FBE- Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Yazar "Ansal, Atilla" ile FBE- Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeDinar'ın zemin büyütmelerine göre coğrafik bilgi sistemleri ile mikrobölgelemesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2001) Güllü, Hamza ; Ansal, Atilla ; Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği ; Soil Mechanics and Geotechnical EngineeringBu çalışmanın amacı, arazi deneyleri ve dinamik davranış analizi yöntemleri ile hesaplanan zemin büyütmelerine göre coğrafik bilgi sisteminde yapılan mikrobölgeleme modellerini, coğrafik bilgi sistemi metodunu kullanarak detaylı hasar dağılımları ile karşılaştırıp, kullanılan mikrobölgeleme yöntemlerinin güvenilirliklerini ortaya koymaktır. Ayrıca, coğrafik bilgi sisteminde, bina türü ve bina kat sayısına göre sorgulanarak oldukça detaylı bir şekilde hesaplanan hasar oranları ile zemin büyütmeleri arasındaki korelasyon ilişkilerini araştırarak, meydana gelen hasardaki etkin olan faktörleri irdelemektir. Bu kapsamda yakın zamanda bir depreme maruz kalan Dinar bölgesi üzerinde çalışılmış ve Dinar'ın zemin büyütmelerine göre mikrobölgelemesi yapılarak, konu mikrobölgeleme kavramı çerçevesinde incelenip değerlendirilmiştir. Bilindiği gibi deprem hareketi altında yapı hasarına sebep olan en önemli faktörlerden birisi de yerel zemin koşullarıdır. Zeminlerin dinamik özellikleri deprem hareketi altındaki zemin davranışını belirleyerek hasarda önemli rol oynamakta olup, dinamik özelliklerin bölgedeki değişimi de yapılarda farklı hasar seviyelerinde kendini göstererek önem kazanmaktadır. Bu yüzden özellikle sismik açıdan tehlikeli bölgelerde zeminlerin dinamik özelliklerindeki değişimin belirlenmesi, bir depremde oluşabilecek hasarın en aza indirgenmesi açısından önem arzetmektedir. Bu değişimin ortaya konulması için yapılan çalışmalar sismik bölgeleme çalışmaları olarak isimlendirilip, bunlar mikrobölgeleme çalışması ve prensipleri kapsamında yürütülür. Mikrobölgeleme, özellikle sismik açıdan tehlikeli bölgelerde, yapı hasarının en aza indirgenmesi amacı ile yerel zeminlerin dinamik özelliklerinin bölgedeki değişiminin araştırılarak, yapılar için deprem tasarım parametrelerinin belirlenmesi olarak tanımlanabilir. Zemin dinamiğinde zemin büyütmesi, şev stabilitesi ve sıvılaşma olmak üzere üç tip geoteknik olay için mikrobölgeleme çalışması yapılmakta olup, genelden detaya giden üç dereceli yöntem izlenir. Zemin büyütmelerine göre yapılan bir mikrobölgelemede birinci aşama yöntemlerde bölgenin mevcut jeolojik, sismolojik, tektonik ve geoteknik verileri toplanarak büyütmelerdeki değişimler tahmin edilir. İkinci aşama yöntemlerde ise bölgede kapsamlı arazi deneyleri ve mikrotremor ölçümleri yapılarak zeminlerin büyütme özellikleri belirlenir. Üçüncü aşama yöntemlerde ise önceki yöntemlerle elde edilen detaylı geoteknik veriler kullanılarak sayısal metodlar ile zeminlerin dinamik davranış analizleri yapılır ve büyütme özellikleri belirlenir. Yerel zeminlerin dinamik özelliklerindeki değişimin bu üç aşamalı yöntemler ile belirlenip mikrobölgeleme yapılmasından sonra, yapılan mikrobölgelemelerin hasar ile karşılaştırılarak kullanılan yöntemlerin güvenirliklerinin de ortaya