Deprem Yer Hareketi Düzeyi Nedir? (DD-1, DD-2, DD-3, DD-4)

Deprem yer hareketi düzeyi, belirli bir konumda yer hareketi büyüklüklerinin hangi olasılıkla aşılacağını tanımlayan sismik tehlike seviyesidir. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY 2018), tasarım ve değerlendirmede kullanılmak üzere DD-1, DD-2, DD-3 ve DD-4 olarak dört düzey belirler. Bu düzeyler dört ayrı sabit deprem büyüklüğüDeprem BüyüklüğüBir depremin kaynağında açığa çıkan enerjiyi tanımlayan, logaritmik ölçekli, konumdan bağımsız tek bir sayısal büyüklük. veya dört belirli fay kırılması değildir; bir sahadaki yer hareketi talebinin olasılıksal tanımlarıdır.

Örneğin DD-2, ilgili spektral büyüklüklerin 50 yılda aşılma olasılığının %10 olduğu standart tasarım deprem yer hareketidir. 475 yıllık tekrarlanma periyodu, “bu büyüklükte bir deprem yalnızca 475 yılda bir olur” demek değildir. Bu yazıda düzeylerin farkını, istatistiksel anlamını, AFAD tehlike haritasından deprem spektrumuna geçişini ve bina performans hedefleriyle ilişkisini adım adım açıklıyoruz.

Deprem Yer Hareketi Düzeyi Nedir?

Bir fayda meydana gelen deprem ile o depremin belirli bir binanın temelinde ürettiği hareket aynı kavram değildir. Aynı deprem; kaynağa uzaklık, kırılma yönü, zemin ve havza özellikleri gibi nedenlerle farklı sahalarda farklı ivmeler ve farklı tepki spektrumları üretebilir. Deprem yer hareketi düzeyi, bina konumunda dikkate alınacak tehlikenin seviyesini tanımlar.

TBDY 2018 Madde 2.2’de tanım, spektral büyüklüklerin aşılma olasılığına dayanır. Dolayısıyla DD-2 gibi bir etiket “Mw 7 depremi” anlamına gelmez. Bir mühendis, tasarımında kullanılacak değerleri sadece DD etiketiyle değil; projenin koordinatı, seçilen DD düzeyi ve ilgili yerel zemin koşullarıyla birlikte belirler.

Tehlike ile risk de ayrılmalıdır: yer hareketi tehlikesi sahanın beklenen sarsıntı talebini, deprem riskiDeprem RiskiDeprem tehlikesinin, yapı stokunun maruziyeti ve hasar görebilirliğiyle (kırılganlığıyla) birleşmesinden doğan, olası can kaybı ve ekonomik kayıp beklentisi. ise bu talebin yapıların kırılganlığı ve maruziyetle birleşmesinden doğacak olası kayıpları konu alır. Bir tehlike haritası, tek başına binanın güvenli olduğunu söylemez.

Deprem Yer Hareketi Düzeyleri Neden Tanımlanır?

Bir yapının sık karşılaşılan hareketlerdeki davranışı ile çok seyrek ve güçlü hareketlerdeki davranışı için aynı hasar beklentisi kullanılmayabilir. Sıradan bir binanın deprem altında can güvenliğini gözeten hedefi ile depremden sonra çalışması beklenen bir tesisin hedefi aynı olmayabilir.

Dört düzey, deprem talebi ile bina performans hedefini birbirinden bağımsız biçimde ifade etmeyi sağlar. Örneğin belirli bir binada DD-2 altında Kontrollü Hasar (KHKontrollü Hasar Performans Düzeyi (KH)Deprem performans düzeyleri arasında orta sınıf; taşıyıcı sistemde belirgin ama kontrol altında ve onarılabilir düzeyde hasar oluşmasına izin veren performans hedefi.) aranırken, başka bir bina türünde DD-3 veya DD-1 için ek performans kontrolleri istenebilir. Hangi eşleştirmenin geçerli olduğu, TBDY Tablo 3.4–3.5 ile ilgili bina bölümüne göre belirlenir; dört DD düzeyinin her biri her bina için otomatik olarak ayrı zorunlu analiz demek değildir.

