Yerel Zemin Etkisinin Farklı Yaklaşımlarının Sismik Tehlike Üzerindeki Etkisinin Değerlendirilmesi: Sakarya Örneği

Öz

Bu çalışmada, Sakarya ili için yerel zemin koşullarının olasılıksal sismik tehlike üzerindeki etkisi değerlendirilmiştir. Analizlerde R-CRISIS 2015 yazılımı kullanılmış, sismik kaynak modeli olarak EMME2014, yer hareketi tahmin denklemi olarak ise NGA-West2 modelleri dikkate alınmıştır. İlk aşamada referans zemin koşulu (Vs30=760 m/s) için elde edilen sonuçlar TBDY 2018 tasarım spektrumları ile karşılaştırılmış, ardından ampirik zemin büyütme bağıntıları ve sahaya özgü ölçülmüş Vs30 değerleri kullanılarak analizler tekrarlanmıştır. Sonuçlar, referans zemin koşulunda hesaplanan spektrumların TBDY 2018 ile genel olarak uyumlu olduğunu, ancak ampirik büyütme yöntemlerinin özellikle kısa periyot bölgesinde farklılıklar oluşturduğunu göstermiştir. Ölçülmüş Vs30 değerlerinin kullanıldığı analizlerde, ZE sınıfı zeminlerde 1,0 s spektral ivme değerlerinde referans kaya koşuluna göre yaklaşık üç kata varan artışlar belirlenmiştir. Elde edilen bulgular, doğrusal olmayan saha terimlerini kullanan güncel yer hareketi tahmin denklemlerinin yerel zemin etkisini ampirik büyütme yaklaşımlarına göre daha gerçekçi temsil edebildiğini ve sahaya özgü geoteknik verilerin deprem tehlikesi analizlerine dâhil edilmesinin önemini ortaya koymaktadır.

Anahtar Kelimeler

• deprem tehlikesi
• deprem spektrumu
• zemin büyütme faktörü
• deprem

Evaluation of the Effects of Different Approaches to Local Site Effects on Seismic Hazard: A Case Study of Sakarya, Türkiye

Öz

In this study, the effect of local soil conditions on probabilistic seismic hazard was evaluated for Sakarya province. The R-CRISIS 2015 software was used for the analyses; the EMME2014 model served as the seismic source model, and NGA-West2 models were adopted as ground motion prediction equations. In the initial stage, results obtained for the reference soil condition (Vs30 = 760 m/s) were compared with the TBDY 2018 design spectra; subsequently, the analyses were repeated using empirical soil amplification correlations and site-specific measured Vs30 values. The results indicated that while the spectra calculated for reference soil conditions were generally consistent with TBDY 2018, the empirical amplification methods resulted in distinct spectral shapes, particularly in the short-period range. Analyses involving measured Vs30 values revealed increases of up to approximately three times the reference rock values for spectral accelerations at a period of 1.0 second on ZE-class soils. The comparisons demonstrated that modern ground motion prediction equations incorporating site terms provide a more comprehensive representation than empirical amplification methods alone, highlighting the importance of integrating site-specific geotechnical data into these analyses.

Anahtar Kelimeler

• earthquake hazard
• earthquake spectrum
• soil amplification factor
• Earthquake

