63
Deprem büyüklüklerin karşılaştırılması
Deprem büyüklükleri
Şili
2010
Mw=8.8
Deprem Enerjisi (Guttenberg ve
Richter 1956)
Log E=11.8+1.5 Ms
E= Enerji (erg=0.1mJ)
• Kullanılan alıcıların aynı tür olmaması,
• sismik istasyonların homojen bir dağılım göstermemesi,
• büyüklüklerin hesaplanmasında uygulanan yöntemlerin
farklı olması
gibi nedenlerden ötürü deprem büyüklükleri arasında
çıkartılan regresyon bağıntılarında saçılmalar söz
konusudur.
• Çizelge’ de çeşitli büyüklükler arasında elde edilmiş
istatistiksel bağıntılar verilmişitir.
Deprem Büyüklükleri
Fay Atımı miktarı, MD
• Fay kırığı boyunca oluşan maksimum yer
değiştirme (MD)
Fay atımı magnitüd ilişkisi
•Fay kırığı boyunca oluşan maksimum yer değiştirme (MD)
Maksimum yüzey yerdeğiştirmesi-magnitüd ilişkisi
Yüzey fayı uzunluğu, SRL
SRL= Yüzey fayı uzunluğu (km)
Maksimum yüzey fayı uzunluğu-magnitüd ilişkisi
Fay genişliği, RW
RW= Yüzey fayı genişliği (km)
Fayın yırtılma (kırılma) alanı, RA
RA= Fay yırtılma alanı (km2)
Magnitüd ve Şiddet Arasındaki
Fark
• Magnitüd, depremin kaynağında açığa çıkan
enerjinin bir ölçüsü; şiddet ise depremin yapılar,
insanlar ve çevre üzerindeki etkilerinin bir
ölçüsüdür.
• Magnitüd matematiksel, şiddet ise gözlemsel bir
ölçüm şeklidir.
• Bir örnek vermek gerekirse, 17 Austos 1999’da
Marmara Bölgesi’nde meydana gelen deprem,
7.4 büyüklüğünde (magnitüd) ve XI
şiddetindedir.
Deprem Büyüklükleri
• Depremin kuvvetli yer hareketinin süresi uzun ise, şiddeti
de büyür ve ivmenin en büyük değeri şiddete göre
değişir.
• İnsanların hissettiği en küçük ivme 1 cm/s2 dir.
• Yapılarda ise, hasarı başlatan ivme 100 cm/s2 (0.1 g)
kadardır.
• Depremin magnitüdü ile merkezine çok yakın yerlerde
oluşan yer hareketinin en büyük ivmeleri yaklaşık olarak
şöyledir;
•
•
•
•
•
Çok şiddetli deprem
M > 7.0
Şiddetli deprem
6.5 < M < 7.0
Orta şiddetli deprem
5.5 < M < 6.5
Hafif şiddetli deprem
4.5 < M < 5.0
İnsanlarca hissedilme eşiği
800 – 1000 cm / s2
500 – 600 cm / s2
250 – 300 cm / s2
100 – 150 cm / s2
1 cm / s2
Kökenlerine göre depremler
(Özet)
• 1- Tektonik Depremler : Levha hareketleri
sonucu olan depremlerdir.
• 2- Volkanik Depremler : Volkanik patlamalar
sırasında olan depremler
• 3- Çöküntü Depremleri : Yer altındaki
boşlukların çökmesi sonucu oluşan depremler
• 4- İnsanların Neden Oldukları Depremler
Derinliklerine göre depremler (Özet)
• 1- Sığ Depremler : 0- 70 km
• 2- Orta Derinlikte Depremler : 70 – 300 km
• 3- Derin Odaklı Depremler : 300 – 700 km
Uzaklıklarına göre depremler (Özet)
• Yerel Deprem : 100 km’den daha az
• Yakın Deprem : 100 km – 1000 km arası
• Bölgesel Deprem : 1000 km – 5000 km arası
• Uzak Deprem : 5000 km’den daha çok