Bu yazıda sizlere deprem parametrelerinden hangilerinin yapılar üzerinde yıkıcı etkileri olduğunu anlatıcam. Bunu yaparken de gerekli yerlerde biraz daha fazla detaya giricem.
Deprem Merkez Üssüne Olan Uzaklık
İlk önemli parametre depreme maruz kalan yapının depremin oluştuğu noktaya olan uzaklığı. Bu depremin merkez üssü diye bahsettiğim noktaya hypocenter veya focus deniyor. Bu noktanın yer yüzündeki karşılığı ise epicenter. Hypocenter’da meydana gelen bir kırılma sonucu deprem dalgaları bu noktadan etrafa yayılmaya başlar ve uzaklaştıkça, yanı zeminde mesafe kat ettikçe sönümlenmeye maruz kalır. Bunun sonucu olarak da etkisini yitirir. Bu olguyu deprem yönetmelikleri dikkate alarak tasarım spektrumları ve ivmeleri belirler. Literatürde ise bu olguya Attenuation Relation deniyor. Aşağıdaki görselden ise tipik bir grafiğinin nasıl gözüktüğünü görebilirsiniz. Attenuation Relation hakkında detayli bilgi için [2]’deki makaleyi okuyabilirsiniz.
Ayrıca faya yakın bölgelerde (< 15 km) yer hareketinin hızı ve süneklik talebi bir hayli artıyor. Bunun sonucu olarak da faya yakın bölgelerde bulunan yapılarda uzak bölgelerde olan yapılara göre çok daha fazla hasar meydana geliyor. Buna yakın fay etkisi deniyor. Daha detaylı bilgi için [3]’deki makaleyi okuyabilirsiniz.
Depremin Süresi
Depremin süresi de yapılarda meydana getirdiği hasarlar için belirleyici bir parametre. Depremin süresi arttıkça yapıda meydana gelecek olan plastik deformasyon sayısı ve miktari da artmaya devam edicek. Bu yüzden kısa bir depreme dayanan yapı belki depremin biraz daha uzaması durumda göçebilir.
Yer Hareketinin İvmesi
Yer hareketinin yapıda meydana getirdiği ivme arttıkca yapıda meydana gelen kuvvetler de artar. Buraya kadar oldukça bariz ancak maksimum ivmelerin kaç kere tekrar ettiği de önemli bir parametre. Yani iki farklı deprem düşünelim. A depreminin maks. ivme değeri 0.8g olsun, B depreminin ise 0.5g. A depremindeki maks ivme değeri deprem boyunca sadece bir kere tekrar ediyor olsun ve maks. ivme değerinden sonraki en büyük ivme değeri ise 0.2 g olsun. B depreminde ise 0.5g ivmesi deprem boyunca 4-5 kere tekrar ediyor olsun ve 0.5g’den sonra en büyük ivme tekrarları olarak 0.4g civarı ivmeler de olsun. Bizim tasarladığımız yapı sadece tek bir 0.8g ivmesine maruz kalıp depremi göçme yaşamadan atlatabilir ancak aynı yapı defalarca tekrar eden 0.4-0.5g’lik ivmelere maruz kalınca çok daha fazla plastik deformasyon yapması gerekeceği için göçebilir. Yani depremin maks. ivmesi kadar bu maks. ivmelerin kaç kere tekrar ettiği de önemli bir parametre. Bu dediğimi ölçmek için kullanılan parametreler ise: 1) Arias Intensity, 2) RMS Acceleration
Yer Hareketinin Frekans İçeriği
Deprem yer hareketi bir çok farklı frekanstaki dalganın birleşiminden meydana geliyor gibi düşünebiliriz. Bu dalgaların frekansı ile bizim yapımızın doğal titreşim frekansları birbirini etkiliyor. Yani deprem yer hareketi bizim yapımızın frekansına eşit veya yakın güçlü dalgalar içeriyorsa bu yer hareketi bizim yapımızda daha fazla hasara neden olur.
Zemin Büyütmesi
Önceden yazdığım bir yazıda bu konudan detaylıca bahsettim. Kısaca burada özetleyecek olursam da; yukarıda bahsettiğim deprem yer hareketinin farklı frekanslardaki dalgaları yapımızın bulunduğu zeminden yer yüzüne doğru ilerlerken zemin tarafından güçlendirilir. Ve bu güçlendirilen dalgalar da yine bizim yapımızın doğal titreşim periyoduna eşit veya yakın ise bizim yapımız bu güçlendirmeden çok daha fazla etkilenir. Daha detaylı bilgi için attığım yazıyı okuyabilirsiniz. Yukarıdaki görselde mavi olan zeminin derinliklerindeki ivme değerleri iken, siyah olan ise zeminde ilerlemesi sonucu meydana gelen ivme değerleri.
