Earthquake hazard analysis, dynamic properties and standard earthquake ground motion spectrums of the area (Çağış, Balıkesir) where BAUN Engineering Faculty buildings are located

Abstract

In this study, the lithological, stratigraphic properties and weathering conditions of the rock/soil units outcropping in the area where Balıkesir University Engineering Faculty Main Building and Annex Building are located were examined; in addition, the type, class, physical, dynamic and elastic properties of the foundation soil were determined. In the clayey limestone-claystone-marl alternation at the bottom of the study area, the mean transverse and longitudinal wave velocities are 1223 m/s and 660 m/s, respectively; in sandy silty clay at the top, they are 621 m/s and 298 m/s, respectively. The modulus of elasticity varies between 309-561 MPa in the upper unit, while it varies between 2460-2570 MPa in the lower unit. The soil type in the study area is in ZC class and considering this soil type, the short period design spectral acceleration coefficient for the standard design earthquake ground motion (DD-2) is 1.020; the design spectral acceleration coefficient for the 1.0 second period was also obtained as 0.315. Besides, the Horizontal Elastic Design Spectrum and the Vertical Elastic Design Spectrum were obtained for the standard design earthquake ground motion considering the foundation soil type in the Engineering Faculty Buildings. The data obtained in this study provided the basis for the earthquake risk analysis for Balıkesir University (BAUN) Engineering Faculty buildings.

Keywords

• Earthquake Hazard analysis
• elastic properties
• design spectrum
• Balikesir

BAUN Mühendislik Fakültesi binalarının bulunduğu alanın (Çağış, Balıkesir) deprem tehlike analizi, dinamik özellikleri ve standart deprem yer hareketi spektrumları

Abstract

Bu çalışmada Balıkesir Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Ana Bina ve Ek Binası’nın bulunduğu alanda yüzeyleyen kaya/zemin birimlerinin litolojik, stratigrafik özellikleri ve ayrışma durumları incelenmiş; ayrıca temel zeminin türü, sınıfı, fiziksel özellikleri ile dinamik ve elastik özellikleri belirlenmiştir. İnceleme alanında altta yer alan killi kireçtaşı-kiltaşı-marn ardalanmasında enine ve boyuna dalga hızları ortalama sırasıyla 1223 m/sn ve 660 m/sn iken; üstte yer alan kumlu siltli kilde sırasıyla 621 m/sn ve 298 m/sn’dir. Elastisite modülü üst birimde 309-561 MPa arasında değişirken, alttaki birimde 2460-2570 MPa arasında değişmektedir. İnceleme alanında zemin türü ZC sınıfında olup bu zemin türü dikkate alınarak standart tasarım deprem yer hareketi (DD-2) için kısa periyot tasarım spektral ivme katsayısı 1.020; 1.0 saniye periyot için tasarım spektral ivme katsayısı da 0.315 olarak elde edilmiştir. Ayrıca, mühendislik fakültesi binalarındaki temel zemin türü dikkate alınarak standart tasarım deprem yer hareketi için Yatay Elastik Tasarım Spektrumu ve Düşey Elastik Tasarım Spektrumu elde edilmiştir. Bu çalışmada elde edilen veriler, Balıkesir Üniversitesi (BAUN) Mühendislik Fakültesi binaları için yapılmakta olan deprem risk analizine altlık sağlamıştır

Keywords

• Deprem tehlike analizi
• elastik özellikler
• tasarım spektrumu
• Balıkesir

References

1. Emre, Ö., Doğan, A., Duman, T.Y., Özalp, S., 1:250,000 Scale active fault map series of Turkey, Bursa (NK 35-12) quadrangle (Serial number: 9). Ankara: General Directorate of Mineral Research and Exploration (MTA), Ankara, Turkey, (2011a).
2. Emre, Ö., Doğan, A., Özalp, S., 1:250,000 Scale active fault map series of Turkey Balıkesir (NJ 35-3) quad-rangle (Serial number: 4). Ankara: General Directorate of Mineral Research and Exploration (MTA), Ankara, Turkey, (2011b).
3. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, BALIKESİR- I 20 paftasına ait 1/100.000 ölçekli Jeoloji haritası, (2012).
4. TBDY, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, Ankara, (2018).
5. Borcherd, R.D., Wentworth, C.M., Janssen, A., Furnal, T., Gibbs, J., Methodology GIS mapping of special study zones for strong ground shaking in the San Francisco Bay region. 4th International Conference on Seismic Zonation ,3, 545-552, (1991).
6. Luna, R., Jadi, H., Determination of Dynamic Soil Properties Using Geophysical Methods, Proceedings of the First International Conference on the Application of Geophysical and NDT Methodologies to Transportation Facilities and Infrastructure, St. Louis, MO, December (2000).
7. Akgün, M., Gönenç, T., Tunçel, A., Pamukçu ,O., A multi-approach geophysical estimation of soil dynamic properties in settlements: a case study in Güzelbahce-İzmir (Western Anatolia) Journal of Geophysics and Engineering 10(4),045001,(2013).
8. Hayashi, K., Cakir, R., Walsh, T.J., Lavassar, J., A safety evaluation of dams using the integrated geophysical method: A case study in Washington state. Symposium Application of Geophysics to Engineering and Environmental Problems, 224–232 (2014), 10.4133/SAGEEP.27-086, (2014).

