Mlliyet Milliyet Blog Milliyet Blog
 
Facebook Connect
Blog Kategorileri
 

25 Mayıs '07

 
Kategori
Yapı / İnşaat
 

Arazi Kullanımında Mikrobölgeleme

ARAZİ KULLANIMINDA ZEMİN ÖZELLİKLERİ

Zemin özellikleri, imar planı yapılırken belirlenip haritalanırsa, oluşacak depremde yapı hasarlarını ve can kayıtlarını büyük oranda önleme imkanı sağlanır.

Deprem tehlikelerine karşı güvenlik kavramı iki yönlü bir yapıya sahiptir. Birincisi potansiyel yıkıcı dinamik kuvvetlere karşı güvenlik, ikincisi ise zemin büyütmesi, heyelan ve sıvılaşma gibi olaylara ilişkili olarak yapı yerinin güvenliğidir. Deprem nedeniyle oluşan riski azaltmak ve deprem yükleri altındaki yapıların güvenliğini sağlamak için; dinamik etkiler dünyanın bir çok ülkesinde depreme dayanıklı yapı tasarımı yönetmeliklerinde hesaba katılmaktadır. Mikro Bölgeleme amaçlı değerlendirmeler;ada veya parsel bazında ve en az 30m derinliğe kadar;

1- Yer tepkisi (zemin büyütmesi)

2- Yamaç (şev) duraylılığı

3- Zemin sıvılaşması

İçin yapılmaktadır.


1- Yer Tepkisi mikrobölgeleme çalışmaları:


Yer sarsıntıları sonucu oluşan yer hareketlerinin etkilerini en aza indirmeye yönelik mikro bölgeleme çalışmaları; deprem tehlikelerinin / zararlarının azaltılması ile ilgili en temel kavramlardan birini oluşturmaktadır. Bunun nedeni, öncelikle yer hareketleri yapılar üzerine etki eden sismik kuvvetler ile doğrudan ilişkilidir ve bu nedenle yer hareketleri için yapılan sismik bölgeleme çalışmaları sismik riskin belirlenmesinde önemli bir başlangıç göstergesini oluşturmaktadır. Bir diğer neden, yer hareketleri, zeminin dayanımının azalması / zemin yenilmesi ile doğrudan ilişkilidir. Örneğin bu olay temellerde ve şevli arazilerde yapılar için zarara önemli etki eden yer hareketleri için mikrobölgeleme çalışmaları, bu tehlikelerin karakterinin ayrıntılı olarak değerlendirilmesinde gerekli bilginin en temel bölümünü oluşturmaktadır.

Birinci aşama:

Bu aşama temel bilgilerin çeşitli kaynaklardan sağlandığı ve yorumlandığı aşamadır. Bu amaçla bölgesel ve yerel depremsellik jeofizik ve jeolojik veri kullanılarak incelenir. Bu aşamada aşağıda belirtilen üç tür çalışma uygulanmaktadır.

a) Depremsellik çalışmaları

b) Yer hareketi şiddetinin azalımı

c) Yerel zemin etkileri

- Hasar ve şiddet araştırmaları

- Yüzey jeolojisi

İkinci aşama:

Bu aşama; penetrasyon testleri, jeofizik etütler ve laboratuar testleri için sondajlarla zemin örneklemesi gibi geoteknik incelemeleri kapsamaktadır. İkinci aşama yöntemleri, birinci aşamadan daha fazla zemin bilgisine ihtiyaç göstermekte ve yerel alanlar için geoteknik özellikleri değerlendirmek üzere yeni yer altı araştırma tekniklerine gereksinim doğurmaktadır.

a) Geoteknik inceleme:

İkinci yada üçünü aşamadaki sismik bölgeleme için sorun olan saha üzerinde ayrıntılı bilgiye ihtiyaç duyulur. Geoteknik inceleme ana kaya derinliğine yada yüzey tabakası daha yüksek bir s dalga hızlı tabakaya ulaşıncaya kadar yapılır. Bu aşamada ana kayanın tanımı önemli olmaktadır. Bir çok durumda 6oom/sn dolayındaki bir s dalgası hızına sahip tabakanın “ana kaya” olarak tanımlanması yaygındır.

b) Mikrotremor ölçümleri:

yer, küçük genliklerde; rüzgar, deniz dalgası, trafik ve endüstriyel makineler gibi doğal ve yapay kaynaklar nedeniyle titreşmektedir. Mikrotremorun genlik seviyesi, tipik olarak mikron seviyelerinden daha küçüktür. Mikrotremor kullanılarak zemin sınıflarına yönelik yöntemler,

