INVESTIGATION OF SOIL BY GEOPHYSICAL METHODS IN SCOPE OF EARTHQUAKE-SOIL-STRUCTURE COMMON BEHAVIOUR: A CASE STUDY FOR BALÇOVA/İZMİR

Abstract

In this study, Earthquake-Soil-Structure interaction were examined under dynamic conditions (earthquake) by geophysical methods. Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW) and microtremor measurements were used in this study which were applied in TUBITAK 106G159 project at 21 stations. Also period sensitivity region can be used to define common behavior characteristics of earthquake-soil-structure according to soil characteristics. Preliminary information were obtained about soil thickness using S wave velocity from MASW studies. In addition,vulnerability index (Kg) were calculated using Quasi Transfer Spectrum from microtremor data for horizontal deformation which will be occured ground surface during an earthquake.IIn the study area, peak amplitude values in QTS are more dominant with 3-5 sec periods at these sites. Similarly, Kg values reach up to more than 20 at the sites close to sea. According to these results, common behaviour of soilstructure will be sensitive to displacement during an earthquake and lateral deformation should be expected much. Because of Vs where were measured at 40 meter is smaller than 760 m/sec, soil thickness more than about 30 meter. In this condition, we suggest that using in-situ design spectras instead of design spectrum in regulations while designing earthquake resistant building will be built in the study area

Keywords

• Microtremor, MASW, Quasi Transfer Spectrum, Soil Transfer Function

ZEMİNLERİN DEPREM-ZEMİN-YAPI ORTAK DAVRANIŞI KAPSAMINDA JEOFİZİK YÖNTEMLERLE İNCELENMESİ:BALÇOVA/İZMİR ÖRNEĞİ

Abstract

Bu çalışmada, balçova ilçesinde yer alan zeminlerin özellikleri, dinamik yükler (deprem hareketi) altında oluşması muhtemel deprem-zemin-yapı ortak davranışını belirlemek için, jeofizik yöntemlerle incelenmiştir. Çalışmada, TUBİTAK 106G159 nolu proje kapsamında 21 noktada toplanan çok kanallı yüzey dalgası (ÇKYD) verilerinden ve mikrotremor ölçümlerden yararlanılmıştır. Deprem-zemin-yapı ortak davranışını zemin özelliklerine göre tanımlamak amacıyla periyot duyarlılık bölgeleri kullanılmıştır. ÇKYD verilerinin analizinden elde edilen s dalga hız-derinlik profillerinden zemin kalınlığı hakkında ön bilgiler elde edilmiştir. Ayrıca, deprem sırasında ilgili zeminde oluşabilecek yanal deformasyon değişimlerini irdelemek için mikrotremor verilerinden elde edilen quasi transfer spektrumları (QTS) kullanılarak kg hasar endeks katsayıları hesaplanmıştır. Çalışma alanında, QTS pik genlik değerleri çalışma alanının denize yakın kısımlarına yaklaştıkça, 3 sn- 5 sn periyot aralığında daha baskındır. Kg hasar endeks değerleri de, benzer şekilde denize yaklaştıkça 20 değerinin çok üstüne çıkmaktadır. Bu sonuçlara göre, bu alanlarda deprem sırasında yer değiştirmeye duyarlı yapı zemin ortak davranışın oluşması ve zemin yanal deformasyonunun da çoğunlukla elastik sınırlar dışında olma olasılığını arttırmaktadır. Kayma dalgası (Vs) hızının 40 m seviyelerde değerleri 760 m/s den daha küçük olduğu için zeminin 30 m’ den daha kalın olduğu sonucuna varılmıştır. s dalga hızı ve kg değerleri arasındaki değişimler birlikte irdelendiğinde; vs değerinin artmış olduğu bölgelerde kg hasar indeki değerlerinde azalma gözlenmiştir. bu sonuçlar dikkate alındığında çalışma alanında yapılacak yapılar için, yönetmeliklerdeki tasarım spektrumları yerine, yerinde hazırlanmış tasarım spektrumları kullanılmalıdır

