2010 Elazığ Depremi Sırasında Şevlerin Göçmesi

Abstract

Son zamanlarda dünyanın nüfusun artması ve ayrıca kentsel alanlarda yaşama eğiliminin hızlıca artması nedeniyle daha fazla yapı (yüksek yapılar, köprüler, barajlar, limanlar vs.) inşasına her zamankinden fazla ihtiyaç vardır. Bazen bu yapılar mimari ya diğer sebeplerle şevlere ya da şevlerin yakınına inşa edilebilir. Yapının taşıyıcı sisteminin en önemli parçalarından olan temeller yapının yükünü temelin altındaki zemine aktarır. Yapılar şevlere ya da şevlerin yakınına inşa edildiğinde şevin ve ayrıca yapının stabilitesinin göz önüne alınması gerekir. Şevlerdeki temellerin davranışı ve ayrıca yapının davranışı hesaba katılmalıdır. Yapılan bu tezin amacı deprem sırasında şev üzerinde veya yakınında yer alan temel davranışını ve üzerinde yer alan yapının davranışını değerlendirmektir. Türkiye bulunduğu yer itibari ile büyük deprem potansiyeli olan bir bölgededir ve ayrıca birçok şev deprem nedeniyle dengesiz hale gelebilir. Elazığ şehri ve şehrin yer aldığı bölge Elazığ Depremi sırasında hasar görmüştür ve bu deprem vaka analizi için seçilmiştir. Şevler ve şev üzerinde yer alan yapıların araştırılması her dönem geoteknik mühendisliğinde ilgi çekici bir konu olmuştur. Son zamanlarda, örneğin binalar gibi birçok yapı, şevlere ve dağlık arazilere inşa edilmektedir. Bu yüzden şev üzerinde yer alan yapıların ayrıntılı bir şekilde incelenmesi ve deprem sırasında nasıl davrandıklarının araştırılması gerekmektedir. Bu tez kapsamında, Elazığ Depremi incelenmiştir. Çok sayıda toprak kayması ve şevlerde yer alan yapıların göçmesi bu konuyu önemli bir hale getirmektedir. Etkilenen bölgede yer alan şevlerin davranışına depremin etkisini araştırmak için Plaxis 2D sonlu eleman programı kullanılmıştır. Son zamanlarda, sonlu eleman yöntemi şevlerin davranışını incelemek için en etkili ve en güvenilir yöntemlerden biri olmaktadır. Analizleri gerçekleştirmek için sonlu eleman programından bulunan bünye modelleri incelenmiş ve dinamik analize en uygun olan Hardening Soil with small strains modeli seçilmiştir. Bünye modeli için gereken uygun zemin parametrelerini belirlemek amacıyla literatür taraması yapılmıştır ve model parametreleri ile parametrelerin elde edilmesinde kullanılan yöntemler incelenmiştir. Zemine ait model parametreleri depremden etkilenmiş bölgeden alınan numuneler üzerinde yapılan elek analizi deneylerine dayanan yöntemler ile belirlenmiş ve bu yöntemler yapılan bu çalışma kapsamında açıklanmıştır. İlk olarak, 510 metre genişliğe ve 180 metre yüksekliğe sahip olan bir geometrik model kurulmuştur. Şevin eğimi 25 derece olarak seçilmiş ve bu eğim bölgede yer alan şevlerin eğimini genel olarak temsil ettiği kabul edilmektedir. Depremden etkilenen bölgede yer alan şevlerin eğimi 10 ila 35 derece arasında değişmektedir. Bu yüzden depremden etkilenen bölgedeki zeminin davranışını değerlendirmek için bahsedilen geometriye sahip tipik bir şev seçilmiştir. Depremden etkilenen bölgede killi kum (SC), siltli kum (SM) ve yüksek plastisiteli kil (CH) olmak üzere üç tip zemin bulunmaktadır. Bahsedilen üç tip zemin çeşidinin tümü Elazığ depremi için analiz edilmiştir ve deplasman ile şeve ait güvenlik sayıları hesaplanmıştır ve birbirleriyle kıyaslanmıştır. Diğer analiz serisinde ise bina yüklerini temsil eden yayılı yük altında şevin davranışı incelenmiştir. Son olarak iki farklı tipteki yapının davranışı 1999 Kocaeli Depremi ve 2010 Elazığ Depremi için analiz edilmiştir. 1999 Kocaeli Depremi, Türkiye’de gerçekleşen kuvvetli yer hareketlerinde biridir ve bu tez kapsamında farklı deprem etkisini kıyaslamak amacıyla seçilmiştir. Deprem etkisinin incelendiği analiz serisinde kritik zemin koşullarını temsil etmesi için kumlu zemin ve killi zemin olmak üzere iki tip zemin seçilmiştir. Analizlerde kullanılan zemin tipi, gevşek ve orta sıkı zemin özelliklerine sahiptir. Analiz edilen yapılar 2 katlı ve 5 katlı yapılar olarak modellenmiştir ve bölgede bulunan taşra tipi yapılardan daha dayanıklıdır. Kocaeli ve Elazığ Depremlerine ait iki kayıt modellere uygulanmıştır ve elde edilen sonuçlar birbirleriyle kıyaslanmıştır. Analiz sonuçlarına göre 15 ila 35 cm arasında deplasman bulunmuştur ve sonuçlar arazide ölçülen gerçek değer olan 20 cm ile kıyaslandığında kabul edilebilir mertebededir. Analiz sonucunda elde edilen deformasyonlar sahada gözlemlenen deformasyonlar ile benzerlik ve uyum göstermektedir. Şevin güvenlik sayısı 1.1 olarak hesaplanmıştır ve şevin deprem sırasında göçmelere karşı güvensiz olabileceği görülmüştür. Alınan sonuçların doğruluğunu kontrol etmek için Geostudio bilgisayar programı kullanılmış ve analizler tekrarlanmıştır. Alınan sonuçlar diğer sonuçlarla uyumlu olup ve modellemenin doğru olduğu tespit edilmiştir. Şevin farklı noktasına uygulanan bina yükü altındaki davranışının incelendiği analiz sonunda şevde meydana gelebilecek kaymaların temeli göçme tehlikesine açık hale getirdiği olduğu görülmüştür. Killi tabakada meydana gelen deformasyonlar ve yer değiştirmeler daha fazla miktardadır ve bu bölgeye yapılacak binalar inşa edilmeden daha detaylı incelemelerin yapılması gerekmektedir. Şev üzerinde yer alan yapı davranışının incelendiği analiz serisinde ise yapının şev üzerindeki yerinin ve yapının temeli altındaki tabakaların önemi görülmüştür. Şevin eğimi ile yapılarda meydana gelen deformasyon doğrudan ilişkilidir. Elazığ kaydının uygulandığı analizlerde düşey deplasman 30 derecelik şev açısı için 1 ila 10 cm arasında değişirken 15 derecelik şev açısında ise 1 cm’ye kadar düşmektedir. Depremden etkilenen bölgede bulunan yapı modellenen yapıya göre daha zayıftır ve bu bölgede yer alan kırsal tek katlı yapılarda meydana gelecek deformasyonun miktar olarak daha fazla olabileceği göz önüne alınmalıdır. Aynı analizler 1999 Kocaeli Depremi için yapıldığında ise daha fazla deformasyon meydana gelmiştir ve killi tabakalarda 2 metreye varan deformasyonlar bulunmuştur. Bu sonuçlar bölgenin yer alan zemin tabakaları nedeniyle tehlikeye açık olduğunu göstermektedir. Bu sebeplerden ötürü bu bölgeye yapı malzemesine ve temel zeminine de bağlı olarak 2 ya da 3 katlı yapıların yapılması uygundur. Ağır yapı yükü verecek olan yapılar inşa edilmemelidir. Şevin göçme riskini azaltmak için şeve bina inşasından kaçınılmalıdır. Kocaeli kaydı için yapılan analizler sonucunda deprem sırasında tabakalarda oluşan aşırı boşluk suyu basınçlarının Elazığ vakası için çok önemli bir etkiye sahip olmadığı görülmüştür. Yapıların şev üzerinde bulunduğu noktanın önemi bu analizlerde anlaşılmıştır. Ayrıca şev göçmesine yatkın olan bölgeler, ağır binalar inşa edilmeden detay önce detaylı bir biçimde incelenmelidir.

