Comparison of Horizontal/Vertical Spectral Ratios Obtained Using Earthquake and Microtremor Records: The Example of Amasya

Abstract

The earthquake data recorded by the accelerometer stations in the city district of Amasya and 4 district centers were compared with the horizontal / vertical spectral ratio (HVSR) method analysis of the microtremor records taken to determine the soil dynamic properties. When the results are compared, it is seen that the horizontal / vertical ratio results from the earthquake and microtremor data analysis are consistent with each other. The results (dominant frequency and amplification) at Suluova and Gümushacıkoy stations where the alluvium thickness is high are very close to each other. At Amasya central and Hamamozu stations with higher shear wave velocities, there are very few differences in amplification and dominant frequency values. A clear peak was not observed in the microtremor analysis performed only at Tasova station. As a result of the study, it has been concluded that the results of the horizontal / vertical spectral ratio method of microtremor and earthquake records are compatible with each other.

Keywords

• Earthquake
• Accelerometer
• Microtremor
• Dominant Frequency
• Amplification

Deprem ve Mikrotremor Kayıtları Kullanılarak Elde Edilen Yatay/Düşey Spektral Oranların Karşılaştırılması: Amasya Örneği

Abstract

Amasya ili merkezi ve 4 ilçe merkezinde bulunan ivmeölçer istasyonlarının kaydettiği deprem verileri ile zemin dinamik özelliklerinin belirlenmesi amacıyla alınan mikrotremor kayıtlarının yatay/düşey spektral oran (HVSR) yöntemi analizi yapılarak karşılaştırılmıştır. Sonuçlar karşılaştırıldığında deprem ve mikrotremor verilerinin analizlerinden yatay/düşey oran sonuçlarının birbiri ile uyumlu olduğu görülmektedir. Alüvyon kalınlığının yüksek olduğu Suluova ve Gümüşhacıköy istasyonlarındaki sonuçlar (hâkim frekans ve büyütme) birbirine oldukça yakındır. Kayma dalga hızı daha yüksek olan Amasya merkez ve Hamamözü istasyonlarında ise büyütme ve hâkim frekans değerlerinde çok az farklılıklar bulunmaktadır. Yalnız Taşova istasyonunda yapılan mikrotremor analizinde net bir pik gözlenmemiştir. Yapılan çalışma sonucu mikrotremor ve deprem kayıtlarının yatay/düşey spektral oran yöntemi sonuçlarının birbiriyle uyumlu olduğu sonucuna varılmıştır.

Keywords

• Deprem
• İvmeölçer
• Mikrotremor
• Hakim Frekans
• Büyütme

References

1. AFAD, 2020. Türkiye Ulusal Kuvvetli Yer Hareketi Veri Tabanı (TR-KYH), Ankara. Erişim adresi: https://tadas.afad.gov.tr
2. Akbaş B., Akdeniz N., Aksay A., Altun İ.E., Balcı V., Bilginer E., Bilgiç T., Duru M., Ercan T., Gedik İ., Günay Y., Güven İ.H., Hakyemez H.Y., Konak N., Papak İ., Pehlivan Ş., Sevin M., Şenel M., Tarhan N., Turhan N., Türkecan A., Ulu Ü., Uğuz M.F., Yurtsever A. ve diğerleri, 2011. Turkey Geology Map, General Directorate of Mineral Reserach and Exploration Publications. Ankara-Turkey. Erişim adresi: http://yerbilimleri.mta.gov.tr
3. Alcik H., 2018. Investigation of local site responses at the Bodrum peninsula (southwest of Turkey) using the mainshock and aftershocks of the 20 July 2017 Mw6.6 Bodrum-Kos earthquake, Annals of Geophysics 61(3), SE339.
4. Ambraseys N.N., Finkel C., 1995. The seismicity of Turkey and adjacent areas. A historical review 1500-1800, Eren Yayınları, İstanbul.
5. Ateş E., Uyanık O., 2019. Jeofizik Yöntemler ile Yer ve Yapı Etkileşimi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 23, 46-60.
6. Bonilla L.F., Steidl J.H., Lindley G.T., Tumarkin A.G., Archuleta R.J., 1997. Site amplification in the San Ferdinando Valley, California: variability of site effect estimation using S-wave, coda, and H/V methods, Bulletin of the Seismological Society of America 87, 710-730.
7. Emre O., Duman T.Y., Ozalp S., Elmaci H., Olgun S., Saroglu F., 2013. 1/1.250.000 scaled Turkey active fault map, General Directorate of Mineral Research and Exploration Special Publication
8. Eyidoğan H., Güçlü U., Utku Z., Değirmenci E., 1991. Türkiye Büyük Depremleri Makro-Sismik Rehberi (1900-1988), İstanbul Teknik Üniversitesi, Maden Fakültesi, Jeofizik Mühendisliği Bölümü, İstanbul.

