Baraj yeri sismik tehlike analizlerinde sayısal çözümleme modelleri ve bir uygulama
Numerical solution models for seismic hazard analysis of dam sites and a case study
Yazar: EVREN SEYREK
Danışman: PROF. DR. HASAN TOSUN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geoteknik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Esas itibariyle baraj yapılarının toplam riski, baraj yerinin sismik tehlike oranı ile baraj ve yardımcı yapıların risk oranına bağlı olarak tanımlanır. Bir baraj yerinin sismik tehlikesi, en büyük yer ivmesi değeri esasında değerlendirilir. Tanımlanmış tasarım depremi dikkate alınarak elde edilen bu değer, deprem esnasında oluşacak sismik yükleri belirler. Ön değerlendirme amaçlı olarak yapılacak çalışmalarda, bu değerin belirlenmesi için sismik zonlamayı gösteren mevcut haritalar kullanılabilir. Ancak baraj güvenliği ile ilgili yapılacak detaylı çalışmalarda kapsamlı sismik tehlike analizi yapılmalıdır. Barajın risk oranının tespitinde ise, rezervuar kapasitesi, baraj yüksekliği, tahliye gereksinimi ve potansiyel mansap hasarı gibi etkiler dikkate alınır. Bu iki faktör genellikle birbirinden ayrı tanımlanır.Bu çalışma kapsamında sismik tehlikeye etkiyen yer hareketi parametreleri tanımlanarak iki ayrı yöntemin esasları anlatılmaktadır. Türkiye için yeni bir sismo-tektonik harita oluşturularak Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Deprem Araştırma ve Uygulama Merkezi tarafından geliştirilmiş DAMHA programı için kullanılabilir hale getirilmiştir. Bu araştırmada uygulama alanı olarak ülkemizin yüzölçümünün % 14'ünü oluşturan ve değişik tektonik etkilerin görüldüğü bileşik Kızılırmak-Yeşilırmak havzası seçilmiştir. Havza içinde işletme ve inşaat halindeki 60 baraj ve havza içinde 100 kontrol noktası seçilerek Deterministik Sismik Tehlike Analizi (DSTA) ve üç ayrı model (Çizgisel, alansal, çizgisel-alansal) dikkate alınarak Probabilistik Sismik Tehlike Analizi (PSTA) yöntemleri ile analizler gerçekleştirilmiştir.Analizler sonucunda bazı azalım ilişkilerinin bölgenin depremselliğine uygun olmadığı görülmüştür. Analizler, sonuçların önemli oranda kaynak zonu geometrisi ile kaynak zonu içinde yer alan segment veya segmentlerin karakteristiklerine ve konumuna bağlı olduğunu göstermiştir. Yakın kaynak etkisindeki baraj yerleri için DSTA ile çizgisel modelli PSTA uyumlu sonuçlar vermektedir. Kaynak zonuna uzak konumdaki baraj yerleri için alansal modelli PSTA yöntemi ile etkili sonuçlar elde edilebilmektedir. Bileşik Kızılırmak-Yeşilırmak havzası için üretilen sismik tehlike haritasının, ülke geneli için aynı esasta geliştirilen sismik tehlike haritası ile uyumlu, ancak havza esasında hazırlanması nedeniyle çok daha detaylı ve anlamlı sonuçlar sunduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
The total risk for dam structures mainly depends on two factors: (1) the seismic hazard rating of dam site and (2) the risk rating of the dam and appurtenant structures. The seismic hazard of a dam site can be based on the peak ground acceleration. This value derived from the defined design earthquake produces the main seismic loads. For preliminary study, the existing map of seismic zones can be used to estimate the seismic hazard of a dam site. However, the seismic hazard analysis should be performed for safety evaluation of existing dams. The risk rating of the dam can be based on the capacity of the reservoir, the height of the dam, the evacuation requirements and the potential downstream damages. In general, the seismic and risk ratings are evaluated separately.This study defines the ground motion parameters acting on seismic hazard and describes the main principles of two separate methods used for seismic hazard analyses. In this study, a new seismo-tectonic map was produced to use for DAMHA developed in the Earthquake Research Center at Osmangazi University, which is capable to execute deterministic and probabilistic hazard analyses for dam sites. An unified basin namely Kızılırmak-Yeşilırmak basin which has similar tectonic and geological character was considered to explain the influence of local geological conditions acting on seismic hazard of a dam site and to make comparative study on seismic hazard analyses methods. In the study 60 large dams, which are under construction and operation stages, were selected to produce seismic hazard maps for different earthquake level. 100 large dams, which are under planning stages, were also considered for the checking points within the basin. Throughout this research, the deterministic seismic hazard analysis (DSHA) and probabilistic seismic hazard analysis (PSHA) including three models such as linear, areal, linear-areal have been performed.As a result of study, some attenuation relationships don?t show appropriate results for main part of the investigation area. The analyses have indicated that geometry of source and type and position of segment/segments significantly influence the results. The DSTA and PSTA with linear model give comparable solutions for the dams which are acted by near fault segments. Then effective solutions have been obtained for the dam sites which are under the far energy sources. The analyses have been indicated that the seismic hazard maps produced throughout this study are compatible to those concerning to all Turkey. However, it introduces more valuable data because of preparing on the basis of basin condition.