konulması gerekmektedir. Bu yüzden bir mikrobölgeleme çalışmasında, eğer ilgili bölgede deprem olmuşsa hasar gözlemlerinin yapılarak detaylı hasar verilerinin de toplanması, eğer deprem olmamışsa bir hasar senaryosunun çıkarılması ayrı bir önem arzetmektedir. Zeminlerin büyütme parametrelerinin mikrobölgeleme amaçları için modellenerek bölgedeki değişiminin gösterilmesinde veya detaylı hasar analizlerinin yapılarak hasar dağılımlarının elde edilmesinde değişik metod ve teknikler kullanılmakta olup, bunlar içerisinde Coğrafık Bilgi Sistemleri (GIS) içerdiği sayısal, istatistiksel ve coğrafık araçlar sebebiyle coğrafık tabanlı verinin analizinde ve modellenmesinde diğerlerine göre oldukça üstün yeteneklere sahip bir teknik olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışmada, Dinar bölgesinde coğrafik bilgi sistemi kullanılarak arazi deneyleri ve dinamik davranış analizi yöntemleri ile hesaplanan zemin büyütmelerine göre yapılan mikrobölgelemeler, coğrafik bilgi sistemi metodunu kullanarak detaylı hasar dağılımları ile karşılaştırılmış, oluşturulan mikrobölgeleme modellerinin hasarı modelleyip modellemediği araştırılmış ve mikrobölgeleme yöntemlerinin güvenilirlikleri ortaya konulmaya çalışılmıştır. Ayrıca coğrafik bilgi sisteminde, bina türü ve bina kat sayısına göre sorgulanarak oldukça detaylı bir şekilde hesaplanan hasar oranlan ile zemin büyütmeleri arasındaki korelasyon ilişkileri incelenerek, 1 Ekim 1995 Dinar depreminin sebep olduğu hasara etkiyen temel faktörler irdelenmiştir. Mikrobölgeleme yöntemlerinin güvenilirliğinin ortaya konulmasında kullanılan metodoloji coğrafık bilgi sistemi tekniğidir. Bu amaçla, zeminlerin büyütme özellikleri, deneysel ve analitik çalışmaları içeren aşağıdaki yöntemler ile belirlenmiştir: 1. Arazi deneyleri kapsamında SPT ve CPT deneylerinden literatürdeki uygun bir bağıntı (VS=5\.5N0M6 & Vs=553q°c311) (İyisan, 1996) kullanılarak derinlik boyunca kayma dalgası hızlan hesaplanmış ve tabaka kalınlıklarına göre ağırlıklı ortalamaları alınarak eşdeğer kayma dalgası hızlan belirlenmiştir. Eşdeğer kayma dalgası hızlarından da yine literatürdeki uygun bir bağıntı (A = 68PÇ06) (Midorikawa, 1987) yardımı ile zemin büyütmeleri hesaplanmıştır. 2 sondaj kuyusunda da kuyu içi sismik dalga hıza ölçümleri (PS Logging deneyi) yapılarak kayma dalgası hızları yerinde ölçülmüş, yerinde ölçülen bu kayma dalgası hızlan zeminlerin dinamik davranış analizinde bizzat ana şok deprem kaydı ile değerlendirilerek kullanılmıştır. 2. Bölgeyi detaylı olarak tarayacak şekilde 95 noktada mikrotremor ölçümleri yapılmış ve kayıtlar Nakamura (1989) Metodu'na göre değerlendirilerek zeminlerin spektral büyütme ve hakim peryotları belirlenmiştir. 3. İkinci aşama yöntemler kapsamındaki bu deneysel çalışmalardan elde edilen geoteknik veriler ile oluşturulan idealize zemin profilleri kullanılarak, SHAKE programı ile zeminlerin dinamik davranış analizleri yapılmış ve deprem hareketi altındaki davranışları sayısal olarak incelenmiştir. Dinamik analizlerde, deprem kaydı olarak 1 Ekim 1 995 Dinar depremi ana şok kaydı kullanılmıştır. Dinar şehir merkezinde Meteoroloji ölçüm istasyonunda alınan bu kayıt, istasyon yanındaki sondaj kuyusuna ait (PS Logging deneyi