23 Ekim 2011 ve 09 Kasım 2011 tarihli Van  depremlerinin kuvvetli  yer hareketlerinin, yeni nesil azalım ilişkileri ile karşılaştırılması
Comarison of strong ground motion from the Van, Turkey earthquakes of 23 October and 09 November 2011 with the next generation attenuation (NGA) ground motion models
Yazar: LEİLA MOKHBERİOSKOUEİ
Danışman: PROF. DR. AYFER ERKEN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Deprem Mühendisliği = Earthquake Engineering

Özet:
23 Ekim (Van-Erciş) ve 09 kasım (Van-Edremit ) 2011 de Türkiyenin doğusunda,
Van ilinde, sırasıyla 7.2 ve 5.7 Mw büyüklüğünde iki yıkıce deprem meydana geldi.
Bu depremler Erciş te 604 ve Edremit te ise 38 kişinin hayatını kayb etmesine,
binalarda ve diğer yapılarda, özellikle Erciş te ağır hasara neden olmuştur. Van-Erciş
depremi, Van ve Erçek göllerinin arasında yer alan, 50km uzunluk ve 20 km
genişliğindeki bir ters fayın doğu-batı yönlü hareketinden kaynaklanmıştır. Depremin
merkez üssü, Van ilinin merkezine yaklaşık 30 km uzaklıktaki Tabanlı köyünde yer
almakta ve Van-Edremit depreminin merkez üssü, Edremite yakın, Van gölünün
doğu kıyısında, yaklaşık Vanin merkezine 16 km uzaklıkta bir köydedir. VanEdremit
depremi Van-erciş depreminin artçı şoku değildir, çünkü bu depremler iki
farklı fay mekanizmasına sahiptirle, 09 KASIM daki depremin fayı doğrultu atımlı
ve 23 EKİM deki depremin fayı ters fay dır. Ancak, 09 KASIM depremini
tetiklenmesinde, şüphesiz 23 EKİM depreminden sonraki yerkabuğundaki gerilme
değişmi etkilidir.
Erciş sıvılaşmaya musait olan, yumuşak zemine sahiptir, dolayısıyla deprem
sırasında sıvılaşma görünmüştur, aynı şekilde Van-Edremit depreminde de sıvılaşma
göze çarpmıştır. Muhtemelen böyle küçük bir depremdeki sıvılaşma belirtisi Türkiye
de bir ilktir. Van-Erciş depreminde fay hattının ve fay hasarlarının iyi
tanımlanmamış olmasından dolayı, bazi araştırmacılar bu fayın, bir kör ters fay
olduğuna kanaat getirmişlerdir çünkü bu durumdaki gibi yer yüzüne yakın tabakanın
yumuşak toprak olması durumlarda, ters fay büyük bir alanın tahribatı ve
sıvılaşmasına sebeb olmalıdır. KASIM 9 daki deprem sonrasında yer yüzünün kar ile
kaplı olması, her hangi bir gözlemin yapılamasına izin vermemiştir.
Depremler sırasında, ana kaynaktan yayılan sismik dalgalar yerkabuğu boyunca
hareket ederler ve yüzeye ulaştıklarında yer sarsıntısı üretirler. Bu yolculuğun büyük
bir kısmı kayada geçiyor, ancak yolculuğun son kısmında zeminle karşılaştığında
zeminlerin karakteristikleri, yüzeydeki yer hareketini önemli oranda etkileyebiliyor.
Zemin tabakaları, sismik dalgalar için bir filtre durumundadır. Bazı frekanslardaki
hareket büyürken, diğer frekanslardaki hareket azalabilmektedir.Belirli bir bölgedeki
yer hareketinin şiddeti ve süresi, depremin yerine, büyüklüğüne ve o bölgedeki yerel
zemin şartlarının özelliklerine bağlıdır. Depremin etkisinin değerlendirilmesi için
yüzeydeki kuvvetli yer hareketinin çeşitli şekillerde tanımlanması gereklidir. Pratikte
yer hareketi 3 bileşeni (doğu- batı, kuzey- güney, düşey bileşen) ile ölçülür.
