Determination of Dynamic Properties of Muğla-Milas Derince Dam Using Earthquake Records

Abstract

Derince Dam, which is located in 3.5 km north of Derince River Bridge of Derince River in Söke Milas Highway of Milas district of Muğla, is 67 m high from its base. The dam was put into service in 2014 and, two accelerometer devices, one on the bedrock and one on the body, were placed to monitor the structural status and performance of the dam during an earthquake in 2015. The reaction of the dam to earthquakes was planned to be observed during an earthquake with these stations. Nine earthquake records in different locations with Mw> 4.4 were recorded by accelerometers installed on the bedrock and dam body, were used during the earthquakes occurred in the Aegean region in the years of 2017 and 2018. Standard spectral ratio (SSR) and horizontal / vertical spectral ratio (HVSR) methods were applied to the recorded earthquake signals according to the reference method in order to determine the dynamic characteristics of the dam. As a result of the analysis of these two methods, growths in dam body and dominant frequencies were determined. The analysis of this method indicated that the dominant frequency of the dam was 2.36 Hz. These two methods were compared in the study.

Keywords

• dam,earthquake,spectral ratio,dominant frequency,dynamic property

Deprem Kayıtları Kullanılarak Muğla-Milas Derince Barajının Dinamik Özelliklerinin Belirlenmesi

Abstract

Muğla Milas ilçesinde Söke Milas Karayolu Derince Çayı köprüsünün 3,5 km kuzeyinde Derince Çayı üzerinde yer alan Derince Barajı, önyüzü beton kaplı kum çakıl dolgu tipinde olup temelden yüksekliği 67 m’dir. Baraj 2014 yılında hizmete açılmış olup, 2015 yılında barajın deprem altındaki yapısal durum ve performansını izlemek üzere bir adet gövde üzerine bir adet ana kayaya olmak üzere 2 adet ivmeölçer cihazı yerleştirilmiştir. Bu istasyonlar ile bir deprem anında barajın depremlere karşı vermiş olduğu tepki gözlenmiş olacaktır. 2017-2018 yıllarında Ege bölgesinde meydana gelen depremlerden anakaya ve baraj gövdesinde kurulu bulunan ivmeölçerler tarafından kaydedilen; lokasyonları farklı Mw>4.4 olan 9 adet deprem kaydı kullanılmıştır. Barajın dinamik özelliklerinin belirlemek amacıyla kaydedilen deprem sinyallerine referans yöntemine göre standart spektral oran (SSR) ve yatay/düşey spektral oran (HVSR) yöntemleri uygulanmıştır. Bu iki yöntemin analizleri sonucunda  baraj gövdesine ait büyütmeler, baskın frekanslar belirlenmiştir.  Bu yöntemin analizi sonucunda barajın hakim frekansı 2.36 Hz bulunmuş ve iki yöntem karşılaştırılmıştır.

Keywords

• Baraj,Deprem,Spektral Oran,Baskın frekans,dinamik özellik

References

1. Anonim, 2019. AFAD Deprem Dairesi Başkanlığı Türkiye Kuvvetli Yer Hareketi Veri Tabanı http://kyhdata.deprem.gov.tr/2K/kyhdata_v4.php, 05 Ekim 2019.
2. Ateş E., Uyanık O., 2019. Jeofizik Yöntemler ile Yer ve Yapı Etkileşimi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 23:46-60.
3. Borcherdt R. D., 1970. Effects of Local Geology on Ground Motion Near San Francisco Bay. Bulletin of The Seismological Society of America, 60: 29-61.
4. Dikmen, Ü., 2009. Statistical correlations of shear wave velocity and penetration resistance for soils. Journal of Geophysics and Engineering, 6: 61–72.
5. Emre Ö., Duman TY., Özalp S., Elmacı H., Olgun Ş.¸ Saroğlu F., 2013. Active Fault Map of Turkey Mineral Research and Exploration General Directorate, Special Issue Series-30, Ankara-Turkey
6. Gök E., Keçecioğlu M., Çeken U., Polat O., 2012. İzmirnet İstasyonlarında Standart Spektral Oran Yöntemi Kullanılarak Zemin Transfer Fonksiyonlarının Hesaplanması. Dokuz Ey-lül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Mühendislik Bilimleri Dergisi, 14(41): 1-11.
7. Jafari M. K., Shafiee A., Razmkhah A., 2002. Dynamic Properties of Fine Grained Soils in South of Tehran. Journal of Seismology and Earthquake Engineering (JSEE), 4(1): 25–35.
8. Karabulut S., Tezel O., Ozcep F., Imre N., 2012. A Geophysical Study On Soil Conditions After Flooding Hazard In Selimpasa, Istanbul (Turkey), Current Science, 102(2): 320-326.

