Microzonation Study Based on Ground Amplification for Erzincan City

Abstract

Nearly all regions in Erzincan lie on a first degree earthquake zone. In the plains of the city, the thickness of the alluvial layer over the bedrock is about 1 km. In this regard, it is clear that a detailed ground amplification analysis is required for the city settlement area. In this research, soil amplification analyses based on equivalent linear one dimensional shear wave theory have been made for the province of Erzincan. For this purpose, borehole (max depth 275 m) data pertaining to DSI (State Water Works) drilled between 1960 and 1980 for ground water exploration are used. The equivalent linear ground motion analyses have been accomplished by EduShake/ProShake, a one dimensional shear wave analysis program. Eight different scaled real ground motion acceleration time histories are used to obtain surface motion PSA (Pseudo Spectral Acceleration). The average of PSA at each boring location is plotted together with bed rock outcrop PSA and 2007-Turkish Earthquake Code Design Spectrum. The amplification ratios for each period are computed by dividing surface PSA to bedrock outcrop PSA. The map of the city is divided into microzones, representing each boring log to display periods where computed amplifications are observed.

Keywords

• Ground Amplification,Earthquakes,Microzonation,Erzincan,Shear Wave,Equivalent Linear Analysis

Erzincan İli Zemin Büyütme Etkilerine Dayalı Mikrobölgeleme Çalışması

Abstract

Erzincan İli 1. derece deprem bölgesi içinde yeralmaktadır. Zemin yüzeyinden ana kayaya kadar alüvyon kalınlığı 1 km’yi bulan yerleşim alanında zemin büyütmesinin ayrıntılı olarak incelenmesinin gerekliliği açıktır. Bu çalışmada, Erzincan İl merkezi için bir boyutlu kayma dalgası teorisine dayanan, eşdeğer-doğrusal zemin büyütme analizleri yapılmıştır. Çalışmada, zemin profillerini belirlemek amacıyla, 1960-1980 yılları arasında Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğünce (DSİ) açılmış ve derinlikleri 275 m’yi bulan sondaj kuyularına ait veriler kullanılmıştır. Eşdeğer-doğrusal büyütme analizleri EduShake/ProShake programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Kuyu noktalarında oluşturulan profillerde, 8 farklı anakaya hareketi kullanılarak, zemin yüzeyinde oluşan ortalama hareketin ivme-zaman geçmişi ve ortalama PSA (görünür spektral ivme) grafikleri oluşturularak Türk Deprem Yönetmeliğinde (2007) verilen tasarım spektrumu ve ana kaya mostrası PSA ile karşılaştırılmıştır. Belirli periyotlar için, spektral ivme cinsinden büyütme oranları (ana kaya mostrası hareketine göre) hesaplanmıştır. Sondaj noktalarının temsil ettiği alanlarda, büyütmeye maruz kalması beklenen yapı periyotları haritada gösterilmektedir.

Keywords

• Zemin Büyütmesi,Depremler,Mikrobölgeleme,Erzincan,Kayma Dalgası,Eşdeğer-Doğrusal Analiz

References

1. Barka A., Gülen L., (1989), Complex evolution of the Erzincan basin (Western Turkey), Journal of Structural Geology, 11(3), 275-283.
2. Dönmezçelik K., (2015), Erzincan ilinde imara açık alanda zemin büyütme analizleri hakkında bir araştırma, Yüksek Lisans Tezi, Atatürk Üniversitesi, Erzurum.
3. DSİ, (1981), Erzincan Ovası hidrojeolojik etüt raporu, DSİ Genel Müdürlüğü, Ankara, 150ss.
4. Erken A., Ansal A., Yıldırım H., Ülker R., (1993), Erzincan kentinde yerel zemin koşulları, 2. Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı Kitabı, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası İstanbul Şubesi/Deprem Mühendisliği Türkiye Milli Komitesi/İTÜ Yapı ve Deprem Uygulama Araştırma Merkezi ortak yayını, 355-362.
5. Hardin B.O., Drnevich V.P., (1972), Shear modulus and damping in soils, Journal of Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE. 98(6), 667-692.
6. Kramer S.L., (1996), Geotechnical earthquake engineering, Prentice-Hall, New Jersey, USA, 708ss.
7. Lav A., Ansal A., (1993), Erzincan depreminde zemin büyütmesi, 2. Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı Kitabı, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası İstanbul Şubesi/Deprem Mühendisliği Türkiye Milli Komitesi/İTÜ Yapı ve Deprem Uygulama Araştırma Merkezi Ortak Yayını, 363-372.
8. Lav A., (1994), İstanbul ve Erzincan şehirlerinde zemin büyütme etkilerine göre mikrobölgeleme, Doktora Tezi, İ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.

9. Midorikawa S., (1987), Prediction of isoseismal map in Kanto plain due to hypothetical earthquake, Journal of Structural Engineering, 33B, 43-48.
10. Özkan M.Y., (2017), Zemin dinamiğine giriş, Nobel Yayın Dağıtım, Ankara, Türkiye, 316ss.
11. Prakash S., (1981), Soil dynamics, McGrawHill, New York, USA, 419ss.
12. Rapor, (2009), Erzincan (merkez) belediyesinin imar planına esas jeolojik/jeoteknik etüt raporu, Are Jeoteknik Müh. Müş. İnş. Taah. ve Tic. Ltd. Şti., Ankara.
13. Schnabel P.B., Lysmer J., Seed H.B., (1972), Shake: a computer program for earthquake response analysis of horizontally layered sites, report no. ucb/eerc 72-12, Earthq. Eng. Research Center, University of California, Berkeley, California, https://www.resolutionmineeis.us/documents/schnabel-lysmer-seed-1972, [Erişim 4 Eylül 2018].
14. Seed H.B., Idriss I.M., (1970), Soil moduli and damping factors for dynamic response analyses, Technical Report EERRC-70-10, University of California, Berkeley, https://ntrl.ntis.gov/NTRL/dashboard/searchResults/titleDetail/PB197869.xhtml, [Erişim 4 Eylül 2018].
15. Şengezer B.S., (1993), 13 Mart 1992 Erzincan kentinde meydana gelen hasarın mahallelere göre irdelenmesi, 2. Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı Kitabı, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası İstanbul Şubesi/Deprem Mühendisliği Türkiye Milli Komitesi/İTÜ Yapı ve Deprem Uygulama Araştırma Merkezi Ortak Yayını, 404-413.
16. Sengör A.M.C., Yılmaz, Y., (1981), Tethyan evolution of Turkey: A plate tectonic approach, Tectonophysics, Elsevier B.V.
17. URL-1, (2007), Deprem bölgelerinde yapılacak binalar hakkında yönetmelik, Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, Ankara, http://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2007/03/20070306-3.htm, [Erişim 4 Eylül 2018].
18. Usul N., (2001), Engineering hydrology, ODTU Geliştirme Vakfı Yayıncılık, Ankara, Türkiye, 416ss.
19. Vucetic M., Dobry R., (1991), Effect of soil plasticity on cyclic response. Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE, 17(1), 89-107.