Tez Arşivi

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özetlere göre tezleri arayabilirsiniz.


İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı

2014

23 Ekim 2011 ve 09 Kasım 2011 tarihli Van depremlerinin kuvvetli yer hareketlerinin, yeni nesil azalım ilişkileri ile karşılaştırılması

Comarison of strong ground motion from the Van, Turkey earthquakes of 23 October and 09 November 2011 with the next generation attenuation (NGA) ground motion models

Bu tez, YÖK tez merkezinde bulunmaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi'ndeki tarama bölümünde tez numarasını arayabilirsiniz. Tez numarası: 363882

Tezi Bul
Özet:

23 Ekim (Van-Erciş) ve 09 kasım (Van-Edremit ) 2011 de Türkiyenin doğusunda, Van ilinde, sırasıyla 7.2 ve 5.7 Mw büyüklüğünde iki yıkıce deprem meydana geldi. Bu depremler Erciş te 604 ve Edremit te ise 38 kişinin hayatını kayb etmesine, binalarda ve diğer yapılarda, özellikle Erciş te ağır hasara neden olmuştur. Van-Erciş depremi, Van ve Erçek göllerinin arasında yer alan, 50km uzunluk ve 20 km genişliğindeki bir ters fayın doğu-batı yönlü hareketinden kaynaklanmıştır. Depremin merkez üssü, Van ilinin merkezine yaklaşık 30 km uzaklıktaki Tabanlı köyünde yer almakta ve Van-Edremit depreminin merkez üssü, Edremite yakın, Van gölünün doğu kıyısında, yaklaşık Vanin merkezine 16 km uzaklıkta bir köydedir. VanEdremit depremi Van-erciş depreminin artçı şoku değildir, çünkü bu depremler iki farklı fay mekanizmasına sahiptirle, 09 KASIM daki depremin fayı doğrultu atımlı ve 23 EKİM deki depremin fayı ters fay dır. Ancak, 09 KASIM depremini tetiklenmesinde, şüphesiz 23 EKİM depreminden sonraki yerkabuğundaki gerilme değişmi etkilidir. Erciş sıvılaşmaya musait olan, yumuşak zemine sahiptir, dolayısıyla deprem sırasında sıvılaşma görünmüştur, aynı şekilde Van-Edremit depreminde de sıvılaşma göze çarpmıştır. Muhtemelen böyle küçük bir depremdeki sıvılaşma belirtisi Türkiye de bir ilktir. Van-Erciş depreminde fay hattının ve fay hasarlarının iyi tanımlanmamış olmasından dolayı, bazi araştırmacılar bu fayın, bir kör ters fay olduğuna kanaat getirmişlerdir çünkü bu durumdaki gibi yer yüzüne yakın tabakanın yumuşak toprak olması durumlarda, ters fay büyük bir alanın tahribatı ve sıvılaşmasına sebeb olmalıdır. KASIM 9 daki deprem sonrasında yer yüzünün kar ile kaplı olması, her hangi bir gözlemin yapılamasına izin vermemiştir. Depremler sırasında, ana kaynaktan yayılan sismik dalgalar yerkabuğu boyunca hareket ederler ve yüzeye ulaştıklarında yer sarsıntısı üretirler. Bu yolculuğun büyük bir kısmı kayada geçiyor, ancak yolculuğun son kısmında zeminle karşılaştığında zeminlerin karakteristikleri, yüzeydeki yer hareketini önemli oranda etkileyebiliyor. Zemin tabakaları, sismik dalgalar için bir filtre durumundadır. Bazı frekanslardaki hareket büyürken, diğer frekanslardaki hareket azalabilmektedir.Belirli bir bölgedeki yer hareketinin şiddeti ve süresi, depremin yerine, büyüklüğüne ve o bölgedeki yerel zemin şartlarının özelliklerine bağlıdır. Depremin etkisinin değerlendirilmesi için