9. Park, C.B., Miller, R.D., Xia, J., Multichannel analysis of surface waves (MASW); Geophysics, 64, 800-808, (1999).
10. Park, C.B., Miller, R.D., Xia, J., Ivanov, J., Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW), Leading Edge, 26, 60-64, 10.1190/1.2431832, (2007).
11. Keçeli, A., Uygulamalı Jeofizik (Applied Geophysics), TMMOB Jeofizik Müh. Odası Eğitim yayınları No:9, s.479, (2009).
12. MTA, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü’nün Yerbilimleri Harita Görüntüleyici ve Çizim Editörü Yenilenmiş Diri Fay Haritalar, http://yerbilimleri.mta.gov.tr/anasayfa, (2013).
13. Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü, http://www.koeri.boun.edu.tr/sismo/2/tr/, (2021).
14. Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı (AFAD), Türkiye Deprem Tehlike Haritaları İnteraktif Web Uygulaması, https://tdth.afad.gov.tr/TDTH/login Control.xhtml, (2021).
15. Emre, Ö., Özalp, S., Kond, H., Kürçer, A., Elmacı, H., Kuzey Anadolu Fay Sistemi’nin orta ve doğu bölümünün paleosismolojisi. MTA Genel Müdürlüğü, Rapor No: 11569, 66s., Ankara, (2012).
16. Sözbilir, H., Özkaymak, Ç., Sümer, Ö., Uzel, B., Balıkesir İli’nin Depremselliği, Balıkesir Kent Sempozyumu 2015 Bildiriler Kitabı Balıkesir Büyükşehir Belediyesi Kent Arşivi Yayınları No:11, Balıkesir, 11-36, (2015).
17. Sözbilir, H., Özkaymak, Ç., Sümer, Ö., Uzel, B., Eski, S., Balıkesir İlinin Deprem Tehlike Kaynakları Ve Alınması Gereken Önlemler. Balıkesir’in Afet Durumu ve Yönetimi Çalıştayı Bildiriler Kitabı, Balıkesir 2019, 23-62, (2020).
18. Şaroğlu, F., Emre, Ö., Boray, A., Türkiye’nin Diri Fayları ve Depremsellikleri. MTA Genel Müdürlüğü, Rapor No: 8174, Ankara, 394s (yayımlanmamış), (1987).
19. Wells, D., Coppersmith, K., New Empirical Relationships Among Magnitude, Rupture Length, Rupture Width, Rupture Area And Surface Displacement. Bulletin of the Seismological Society of America, 84, 974-1002, (1994).
20. Ulusay, R., Tuncay, E., Sonmez, H., Gökçeoglu, C., An Attenuation Relationship Based On Turkish Strong Motion Data and Iso-Acceleration Map Of Turkey. Engineering Geology, 74, 265- 291, (2004).
21. Gutenberg, B., Richter, C.F., Frequency of Earthquakes in California. Bulletin of the Seismological Society of America, 34, 185-188, (1944).
22. Crovelli, R.A., Probabilty Models for Estimation of Number Costs of Landslides. United States Geological Survey Open File Report 00-249, USA, (2000).
23. Yücemen, M.S., Olasılıksal Sismik Tehlike Analizi: Genel Bakıs Ve İstatistiksel Modellemede Dikkat Edilmesi Gerekli Hususlar. 1. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı 11-14 Ekim 2011 – ODTÜ – ANKARA, 1-20, (2011).
24. Deniz, A., Estimation of Earthquake Insurance Premium Rates for Turkey, M.Sc. Thesis, Department of Civil Engineering, METU, (2006).
25. Deniz, A., Yücemen, M.S, Magnitude conversion problem for the Turkish earthquake data. Natural Hazards 55:2, 333-352, (2010).
26. Keçeli, A., Sismik Yöntemlerle Müsaade Edilebilir Dinamik Zemin Taşıma Kapasitesi ve Oturmasının Saptanması. Jeofizik Dergisi, 4, 9, 55-91, (1990).