Kent planlama çalışmalarında jeofizik ve geoteknik faktörlerin birlikte kullanımı
Integrated use of the geophysical and geotechnical faktors in urban planning
Yazar: GÜLDANE BOYRAZ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. FERHAT ÖZÇEP
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Jeofizik Mühendisliği = Geophysics Engineering

Özet:
İnsanların yaşadığı çevrenin planlanması bir çok disiplinin etkileşim içinde bulunduğu kompleks bir süreçtir. Jeofizik ve geoteknik veri, kentsel ve kırsal alanların etkin kullanılması amacıyla, inşaatların ve fiziksel altyapının planlanması için temel öneme sahiptir. Yerleşim yerinde, yersel faktörlerin yüzeysel etki yarattığı için, kentsel planlama jeolojik, jeofizik ve geoteknik koşullar bütünüyle dikkate alınmadan yerine getirilmemelidir. Jeofizik ve geoteknik koşulların, planlama ihtiyaçlarının yerine getiren inşaatların yapısal gereksinimleri ve diğer altyapı özellikleri ile etkileşimi kentsel gelişimin nihai maliyeti üzerinde etki edecektir. Mikrobölgeleme çalışmaları genel olarak deprem kaynağını ve zemin koşullarını dikkate alarak yer hareketi ile ilişkili olarak bölgeleme olarak tanımlanır ve deprem tehlike ve risk değerlendirmesinde en önemli araçlardan biri olarak kabul edilir.Bu tez çalışmasının temel amacı, Bursa (Nilüfer) kenti örneğinde kentsel planlama bağlamında jeofizik ve geoteknik verinin bütüncül kullanımını sağlamaktır. Çalışma alanı için probabilistik deprem tehlike analizi Possion olasılık dağılımı kullanılarak yapılmıştır. Bu analiz kullanılarak tasarım depreminin büyüklüğü ve ivmesi çeşitli azalım ilişkileri kullanılarak belirlenmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında, Çok kanallı yüzey dalgası analizi kullanılarak, kayma dalgası hızı 50 metre derine kadar 50 noktada elde edilmiştir. Bilindiği gibi, Çok kanallı yüzey dalgası analizi, doğrusal bir hat boyunca dizilen çoklu alıcı sistemine dayanan klasik sismik arama yönteminden türetilmiştir. Temel avantajı, hız ve sönüm gibi dalga yayının karakteristiklerine bağlı olarak farklı türde sismik dalgaları tanıma kapasitesidir. Bu teknik, kayma dalgası hızını elde etmede önemli bir tekniktir. Bu teknik ile kayma dalgası hızları belirlenmiş ve bu hızlardan da zemin büyütme ve hakim periyotları belirlenmiştir.Sondajlardan elde edilen geoteknik ve laboratuar verisi jeolojik ve jeofizik veri ile birlikte değerlendirilmiştir. Geoteknik veri kullanılarak sıvılaşma potansiyeli indeksi (PL) ve sıvılaşmaya bağlı oturmalar çalışma alanı için belirlenmiştir.Kentsel planlama bağlamında depremsel mikrobölgeleme, deprem risk azaltma çalışmalarında başlangıç fazı olarak kabule edilir. Çalışmanın son aşamasında, üç bölgeli bir mikrobölgeleme haritası deprem etkileri (büyütme ve sıvılaşma) dikkate alınarak hazırlanmıştır.Bu tez çalışmasının saha çalışmaları kapsamında 54 adet jeofizik verileri çeşitli derinlikler (30 metre derinlik esas olmak üzere) için kayma dalgası hızları (Vs10, Vs15, Vs20, Vs30, Vs40 ve Vs50) ve Zemin Hakim Titreşim Periyodu elde edilmiş ve çeşitli araştırmacılar tarafından geliştirilen ampirik bağıntılarla büyütme değerleri hesaplanmıştır. Alınan ölçümlerin değerlendirilmesi sonucu büyütme değerleri 2.1?3.2 arasında değiştiği görülmüştür. Alınan ölçümlerin değerlendirilmesi sonucu zemin hakim titreşim periyodu (T0) değerlerinin 0.4 sn ile 1.5 sn arasında değiştiği görülmüştür.Çeşitli ivme değerleri ve büyüklük değerleri için sıvılaşma analizi ve sıvılaşmaya bağlı oturma analizi hesaplanmıştır. Alınan ölçülerin değerlendirilmesi sonucu sıvılaşmaya potansiyeli indeksi (PL) değeri 0?17 arasında değiştiği görülmektedir. Alınan ölçülerin değerlendirilmesi sonucu sıvılaşmaya bağlı oturma değeri 0.7?14.69 cm arasında değiştiği görülmektedir.Alınan ölçülerin değerlendirilmesi sonucu 0.0 sn, 0.2sn ve 1.0 sn periyotlu ivme değeri sırasıyla 0.22?0.41g arasında, değeri 0.40?0.76g arasında ve 0.26?0.72g arasında değiştiği görülmektedir.Sonuç olarak, toplumların fiziksel gelişimi bir seri fakat iç içe geçmiş işlemlerle (örneğin yaşam koşullarının, halk sağlığının iyileştirilmesi, kentsel göç) oluşur. Bir kent planı genellikle, minimum finansal maliyette bu amaçları başarmayı amaç edinir. Bu bağlamda, jeofizik ve geoteknik çalışmalar, finansal maliyeti en aza indirmede önemli faktörlerden biridir.