9. Konno, K., Ohmachi, T., 1998. Ground-Motion Characteristics Estimated from Spectral Ratio between Horizontal and Vertical Components. Bulletin of the Seismological Society of America, 88(1): 228-241.
10. Lermo J., Chavez G. F. J., 1993. Site Effect Evaluation Using Spectral Ratios with Only One Station. Bulletin Seismological Society of America, 83: 1574–1594.
11. Nakamura Y., 1989. A Method for Dynamic Characteristics Estimation of Subsurface Using Microtremor on the Ground Surface. Quarterly Report of the Railway Technical Rese-arch Institute, 30(1): 25-33.
12. Okur H.D., Gelişli K., Babacan A.E., Sesli H., 2019. Betonarme Yapılarda Gerilmenin Neden Olduğu Deformasyonların Jeofizik Yöntemlerle Araştırılması. Yerbilimleri, 40(1): 92-109.
13. Othman A.A.A., 2005. Construed geotechnical characteristics of foundation beds by seismic measurements. Journal of Geophysics and Engineering 2: 126–138.
14. Ozcep F., Karabulut S., Korkmaz B., Zarif H., 2010, Seismic Microzonation Studies in Sisli / Istanbul (Turkey), Scientific Research and Essay, 5(13): 1595 – 1614.
15. Özçelik E., Gelişli K., 2018. Investigation of Concrete Quality and Structure Reinforcement Conditions in Reinforced Concrete Structures by Geophysical Methods. Journal of Applied Earth sciences 17(1): 1-11.
16. Öziçer S., Uyanık O., 2017. Beton Dayanımının Yerinde P Dalga Hızından Belirlenmesi ve İzmir Örneği. SDU International Journal of Technological Sciences, 9(1): 1-16.
17. Pitilakis K., 2004. Site Effects, Recent Advances in Earthquake Geotechnical Engineering and Microzonation, Ansal (Ed), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, the Nederland, 354p
18. Sabbağ N., Uyanık O., 2017. Prediction of Reinforced Concrete Strength by Ultrasonic Ve-locities. Journal of Applied Geophysics, 141: 13-23.
19. Sabbağ N., Uyanık O., 2018. Determination of the reinforced concrete strength by apparent resistivity depending on the curing conditions. Journal of Applied Geophysics, 155: 13-25.
20. Salem H. S., 2000. Poisson’s Ratio and the Porosity of Surface Soils and Shallow Sediments Determined from Seismic P and S-Wave Velocities. Geotechnique, 50(4): 461–463.
21. Sesame, 2004. Guidelines for the Implementation of the H/V Spectral Ratio Technique on Ambient Vibrations, Measurements Processing and Interpretation.
22. Steidl J. H., Tumarkin A. G., Archuleta R. J., 1996. What is a reference side? Bull Seism. Soc. Am., 86: 1733-1748.
23. Ulugergerli E. U., Uyanık O., 2007. Statistical correlations between seismic wave velocities and SPT blow counts and the relative density of soils. Journal of Testing and Evalua-tion, 35(2): 187-191.
24. Uyanık O., Ulugergerli E.U., 2008. Quality Control of Compacted Grounds Using Seismic Velocities, Near Surface Geophysics, 6(5): 299-306.
25. Uyanik O., 2010. Compressional and shear-wave velocity measurements in unconsolidated the top-soil and comparison of the results.International Journal of the Physical Sciences 5(7): 1034-1039.
26. Uyanık O., 2011. The Porosity of Saturated Shallow Sediments from Seismic Compressional and Shear Wave Velocities, Journal of Applied Geophysics,73(1): 16-24.
27. Uyanık O., Kaptan K., Gülay F.G., Tezcan S., 2011. Beton Dayanımının Tahribatsız Ultra-sonik Yöntemle Tayini. Yapı Dünyası 184: 55-58.
28. Uyanık O., Çatlıoğlu B., Uyanık N.A., Öncü Z., Sabbağ N., 2012. Kentsel Dönüşüm Pro-jelerinde Betonarme Yapıların Beton Kalitesinin Sismik Ultrasonik Hızlardan Belirlen-mesi. 1. Yerbilimleri Sempozyumu, 18-20, Isparta.
29. Uyanık O., Ekinci B., Uyanık N.A., 2013a. Liquefaction Analysis from Seismic Velocities and Determination of Lagoon Limits Kumluca /Antalya Example. Journal of Applied Geophysics 95: 90-103.
30. Uyanık A.N., Uyanık O., Akkurt İ., 2013b. Micro-Zoning of the Natural Radioactivity Levels and Seismic Velocities of Potential Residential Areas in Volcanic Fields: The Case of Isparta (Turkey). Journal of Applied Geophysics, 98: 191-204
31. Uyanık O., 2015. Deprem Ağır Hasar Alanlarının Önceden Belirlenmesi ve Şehir Planlaması içinMakro ve Mikro Bölgelendirmelerin Önemi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 19(2): 24-38.
32. Yalçınkaya E., Alptekin Ö., 2003. Dinar’da zemin büyütmesi ve 1 Ekim 1995 depreminde gözlenen hasarla ilişkisi. Hacettepe Üniversitesi, Yerbilimleri Uygulama ve Araştırma Merkezi Bülteni,27: 1-13.
33. Yalçınkaya E., 2005. BYT-Net (Bursa-Yalova-Türkiye İvme Ölçer Ağı) İstasyonlarında Yerel Zemin Etkilerinin İncelenmesi. Fen ve Mühendislik Dergisi, 7(2): 75-86, Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, İzmir.