yüzeydeki kuvvetli yer hareketinin çeşitli şekillerde tanımlanması gereklidir. Pratikte yer hareketi 3 bileşeni (doğu- batı, kuzey- güney, düşey bileşen) ile ölçülür. Olasılıksal sisimik tehlike değerlendirilmesi (PSHA), uzmanlara, depremlerin konumları ve tekrarlama oranlarını ve yer hareketi özelliklerinin değişkenliklerinde, belirsizlikleri açık bir şekilde dikkate almalarını sağlar. Yer hareketi tahmin denklemleri (GMPEs), PSHA deki her kaynak dan gelen deprem senaryolari için yer xxii hareketi parametrelerinin tahmin edilmesinde kullanılır. Bu denklemler, yer hareketi şiddetlerini, kaynak, yol ve bölge değişkenlere bağli olarak tahmin etmek için, yer hareketlerinin fiziksel özelliklerine dayalı olan istatistiksel modelleri kullanır. 2008 yılında, beş yeni GMPEs, Yeni Nesil Azalım yer hareketleri ("NGA-West," yada "NGA") Pasifik Deprem Mühendisliği Araştırma Merkezi (PEER) tarafından koordine edilen projenin bir parçası olarak yayınlandı. California (US) için geliştirlilen NGA modellerinin, Türkiye de yürütülen PSHA çalışmalarındaki uygulanabilirliği, bu modellerde kullanılan parametrelerin yerel bilgi eksikliğinden kaynaklanan sorunlardan dolayı, tartışılır bir konudur. Her takım NGA veritabanını kendi kriterlerini kullanarak taramıştır ve kendi veritabanının versiyonunu, regresiyon analizinde kullanmıştır. Bu konuya dikkat edilmelidir ki, NGA veritabanlari çoğunluk olarak, California daki depremleri kapsamaktadır ve Türkiye'den gelen depremlerin sayısı oldukça azdır. 3551 kayıt içinde, sadece 67 kayıt Türkiyedeki yer hareketlerini temsil etmektedir. Bu çalışmada Van-Erciş ve Van-Edremit depremlerinde kuvvetli yer hareketlerini kaydeden ve deprem merkez üssüne yakın olan, ortak istasyonlar ve 09 Kasım depreminin Repi mesafesi en kısa olan iki istasyonu tarafından kaydedilen kuvvetli yer hareketi kayıtları incelenmiştir. Devamında Vs30 değerleri elde olan, merkez üssüne yakın, 23 Ekim 2011 depreminde (Repi<120km) üç istasyonda ve 09 Kasım 2011 depreminde (Repi<101km) 5 istasyonda gerçek kayıtlar, NGA modelleri ile tahmin edilen, pik spektral ivme değerleri ve diagramları ile karşılaştırılmıştır ve yürütülen tahminlerin ne kadar gerçeği yansıttığı ve bu modellerin nekadar güvenilir tahmin yürüttükleri araştırılmıştır. Farklı istasyonlar tarafından kaydedilen kuvvetli yer hareketlerini karşılaştırdığımızda, önemli farklılıkları ortaya konmuştur, Bu farklılıklar deprem dalgasının odak bölgesinden dışarıya doğru yayılırken, içinden geçtiği jeolojik birimlerin özelliklerinden oldukça etkilendiği, uzaklığa bağlı olarak dalganın sönümlendiği ve yerel zemin koşullarının etkileşiminin önemli olduğu gerçeğini ortaya koymaktadır. NGA modellerini geliştiren araştırmacılar özellikle 80 kilometreden daha uzak mesafeler için yerel şartların önemli olduğunu ifade etmektedirler. Sonuç olarak PSA değeri açısından en yakın tahmin, 50<Repi<100 olan ve doğrultu atımlı fay sistemine sahip olan, CB08 modelinde Van-Muradiye istasyonuna aittir. Ama genelde bu çalışma kapsamında BA08 modelinin daha uygun sonuçlar verdiği söylenebilir.

