An Investigation of Soil Profile Depth Change on Site Response Analysis

Abstract

The updated Turkish seismic code “Building Earthquake Regulations-2018 (TBDY-2018)” includes radical changes in many aspects such as peer review and the earthquake hazard map hence, it brings new conditions into practical engineering. One of the most important conditions is the concept of "Site Response Analysis" for the soil type “ZF”. This study investigates the item 16.5.2.3 (a) which states that “the depth of the engineering bedrock from the building foundation must not be less than three times of the largest building width. However, the application of this provision is almost difficult especially for the large span structures, and it requires additional cost. In this context, the soil profile evaluation has been made within the borders of Konak district of İzmir province for soil class "ZF" considering four different depths. Non-linear bidirectional time history analyses are performed using 11 pairs of earthquake records which are scaled to match various earthquake levels. The study also evaluates the effect of various depths on the behavior of the soil profile in question. The paper concludes that, for the soil profile addressed in this study, the derived design spectrum related to soil type ZE- regardless of the depth change - is conservative for all periods except the high rise buildings as well as the buildings that do not require advanced performance evaluations such as new designed reinforced concrete buildings, precast concrete buildings and steel buildings.

Keywords

• TBDY-2018
• ZF Soil Type
• Site Response Analysis
• Nonlinear Analysis

Sahaya Özel Zemin Davranış Analizlerinde Profil Derinliği Değişiminin İncelenmesi

Abstract

Güncellenerek “Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY-2018)” ismi ile yürürlüğe giren Türk deprem yönetmeliği, tasarım gözetimi ve kontrolü hizmetinden deprem haritasının güncellenmesine kadar birçok köklü değişiklik içermekte ve uygulamaya yeni koşullar getirmektedir. Getirilen en önemli koşullardan bir tanesi “ZF” yerel zemin sınıfı için “Sahaya Özel Zemin Davranışı Analizi” yapılması gerekliliğidir. Bu çalışmada, yönetmeliğin 16.5.2.3 (a) maddesinde serbest zemin modeli oluşturulması için belirtilen ve özellikle büyük açıklıklı yapı projelerinde pratik olarak uygulaması zor olan ve ek maliyet gerektiren “mühendislik taban kayasının bina temelinden itibaren derinliği, en büyük bina genişliğinin üç katından daha az olmayacaktır” koşulu irdelenmiştir. Bu kapsamda, İzmir ili, Konak ilçesi sınırlarında, zemin değerlendirilmesi yapılmış, bölgenin karakteristik zemin türünü temsil eden “ZF” zemin sınıfına ait bir zemin profili, dört farklı derinlik için oluşturulmuştur. Dört farklı deprem düzeyi için ayrı ayrı olmak üzere tasarım spektrumuna spektral uyuşum sağlanacak şekilde dönüştürülen 11 adet deprem kaydının iki yönlü zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz yöntemi ile analizleri tamamlanmış ve farklı derinliklerinin profil davranışına etkileri incelenmiştir. Analizler sonucunda, çalışma kapsamında dikkate alınan zemin profili için yüksek yapı sınıfına girmeyen ve ileri performans hedefi değerlendirmesi gerektirmeyen yeni yapılacak önüretimli betonarme, yerinde dökme betonarme ve çelik binalar için ZE zemin sınıfı için oluşturulan spektrumun derinlik değişiminden bağımsız olarak davranışı karşıladığı belirlenmiştir.

Keywords

• TBDY-2018
• ZF Sınıfı Zeminler
• Sahaya Özel Zemin Davranış Analizleri
• Doğrusal Olmayan Analiz

References

1. ASCE7-16, (2017), Minimum design loads and associated criteria for buildings and other structures, American Society of Civil Engineers (ASCE), 203ss.
2. Atik L.A., Abrahamson N., Bommer J.J., Scherbaum F., Cotton F., Kuehn N., (2010), The variability of ground-motion prediction models and its components, Seismological Research letters, 81(5), 794-801.
3. Başarı E., (2011), Kuzey-Doğu Bursa il merkezi zeminlerinin dinamik zemin davranış analizleri, Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 13(1), 39-53.
4. Bayrakcı S., Baran T., (2018), Zemin dinamik davranışının eşdeğer lineer analiz yöntemi ile belirlenmesi, Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 1(1), 10-15.
5. Çağlar N., Kırtel O., Vural İ., Sümer Y., Sarıbıyık A., (2020), 30 Ekim 2020 Mw 6.6 Ege Denizi Seferihisar (İzmir) depremi inceleme ve değerlendirme raporu, Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi, Deprem Çalışmaları Uygulama ve Araştırma Merkezi, Sakarya, 1-27ss.
6. Ceren K., Karakan E., (2020), Zemin analizleriyle dinamik davranış özelliklerinin belirlenmesine yönelik pilot bir çalışma: Kahramanmaraş ili Üngüt Mahallesi örneği, Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 6(1), 146-156.
7. Chandler A.M., Lam N.T.K., Sheikh M.N., (2002), Response spectrum predictions for potential near-field and far-field earthquakes affecting Hong Kong: soil sites, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 22(6), 419-440.
8. DBYBHY, (2007), Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, T.C. Resmi Gazete, Sayı: 26454, Tarih: 6.3.2007, https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2007/03/20070306-3.htm, [Erişim 28 Mayıs 2019 ].

