6 Şubat 2023 Kahramanmaraş Depremleri Sonrasında Gölbaşı'nda Sıvılaşma Kaynaklı Oturmalar ve Kazıklı Temel Performansı: Sayısal Analiz ve Saha Gözlemlerine Dayalı Bir Vaka Çalışmas

Abstract

6 Şubat 2023 Kahramanmaraş deprem dizisi, Türkiye'nin güneyinde yaygın yapısal hasarlara ve zemin göçmelerine neden olmuştur. Adıyaman iline bağlı Gölbaşı ilçesi, genç alüvyonal, gölsel ve bataklık çökelleri üzerine kurulmuş olması ve yeraltı su seviyesinin sığ bulunması nedeniyle depremden en ağır etkilenen yerleşim alanlarından biri olmuştur. Bu çalışma, depremler sonrasında ciddi oturma ve eğilme (yatma) problemi yaşayan, kazıklı radye temel sistemine sahip hasarlı Gölbaşı Müftülük Binası'na ilişkin güncellenmiş bir vaka çalışmasını sunmaktadır. Çalışma kapsamında; deprem sonrası saha gözlemleri, Standart Penetrasyon Deneyi (SPT) ve Konik Penetrasyon Deneyi (CPT) verileri, laboratuvar temelli zemin karakterizasyonu, kuvvetli yer hareketi kayıtlarının seçimi, tek boyutlu saha tepki analizleri, kazık-zemin etkileşimi analizleri, iki boyutlu sonlu eleman modellemeleri ve CPT verilerine dayalı basitleştirilmiş sıvılaşma kaynaklı oturma değerlendirmeleri bir arada kullanılmıştır. İdealize edilen zemin profili; 0–8,0 m derinlik aralığında siltli kum, 8,0–11,5 m arasında yumuşak kil, 11,5–16,5 m arasında kumlu silt ve 16,5 m derinliğin altında sert kilden oluşmaktadır. Sıvılaşmaya yatkın birimler esas olarak siltli kum ve kumlu silt tabakalarında yoğunlaşmaktadır. DEEPSOIL analizleri, seçilen deprem kaydı altında önemli düzeyde aşırı boşluk suyu basıncı oluşumu ile serbest saha koşullarında yatay deformasyonların meydana geldiğini göstermektedir. RSPile analiz sonuçları, sıvılaşmanın, sıvılaşmanın gerçekleşmediği duruma kıyasla kazıklarda meydana gelen yer değiştirmeleri, eğilme momentlerini ve kesme kuvveti taleplerini birkaç kat artırdığını ortaya koymaktadır. Plaxis 2D benzetimleri, sahada gözlenen hasarlarla uyumlu büyüklükte oturmaları yeniden üretmekte ve üst zemin profilinde aşırı boşluk suyu basıncı gelişimini doğrulamaktadır. Basitleştirilmiş oturma hesaplamaları sonucunda, sıvılaşma kaynaklı toplam oturmanın medyan değeri yaklaşık 1,11 m olarak belirlenmiştir. Bu değer, binada gözlenen yaklaşık bir metrelik oturma ile uyum göstermektedir. Elde edilen bulgular, kazıkların sıvılaşabilir tabakalar içerisinde veya bu tabakalara yakın sonlandırılması durumunda, yanal yayılma, çevrimsel hareketlilik (cyclic mobility) ve sıvılaşma sonrası yeniden konsolidasyon süreçlerinin birlikte gerçekleşmesi halinde kazıkların etkinliğini kaybedebileceğini göstermektedir. Bu vaka çalışması, sismik temel tasarımında sıvılaşma tetiklenmesi, deformasyon davranışı ve kazık performansının birlikte değerlendirildiği bütünleşik analiz yaklaşımlarına duyulan gereksinimi vurgulamaktadır.