Olasılıksal sisimik tehlike değerlendirilmesi (PSHA), uzmanlara, depremlerin
konumları ve tekrarlama oranlarını ve yer hareketi özelliklerinin değişkenliklerinde,
belirsizlikleri açık bir şekilde dikkate almalarını sağlar. Yer hareketi tahmin
denklemleri (GMPEs), PSHA deki her kaynak dan gelen deprem senaryolari için yer 
xxii
hareketi parametrelerinin tahmin edilmesinde kullanılır. Bu denklemler, yer hareketi
şiddetlerini, kaynak, yol ve bölge değişkenlere bağli olarak tahmin etmek için, yer
hareketlerinin fiziksel özelliklerine dayalı olan istatistiksel modelleri kullanır. 2008
yılında, beş yeni GMPEs, Yeni Nesil Azalım yer hareketleri ("NGA-West," yada
"NGA") Pasifik Deprem Mühendisliği Araştırma Merkezi (PEER) tarafından
koordine edilen projenin bir parçası olarak yayınlandı. California (US) için
geliştirlilen NGA modellerinin, Türkiye de yürütülen PSHA çalışmalarındaki
uygulanabilirliği, bu modellerde kullanılan parametrelerin yerel bilgi eksikliğinden
kaynaklanan sorunlardan dolayı, tartışılır bir konudur.
Her takım NGA veritabanını kendi kriterlerini kullanarak taramıştır ve kendi
veritabanının versiyonunu, regresiyon analizinde kullanmıştır. Bu konuya dikkat
edilmelidir ki, NGA veritabanlari çoğunluk olarak, California daki depremleri
kapsamaktadır ve Türkiye'den gelen depremlerin sayısı oldukça azdır. 3551 kayıt
içinde, sadece 67 kayıt Türkiyedeki yer hareketlerini temsil etmektedir.
Bu çalışmada Van-Erciş ve Van-Edremit depremlerinde kuvvetli yer hareketlerini
kaydeden ve deprem merkez üssüne yakın olan, ortak istasyonlar ve 09 Kasım
depreminin Repi mesafesi en kısa olan iki istasyonu tarafından kaydedilen kuvvetli
yer hareketi kayıtları incelenmiştir. Devamında Vs30 değerleri elde olan, merkez
üssüne yakın, 23 Ekim 2011 depreminde (Repi<120km) üç istasyonda ve 09 Kasım
2011 depreminde (Repi<101km) 5 istasyonda gerçek kayıtlar, NGA modelleri ile
tahmin edilen, pik spektral ivme değerleri ve diagramları ile karşılaştırılmıştır ve
yürütülen tahminlerin ne kadar gerçeği yansıttığı ve bu modellerin nekadar güvenilir
tahmin yürüttükleri araştırılmıştır.
Farklı istasyonlar tarafından kaydedilen kuvvetli yer hareketlerini
karşılaştırdığımızda, önemli farklılıkları ortaya konmuştur, Bu farklılıklar deprem
dalgasının odak bölgesinden dışarıya doğru yayılırken, içinden geçtiği jeolojik
birimlerin özelliklerinden oldukça etkilendiği, uzaklığa bağlı olarak dalganın
sönümlendiği ve yerel zemin koşullarının etkileşiminin önemli olduğu gerçeğini
ortaya koymaktadır.
NGA modellerini geliştiren araştırmacılar özellikle 80 kilometreden daha uzak
mesafeler için yerel şartların önemli olduğunu ifade etmektedirler.
Sonuç olarak PSA değeri açısından en yakın tahmin, 50

Abstract:
Two devastating earthquakes with moment magnitudes of 7.2 and 5.7 occurred on
October 23, 2011 (Van-Ercis earthquake) and November 9, 2011 (Van-Edremit
earthquake), respectively, in the Van Province of the eastern Turkey. The Van-Ercis¸
and Van-Edremit earthquakes caused 604 and 38 fatalities, respectively, and heavy
damage to buildings and other structures, particularly in Ercis¸ town and Van City.
Van-Erciş earthquake resulted from the movement of a 50 km long and 20 km wide
thrust fault trending about E–W direction between Van Lake and Erçek Lake at the
north of Van. Van-Erciş earthquake's epicentre was about 30 km north of the Van
City centre, at the location of Tabanlı Village and The epicentre of Van-Edremit
earthquake was located near Edremit, which is a town on the eastern shore of Lake
Van about 16 km to the south of Van City centre.
23 October 2011 Van-Merkez earthquake is unique from several aspects. Very high
number of aftershocks within short period after the event, was not experienced
previously. Within the first week of the earthquake, there happened 114 earthquakes
with magnitudes between 4.0 and 4.9 and 7 earthquakes with magnitudes bigger then
Ml:5.0. Within the first month after the event daily average aftershock number is
around 180 earthquakes. By 09 December 2011, the number of aftershocks reached
to 6284.
The area between Van and Erciş is tectonically complex and there are several faults
with different characteristics. The reason for such big amount of aftershocks and
diversity of the focal mechanism solutions are due to this tectonic complexity. Very
generally, earthquake with Mw:7.0 at 19 km. depth activated this systems and small
scaled faults triggered one and each other within this period and increased the
earthquake activity.
The Van-Edremit earthquake of November 9, 2011 is not an aftershock of the
October 23, 2011 Van-Ercis¸ earthquake, as it has a different faulting mechanism.
