Zemin etkisinden arındırılmış deprem kayıtlarına göre Türkiye için yeni bir deprem enerjisi azalım bağıntısının geliştirilmesi
Development of a new attenuation relationship of seismic energy for Turkey using the strong motion records free of soil effects
Yazar: TURGAY BEYAZ
Danışman: DOÇ. DR. KAMİL KAYABALI
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2004
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
ÖZET Doktora Tezi ZEMİN ETKİSİNDEN ARINDIRILMIŞ DEPREM KAYITLARINA GÖRE TÜRKİYE İÇİN YENİ BİR DEPREM ENERJİSİ AZALIM BAĞINTISININ GELİŞTİRİLMESİ Turgay BEYAZ Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Doç. Dr. Kamil KAY ABALI Depreme dayanıklı yapı tasarımındaki en dnemli parametrelerden biri, yatay deprem yer ivmesi değeridir. Bu parametre, tasarım alanında anakaya üzerinde ölçülmüş olan sismik enerjinin mesafeye göre azalımını ifade eden sönüm denklemleri yardımıyla hesaplanmaktadır. Türkiye'de 1996 yılma kadar yabancı araştırmacıların geliştirdikleri sönüm denklemleri kullanılmıştır. 1996 yılından itibaren yabancı kaynaklı denklemlerin yanında, yerli araştırmacıların önerdiği sönüm denklemleri de kullanılmaya başlanmıştır. Yabancı kaynaklı denklemlerin başlıca çekincesi, aralarında sismotektonik benzerlik olsa bile, Türkiye'dekinden farklı kabuk yapısına sahip bölgeler için türetilmiş olmasıdır. Yerli kaynaklı denklemlerin çekinceleri ise, genellikle homojen bir magnitüd kullanmamaları ve özellikle de kaya ve zeminde elde edilen kayıtları bir ayrıma tabi tutmadan değerlendirmeye almalarıdır. Sönüm denklemi çalışmalarında en güvenilir yol, kaya üzerine konuşlandırılmış istasyonlardan alman deprem kayıtlarının kullanılmasıdır. Türkiye'deki kuvvetli yer hareketi kayıt istasyonlarının yandan çoğu, zemin üzerine kurulmuştur. Dolayısıyla, Türkiye'de mevcut deprem kayıtlarının büyük bir kısmında zemin yapısının büyütme etkisi söz konusudur. Türkiye'de ölçülmüş kuvvetli yer hareketi kayıtlan, kuyu içi sismik verileri, ProShake bilgisayar programı ve SPSS yazılımı; sondaj kuyusu açılması, kuyu içi sismik deneyi, ters evrişim (deconvolution), magnitüd dönüşümü, regresyon ve korelasyon analizi çalışmada kullanılan başlıca materyal ve yöntemlerdir. Türkiye için daha güvenilir bir azalım ilişkisi geliştirme amacına yönelik olarak, mevcut deprem kayıtlarının tamamından yararlanmaya çalışılmıştır. Bu kapsamda, Türkiye'de meydana gelen deprem kayıtlarının zemin etkisinden arındınlabilmesi için bazı işlemler yapılmıştır. Kuvvetli yer hareketi kayıt istasyonlarının dinamik zemin özelliklerini belirlemek amacıyla, yerinde sondajlı jeofizik araştırmalar yapılmıştır. Zemin üzerine kurulu 64 lokasyonda 25-100 m arasında değişen derinliklerde toplam 4500 m sondaj yapılmıştır. Yapılan araştırmalarda, zeminin düşey stratigrafisi belirlenmiş ve kuyu jeofiziği yöntemiyle kuvvetli yer hareketi kayıt istasyonunun zeminini oluşturan tabakaların S dalgası iletme hızı (Vs) ve stratigrafık profilleri çıkarılmıştır. Türkiye'de meydan gelmiş deprem kayıtlarında sistematik deprem büyüklüğü tanımlaması yapılmadığından, deprem büyüklükleri standartiaştırılmaya çalışılmıştır. Bu amaçla M>4 olan bütün depremlerin büyüklüğü sismik moment (Mw) ölçeğine çevrilmiştir. Daha sonra, elde edilen yeni deprem büyüklükleri ve bunlara ait yatay yer ivmesi kayıtları arazi verileri ile birlikte ProShake bilgisayar programında değerlendirilmiştir. Zemin üzerine konuşlandırılan istasyonlardan alman kayıtlara ProShake programı ile dekonvolüsyon işlemi uygulanarak, zemin kayıtlan kayada kaydedilmiş veriler şekline dönüştürülmüştür. Zemin etkisinden anndınlmış pik yatay yer ivmesi, kayada konuşlandınlmış istasyondan elde edilen ivme kayıtlan, magnitüd, ve mesafe değerleri kullanılarak çoklu regresyon analizi yapılmıştır. Çalışma sonucunda, arazi ölçümlerine dayalı olarak zemin etkisinden arındırılan deprem kayıtlan da kullanılarak, Türkiye'ye özgü daha güvenilir ve güncel fair azalım ilişkisi ortaya konulmuştur. 2004, 250 sayfa ANAHTAR KELİMELER: Kuvvetli yer hareketi, ters evrişim, sönüm denklemi, S dalgası hızı, kuyu aşağı yöntemi, pik yatay yer ivmesi, çoklu regresyon, Türkiye.