TBDY 2018’e Göre Deprem Yer Hareketi Düzeyleri

Yönetmeliğin Madde 2.2’sindeki dört tanım şöyledir:

DD-1: Çok Seyrek Deprem Yer Hareketi

DD-1, spektral büyüklüklerin 50 yılda aşılma olasılığıAşılma OlasılığıBelirli bir yer hareketi düzeyinin (örneğin belirli bir ivme değerinin), belirli bir zaman aralığı içinde bir veya daha fazla kez aşılma ihtimalini ifade eden olasılıksal deprem tehlikesi kavramı. %2 olan, 2475 yıl tekrarlanma periyoduna karşılık gelen düzeydir. Yönetmelik bunu gözönüne alınan en büyük deprem yer hareketi olarak da adlandırır.

Adındaki “en büyük”, belirli bir sahada fiziksel olarak gerçekleşebilecek mutlak en büyük deprem veya yer hareketinin bundan ibaret olduğu anlamına gelmez. DD-1, yönetmelik kapsamındaki belirli bir tehlike seviyesidir. Örneğin yüksek binalarda DD-1 altında ayrıca ŞGDTŞekildeğiştirmeye Göre Değerlendirme ve Tasarım (ŞGDT)Doğrusal olmayan hesapla elde edilen şekil değiştirme taleplerinin seçilen performans düzeyine ait sınırlarla karşılaştırıldığı yaklaşım. performans doğrulaması öngörülebilir; ancak uygulanacak hedef bina sınıfına bağlıdır.

DD-2: Standart Tasarım Deprem Yer Hareketi

DD-2, 50 yılda %10 aşılma olasılığı ve 475 yıl tekrarlanma periyoduyla tanımlanır. TBDY’deki adı standart tasarım deprem yer hareketidir.

Binaların büyük bölümünde dayanıma göre tasarımDayanıma Göre Tasarım (DGT)Azaltılmış deprem etkileri altında hesaplanan eleman dayanım taleplerinin tasarım dayanımlarıyla karşılaştırıldığı deprem tasarımı yaklaşımı. için DD-2 parametreleri esas alınır. Ancak “DD-2 bütün binalarda tek kontrol düzeyidir” denilemez. Yüksek binalar, belirli kritik binalar, mevcut binalar ve deprem yalıtımlı sistemler için ilave veya farklı DD–performans eşleştirmeleri vardır.

DD-3: Sık Deprem Yer Hareketi

DD-3, 50 yılda %50 aşılma olasılığı ve yaklaşık 72 yıl tekrarlanma periyoduna sahip düzeydir. DD-1 ve DD-2’ye göre daha sık aşılması öngörülen yer hareketi talebini temsil eder.

Bazı ileri performans hedeflerinde DD-3 altında Sınırlı Hasar (SHSınırlı Hasar Performans Düzeyi (SH)Taşıyıcı sistemde yalnızca hafif, kolayca onarılabilir düzeyde hasar oluşmasına izin veren, hasar sınırlandırma ile kontrollü hasar arasında konumlanan performans düzeyi.) kontrolü bulunur. Ancak her bina için DD-3’te aynı SH koşulunun zorunlu olduğu sonucu çıkarılamaz; önce ilgili Tablo 3.4 satırı seçilmelidir.

DD-4: Çok Sık Deprem Yer Hareketi

DD-4, 50 yılda %68 aşılma olasılığına (yaklaşık 30 yılda %50) ve 43 yıl tekrarlanma periyoduna karşılık gelir. Yönetmelikte servis deprem yer hareketi olarak da adlandırılır.

DD-4, dört düzey arasında daha sık aşılan yer hareketi seviyesidir. Örneğin BYSBina Yükseklik SınıfıTBDY 2018'de binaların temel üstü yüksekliğine göre sekiz sınıfa (BYS I-VIII) ayrıldığı ve hangi tasarım/hesap kuralının hangi binaya uygulanacağını belirleyen sınıflandırma sistemi.=1 yüksek binaların normal performans hedefinde DD-4 altında Kesintisiz Kullanım (KKKesintisiz Kullanım Performans Düzeyi (KK)TBDY 2018'de tanımlanan performans düzeyleri arasında en üst seviye; binanın depremden hemen sonra herhangi bir onarıma gerek kalmadan kesintisiz kullanılabilir durumda kalmasını ifade eder.) bulunur. Bu ifade bütün yapısal olmayan bileşenlerin ve tesisatların mutlaka çalışacağını tek başına garanti etmez; KK, yönetmelikte taşıyıcı sistemTaşıyıcı SistemBir yapıya etkiyen düşey ve yatay yükleri zemine aktaran elemanların oluşturduğu bütün. için tanımlanan bir performans düzeyidir.