Kaynakça

1. 1. Burucu, Ö.N.T. (2019). Serdivan/Sakarya bölgesinin yerbilimleri verilerinin coğrafi bilgi sistemleri (CBS) kullanılarak yorumlanması. Yüksek lisans tezi. Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Jeofizik Mühendisliği Anabilim Dalı, Sakarya.
2. 2. Koç, D.E. (2018). Sakarya’nın bitki örtüsü özellikleri. (Ed. İkiel, C.), Sakarya’nın Fiziki, Beşeri ve İktisadi Coğrafya Özellikleri, Sakarya Üniversitesi Yayınları, Sakarya, 289-315.
3. 3. AFAD, (20259. AFAD deprem kataloğu. https://deprem.afad.gov.tr/depremkatalogu, Erişim tarihi: 14 Eylül 2025.
4. 4. AFAD, (2018). Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği. Resmî Gazete, Sayı: 30364 (Mükerrer), Ankara.
5. 5. Borcherdt, R.D. (1994) Estimates of site-dependent response spectra for design (Methodology and justification). Earthquake Spectra, 10(4), 617-653.
6. 6. Joyner, W.B. & Fumal, T.E. (1984). Use of measured shear-wave velocity for predicting geological site effects on strong motion. 8th World Conf. on Earthq. Eng., 777-783
7. 7. Midorikawa, S. (1987). Prediction of isoseismal map in the Kanto plain due to hypothetical earthquake. Journal of Structural Engineering, 33B, 43-48.
8. 8. Mazanec, M., Valenta, J. & Málek, J. (2024). Does ­ V S30 reflect seismic amplification ? Observations from the West Bohemia seismic network. Natural Hazards, 120(13), 12181-12202.