Keywords

• Mikrotremor, MASW, Quasi Transfer Spektrumu, Zemin Transfer Fonksiyonu

References

1. Aksarı, D., Karabulut, H. ve Özalaybey, S. (2010). Stress interactions of three moderate size earthquakes in Afyon, southwestern Turkey. Tectonophysics, 485, 141-153.
2. Aktepe, E., Aydın, C. (2013). İzmir çevresinde yapılan sismotektonik araştırmaların CBS ve mekansal istatistik yöntemler kullanılarak değerlendirilmesi. TMMOB Coğrafi Bilgi Sistemleri Kongresi, Ankara.
3. Badur, E., (2011). Jeotermal Alanlarda Çökme-Depremsellik ve Sar Girişimölçer Çalışmaları, X. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, İzmir.
4. Cuenot, N., Charlery, J., Dorbath, L. ve Haessler, H. (2006). Faulting mechnasims and stres regime at the European HDR (Hot Dry Rock) site of Soultz - souts - Forests – France, Geothermics, 35, 561-575.
5. Emre, T. Ve Sözbilir, H. (2005). Geology, geochemistry and geochronology of the Balçova andesite, eastern and end of the Küçük Menderes Graben. Minereal Research and Exploration Institue (MTA) of Turkey Bulletin 131, 1-19.
6. Giammanco, S., Palano, M., Scaltrito, A., Scarfi, L. ve Sortino, F. (2008). Possible role of fluid overpressure in the generation of earthquake swarms in active tectonic areas: The case of the Peloritani Mts. Sicily, Italy. Journal of Volconlogy and Geothermal Research, 178, 795-806.
7. Herak, M., (2008). Model HVSR-A Matlab tool to model horizontal-to-vertical spectral ratio of ambient noise. Computer and Geosciences, 34, 1514-1526.
8. Maden Tetkik Arama (MTA), (2005). İzmir Yakın Çevresinin Diri Fayları ve Deprem Potansiyelleri, İzmir.

9. Nakamura, Y. (1989). A method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface. QR of RTRI, 30, 25-33.
10. Nakamura, Y. (1997). Seismic vulnerability indices for ground and structures using microtremor. World Congress on Railway Research, Florence.
11. Nakamura, Y. (2009). Basic structure of QTS (HVSR) and Examples of Applications. Increasing Seismic Safety by Combining Engineering Technologies and Seismological Data NATO Science for Peace and Security Series C: Enviromental Security, 33-51.
12. Nath, S.K. (2007) Seismic Microzonation Framework – Principles & Applications,‖ Proceedings of Workshop on Microzonation, Indian Institute of Science, Bangalore, sf. 9-35.
13. NEHRP (2003). Recommended Provisions for Seismic Regulations for New Buildings, Fema 450.
14. Radius (1999), İzmir Deprem Senaryosu ve Deprem Master Planı.
15. SESAME Projesi, "Site EffectS assessment using AMbient Excitations", 2001-2004, http://sesamefp5.obs.ujf-grenoble.fr.
16. Sözbilir, H., Uzel, B., Sümer, Ö., İnci, U., Ersoy, Y., Koçer, T. ve diğer. (2008). D-B uzanımlı İzmir fayı ile KD uzanımlı Seferihisar fayının birlikte çalıştığına dair veriler: İzmir körfezini oluşturan aktif faylarda kinematik ve paleosismolojik çalışmalar, Batı Anadolu. Türkiye Jeoloji Bülteni, 51, 2, Ankara
17. Tuğsal, Ü.M., Kara, F.İ., Taşkın B. ve Sezen, A. (2007). Türkiye deprem kayıtları kullanılarak hedef yer değiştirmelerin hesabı için iki ampirik formül. 6. Ulusal Deprem Mühendisliği Kongresi, İstanbul Teknik Üniversitesi Süleyman Demirel Kültür Merkezi, İstanbul.
18. Underwood, D., (2007). Introduction to SeisImager/SW, Geometrics Inc. Wathelet M., (2010). “Geopsy project” http://www.geopsy.org/index.html. Erişim tarihi 05.2016 Yalçınkaya, E. (2010). Zemin neden bu kadar önemli. Jeofizik Bülteni, 63, 77-80.