Keywords

• Kahramanmaraş depremleri
• Zemin sıvılaşması
• Kazık temeller
• Oturma
• Plaxis 2B

Liquefaction-Induced Settlement and Pile Foundation Performance in Gölbaşı after the 6 February 2023 Kahramanmaraş Earthquakes: A Numerical and Site Observed Case Study

Abstract

The 6 February 2023 Kahramanmaraş earthquake sequence caused widespread structural damage and ground failure across southern Türkiye. Gölbaşı district, Adıyaman province, was among the most affected localities, underlain by young alluvial, lacustrine, and marsh deposits with a shallow groundwater table. This paper presents a case study of the damaged Gölbaşı Muftiate Building, a mat-founded structure on an unconnected ground-improvement pile system that underwent severe settlement and tilting after the earthquakes. The study integrates post-earthquake field observations, SPT and CPT data, laboratory characterization, strong-motion record selection, one-dimensional site-response analysis, pile-soil interaction analysis, two-dimensional finite-element modelling, and a simplified CPT-based liquefaction settlement assessment. The idealized profile comprises silty sand (0–8.0 m), soft clay (8.0–11.5 m), sandy silt (11.5–16.5 m), and hard clay below 16.5 m, with liquefaction-prone units in the silty sand and sandy silt layers. DEEPSOIL analyses indicate excess pore-water-pressure generation and free-field horizontal deformation under the selected record. RSPile results show liquefaction increases pile displacement, bending moment, and shear demand several-fold relative to non-liquefied conditions. Plaxis 2D simulations reproduce settlement consistent with field-observed damage and confirm excess pore-pressure development in the upper profile. A simplified calculation yields a median liquefaction-induced settlement of about 1.11 m, consistent with the observed one-meter building settlement. These results show that piles terminating within or near liquefiable layers may lose effectiveness when lateral spreading, cyclic mobility, and post-liquefaction reconsolidation occur together. The case underscores the need for integrated liquefaction triggering, deformation, and pile-performance assessments in seismic foundation design.

Keywords

• Kahramanmaraş earthquakes
• Soil liquefaction
• Pile foundation
• Settlement
• Plaxis 2D

References

1. AFAD, “6 February 2023 Pazarcık and Elbistan earthquakes preliminary evaluation reports”, Disaster and Emergency Management Authority, Ankara, Türkiye, 1-11, (2023).
2. Sandıkçıoğlu, M., Uzun, A., Sol, B., and Sabancı, S., “6 Şubat 2023 Kahramanmaraş depremlerinin Gölbaşı Havzası’nda sebep olduğu yüzey deformasyonları ve yerleşmeler üzerindeki etkileri, Adıyaman/Türkiye”, Türk Coğrafya Dergisi, 83: 87-99, (2023). DOI: https://doi.org/10.17211/tcd.1342050
3. Tuncel Gökdoğan, A. N., “6 Şubat Kahramanmaraş depremlerinde zemin davranışları: vaka analizi”, in preparation MSc. Thesis, Gazi University Graduate School of Natural and Applied Sciences, Türkiye, (2026).
4. Çetin, K. Ö., Elsaid, A., and Ozacar, A., “Intensity characteristics of seismograms recorded during the February 6, 2023, M7.8 Türkiye Kahramanmaraş Pazarcik Earthquake”, Turkish Journal of Civil Engineering, 36(2): 29-51, (2025). DOI: https://doi.org/10.18400/tjce.1348206
5. Fırat, S., Işık, N. S., Arman, H., Demir, M., and Vural, İ., “Investigation of soil amplification factor in Adapazari Region”, Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 75: 141-152, (2016). DOI: https://doi.org/10.1007/s10064-015-0731-z
6. Fırat, S., Arman, H., and Kutanis, M., “Assessment of liquefaction susceptibility of Adapazari City after 17th August, 1999 Marmara earthquake”, Scientific Research and Essay, 4(10): 1012-1023, (2009).
7. Seed, H. B., and Idriss, I. M., “Simplified procedure for evaluating soil liquefaction potential”, Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, 97(9): 1249-1273, (1971). DOI: https://doi.org/10.1061/JSFEAQ.0001662
8. Robertson, P. K., “Soil classification using the cone penetration test”, Canadian Geotechnical Journal, 27(1): 151-158, (1990). DOI: https://doi.org/10.1139/t90-014