Recently, the population of the world and also the tendency to live in urban areas are growing in a rapid way so, there is an ever greater need to build more civil structures such as high-rise buildings, bridges, dams, ports, towers, and other facilities. Sometimes these structures should be built near or on slopes for any reason like architecture or need for existence of a particular building on or near slope. One of the most essential components of any structure is the foundation that has the primary role of transferring the loads produced by the weight of structure to the underlying foundation soil. When structures are built on slopes or near them the stability of slope and also stability of the structure itself, need to be considered. The behavior of foundations on slope and also evaluation of the behavior of the super structure are another issues that have to be taken into account. Generally, the aim of the thesis is to evaluate the behavior of slopes and foundations and superstructures on or near slopes during earthquake. Turkey is located in a region which has a great potential of earthquake. There are a lot of slopes in this region which always have the contingency of being instable by effect of ground motion. Elazığ earthquake and the region that was affected by this ground motion have been selected as the case study in this thesis. The main objective of this thesis is to study 2010 Elazığ earthquake and see how it has affected the slopes at this zone. One of the most noteworthy earthquake incident in Turkey is 1999 Kocaeli earthquake. The ground motion record of this earthquake is used in the analyses to study the effect of a stronger earthquake in the Elazığ region. The geology of the damaged area has been discussed and the incident of Elazığ earthquake is explained. The models have been created based on the real soil data, available from the affected area. The soil model parameters have been obtained from available soil data and some of them are calculated based on estimations by using correlations proposed by wellknown researchers. PLAXIS 2012 finite element program and GeoStudio 2012 software have been used for performing dynamic and static analysis. Several analysis have been performed to evaluate different conditions in the area, like existence of a building on slope or the effect of ground water table in the affected zone. Then the results have been compared to each other in order to help us have a beter understanding of the area.