yapılan kuyu) idealleştirilmiş zemin profili ile 40 metreye, kayma dalgası hızının yaklaşık 700 m/s olduğu tabakaya taşınmış ve bu tabakada hipotetik mühendislik anakaya kaydı elde edilmiştir. Daha sonra bu hipotetik mühendislik anakaya kaydı diğer idealleştirilmiş zemin profilleri ile yüzeye taşınarak, yüzeyde 20 noktada yüzey ivme kayıtları elde edilmiş ve en büyük yüzey ivmeleri belirlenmiştir. Bu yüzey ivme kayıtlan ile elde edilen ivme spektrumları en büyük yüzey ivmelerine göre normalize edilerek büyütme spektrumları çizilmiş, büyütme spektrumlarından da spektral büyütmeler ve zemin hakim peryotları hesaplanmıştır. Böylece, yapılan ikinci ve üçüncü aşama çalışmalarla Dinar'daki zeminlerin büyütme özellikleri deneysel ve analitik olarak belirlenmiştir. Yapılan bu deneysel ve analitik yöntemler ile belirlenen zemin büyütmeleri arasındaki korelasyon ilişkileri de araştırılmış, korelasyon katsayılarına göre zemin özelliklerinin değerlendirmeleri yapılmıştır. ikinci ve üçüncü aşama yöntemler kapsamında yapılan deneysel ve analitik çalışmalardan sonra, Nakamura metodu, Shake dinamik analizi ve eşdeğer kayma dalgası hızı ile hesaplanan spektral zemin büyütmeleri, coğrafık bilgi sistemine yüklenerek uygun bir sayısal teknik ile Dinar' m zemin büyütmelerine göre mikrobölgelemesi yapılmıştır. Ayrıca mikrotremorlardan elde edilen spektral büyütmeler ve Shake dinamik analizi ile belirlenen en büyük yüzey ivmeleri kullanılarak hesaplanan spektral ivmelere göre de mikrobölgeleme yapılmıştır. Belirtilen yöntemler ile yapılan mikrobölgelemeler yine coğrafık bilgi sisteminde karşılaştırılarak aralarındaki ilişkiler de araştırılmıştır. Dinar'ın coğrafık bilgi sistemi ile mikrobölgelemesinin yapılmasından sonra, 1 Ekim 1995 Dinar depremininin sebep olduğu ve Afet İşleri Genel Müdürlüğü tarafından tesbit edilen Dinar'ın 23 mahallesindeki 4588 adet binanın hasar verisi derlenmiş ve coğrafık bilgi sistemleri kullanılarak detaylı bir hasar çalışması yapılmıştır. Yapılan bu hasar çalışması hasarsız binaların da değerlendirmeye katılması ile yerel zemin koşullarının etkisinin araştırılması açısından ayrıca bir önem kazanmıştır. Derlenen hasar verileri bina türü ve bina kat sayılarının etkileri gözönünde bulundurularak mahalle bazında değerlendirildikten sonra coğrafık bilgi sistemine yüklenmiş ve yine bina türü ve kat sayılarına göre sorgulanarak, detaylı hasar dağılımları elde edilmiştir. Yapı ve zemin özelliklerinin bu hasar dağılımlarına olan etkisi değerlendirilmeye çalışılmıştır. Yapılan mikrobölgeleme ve hasar çalışmalarından sonra çalışmanın amacına yönelik olarak, zemin büyütmelerine göre oluşturulan mikrobölgeleme modelleri coğrafık bilgi sistemi metodunu kullanarak bina türü ve bina kat sayısına göre detaylı hasar dağılımları ile karşılaştırılmış ve kullanılan mikrobölgeleme yöntemlerinin geçerlilikleri incelenmiştir. Ayrıca deney noktalan merkez olmak üzere 25m, 50m ve 100m çaplarındaki daireler içerisinde coğrafık bilgi sisteminde yapılan buffer analizi ile, hasar verileri bina türü ve bina kat sayısına göre sorgulanarak ortalama hasar oranları hesaplanmış ve zemin büyütmeleri ile hasar arasındaki korelasyon ilişkileri gözönünde bulundurularak, Dinar'da meydana gelen