9. Robertson, P. K., and Wride, C. E., “Evaluating cyclic liquefaction potential using the cone penetration test”, Canadian Geotechnical Journal, 35(3): 442-459, (1998). DOI: https://doi.org/10.1139/t98-017
10. Boulanger, R. W., and Idriss, I. M., “CPT and SPT based liquefaction triggering procedures”, Center for Geotechnical Modeling, Report No. UCD/CGM-14/01, University of California, Davis, 1-134, (2014).
11. Bray, J., Cubrinovski, M., Zupan, J., and Taylor, M., “Liquefaction effects on buildings in the central business district of Christchurch”, Earthquake Spectra, 30(1): 85-109, (2014). DOI: https://doi.org/10.1193/022113eqs043m
12. Boulanger, R. W., and Idriss, I. M., “CPT-based liquefaction triggering procedures”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 142(2): 04015065, (2016). DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0001388
13. Çetin, K. Ö., Soylemez, B., Guzel, H., and Cakir, E., “Soil liquefaction sites following the February 6, 2023 Türkiye-Kahramanmaraş earthquake sequence”, Bulletin of Earthquake Engineering, 23: 921-944, (2025). DOI: https://doi.org/10.1007/s10518-024-01875-3
14. Çetin, K. Ö., Moug, D., Soylemez, B., Ayhan, B. U., Zarzour, M., Al Suhaily, A., Akil, B., Unutmaz, B., Fırat, S., Tekin, E., Çakır, E., Frost, D., Macedo, J., Bray, J., Moss, R., Bassal, P., Gürbüz, A., Işık, N. S., Akın, M., Şahin, A., and Duman, E., “Ground failures and foundation performances in Adıyaman-Gölbaşı following the 6 February 2023 Kahramanmaraş-Türkiye earthquake sequence”, Earthquake Spectra, 41(1): 249-289, (2025). DOI: https://doi.org/10.1177/87552930241270581
15. AFAD, “Turkish accelerometric database and analysis system (TADAS) and 6 February 2023 Kahramanmaraş earthquake records”, Disaster and Emergency Management Authority, Türkiye, https://tadas.afad.gov.tr/. Access date: 01.10.2025
16. Sungurlu, O., “Geology of the region between Gölbaşı-Gerger, District-VI”, Türkiye, (1973).
17. MTA, Mineral Research and Exploration General Directorate, “1:500.000 scale geological maps of Turkey”, No:16, Ankara, Türkiye, (2002).
18. Ambraseys, N. N., “Some characteristic features of the Anatolian fault zone”, Tectonophysics, 9(2-3): 143-165, (1970). DOI: https://doi.org/10.1016/0040-1951(70)90014-4
19. Darendeli, M. B., “Development of a new family of normalized modulus reduction and material damping curves”, PhD. Thesis, University of Texas at Austin, USA, 1-394, (2001).
20. İmamoğlu, M., “Gölbaşı (Adıyaman)-Pazarcık-Narlı (K. Maraş) arasındaki sahada Doğu Anadolu Fayı’nın neotektonik incelemesi”, PhD Thesis, Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, Türkiye, 5-20, (1993).
21. İmamoğlu, M., and Gökten, E., “Doğu Anadolu fay zonu Gölbaşı kesimi neotektonik özellikleri ve Gölbaşı-Saray fay kaması havzası”, Türkiye Jeoloji Kurultayı Bülteni, 11: 176-184, (1996).
22. Gülerce, Z., Tanvir Shah, S., Menekşe, A., Arda Özacar, A., Kaymakçı, N., and Çetin, K. Ö., “Probabilistic seismic-hazard assessment for East Anatolian fault zone using planar fault source models”, Bulletin of the Seismological Society of America, 107(5): 2353-2366, (2017). DOI: https://doi.org/10.1785/0120170009
23. Büyüksaraç, A., Bektaş, Ö., and Alkan, H., “Fault mapping around southern Anatolia using the aftershock sequence of the Kahramanmaraş earthquakes (Mw=7.7 and Mw=7.6) and an interpretation of potential field data”, Acta Geophysica, 72(5): 2985-2996, (2024). DOI: https://doi.org/10.1007/s11600-023-01192-4