9. Gok E., Chavez-Garcia F.J., Polat O., 2014. Effect of soil conditions on predicted ground motion: Case study from Western Anatolia, Turkey, Physics of the Earth and Planetary Interiors 229, 88-97.
10. Irikura K., Iwata T., Sekiguchi H., Pitarka A.,1996. Lessons from the 1995 Hyogo-Ken Nanbu earthquake: why where such destructive motions generated to buildings?, Journal of Natural Disaster Science 17(2), 99-127.
11. Kurtulus C., Sertcelik F., Sertcelik I., Kuru T., Tekin K., Ates E., Apak A., Kokbudak D., Sezer S., Yalcin D., 2020. Determination of site characterization in Turkey strong motion recording stations. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 35(4), 1829-1846.
12. Langston C.A., 1977. Corvallis, Oregon, crustal and upper mantle receiver structure from teleseismic P and S waves, Bulletin of the Seismological Society of America 67, 713-724.
13. 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.
14. Livaoğlu H., 2015. Kocaeli-Gölcük-Değirmendere Bölgesi için Zemin Hakim Frekansı-Sediman Kalınlığı İlişkisinin ve Zemin Özelliklerinin Belirlenmesi. Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Jeofizik Mühendisliği Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, 70s, Kocaeli.
15. Nakamura Y., 1989. A Method for Dynamic Characteristics Estimation of Subsurface Using Microtremor on the Ground Surface. Quarterly Report of the Railway Technical Research Institute 30(1), 25-33.
16. Özer C., 2019. Erzurum ve Çevresi Yerel Zemin Etkilerinin SSR ve HVSR Yöntemleri Kullanılarak Araştırılması, DEU FMD 21(61), 247-257.
17. Pamuk E., 2019. Investigation of the local site effects in the northern part of the eastern Anatolian region, Turkey, Bollettino di Geofisica Teorica ed Applicata 60 (4), 549-568.
18. Perk S., Ozer C., 2019. Ivme-Olcer istasyonlari altindaki Zemin Ozelliklerinin Deprem Kaydi Kullanilarak Incelenmesi: Hatay Ornegi, Turkiye, Turkish Journal of Earthquake Research 1 (2), 167-179.
19. SESAME, 2004. Guidelines for the Implementation of the H/V Spectral Ratio Technique on Ambient Vibrations, Measurements Processing and Interpretation, Europan Research Project.
20. TDTH, 2018. Türkiye Deprem Tehlike Haritaları İnteraktif Web Uygulaması, Ankara. Erişim adresi: https://tdth.afad.gov.tr/TDTH/main.xhtml
21. Yalçınkaya E., 2005. BYT-Net (Bursa-Yalova-Türkiye İvme Ölçer Ağı) İstasyonlarında Yerel Zemin Etkilerinin İncelenmesi, Fen ve Mühendislik Dergisi 7(2), 75-86.
22. Yalçınkaya E., 2010. Zemin neden bu kadar önemli, Jeofizik Bülteni 63,77-80.
23. Yaşar H.H., 1912-1928. Amasya tarihi, 4 cilt, Necm-i İstikbal Matbaası, İstanbul, 846 p.
24. Tuncel A., Ozdag O.C., Pamuk E., Akgun M., 2019. Calculation of the soil dynamic amplification factor values by using microtremor data: A case study in Izmir (North), Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 34(1), 43-52.