PREDICTION OF THE ONE DIMENSIONAL SITE RESPONSE: THE İNÖNÜ BASIN CASE

Yıl 2025, Cilt: 33 Sayı: 3, 2017 - 2031, 19.12.2025

Gizem Nur Coşkun , Murat Türköz , Ebru Civelekler

https://doi.org/10.31796/ogummf.1760960

Öz

The different physical and mechanical properties of soils can alter the characteristics of strong ground motion and directly affect structural behavior. In order to minimize earthquake-induced damage and ensure structural safety, it is crucial to accurately determine the behavior of soil layers under seismic loads and to design structures accordingly. For this reason, site response analyses are performed to consider the effects that structures will be exposed to during an earthquake and to determine the structure-soil interaction prior to their design. In this study, the aim is to determine the site response of the İnönü basin in Eskişehir, which is affected by a tectonic structure such as the Eskişehir Fault Zone. To this end, one-dimensional (1D) equivalent linear and nonlinear analyses were performed using drilling and field shear wave velocity data collected at 17 different locations identified within the scope of the study. The spectral parameters obtained from the analyses are presented in the figures. As a result of the equivalent linear and nonlinear site response analyses performed within the scope of the study, the largest spectral parameters were generally obtained from the equivalent site response analyses. The analyses revealed that PGA values ranged between 0.35 and 0.5 g, maximum spectral accelerations reached 3.2 g, amplifications ranged from a minimum of 1.8 to a maximum of 3.2, and variations in local soil conditions significantly affected soil response. In addition, the fact that larger values were obtained from the nonlinear soil response at the borehole location where the sandy soil layer was dominant was interpreted as the effect of the fines content on the nonlinear soil response.

Anahtar Kelimeler

1-D Equivalent Linear Analysis , 1-D Nonlinear Analysis , Soil Behavior Analysis , Eskişehir-İnönü Basin , Soil amplification

BİR BOYUTLU ZEMİN TEPKİSİNİN TAHMİNİ: İNÖNÜ HAVZASI ÖRNEĞİ

Öz

Zeminlerin farklı fiziksel ve mekanik özelliklere sahip olması, kuvvetli yer hareketinin özelliklerini değiştirebilir ve yapı davranışına doğrudan etki edebilir. Deprem kaynaklı hasarların en aza indirilmesi ve yapı güvenliğinin sağlanabilmesi için, zemin tabakalarının sismik yükler altındaki davranışlarının doğru belirlenmesi ve buna uygun bir yapı tasarımının yapılması büyük önem taşır. Bu nedenle yapıların tasarımından önce deprem sırasında maruz kalacağı etkileri göz önüne almak ve yapı-zemin etkileşimini belirlemek amacıyla zemin tepki analizleri yapılmaktadır. Bu çalışmada Eskişehir Fay Zonu gibi tektonik bir yapının etkisinde bulunan Eskişehir’in İnönü havzasının zemin tepkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla çalışma kapsamında belirlenen 17 farklı lokasyonda sondaj ve arazide yapılan kayma dalgası hızı verileri kullanılarak, tek boyutlu (1D) eşdeğer doğrusal ve doğrusal olmayan analizler yapılmıştır. Analizlerden elde edilen spektral parametreler grafiklerle sunulmuştur. Çalışma kapsamında yapılan eşdeğer doğrusal ve doğrusal olmayan zemin tepki analizleri sonucunda en büyük spektral parametreler genel olarak eşdeğer zemin tepki analizlerinden elde edilmiştir. Analizler sonucunda PGA değerlerinin 0.35-0.53 g arasındaki değerlere, maksimum spektral ivmelerin 3.2 g, amplifikasyonların en düşük 1.8 ile en yüksek 3.2 değerlerine ulaştığı ve yerel zemin koşullarının farklılaşmasının zemin tepkisini önemli ölçüde etkilediği belirlenmiştir. Ayrıca, kumlu zemin tabakasının baskın olduğu sondaj lokasyonunda doğrusal olmayan zemin tepkisinden daha büyük değerler elde edilmesi, ince içeriğinin doğrusal olmayan zemin tepkisine etkisi olarak yorumlanmıştır.