- mikrotremorlara ait en büyük periyotla ve ortalama periyot arasındaki ilişkiye dayanan yöntem

- mikrotremorların en büyük ve hakim periyot arasındaki ilişkiye göre değerlendirilen yöntemlerdir.

c) Zemin kayma dalgası hızı:

zemin tabakalarının kayma dalgası hızı, zemin büyütmesini değerlendirmek için indeks özelliktir. Büyütme faktörü, anakaya-zemin tabakası sismik hızları oranı ile doğru orantılıdır. Ana kayanın kayma dalgası hızının geniş bir alanda nispeten sabit olarak bulunduğu yerlerde; her bir lokalite için bağıl büyütme miktarı yüzey tabakasının kayma dalgası hızından elde edilir. Yer hareketinin gözlemi ve analizlerine dayanan incelemeler, belirli bir derinlik için yüzey tabakasının ortalama kayma dalgası hızı, bağıl büyütme ile güçlü bir ilişki olduğunu göstermektedir.

Üçüncü aşama:

İlk iki bölümde tanımlanan yerel zemin incelemelerine dayalı bölgeleme çalışmalarının hassasiyeti, yer tepkisinin bilgisayar modellemesi kullanılarak daha ileri düzeye taşınır. Bilgisayar programları; bir boyutlu lineer ve non-lineer analizi ve iki-üç boyutlu analizleri kapsar. Non-lineer analiz uygulanırken ek olarak dinamik laboratuar testi gereklidir.yer tepki analizi genellikle saha çalışmalarına dayanır ve sağlanan yeterli veri çok güvenilir bölgeleme haritalarının temelini oluşturur. Üçüncü aşama, konunun uzmanlarınca yapılacak değerlendirmeleri içermeli ve geçmiş depremlerin deneyimi ile test edilmelidir.


2- Yamaç (şev) duraylılığı mikrobölgeleme çalışmaları:


Depremler sırasında oluşan yamaç yenilmeleri, büyük çaplı zararlara neden olur ve yamaçların üzerinde ya da yakınında inşa edilmiş çeşitli tipte yapılar için zararın temel nedenlerinden birini oluşturur. Yamaçların duyarsızlığı için potansiyelin belirlenmesi ve değerlendirilmesi, sismik mikrobölgeleme çalışmalarında hesaba katılması gereken en önemli parametrelerden biridir.

Yamaç duraysızlığı iki temel faktöre bağlıdır; dış hareket ettirici kuvvet ve harekete karşı malzemenin direnci. Hareket ettirici kuvvet gravite ve sismik kuvvetler, malzemenin direnci ise yersel ( jeolojik, jeofizik ve geoteknik) koşullar tarafından yönlendirilirler.

Birinci aşama:

Bu seviyede geçmişte olmuş depremlere bağlı olarak magnitüd ve şiddet değerleri kullanılarak, yamaç duraysızlığının potansiyel alanları belirlenmeye çalışılır. Yamaç yenilmelerinin miktarı sismik kaynaktan uzaklaştıkça azalmaktadır. Bölgeleme çalışmalarında yamaç yenilme miktarı, alansal oranla tanımlanır ve dış sınırı tanımlamada bir parametre olarak kullanılır. Yer altı su koşulları yamaç duraysızlığı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir ve bu nedenle bölgedeki yağış rejimleri de anahtar parametre olarak göz önüne alınmalıdır. Ayrıca bu aşamada, topografik, jeolojik, hidrolojik haritalardan elde edilen bilgi değerlendirilir.

İkinci aşama:

Bu aşamada ek topografya ve jeoloji bilgisi gerektirir. Yamaç yenilmesinin duraylılığının (süseptibilite) önceden belirlenmesi için önemli faktörler:

- maksimum yüzey ivmesi

- ortalama yükseklikte bir kontur çizgisinin boyu

- yükseklikteki maksimum farklılık

- tipik bir yamaçta kayanın sertlik derecesi

- fayların toplam boyu

- yapay açma yada dolgu yamaçların toplam boyu

- tipik yamaçların topografyası

Üçüncü aşama:

Bu aşamada, ayrıntılı yamaç duyarlılık analizinin yapılmasına yönelik arazi çalışmalarını içerir. Bunlar; kaymayı oluşturacak deprem ivmesi, yer çekimi, zeminin kohezyonu, tabakanın içsel sürtünme açısı, zeminin birim hacim ağırlığı, yamacın eğimi, kayan tabakanın kalınlığı, kayma mukaremeti gibi çalışmalardır.


