Farklı zeminlerde üst yapıya etkiyen deprem yükü hesabı için normalize davranış spektrumu önerisi
Normalized response spectrum proposal for structures built on different soils
Yazar: FATİH SARAÇOĞLU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ESRA ECE BAYAT
İstanbul Teknik Üniversitesi / Deprem Mühendisliği ve Afet Yönetimi Enstitüsü / Deprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Deprem Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Deprem Mühendisliği = Earthquake Engineering
Dizin: Güç spektrum = Power spectrum ; Mukabele spektrumu = Response spectrum ; İvme spektrumu = Acceleration spectrum

Özet:
Geoteknik özellikleri bilinen bir sahada mühendislik anakayasında oluşan bir
kuvvetli yer hareketinin zemin yüzeyine ulaşıncaya kadar her bir zemin
tabakasındaki değişiminin incelenmesi "Yer Tepki Analizi" olarak
adlandırılmaktadır. Yer tepki analizi sonucu zemin yüzeyinde olan değişim, zemin
büyütmesi olabileceği gibi azaltma şeklinde de olabilir. Bu değişimin uygulamadaki
mühendisler tarafından kolaylıkla hesaplanabilmesi için bir yöntem geliştirilmesi
hedeflenmiştir. Normalize davranış spektrumu adı verilen yöntemin geliştirilmesi
için yapılan analizlerde tabaka kalınlıkları 5m, 10m, 15m, 20m, 25m ve 30m olan altı
farklı zemin modelinin her biri için kayma dalgası hızları 150m/s, 200m/s, 250m/s,
300m/s, 350m/s ve 400m/s olduğu kabul edilen altı farklı grup oluşturularak otuz altı
ayrı zemin profili oluşturulmuştur.
Deepsoil yazılımı ile San Francisco Depremi, Morgan Hill Depremi, Chi-Chi
Depremi, Sierra Madre Depremi, Coyote Lake Depremi, Whittier Depremi,
Northridge Depremi, Tottori Depremi, San Fernando Depremi, Loma Prieta
Depremi, Kocaeli Depremi, Parkfield Depremi, Kobe Depremi, Iwate Depremi,
Tabas Depremi, Landers Depremi ve Düzce Depremlerinden oluşan 17 depremin
toplam 37 kaydının Vs hızı 760m/s ile bu değerden büyük kaya ortamlarında
kaydedilmiş ivme kayıtları kullanılmıştır. Toplam 37 kaydın maksimum ivme
değerlerine göre yapılan sıralamada A0 deprem ivme katsayısı sırasıyla 0.10g için
0.05g-0.15g arası, 0.20g için 0.15g-0.25g arası, 0.30g için 0.25g-0.35g arası, 0.40g
için 0.35g-0.45g arası, 0.50g için 0.45g ve üzeri maksimum ivme değerlerine göre
beş farklı deprem bölgesine ayrılmıştır. Her deprem bölgesi için ayrı analizler
yapılarak 6 farklı kayma dalgası hızı ve 6 farklı zemin modeli için oluşturulan 36
zemin profili ile toplamda 1332 adet yer tepki analizi yapılmıştır. Oluşturulan
deprem bölgeleri için yer tepki analizleri sonucu elde edilen davranış spektrumları
her bir periyotta kendi anakaya spektrumlarına bölünmesiyle her deprem bölgesine
ait kayma dalgası hızlarına ve tabaka kalınlıklarına bağlı normalize davranış
spektrumları (NDS) elde edilmiş olmaktadır.
Normalize davranış spektrumları uygulamada analizi yapılacak sahanın deprem
bölgesine göre seçilecek ana kaya ivme spektrumu ile yine deprem bölgesine bağlı
olarak sahanın kayma dalgası ve tabaka kalınlığı parametrelerine göre belirlenen
normalize davranış spektrumunun çarpılması ile sahanın geotenik özelliklerinin
dikkate alınmış olduğu yerel zemin davranış spektrumu hesaplanmış olmaktadır.
Sonuç olarak da yapıya etkiyecek deprem yükü saha verilerini içeren yerel zemin
davranış spektrumundan elde edildiğinden yapı tasarımı daha doğru ve güvenli
yapılmış olmaktadır.

Abstract:
In a site where the geotechnical properties are known, evaluation of the changes in
strong ground motion in each of the layers from the engineering bedrock to the
surface is known as Site Response Analysis. This change can be amplification or
deamplification. During the analysis, groups of 6 different soil models whose
thicknesses vary from 5m to 30m are formed mean Vs is chosen for the first 30m
ranging from 150m/s to 400m/s.
Deepsoil program is used for site response analysis and for each soil model, 17
different acceleration spectrum is obtained for San Fernando, Tabas, Landers, Loma
Prieta, Northridge, Kobe, Kocaeli, Tottori, Iwate and Duzce earthquakes. The
gathered 1332 acceleration spectrum are divided by mean spectrum which are 37
acceleration spectrum recorded at the base rock and normalized to obtain normalized
response spectrum for periods for different shear wave velocities and layer
thicknesses.
In practice, response spectrum at the surface can be determined using the normalized
response spectrum proposed in this study. The site's average shear wave velocity
likelihood equation, the thickness of the soil, PGA of the maximum are used to select
the right normalized response spectrum. Then, using the seismic risk maps
determined for Turkey, the rock spectrum for the specific site is selected. The site
specific response spectrum is obtained by multiplying the selected normalized
response spectrum with the site-specific rock spectrum.