24. Pamuk, E., Fırat, S., Büyüksaraç, A., Çetin, K. Ö., Bektaş, Ö., Işık, N. S., and Sarıtepe, H. E., “Three-dimensional shear wave velocity structure and dynamic soil properties of Adıyaman-Gölbaşı Basin using HVSR and SPAC methods”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 200: 109744, (2026). DOI: https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2025.109744
25. Fırat, S., Tezer, H. S., Işık, N. S., Çetin, K. Ö., Tekin, E., Gürbüz, A., Unutmaz, B., Uzel, B., Kaymakçı, N., Pamuk, E., Büyüksaraç, A., Yunatcı, A., Bilge, H. T., and Altıncı, E., “Surface manifestations of liquefaction and assessment of liquefaction potential of the soils of Gölbaşı-Adıyaman District after the 6 February Kahramanmaraş Earthquakes”, Bulletin of Earthquake Engineering, accepted (2026).
26. Beaty, M. H., and Byrne, P. M., “UBCSAND constitutive model version 904aR”, Documentation Report, UBCSAND Constitutive Model on Itasca UDM, http://www.itascaudm.com/media/download/UBCSand/UBCSAND_UDM_Documentation.pdf, (2011).
27. Işık, N. S., “Assessment of the site amplifications and predominant site periods for Saruhanlı in an earthquake-prone region of Turkey”, Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 69(2): 309-319, (2010). DOI: https://doi.org/10.1007/s10064-010-0263-5
28. Özer, M., Orhan, M., Işık, N. S., and Ateş, A., “Comparison of liquefaction susceptibility maps of Saruhanlı Town (Turkey) based on various liquefaction indices”, Gazi University Journal of Science, 26(2):279-302, (2013).
29. Gürbüz, A., Yünkül, K., Demirdogen, S., and Kalkan, H., “Influence of aspect ratio on the performance of geocell-reinforced footings in sandy soils”, Gazi University Journal of Science, 39(2): 974-995, (2026). DOI: https://doi.org/10.35378/gujs.1843545
30. Kızılok Kara, E., and Durukan, K., “The Statistical analysis of the earthquake hazard for Turkey by generalized linear models”, Gazi University Journal of Science, 30(4): 584-597, (2017).
31. Ishihara, K., “Stability of natural deposits during earthquakes”, Proceedings of the 11th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, San Francisco, 1: 321-376, (1985).
32. Luque, R., and Bray, J., “Dynamic analyses of two buildings founded on liquefiable soils during the Canterbury earthquake sequence”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 143(9), 04017067, (2017). DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0001736
33. Zhang, G., Robertson, P. K., and Brachman, R. W. I., “Estimating liquefaction-induced ground settlements from CPT for level ground”, Canadian Geotechnical Journal, 39: 1168-1180, (2002). DOI: https://doi.org/10.1139/t02-047
34. Zhang, G., Robertson, P. K., and Brachman, R. W. I., “Estimating liquefaction-induced lateral deformations from SPT and CPT”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 130(8): 861-871, (2004). DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2004)130:8(861)
35. Ozsoy, E. A., Özmen, H. B., and Güler, E., “Investigation of the shear strength behavior of clay soil reinforced with basalt fiber using ring shear tests”, Applied Sciences, 16(1): 21, (2026). DOI: https://doi.org/10.3390/app16010021.
36. Robertson, P. K., Campanella, R. G., Gillespie, D., and Greig, J., “Use of piezometer cone data”, Proceedings of the ASCE Specialty Conference In Situ’86: Use of In Situ Tests in Geotechnical Engineering, Blacksburg, Virginia, 1263-1280, (1986).