3- Zemin sıvılaşması mikrobölgeleme çalışmaları:


Sıvılaşma potansiyeli iki faktöre bağlıdır; deprem hareketi (şiddet ve süre) ve sıvılaşmaya karşı malzemenin duyarlılığı.

Birinci aşama:

Bu aşama, daha önce yapılmış çalışmaların derlenmesi ve değerlendirilmesidir. Bu amaçla;

1- Sıvılaşmaya uygun alanın maksimum genişliğinin değerlendirilmesi

a) Magnitüd-maksimum uzaklık kriteri

b) Şiddet kriteri

2- Var olan veriye dayalı sıvılaşma kestirilmesi

a) Jeolojik ve jeomorfolojik kriterler

b) Sıvılaşma ağırlık indeksi (LSI)

İkinci aşama:

- Ayrıntılı jeomorfolojik ve jeolojik birimleri tanımlayan hava fotoğraflarının yorumu

- Sıvılaşmaya duyarlı birimlerin sınıflandırılmasına yönelik saha çalışmaları

- Su baskını ve sediment birikim zonlarını işaret eden temel su baskını olgularından kısa bir süre sonra çekilmiş hava fotoğraflarının analizi

- Geçmiş depremler sırasında sıvılaşma oluşumları üzerine tarihsel bilgi sağlayacak şekilde yöre insanları ile yapılan mülakatlar

Üçüncü aşama:

Bu aşamada, ayrıntılı zemin / saha bilgisine ihtiyaç vardır. Bu da yeni zemin araştırmalarını ve testlerini gerektirir. Sıvılaşma değerlendirmeleri genellikle özel yer altı araştırmaları, arazi ve laboratuar testlerini kapsar. Bu aşama, şu çalışmalardan oluşur:

a) Zemindeki sıvılaşma direncinin kestirilmesi

b) Bir deprem sırasında zeminde tetiklenmesi muhtemel olan maksimum ya da eşdeğer tekrarlı kayma gerilmesinin kestirilmesi

c) Zeminin sıvılaşma potansiyelinin a ve b deki iki parametreye bağlı tanımlanan güvenlik katsayısı yaklaşımı ile belirlenmesi

Sıvılaşma direnci, bozulmamış örnekler üzerinde laboratuar testleri ve yerinde (in-situ) yapılan testler kullanılarak kestirilebilir. Yerinde yapılan testlerden standart penetrasyon testi (SPT) ve konik penetrasyon testi (CPT) sıvılaşma direncinin değerlendirilmesi için kullanılır. Ayrıca Jeofizik S dalga hız ölçüm değerleri de bu değerlendirmelerde kullanılır.

Tüm bu jeolojik, jeofizik ve geoteknik verilerin haritalanması ve sentezi sonucu arazinin ne şekilde kullanılabileceği konularında ilgilileri yönlendirmeyi amaçlayan alt yapı çalışmaları, oluşacak depremde yapı hasarlarını ve can kayıplarını büyük oranda azaltır.

Murat Akcan

Jeofizik Mühendisi

TMMOB Jeofizik Mühendisleri Odası

Adana Şubesi 2. Başkanı

 

Kaynakça:

1-Özçep, F., Karabulut, S., Alpaslan, N., Ceyhan, U., Gündoğdu, O., 2003, Deprem Zararlarının Azaltılması için Kent / Bölge Planlama Sürecinde Mikrobölgeleme Çalışmaları, Kocaeli 2003 Deprem Sempozyumu, Sunular, Sayfa: 477-486, Kocaeli Üniversitesi, Kasım 2003, Kocaeli. 

2-Yrd. Doç. Dr. Ferhat Özçep

“İmar Planlarına ve Mikrobölgeleme Çalışmalarına Esas Jeofizik ve Geoteknik Analiz” 

3-Prof. Dr. Ali Keçeli

“Zemin ve Kaya Türlerinin Jeoteknik Özelliklerinin Jeofizik Yöntemlerden Elde Edilen Parametrelerle Belirlenmesi” 

 
Toplam blog
: 46
: 1171
Kayıt tarihi
: 17.02.07
 
 

Adana doğumluyum ve Adana'da yaşıyorum. Jeofizik mühendisiyim...