Abstract:
ABSTRACT Ph.D. Thesis DEVELOPMENT OF A NEW ATTENUATION RELATIONSHIP OF SEISMIC ENERGY FOR TURKEY USING THE STRONG MOTION RECORDS FREE OF SOIL EFFECTS Turgay BEYAZ Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Division of Geological Engineering Supervisor Assoc. Prof. Dr. Kamil KA YABALI One of the most important parameters for the earthquake resistant structural design is the peak horizontal ground acceleration which is estimated using the attenuation relationships that means the attenuation of seismic energy with respect to distance. Until 1996, the imported attenuation relationships were used in Turkey. Afterwards, both imported and domestic attenuation relationships have been employed. Although they were derived for seismo-tectonically similar regions, the major setback with the imported attenuation relationships is the difference between the physical properties of the earth crust in regions where those relationships are developed, and those which are developed in Turkey. The setbacks associated with the domestic attenuation relationships are two-fold. In general, they do not discriminate the type of earthquake magnitude and, more importantly, they jointly use the records of strong ground motion obtained both from rock and soil sites. The most reliable method of developing an attenuation relationship is the use of records collected from the recorders set on rock sites. Nevertheless, a great majority of the strong motion records for Turkey were obtained from sites underlain by soil. Therefore, there is a great degree of soil effects over the strong motion records in Turkey. The main materials and methods used in the study are the recorded strong ground motions in Turkey, down- hole seismic data in the form of S wave velocities, the computer programs of ProShake and SPSS, drilling of boreholes, deconvolution, magnitude conversion, and regression and correlation analyses. In order to develop a more reliable attenuation relationship for Turkey, an attempt was made to make use of all records of strong motion, regardless of rock and soil sites. In this regard, a series of procedures were employed to eliminate the effect of soil from the records. In order to determine the dynamic soil properties of the strong motion recording sites, a series of field tests were carried out. A total of 4500 m drilling were achieved at 64 different cities in Turkey. The depth of boreholes ranges from 25-100 m. Field studies consist of determining the type, thickness, and S wave velocity (Vs) of each of soil horizon underlying those recording sites. Because no systematical earthquake magnitude determination has been made for the earthquakes occurred in Turkey, the magnitude of all seismic events under consideration were tried to be standardized. In this regard, all events with M>4.0 were transformed to magnitude of seismic moment, Mw. Then, those transformed magnitudes and distances as well as the strong motion records associated with these events were evaluated through ProShake program along with the field data. A data process called deconvolution was applied to the records of strong motion collected from soil sites via the software ProShake. Data collected from soil sites were assumed to be transformed into bedrock data. Multiple regression analyses were performed using strong motion records of soil sites after deconvolution. Original records from rock sites were corrected for their magnitude, distance and peak horizontal acceleration. The final product of the study is a more recent and more reliable attenuation relationship for Turkey freed from soil effects, developed upon the field measurements and seismic records. 2004, 250 pages Key Words: Strong ground motion, deconvolution, attenuation relationship, S wave velocity, down-hole method, peak horizontal ground acceleration, multiple regression, Turkey.