hasara sebep olan temel faktörler irdelenmiştir. Coğrafık bilgi sistemi metodu kullanılarak yapılan analiz ve değerlendirmelere göre aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir: 1. Mikrotremorlardan Nakamura metodu ile hesaplanan spektral zemin büyütmelerine göre oluşturulan mikrobölgeleme modeli hem tüm binalar için hem de her bir yapı türü için genel hasar dağılımını modellediği halde, yapı türleri ile beraber kat sayıları gözönünde bulundurularak yapılan incelemede sadece ağır hasarlı ve yıkık binaları modellemiştir. 2. Shake dinamik analizi ile hesaplanarak mikrobölgelemede kullanılan en büyük yüzey ivmeleri hem tüm binalar için hem de her bir yapı türü için hasarı bazı seviyelerde kısmen modelliyebilmiş, hiç bir seviyede bütün olarak modelliyememiştir. Shake'den hesaplanan spektral büyütmeler ise her bir yapı türü için coğrafık bilgi sistemi metodu ile değerlendirildiğinde genel hasar dağılımlarım modellemiştir. xix TX" WK0MAKTASYON MEMESİ 3. Eşdeğer kayma dalgası hızından hesaplanarak mikrobölgelemede kullanılan spektral büyütmeler her bir yapı türü için genel hasar dağılımım kısmen modellemiş, ancak bütün olarak modelliyememiştir. 4. Mikrotremorlardan elde edilen spektral büyütmeler ve Shake dinamik analizi ile belirlenen en büyük yüzey ivmeleri kullanılarak hesaplanan spektral ivmelere göre yapılan mikrobölgeleme modeli ise tüm binaların genel hasar dağılımını büyük ölçüde modellemiştir. 5. Hasar oranları ile zemin büyütmeleri arasındaki korelasyon ilişkilerinde, korelasyonların %54'ünde zemin büyütmeleri hasan modellemiş, %46'sında ise modelliyememiştir. Hasarın modellendiği korelasyonların %72' sinin korelasyon katsayısı %60'dan, küçük çıkmış olup, ilişkilerin büyük bir kısmında düşük korelasyon katsayıları elde edilmiştir. Hasar ile zemin büyütmeleri arasındaki ilişkilerin korelasyon katsayıları, ortalama hasarın hesaplandığı çap, yapı türü ve bina kat sayısına göre rastgele bir değişim göstermiştir. Ayrıca, yöntemlere göre değerlendirildiğinde ise aynı hasar analiz çapı, yapı türü ve kat sayısı dikkate alındığında, zemin büyütmeleri ile hasar arasındaki korelasyon katsayıları farklılıklar göstermiştir. GIS metodolojisi ile elde edilen bu sonuçlar, bina özelliklerinin yapılan mikrobölgelemenin doğruluğunu etkilediğini ve tek basma zemin büyütmelerine göre yapılan mikrobölgelemelerin gerçeği tam olarak yansıtamadığını ortaya koymuştur. Bu yüzden, deprem tasarım parametrelerinin daha gerçekçi olarak tahmin edilebileceği mikrobölgeleme modellerinin ortaya konulması için, bina özellilerinin de parametrik olarak modelde yer alması gerektiği ortaya çıkmıştır. Özellikle yalan odaklı depremlere maruz bölgeler için yapılacak modellerde, deprem mekanizmasının ve deprem kaynak özelliklerinin de hasarda etkili olduğu görülmüş ve değerlendirmeye katılması gerektiği anlaşılmıştır. Ayrıca, zemin büyütmeleri ile hasar arasındaki korelasyon ilişkileri, 1 Ekim 1995 Dinar depreminin sebep olduğu hasarın, tek başına yerel zemin koşullarının bir etkisi olarak değerlendirilemiyeceğini, yerel zemin koşulları ile beraber binanın mühendislik özellikleri kapsamında kendini gösteren yapı kalitesi faktörünün de hasarda etkin olarak rol aldığını ortaya koymuştur.