9. 9. Boore, D.M., Stewart, J.P., Skarlatoudis, A.A., Seyhan, E., Margaris, B., Theodoulidis, N., Scordilis, E., Kalogeras, I., Klimis, N. & Melis, N.S. (2021). A ground-motion prediction model for shallow crustal earthquakes in greece. Bulletin of the Seismological Society of America, 111(2), 857-874.
10. 10. NGA-West Pacific Earthquake Engineering Research Center. https://peer.berkeley.edu/nga-west, Erişim tarihi: 29 Aralık 2022.
11. 11. Bozorgnia, Y., Abrahamson, N.A., Atik, L. Al, Ancheta, T.D., Atkinson, G.M., Baker, J.W., Baltay, A., Boore, D.M., Campbell, K.W., Chiou, B.S.J., Darragh, R., Day, S., Donahue, J., Graves, R.W., Gregor, N., Hanks, T., Idriss, I.M., Kamai, R., Kishida, T., Kottke, A., Mahin, S.A., Rezaeian, S., Rowshandel, B., Seyhan, E., Shahi, S., Shantz, T., Silva, W., Spudich, P., Stewart, J.P., Watson-Lamprey, J., Wooddell, K. & Youngs, R. (2014). NGA-West2 research project. Earthquake Spectra, 30(3), 973-987.
12. 12. Stewart, J.P. & Seyhan, E. (2013). Semi-empirical nonlinear site amplification and its application in NEHRP site factors. PEER Repor, 59.
13. 13. Darzi, A., Halldorsson, B., Cotton, F. & Rahpeyma, S. (2024). Nationwide frequency-dependent seismic site amplification models for Iceland. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 183(May), 108798.
14. 14. Ilhan, O., Muratoğlu, G., Askan, A. & Taciroğlu, E. (2025). An initial velocity model based on V S30 for the region affected by the February 6, 2023 Turkiye earthquakes. Bulletin of Earthquake Engineering, 23(9), 3569-3587
15. 15. Silahtar, A., Budakoğlu, E., Kafadar, Ö. & Şenkaya, M. (2026). Characterizing soil dynamic parameters through ambient seismic noise in the Sakarya region of the north anatolian fault system. Natural Hazards, 122(9), 1-29.
16. 16. Ozcep, T., Ozcep, F. & Ozel, O. (2013). V S 30, site amplifications and some comparisons: The Adapazari (Turkey) case. Physics and Chemistry of the Earth, 63, 92-101.
17. 17. Ordaz, M., Aguılar, A. & Arboleda, J. (2007). CRISIS2007: Program for computing seismic hazard. Instituto de Ingeniería, Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Mexico.
18. 18. Cornell, C.A. (1968). Engineering seismic risk analysis. Bulletin of the Seismological Society of America, 58(5), 1583-1606.
19. 19. Akkar, S., Kale, Ö., Yakut, A. & Çeken, U. (2018). Ground-motion characterization for the probabilistic seismic hazard assessment in Turkey. Bulletin of Earthquake Engineering, 16(8), 3439-3463.
20. 20. Abrahamson, N.A., Silva, W.J. & Kamai, R. (2014). Summary of the ASK14 ground motion relation for active crustal regions. Earthquake Spectra, 30(3), 1025-1055.
21. 21. Boore, D.M., Stewart, J.P., Seyhan, E. & Atkinson, G.M. (2014). NGA-West2 equations for predicting PGA, PGV, and 5% damped PSA for shallow crustal earthquakes. Earthquake Spectra, 30(3), 1057-1085.
22. 22. Chiou, B.S.J. & Youngs, R.R. (2014). Update of the Chiou and Youngs NGA model for the average horizontal component of peak ground motion and response spectra. Earthquake Spectra, 30(3), 1117-1153.
23. 23. Bıçak, Ö. (2018). Olasılıksal sismik tehlike analizi ve sahaya özel deprem spektrumu geliştirilmesi. Yüksek lisans tezi. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Trabzon.
24. 24. Hamdache, M., Peláez, J.A., Talbı, A. & Mobarkı, M. (2010). Evaluation of probabilistic seismic hazard in Northern Algeria: A contribution to the Algerian building code. 5ème Symposium International sur la Construction en Zone Sismique (SICZS 2010), Chlef, Algeria.
25. 25. İnce, Y. (2016). Kahramanmaraş ve çevresinin olasılıksal sismik tehlike analizi. Yüksek lisans tezi. Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Jeofizik Mühendisliği Anabilim Dalı, Sakarya, 47.
26. 26. Ulutaş, H. (2012). Van ili sismik tehlike analizi. Yüksek lisans tezi. Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Sakarya.
27. 27. Karaca, H. (2017). Güncel veriler ve olasiliksal sismik tehlike analizi kullanarak Eskişehir için sismik tehlike haritasi ve ivme eǧrileri elde edilmesi. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 32(1), 265-273.
28. 28. Harman, E. ve Küyük, H.S. (2016). Sakarya ili için olasılığa dayalı sismik tehlike analizi. Sakarya University Journal of Science, 20(1), 23-31.
29. 29. Zülfikar, A.C., Okuyan Akcan, S., Yeşilyurt, A., Eröz, M. ve Cimilli, T. (2021). Kritik enerji tesislerinin deprem risk değerlendirmesinde farklı hasargörebilirlik fonksiyonlarının incelenmesi. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 36(4), 1019-1032.
30. 30. Mert, A. (2024). İzmit Körfezindeki limanlarda deprem yakın saha etkilerinin araştırılması. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 39(4), 1015-1026.
31. 31. Akkar, S., Duman, T., Ergintav, S., Tuba, F., Kartal, R.F. ve Tekin, S. (2014). Türkiye si̇smi̇k tehli̇ke hari̇tasi proje dokümanı.
32. 32. Poisson, S.D. (1838). Recherches sur la probabilitedes jugements en matieres criminelles et matiere civile. Bachelier, 415.
33. 33. Borcherdt, R.D., Wentworth, C.M., Janssen, A., Fumal, T. & Gibbs, J. (1991), Methodology for predictive GIS mapping of special study zones for strong ground shaking in the San Francisco bay region. California, 4th International Conference on Seismic Zonation, Stanford, California, USA, 545-552.
34. 34. Kramer, S.L. (1996). Geotechnical earthquake engineering. Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey, 653.
35. 35. QGIS Development Team, (2022). QGIS geographic information system. https://www.qgis.org, Erişim tarihi: 14 Eylül 2026.
36. 36. WoessneR, J., Danciu, L., Giardini, D., Crowley, H., Cotton, F., Grünthal, G., Valensise, G., Arvidsson, R., Basili, R., Demircioglu, M.B., Hiemer, S., Meletti, C., Musson, R.W., Rovida, A.N., Sesetyan, K. & Stucchi, M. (2015). The 2013 European seismic hazard model: Key components and results. Bulletin of Earthquake Engineering, 13(12), 3553-3596.
37. 37. Kuncar, F., Bradley, B.A. & De La Torre, C.A. (2026). Validating VS30-based site amplification factors in hybrid broadband ground-motion simulation of small-magnitude earthquakes in New Zealand. Earthquake Spectra, 42(1), e70005