Anahtar Kelimeler

1 Boyutlu Eşdeğer Doğrusal Analiz , 1 Boyutlu Doğrusal Olmayan analiz , Zemin Davranış analizleri , Eskişehir-İnönü Havzası , Zemin büyütmesi

Kaynakça

• Altunel, E. ve Barka, A.K. (1998). Eskişehir Fay Zonunun İnönü-Sultandere Arasında Neotektonik Aktivitesi, Geological Bulletin of Turkey, 41, 41-52.
• Arduino, P. ve Kramer, S.L. (2009). Site response. In: CEE 526 Geotechnical Earthquake Engineering lecture notes, University of Washington, Seattle, WA-USA.
• Bolisetti, C., Whittaker, A. S., Mason, H. B., Almufti, I., Willford, M. (2014). Equivalent linear and nonlinear site response analysis for design and risk assessment of safety-related nuclear structures. Nuclear Engineering and Design, 275, 107–121.
• Carlton, B., ve Tokimatsu, K. (2016). Comparison of Equivalent Linear and Nonlinear Site Response Analysis Results and Model to Estimate Maximum Shear Strain, Earthquake Spectra, 32(3), 1867-1887. https://doi.org/10.1193/021215EQS029MR1
• Cassaro, M. A., E. M. Romero (editors ). (1987). The Mexico City Earthquake-1985, ASCE, New York.
• Cı̇velekler, E., Afacan, K. B., Volkan Okur, D. (2021a). Eşdeğer doğrusal ve doğrusal olmayan yaklaşımlara göre sismik yük etkisindeki zeminlerde davranış analizi, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi, 29(2), 158-171. https://doi.org/10.31796/OGUMMF.839703
• Civelekler, E., Okur, D.V., Afacan, K.B. (2021b). A study of the local site effects on the ground response for the city of Eskişehir Turkey, Bull Eng Geol Env. https://doi.org/10.1007/s10064-021-02285-4
• Civelekler, E., Afacan, K.B., Okur, D.V. (2024). Effect of site specific soil characteristics on the nonlinear ground response analysis and comparison of the results with equivalent linear analysis, Journal of Applied Geophysics, 220, 105250. https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2023.1052505
• Darendeli, M.B. (2001). Development of a new family of normalized modulus reduction and material damping curves. Ph.D. dissertation, University of Texas at Austin, Austin, Tex.
• Fan, X., Wang, K., Xiao, S. (2018). Large-scale parallel computation for earthquake response spectrum analysis, Engineering Computations, 35, 800–817. Doi:10.1108/EC-08-2016-0294.
• Hashash, Y. M. A. ve Park, D. (2001). Non- linear one-dimensional seismic ground motion propagation in the Mississipi embayment, Engineering Geology, 62 (2001) 185-206.
• Hashash, Y. M. A., Phillips, C., Groholski, D. R. (2010). Recent Advances in Non-Linear Site Response Analysis, 5th International Conference on Recent Advances in Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics, May 24-29, San Diego, Paper no. OSP 4.
• Hashash, Y.M.A., Musgrove, M.I., Harmon, J.A., Groholski, D.R., Phillips, C.A., Park, D. (2016). DEEPSOIL 6.1, User Manual, Urbana, IL, Board of Trustees of University of Illinois at Urbana-Champaign.
• Kramer, S. L. (1996). Geotechnical Earhquake Engineering, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, USA.
• Matasovic, N. ve Vucetic, M. (1993). Cyclic Characterization of Liquefiable Sands, ASCE Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 119(11), 1805-1822.
• Nghiem, H. M., ve Chang, N.-Y. (2019). A new viscous damping formulation for 1D linear site response analysis, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 127, 105860. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2019.105860
• Park D, Hashash Y. M. (2008). Rate-dependent soil behavior in seismic site response analysis, Canadian Geotechnical Journal, 45(4), 454-469 https://doi.org/10.1139/T07-090
• PEER, P. E. (2006). PEER ground motion database. Berkeley: http://peer.berkeley.edu/smcat/.
• Phillips, C., Hashash, Y. M. (2009). Damping formulation for nonlinear 1D site response analyses, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 29(7), 1143–1158.
• Seed, H. B., Idriss. (1991). (Mean Limit), 2017, DEEPSOIL 7.0, User Manual. Urbana-Champaing.
• Sun, R., Yuan, X. (2021). A holistic equivalent linear method for site response analysis. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 141(October 2020), 106476. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2020.106476
• Türkiye Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik. (2018). Afet ve Acil Durum Yönetim Başkanlığı, Ankara.
• Türköz, M., Tosun, H., Savaş, H., Orhan, A., Seyrek, E. (2013). Dinamik zemin özelliklerinin jeofizik ve penetrasyon deneyleri ile belirlenmesi ve karşılaştırmalı analiz, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projesi, Proje No: 201115024.
• Tokay F. ve Altunel E. (2005). Eskişehir Fay Zonu'nun İnönü-Dodurga Çevresinde Neotektonik Aktivitesi, MTA Dergisi, 130, 1-15
• Vucetic, M. ve Dobry, R. (1991). Effect of soil plasticity on cyclic response. Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, 117 (1): 89-107, 1991.