DD-1, DD-2, DD-3 ve DD-4 Karşılaştırma Tablosu

Tablo 1 - Table 1 - TBDY 2018 Madde 2.2’de tanımlanan deprem yer hareketi düzeyleri.

Düzey	50 yılda aşılma	Tekrarlanma periyodu	Yönetmelikteki nitelendirme
DD-1	%2	2475 yıl	Çok seyrek / gözönüne alınan en büyük
DD-2	%10	475 yıl	Seyrek / standart tasarım
DD-3	%50	72 yıl	Sık
DD-4	%68	43 yıl	Çok sık / servis

Tablodaki yıllar bekleme süresi değil, ilgili yer hareketi eşiğinin aşılmasına ilişkin ortalama tekrarlanma periyodudur. Ayrıca DD-1’in DD-2’den “beş kat daha büyük ivme” içerdiği gibi bir oran tablodan çıkarılamaz. Aynı konumda iki düzeyin spektral ivmeSpektral İvmeBelirli bir doğal periyot ve sönüm oranına sahip tek serbestlik dereceli bir sistemin bir depreme verdiği azami ivme tepkisi; S_a(T) ile gösterilir. oranı, tehlike eğrisine ve titreşim periyoduna bağlıdır.

Aşılma Olasılığı ve Tekrarlanma Periyodu Nedir?

Bir yer hareketi büyüklüğü için aşılma, seçilen ivme veya spektral ivme eşiğinin daha yüksek bir değere ulaşmasıdır. Bu eşiğin yıllık ortalama aşılma oranına $\lambda$ ve buna karşılık gelen ortalama tekrarlanma periyoduna $T_R$ dersek:

$$T_R=\frac{1}{\lambda}$$

Sabit oranlı Poisson kabulü altında, $t$ yıllık süre içinde en az bir aşılma meydana gelmesi olasılığı:

$$P(N(t)\geq 1)=1-e^{-\lambda t} =1-e^{-t/T_R}$$

Dolayısıyla:

$$T_R=\frac{-t}{\ln(1-P)}$$

Örneğin $P=0.10$ ve $t=50$ yıl için:

$$T_R=\frac{-50}{\ln(0.90)}\approx474.6\ \text{yıl}\approx475\ \text{yıl}$$

Benzer şekilde 50 yılda %2 için yaklaşık 2475 yıl; %50 için 72 yıl; %68 için ise yaklaşık 44 yıl elde edilir. Yönetmeliğin DD-4 için verdiği 43 yıl, yaklaşık %68/50 yıl ve %50/30 yıl ifadeleriyle birlikte kullanılmış yuvarlatılmış değerdir. Olasılık ve periyotları son ondalığına kadar birbirinin tam eşiti olarak yorumlamak gerekmez.

475 yıl, depremden sonra 475 yıl boyunca o eşik aşılamaz demek değildir. Poisson modeli zaman içinde sabit ortalama oran varsayar ve geçmişteki bir aşılma sonrasına zorunlu bir bekleme süresi koymaz. Gerçekte kimi faylar zaman bağımlı özellikler gösterebilir; bu basit bağıntı ise tasarımda kullanılan olasılık–periyot dönüşümünü açıklamak içindir.

Deprem Yer Hareketi Düzeyleri Nasıl Belirlenir? Olasılıksal Sismik Tehlike Analizi

Olasılıksal sismik tehlike analiziOlasılıksal Sismik Tehlike AnaliziBir bölgedeki tüm olası deprem senaryolarını ve oluşma olasılıklarını istatistiksel olarak birleştirerek, belirli bir aşılmama olasılığına karşılık gelen tasarım yer hareketini üreten yöntem. (PSHA), incelenen noktadaki farklı büyüklük, mesafe ve kaynakKaynakİki çelik parçanın, ergiyen kaynak metaliyle kaynaşarak kalıcı ve tek parça haline getirilmesi işlemi. kombinasyonlarının yer hareketine katkısını değerlendirir. Kaynak geometrileri ve deprem oluşum oranları, yer hareketi tahmin bağıntıları ve belirsizlikler birlikte kullanılarak belirli bir ivme seviyesinin yıllık aşılma oranı hesaplanır.