Summary:

Two devastating earthquakes with moment magnitudes of 7.2 and 5.7 occurred on October 23, 2011 (Van-Ercis earthquake) and November 9, 2011 (Van-Edremit earthquake), respectively, in the Van Province of the eastern Turkey. The Van-Ercis¸ and Van-Edremit earthquakes caused 604 and 38 fatalities, respectively, and heavy damage to buildings and other structures, particularly in Ercis¸ town and Van City. Van-Erciş earthquake resulted from the movement of a 50 km long and 20 km wide thrust fault trending about E–W direction between Van Lake and Erçek Lake at the north of Van. Van-Erciş earthquake's epicentre was about 30 km north of the Van City centre, at the location of Tabanlı Village and The epicentre of Van-Edremit earthquake was located near Edremit, which is a town on the eastern shore of Lake Van about 16 km to the south of Van City centre. 23 October 2011 Van-Merkez earthquake is unique from several aspects. Very high number of aftershocks within short period after the event, was not experienced previously. Within the first week of the earthquake, there happened 114 earthquakes with magnitudes between 4.0 and 4.9 and 7 earthquakes with magnitudes bigger then Ml:5.0. Within the first month after the event daily average aftershock number is around 180 earthquakes. By 09 December 2011, the number of aftershocks reached to 6284. The area between Van and Erciş is tectonically complex and there are several faults with different characteristics. The reason for such big amount of aftershocks and diversity of the focal mechanism solutions are due to this tectonic complexity. Very generally, earthquake with Mw:7.0 at 19 km. depth activated this systems and small scaled faults triggered one and each other within this period and increased the earthquake activity. The Van-Edremit earthquake of November 9, 2011 is not an aftershock of the October 23, 2011 Van-Ercis¸ earthquake, as it has a different faulting mechanism. However, there is no doubt that it was triggered due to the variation of crustal stresses induced by the October 23, 2011 earthquake. Erciş is located over a soft ground prone to ground liquefaction. Liquefaction and associated ground deformations were evident in this earthquake. Despite the low moment magnitude of Van-Edremit earthquake, some liquefaction happend after the earthquake, probably it was the smallest magnitude earthquake to cause liquefaction in Turkey so far. As there was no well defined fault scarp, some researchers claimed that a blind thrust faulting caused the earthquake.In such cases that ground near surface is quite soft, the deformation caused by thrust faulting would be diluted over a great area and also since the region was covered by snow, any surface rupture resulted from the November 09, 2011 Van-Edremit earthquake could not be observed. The earthquake damage was determined to be high at local areas of relatively poor soil conditions such as cohesionles and loose soil, high groundwater. In addition to the soil conditions, there is no doubt that the use of low quality materials and low construction technologies have caused higher damage at central districts of Van province. Considering the soil conditions, both ground deformation (soil amplification, liquefaction) and cycling loading will increase the loss of lives and property in the central districts of Van province. Ground motion at particular site due to earthquakes is influenced by source, travel path and local site conditions, the first relates to the size and source mechanism of the earthquake. The second describes the path effect of the earth as waves travel at some depth from the source to the site. The third describes the effects of the upper hundreds of meters of rock and soil and the surface topography at the site. Strong ground shaking cause severe damages to man-made facilities and unfortunately, sometimes induce losses of human lives. The ground-motion prediction equations (GMPEs) developed as part of theNext Generation Attenuation of Ground Motions (NGA-West) project in 2008 are becoming widely used in seismic hazard analyses. However, these new models are considerably more complicated than previous GMPEs, and they require several more input parameters. Ground-motion prediction equations (GMPEs), giving groundmotion intensity mea- sures such as peak ground motions or response spectra as a function of earthquake magnitude and distance, are important tools in the analysis of seismic hazard. First part of this study involves seismic characteristics of the earthquake and evaluation of strong ground motion characteristics. Acceleration, velocity displacement- time, Spectral acceleration, velocity and displacement-period, Fourier amplitude spectrum, effective time, Response spectral accelerations of near fault recorded datas were investigated. At second part, 4 free-field accelerograms recorded at rupture distances of less than 200 km during the Van-Ercis earthquake and 3 freefield accelerograms recorded at rupture distances of less than 100 km during the Van-Edremit earthquake were used to compare the 2011 Van earthquakes ground motions with those predicted by the recent Next Generation Attenuation (NGA) ground-motion models developed using global data from shallow crustal earthquakes. National Strong Motion Network operated by AFAD calculated the acceleration values for these earthquakes. The highest acceleration value recorded at Muradiye station after 23 October 2011 earthquake and the values are 178.5 cm/sn2 (N-S Component), 168.5 cm/sn2 (E-W Component) and 75.5cm/sn2 (Vertical Component). The highest acceleration value recorded at Van Station after 09 November 2011 earthquake and the values are 148.1 cm/sn2 (N-S Component), 245.9 cm/sn2 (E-W Component) and 150.5 cm/sn2 (Vertical Component). The values of Edremit Station are 65.7 cm/sn2 (N-S Component), 102.6 cm/sn2 (E-W Component) and 44.3 cm/sn2 (Vertical Component). The distribution of damaged buildings observed from October 23 and November 9, 2011 Van earthquakes shows that a major portion of damage occurred at settlement areas underlain by alluvial soils. The effect of alluvial soil on strong ground motion and structural damage can be seen by comparing two strong ground motion records xxv of the Van province, earthquake of 09 November 2011 (Mw:5.6). One record at Edremit on travertine bedrock had a peak horizontal acceleration of 0.10 g. The other one, at the city center of Van province, at a distance of 15 km from the epicenter in Quaternary alluvium, had the accelaration value of 0.25 g. The effect of soil on the ground motion is about 2.5. Therefore, in order to minimize the possible damage of a potential earthquake, ground conditions should be considered at the Van settlement area. Researchers who developed the NGA models, have expressed the importance of local ground conditions specially for distances greater than 80 kilometers. Here I08 model cannot be used, because the value of Vs30 for corresponding stations are not larger than 450 m/s. As a result, the closest estimate in terms of PSA values belongs to CB08 model for Van-Muradiye station, which the epicentral distance is between 50 and 100 km, in Van-Edremit earthquake with a strike slip fault system. But generally in this study BA08 model, may give more favorable results