Abstract:
The planning of man's environment is a complex operation which requires the interaction of many disciplines. Geophysical and geotechnical data are of fundamental importance both the planning of physical facilities and the structures that allows efficient use of urban and rural land. As land is the surface expression of the underlying geo-factors, city planning should not proceed without fully appreciating these geological, geophysical and geotechnical conditions. The interaction of geophysical and geotechnical considerations with the structural requirements of buildings or other facilities which fulfil planning objectives has a strong influence on the ultimate cost of city development. Microzonation has generally been recognized as the most accepted tool in seismic hazard assessment and risk evaluation and it is defined as the zonation with respect to ground motion characteristics taking into account source and site conditions.Main purpose of this thesis is to provide the integrated use of geophysical and geotechnical data in context of urban planning as a case history of Bursa (Nilüfer) City. For the study area, the probabilistic seismic hazard analysis was determined by using Poisson probabilistic approach. By using the analysis, magnitude and acceleration values of design earthquake were estimated for several distances by several attenuation relations. In the second phase of the study, by using the multichannel analysis of surface waves (MASW), shear wave velocities of the region up to 50 meters were determined for 54 sites. As it is known, MASW method originated from the traditional seismic exploration approach that employs multiple (twelve or more) receivers placed along a linear survey line. Main advantage is its capability of recognizing different types of seismic waves based on wave propagation characteristics such as velocity and attenuation. MASW technique has important tools for obtaining shear wave velocity. By shear wave velocities, soil amplification factors and site characteristic periods were determinedGeotechnical test data from boreholes and laboratory measurements were evaluated with geological and geophysical data. By using geotechnical data, liquefaction potential index (PL) and liquefaction induced settlements were estimated in the study area.Seismic microzonation in the context of urban planning can be considered as the preliminary phase of earthquake risk mitigation studies. In the last phase of the study, with three zones of hazard, a microzonation map is prepared by considering the earthquake effect (such as soil amplification and liquefaction).In this thesis, shear wave velocities for several depths (Vs10, Vs15, Vs20, Vs30, Vs40 and Vs50), site characteristic periods and soil amplification values were obtained from geophysical data at 54 sites. By evaluation of all data, amplification values are between 2.1 and 3.2. Also site characteristic periods are between 0.4 s and 1.5 s. For several acceleration and magnitude values, soil liquefaction analysis and liquefaction induced-settlements were carried out. According to these results, PL values are between 0 and17 values. Liquefaction induced-settlements are between 0.7?14.69 cm. Acceleration estimation for periods of 0.0 s, 0.2s and 1.0 s are respectively between 0.22 and 0.41g, between 0.40 and 0.76g, and between 0.26 and 0.72g.Finally, generally speaking, the physical development of society occurs by the implementation of a series of separate, but converging, aims which may be expressed in terms of, for instance, improvements to living conditions, public health or mobility. A city plan usually attempts to achieve these aims at minimum financial cost. In these context, geophysical and geotechnical studies are one of the important factors to minimize the financial cost.