However, there is no doubt that it was triggered due to the variation of crustal
stresses induced by the October 23, 2011 earthquake.
Erciş is located over a soft ground prone to ground liquefaction. Liquefaction and
associated ground deformations were evident in this earthquake. Despite the low
moment magnitude of Van-Edremit earthquake, some liquefaction happend after the
earthquake, probably it was the smallest magnitude earthquake to cause liquefaction
in Turkey so far. As there was no well defined fault scarp, some researchers claimed
that a blind thrust faulting caused the earthquake.In such cases that ground near
surface is quite soft, the deformation caused by thrust faulting would be diluted over
a great area and also since the region was covered by snow, any surface rupture 

resulted from the November 09, 2011 Van-Edremit earthquake could not be
observed.
The earthquake damage was determined to be high at local areas of relatively poor
soil conditions such as cohesionles and loose soil, high groundwater. In addition to
the soil conditions, there is no doubt that the use of low quality materials and low
construction technologies have caused higher damage at central districts of Van
province. Considering the soil conditions, both ground deformation (soil
amplification, liquefaction) and cycling loading will increase the loss of lives and
property in the central districts of Van province.
Ground motion at particular site due to earthquakes is influenced by source, travel
path and local site conditions, the first relates to the size and source mechanism of
the earthquake. The second describes the path effect of the earth as waves travel at
some depth from the source to the site. The third describes the effects of the upper
hundreds of meters of rock and soil and the surface topography at the site. Strong
ground shaking cause severe damages to man-made facilities and unfortunately,
sometimes induce losses of human lives.
The ground-motion prediction equations (GMPEs) developed as part of theNext
Generation Attenuation of Ground Motions (NGA-West) project in 2008 are
becoming widely used in seismic hazard analyses. However, these new models are
considerably more complicated than previous GMPEs, and they require several more
input parameters. Ground-motion prediction equations (GMPEs), giving groundmotion
intensity mea- sures such as peak ground motions or response spectra as a
function of earthquake magnitude and distance, are important tools in the analysis of
seismic hazard.
First part of this study involves seismic characteristics of the earthquake and
evaluation of strong ground motion characteristics. Acceleration, velocity
displacement- time, Spectral acceleration, velocity and displacement-period, Fourier
amplitude spectrum, effective time, Response spectral accelerations of near fault
recorded datas were investigated. At second part, 4 free-field accelerograms recorded
at rupture distances of less than 200 km during the Van-Ercis earthquake and 3 freefield
accelerograms recorded at rupture distances of less than 100 km during the
Van-Edremit earthquake were used to compare the 2011 Van earthquakes ground
motions with those predicted by the recent Next Generation Attenuation (NGA)
ground-motion models developed using global data from shallow crustal
earthquakes.
National Strong Motion Network operated by AFAD calculated the acceleration
values for these earthquakes. The highest acceleration value recorded at Muradiye
station after 23 October 2011 earthquake and the values are 178.5 cm/sn2 (N-S
Component), 168.5 cm/sn2 (E-W Component) and 75.5cm/sn2 (Vertical
Component). The highest acceleration value recorded at Van Station after 09
November 2011 earthquake and the values are 148.1 cm/sn2 (N-S Component),
245.9 cm/sn2 (E-W Component) and 150.5 cm/sn2 (Vertical Component). The
values of Edremit Station are 65.7 cm/sn2 (N-S Component), 102.6 cm/sn2 (E-W
Component) and 44.3 cm/sn2 (Vertical Component).
The distribution of damaged buildings observed from October 23 and November 9,
2011 Van earthquakes shows that a major portion of damage occurred at settlement
areas underlain by alluvial soils. The effect of alluvial soil on strong ground motion
and structural damage can be seen by comparing two strong ground motion records 
xxv
of the Van province, earthquake of 09 November 2011 (Mw:5.6). One record at
Edremit on travertine bedrock had a peak horizontal acceleration of 0.10 g. The other
one, at the city center of Van province, at a distance of 15 km from the epicenter in
Quaternary alluvium, had the accelaration value of 0.25 g. The effect of soil on the
ground motion is about 2.5. Therefore, in order to minimize the possible damage of a
potential earthquake, ground conditions should be considered at the Van settlement
area.
Researchers who developed the NGA models, have expressed the importance of
local ground conditions specially for distances greater than 80 kilometers. Here I08
model cannot be used, because the value of Vs30 for corresponding stations are not
larger than 450 m/s. As a result, the closest estimate in terms of PSA values belongs
to CB08 model for Van-Muradiye station, which the epicentral distance is between
50 and 100 km, in Van-Edremit earthquake with a strike slip fault system. But
generally in this study BA08 model, may give more favorable results