Zeminde İlerleme Hızı
Deprem dalgalarının zeminde ilerleme hızı da yapımızda meydana gelecek hasarları etkiliyor. Deprem dalgaları sert zeminlerde daha hızlı ilerlerken yumuşak zeminlerde daha yavaş ilerler. Ayrıca deprem dalgaları aşağıdaki görsele benzer bir şekilde yumuşak zemin tabakalarında sıkışabilir. Yumuşak zeminlerde daha yavaş ilerlemesi sonucu yapımız da yumuşak bir zeminin üzerinde bulunuyorsa bu deprem dalgalarına daha uzun süre maruz kalacak ve yapıda meydana gelen hasarlar da artacak.
Belli Bir Bölgede Sıkışan Deprem Dalgaları
Deprem dalgaları bazı durumlarda da belli bir bölgeye yoğunlaşır veya belli bir bölgeden çıkmayı hızlı bir şekilde başaramaz. Bu etkilerden birisi de Basin Effect denilen havza etkisidir. Yukarıdaki görselde etrafı kayalık zemin ile çevrili yumuşak bir zemin olduğunu düşünün. Kayalık zeminden yumuşak zemine geçen deprem dalgaları kırılarak havzanın ortasındaki bölgeye yoğunlaşma sağlar. Ayrıca bu deprem dalgaları yüzeyden ve kayalık zemin yüzeyinden sekerek yumuşak zeminde sıkışır. Bu sıkışma sonucu da yer hareketinin parametrelerinde (genlik ve frekans gibi) değişimler meydana gelir. Ayrıca bu bölgede sıkıştığı için deprem süresinden daha fazla bir süre buradaki yapıları sarsmaya devam eder. Sonuç olarak da bu tarz bölgelerdeki yapılarda çok daha fazla hasara ve yıkıma yol açar.
Sormak istediğiniz sorular varsa bunları yorumlarda sorabilirsiniz.
Hatırlatma: Yazılan makalelerden haberdar olmak istiyorsanız, sosyal medya hesaplarımızı takip edebilirsiniz.
Kaynaklar
- [1] https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Epicenter_Diagram.svg
- [2] https://earthquake.usgs.gov/cfusion/external_grants/reports/05HQGR0031.pdf
- [3] https://www.imo.org.tr/resimler/ekutuphane/pdf/2649.pdf
5 yorum
Merhaba, iki sorum olacaktı.
1- X şiddet/büyüklüğünde bir depremde ortalama veya pik ivmeler neye göre oluşmaktadır, yani ortalama 0.05g hızda oluşan bir dalgalanma anlık olarak 0.1g’ye çıktığında yer altındaki fay hareketi hızlanma mı gösteriyor, veya birbirine sürten kayaçların sürtünme hızıyla alakalı bir durum mudur bu, bilginiz var mıdır bu konuda?
2- Bir yapının doğal frekansı nasıl tespit edilebilir, veya bu mümkün müdür? Bu frekans g olarak mı hesaplanır yoksa hertz olarak mı? Burada okuduğum ve daha önceden de duyduğum üzre deprem frekansları 20hz civarını geçmiyor. Kayaç zeminler bu tip düşük frekansları absorbe etme konusunda daha mı iyi davranış gösteriyor? Bir de örneğin, bir yapının içerisindeyiz diyelim, hemen dışarıda da bir otobüs/kamyon vs geçiyor veya rölantide çalışıyor, ve bunun titreşimini / rezonansını yapıda bir dereceye kadar hissediyoruz diyelim. Bu bize yapıyla ilgili herhangi bir fikir verebilir mi? Her ne kadar bu frekanslar 20hz’in üzerinde olsa da merak ettiğim bir husustur bu ne zamandır.
Teşekkürler,
Baran
Merhaba,
1) Ilk sorunuz daha cok jeolojinin uzmanlik alanina giriyor. Bir depremde meydana gelen ivme degerleri fayin uzunlugu, pürüzlülügü, ortaya cikardigi enerji ve yaptigi atimlar ile alakalidir diye tahmin ediyorum. Ama tam olarak neyin ne kadar etki ettigini mekanik olarak anlatamam cünkü benim alanim degil.
Faydan yapinin oldugu noktaya kadar da meydana gelen deprem dalgalari degisime maruz kalirlar. Bu degisimleri yazida belirttim o bakimdan tekrar yazmiyorum bunlari.