Sonuç bir tehlike eğrisidir: yatayda seçilen yer hareketi büyüklüğü, düşeyde yıllık aşılma oranı bulunur. Örneğin DD-2’ye karşılık gelen oran $\lambda\approx1/475$ alınarak eğriden o orana karşı gelen spektral ivme okunabilir. İşlem farklı spektral periyotlar için tekrarlanır.

Önemli nokta: Bir eşit tehlike spektrumunun farklı periyotlardaki ordinatlarının aynı aşılma oranına sahip olması, tüm ordinatların tek bir deprem kaydından veya aynı kırılmadan geleceği anlamına gelmez. Kısa ve uzun periyot taleplerinde farklı deprem kaynakları ve büyüklükleri etkili olabilir. Bu nedenle standart tasarım spektrumu tek bir “senaryo depremi” değildir.

Deprem Yer Hareketi Düzeyi ile Deprem Büyüklüğü Arasındaki Fark

Deprem büyüklüğü ($M_w$), kırılmanın kaynağına ilişkin bir ölçüdür. PGAMaksimum Yer İvmesi (PGA)Bir deprem ivme kaydında, yer hareketinin ulaştığı en yüksek mutlak ivme değeri., PGVMaksimum Yer Hızı (PGV)Bir yer hareketi kaydında ulaşılan en yüksek mutlak hız değeri; orta-uzun periyotlu yapıların hasar potansiyeliyle PGA'dan daha güçlü ilişkilidir. ve spektral ivme $S_a(T)$ ise belirli bir yerde oluşan hareketi farklı yönlerden tanımlar. Aynı büyüklükte iki deprem sahada aynı ivme geçmişini üretmek zorunda değildir.

Bu yüzden “DD-2 kaç büyüklüğünde depremdir?” sorusunun tek bir $M_w$ cevabı yoktur. DD-2, sahaya özgü ve periyoda bağlı yer hareketi eşiğini tanımlar. Aynı fayın depremi bir şehirde DD-2 düzeyindeki bir spektral ordinatı aşarken, daha uzaktaki başka bir yerde aşmayabilir. Üstelik bir kaydın bazı periyotlarda DD-2 spektrumunu aşması, bütün periyotlarda aynı sonucu vereceği anlamına gelmez.

Sonuç

TBDY 2018’in DD-1, DD-2, DD-3 ve DD-4 düzeyleri, bir sahadaki spektral deprem yer hareketinin farklı aşılma olasılığı seviyelerini tanımlar. Bunlar tek tek depremlere atanan sabit büyüklükler değildir; tekrarlanma periyotları da depremler arasında zorunlu bekleme süreleri değildir.

Proje hesabında önce doğru DD düzeyi ve saha koordinatı, ardından harita parametreleri ve yerel zemin koşulları belirlenir; ilgili elastik spektrum oluşturulur ve yönetmeliğin öngördüğü bina performans hedefleriyle birlikte değerlendirilir. DD seçimi tek başına R katsayısını, eleman boyutunu veya binanın beklenen hasarını belirlemez.

Sıkça Sorulan Sorular

Projede DD düzeyini belirlerken il veya ilçe adını girmek yeterli midir?

Hayır. AFAD tehlike parametreleri konuma bağlıdır; proje sahasının koordinatları kullanılmalıdır. Aynı ilçedeki farklı noktaların harita değerleri farklı olabilir.

Bir projede DD-2 spektrumu alındıktan sonra DD-1 spektrumu yalnızca sabit bir katsayıyla büyütülerek elde edilebilir mi?

Genel olarak hayır. İlgili DD düzeyi için harita parametreleri ayrıca alınmalı ve zemin etki katsayılarıyla spektrum yeniden oluşturulmalıdır. İki tehlike düzeyi arasında her periyotta geçerli sabit bir oran varsayılamaz.

AFAD harita raporundaki değerler zemin etüdünün yerine geçer mi?

Hayır. Harita tehlike parametrelerini sağlar. Gerçek yerel zemin sınıfı, zemin davranışı, sıvılaşma ve diğer geoteknik değerlendirmeler ilgili etüt ve yönetmelik hükümleri kapsamında yapılır.