Baz istasyonu kuleleri için kırılganlık eğrileri geliştirilmesi ve CBS ile sismik performans analizi uygulaması

Abstract

Türkiye bulunduğu konum itibariyle birinci derece deprem bölgesinde yer almaktadır. Ülke tarih boyunca sık sık şiddetli depremlere maruz kalmış ve depremler neticesinde can ve mal kayıpları yaşanmıştır. Özellikle son 3 yılda yaşanan şiddetli depremlerin (2020 Elazığ (Mw 6.8), 2020 Sisam (Mw 6.6), 2023 Kahramanmaraş Elbistan (Mw 7.6) ve 2023 Kahramanmaraş Pazarcık (Mw 7.7)) ardından ülkede yaşayan vatandaşlar için ana gündem maddesi deprem olmuştur. Vatandaşların depreme karşı bilinçlenmesi nedeniyle karar verici kurum ve mekanizmalar için deprem öncesinde alınacak önlemler daha da önem kazanmıştır. Karar verici mekanizmaların deprem öncesinde yapılarda meydana gelebilecek hasarları önceden belirlemesi büyük önem arz etmektedir. Şiddetli bir depremin sebep olabileceği zararların deprem öncesinde analiz yapılarak belirlenmesi deprem sonrasında yaşanabilecek olası can ve mal kayıplarının azaltılmasına yardımcı olacaktır. Ülke nüfusunun beşte birinin yaşadığı ve ülke ekonomisine katkının en fazla olduğu İstanbul'da yaşanacak şiddetli bir deprem sonrasında oluşabilecek can kaybı ve ekonomik kayıp ülke ekonomisi için büyük zararlara yol açacaktır. Bu nedenle İstanbul'da gerçekleşmesi beklenen depremin oluşturacağı zararları deprem öncesinde belirlemek karar verici kurumların depreme hazırlıklı olmalarını sağlayacaktır. Deprem sonrasında kritik öneme sahip yapıların (hastane, enerji santralleri, polis karakolları vs.) hasar almaması veya hasar aldığı halde çalışır durumda kalması gerekmektedir. Bu tür yapıların deprem sonrasında işlevselliğini devam ettirmesi can kayıplarının en aza indirilmesini sağlayacaktır. Özellikle mobil haberleşme ağı altyapısının sürekliliği deprem sonrası için büyük önem arz etmektedir. Geçmişte ülkede yaşanan şiddetli depremler neticesinde haberleşme ağında kesintiler meydana gelmiştir. Şiddetli bir depremden sonra mobil haberleşme ağında meydana gelen hasarlar özellikle kalabalık nüfusa sahip büyükşehirlerde ilk yardım ve arama kurtarma çalışmalarında problemler oluşturmaktadır. Bu nedenle mobil iletişim ağının deprem sonrasında çalışabilir durumda olması gerekmektedir. Mobil iletişim ağının önemli bileşenlerinden mobil iletişim için küresel sistem (GSM) kulelerinin sismik performanslarının belirlenmesi gerekmektedir. Yapılarda oluşabilecek hasarları belirlenebilmesi ve yapının olasılıklı sismik davranışının tespit edilebilmesinde kırılganlık eğrileri kullanılmaktadır. Kırılganlık eğrileri belirli bir yer sarsıntısı seviyesi için limit durumlarının aşılma olasılığı olarak tanımlanmaktadır. Kırılganlık eğrileri sayesinde deprem sonrasında yapılarda oluşabilecek hasar durumları tespit edilebilmektedir. Deprem sonrasında acil müdahale ve iyileştirme çalışmalarında coğrafi bilgi sistemleri (CBS) tabanlı tahmin yazılımlarından sıklıkla faydalanılmaktadır. HAZTURK programı da bu tahmin yazılımlarından biridir. HAZTURK, Amerika Birleşik Devletleri için geliştirilen MAEviz programının Türkiye'ye ait envanter ( bina, köprü, yol vs.) ve veriler (sayısal yükseklik modeli, zemin türü, zemin jeololisi vs.) kullanılarak güncellenmesiyle elde edilmiştir. HAZTURK'te yapılan analizler neticesinde (yapısal ve ekonomik kayıplar, maliyet-fayda, güçlendirme vs.) deprem sonrasında oluşabilecek yapısal, sosyal ve ekonomik kayıplar elde edilebilmektedir. Çalışmanın amacı, gerçekleşmesi beklenen İstanbul depremi sonrasında mobil iletişim ağında yaşanabilecek kesintileri önceden belirleyebilmektir. Deprem sonrasında hasarlı durumda olan GSM kulelerinin konumlarının tespit edilerek karar verici kurumlara geliştirecekleri stratejilerde yardımcı olunması amaçlanmaktadır. Bu amaçla İstanbul'da yer alan monopol ve kafes tipi GSM kulelerinin kırılganlık eğrileri tez kapsamında elde edilmiştir. Elde edilen kırılganlık eğrileri HAZTURK programına entegre edilmiştir. İstanbul için senaryo deprem uygulanarak hasarlı GSM kulelerinin coğrafi konumları tespit edilmiştir. Konumları bilinen hasarlı GSM kulelerinin yerlerine mobil veya drone baz istasyonu yönlendirilerek mobil iletişim ağının kesintisiz çalışması sağlanacaktır. Bu durum neticesinde deprem sonrasında kurumlar arası koordinasyon, ilk yardım, müdahale ve acil kurtarma çalışmalarında bir aksaklık olmayacaktır. Hızlı müdahale sayesinde can ve mal kaybı oranı daha düşük hale gelecektir. Çalışma altı bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde; Türkiye'de geçmişte yaşanan şiddetli depremlere ait bilgiler verilerek yaşanan iletişim kesintilerinden bahsedilmekte ve problem tanımlanmaktadır. Tezin amacı ve kapsamı, çalışma bölgesi ve akış şeması hakkında bilgi verilmektedir. İkinci bölümde; literatür araştırmasına yer verilmiştir. Bina, kafes tipi GSM kule ve monopol tipi GSM kulelerinin kırılganlık eğrilerinin elde edilmesi ve HAZTURK programı hakkında yapılan çalışmalara ait bilgiler verilmiştir. Üçüncü bölümde; kırılganlık eğrilerine dair tanımlamalar, kırılganlık eğrileri oluşturulmasında kullanılan yöntemler, statik itme analizi ve artımsal dinamik analiz hakkında bilgiler verilerek kırılganlık eğrilerinin elde edilmesinde kullanılan denklemlere yer verilmiştir. Dördüncü bölümde; HAZTURK programında veri sınıflandırma sistemi, veri formatı ve programda yapılabilecek analizlere dair bilgiler verilmektedir. Beşinci bölümde; sayısal uygulamaya yer verilmiştir. Kafes ve monopol kulelere ait kırılganlık eğrileri ve her bir hasar seviyesi için elde edilen kırılganlık eğrileri grafiği yer almaktadır. GSM kulelerine ait bu eğriler HAZTURK programına entegre edilmiş olup İstanbul için senaryo deprem uygulanarak hasarlı GSM kulelerinin konumları gösterilmektedir. Altıncı bölümde; çalışma kapsamında elde edilen sonuçlarla ilgili değerlendirmeler yapılarak önerilerde bulunulmuştur.