9. Emre Ö., Özalp S., Doğan A., Özaksoy V., Yıldırım C., Göktaş F., (2005), İzmir yakın çevresinin diri fayları ve deprem potansiyelleri, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Jeoloji Etütleri Dairesi, MTA Rapor No: 10754, Ankara.
10. Emre Ö., Duman T.Y., Özalp S., Elmacı H., Olgun Ş., Şaroğlu F., (2013), Açıklamalı Türkiye Diri Fay Haritası. Ölçek 1:1.250.000, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Özel Yayın Serisi-30, Ankara.
11. Hashash Y.M.A., Musgrove M.I., Harmon J.A., Ilhan O., Xing G., Numanoglu O., Groholski D.R., Phillips C.A., Park D., (2020), DEEPSOIL 7.0, user manual. Urbana, IL, Board of Trustees of University of Illinois at Urbana-Champaign.
12. Imai T., (1977), P- and S-wave velocities of the ground in Japan, Int Conf Soil Mech Found Eng, 9(2), 257-260.
13. İMO, (2018), Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY-2018) Eğitim Elkitabı, Açıklamalar ve Uygulama Örnekleri Kısım-I: Genel Konular, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, Ankara.
14. Kılıçer S., Özgan K., (2018), Deprem yükü etkisindeki betonarme yapıların tasarımında yapı-zemin etkileşiminin incelenmesi, Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 4(1), 1-10.
15. Lee S.H.H., (1990), Regression models of shear wave velocities in taipei basin, Journal of the Chinese Institute of Engineers, 13(5), 519-532.
16. Lilhanand K., Tseng W.S., (1987), Generation of synthetic time histories compatible with multiple-damping design response spectra, In Transactions of the 9th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology, 17-21 August, Lausanne, Switzerland, Vol. K1, ss. 105-112.
17. Özmen B., Pampal S., (2017), Türki̇ye deprem bölgeleri̇ hari̇talarının evri̇mi̇, 4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı, 11-13 Ekim, Anadolu Üniversitesi, Eskişehir, Türkiye.
18. Özmen B., (2012), Türkiye deprem bölgeleri haritalarının tarihsel gelişimi, Türkiye Jeoloji Bülteni, 55(1), 43-55.
19. Özşahin E., Eroğlu İ., (2018), Erzincan Kentinde Yerel Zemin Özelliklerinin Deprem Duyarlılığına Etkisi, Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 5(1), 41-57.
20. PEER Center, (2013), PEER ground motion database, PEER NGA-West2 Database, 3.
21. Seed H.B., Idriss I.M., (1970), Analyses of ground motions at union bay, seattle during earthquakes and distant nuclear blasts, Bulletin of the Seismological Society of America, 60(1), 125-136.
22. Sieberg A., (1932), Erdbebengeographie. Band IV, Lieferung 3, Verlag von Gebrüder Borntraeger, Berlin.
23. Sönmezer Y.B., Akbaş S.O., Işık N.S., (2015), Kırıkkale ili yerleşim alanı için pik ivme, zemin büyütme ve hakim titreşim periyodu özelliklerinin belirlenmesi, Gazi Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 30(4), 711-721.
24. TBDY, (2018), Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, T.C. Resmî Gazete, Sayı: 30364 (Mükerrer), Tarih: 18.03.2018, https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2018/03/20180318M1-2.htm, [Erişim 28 Mayıs 2019 ].
25. TDTH, (2019), Türkiye Deprem Tehlike Haritaları İnteraktif Web Uygulaması, AFAD, https://tdth.afad.gov.tr/TDTH/main.xhtml, [Erişim 28 Mayıs 2019].
26. Tsang H.H., Chandler A.M., Lam N.T.K., (2006), Estimating non-linear site response by single period approximation, Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 35(9), 1053-1076.
27. URL-1, (2021), 30 Ekim 2020 Ege Denizi Depremi Basın Bülteni, Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü Bölgesel Deprem-Tsunami İzleme ve Değerlendirme Merkezi, http://www.koeri.boun.edu.tr/sismo/2/30-ekim-2020-mw6-9-ege-denizi-izmir-depremi/ [Erişim 20 Mayıs 2021].
28. URL-2, (1999), İzmir Deprem Senaryosu ve Deprem Master Planı, İzmir Büyükşehir Belediyesi, http://www.izmir.bel.tr/izmirdeprem/ index.html [Erişim 28 Mayıs 2019].
29. URL-3, (2021), Tarihsel Depremler, Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü Bölgesel Deprem-Tsunami İzleme ve Değerlendirme Merkezi, http://www.koeri.boun.edu.tr/sismo/2/deprem-bilgileri/tarihsel-depremler/, [Erişim 10 Haziran 2021].
30. URL-4, (2021), Aletsel Depremler (1900-2021), Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü Bölgesel Deprem-Tsunami İzleme ve Değerlendirme Merkezi, http://www.koeri.boun.edu.tr/sismo/zeqdb/, [Erişim 10 Haziran 2021].
31. USGS, (2020), USGS Vs30 Map Viewer, United States Geological Survey (USGS) https://usgs.maps.arcgis.com/apps/webappviewer/ index.html?id=8ac19bc334f747e486550f32837578e1 [Erişim 02 Haziran 2020].
32. Vucetic M., Dobry R., (1991), Effect of Soil Plasticity on Cyclic Response, Journal of Geotechnical Engineering, 117(1), 89-107.