2) Bir yapinin dogal titresim frekansi/periyodu belirlenebilir ve depreme dayanikli yapi tasarlarken bunu zaten hesapliyoruz. Deprem yönetmeliklerinde formüller oluyor yaklasik hesap icin. Veya sonlu elemanlar analizi programlari karmasik sistemlerin dogal titresim periyotlarini bize hesapliyor. Bunu da eigenvalue analizi ile yapiyor genelde. Bu analizi biz el hesabi veya matlab gibi yazilimlar ile de yapabiliriz.
g olarak gösterilen parametre yer cekimi ivmesidir ve sadece yer hareketinin ivme parametresini gösterirken kullanilir. 1g veya 9,81 m/s^2 olarak da gösterebiliriz örnek olarak. Frekansin birimi hz ve periyodun birimi de genelde saniyedir.
Kayac zeminlerin absorbe etmesinden bahsettiginiz daha cok sönümleme sanirim ancak kayac zeminler daha iyi sönümleme sagliyor diyemeyiz. Kayac zeminler deprem dalgalarini daha az güclendiriyor (büyütüyor) diyebiliriz yumusak zeminlere nazaran.
Kamyon gecmesinin yapida titresime neden olmasinin bize yapiyla ilgili bir fikir vermesinden kastiniz yapi “saglam” veya “saglam degil” tarzi bir fikirse, vermez. Verecegi tek fikir kamyonun meydana getirdigi titresimin yapinin dogal titresim periyotlarindan birisi ile etkilesime girmis oldugu ve muhtemelen de rezonans nedeniyle bu titresimi cok daha büyütmesi olabilir.
Iyi Günler
Detaylı cevaplarınız için çok teşekkür ederim hocam. Ayrıca 1g nin saniyelik hızını da soracaktım unutmuşum ama siz eklemişsiniz teşekkürler.
Bir yapının Doğal titreşim frekansından kastımız bir deprem dalgası karşısında verdiği tepki veya salınım değil mi? Bu bağlamda aynı yüksekliğe, hatta en/boy oranına sahip olan yan yana 2 tane yapı birbirinden bağımsız hareket eder, doğru mudur? Ve bunu etkileyen onlarca etmen vardır.
Araç titreşimi ile ilgili düşüncem de o değil tabii ki, ama etkileşim olayı mantıklı geldi, muhtemelen dediğiniz gibi hakim frekansın harmonik üst frekansına denk gelme ihtimali düşünülebilir mi?
Saygılar
Merhaba,
1) “Bir yapının Doğal titreşim frekansından kastımız bir deprem dalgası karşısında verdiği tepki veya salınım değil mi?”
Dogal titresim frekansi yapinin veya dinamik bir sistemin disaridan bir müdahale olmadan “kendi halinde” iken yaptigi titresimin frekansi oluyor. “Dogal” terimi buradan geliyor. Bir de “forced vibration” veya Türkce’ye zorlanmis titresim diye cevirebilecegimiz bir titresim var, o da yapinin veya dinamik sistemin disaridan bir kuvvet etkisi altinda iken yaptigi titresim oluyor. Bir yapinin deprem kuvvetleri nedeniyle yaptigi salinima forced vibration deniyor.
2) “Bu bağlamda aynı yüksekliğe, hatta en/boy oranına sahip olan yan yana 2 tane yapı birbirinden bağımsız hareket eder, doğru mudur? Ve bunu etkileyen onlarca etmen vardır.”
Birebir ayni özelliklere sahip iki farkli yapinin da dogal titresimleri ve davranis modlari ayni olur. Ancak bir önceki maddede dedigim gibi bu titresimler disaridan uygulanan kuvvet nedeniyle degisiklige ugrarlar. Yan yana iki ayni özelliklerde yapiya cok farkli deprem ivmeleri gelmeyecegi icin genel anlamda, oldukca yakin davranis göstermeleri gerekir. Tabi ki bu dedigim izole bir ortamda ve diger bütün parametrelerin sabit tutulabildigi bir durumda gecerli.
3) “muhtemelen dediğiniz gibi hakim frekansın harmonik üst frekansına denk gelme ihtimali düşünülebilir mi?”
Aracin ortaya cikardigi bir titresim var, buna ek olarak da her yapinin belki sonsuz sayida diyebileceigimiz davranis modu var. Her davranis modu farkli bir titresim seklini temsil ediyor ve her birinin kendine ait dogal titresim frekansi var. Yoldan gecen aracin meydana getirdigi titresim de yapinin herhangi davranis modundan birinin titresim frekansina oldukca yakin veya denk olursa, yapi disaridan etkiyen bu titresimi güclendirerek daha fazla tepki veriyor. Buna da rezonans deniyor.
Iyi Günler
Bravo, çok güzel bir yazı. Basin Edge Effect’den bahseden bir yorumu ilk kez gördüm, akademik makalelerde çokca geçiyor zaten.