Uploaded by alperbasari
Tork Makinaları Ve Tork Degerleri
8.Ts en 1191-1-4-Rüzgar Yükleri̇
Ugur Ersoy Betonarme Ders Notları
deprem zemin parametre
Numerical Methods in Geotechnical Engineering by Chandrakanth S Desai and John T Christian - www.CivilEnggForAll.com.pdf
Bülten- Zemin neden bu kadar önemli
GEOTEKNĠK DEPREM MÜHENDĠSLĠĞĠ
•Steven L. Kramer, Geotechnical Earthquake Engineering (Çeviri; Doç. Dr. Kamil Kayabalı)
Geoteknik Deprem Mühendisliği, inĢaat mühendisliğindeki diğer disiplinlerle karĢılaĢtırıldığında oldukça
yeni bir daldır. Depremlerin hasar verici etkisi yüzyıllardır bilinmesine rağmen, deprem hasarına ve
büyüklüğüne zeminlerin katkısı çok yakın bir zamana kadar kanıtlanmıĢ değildi. 1964 deki Niigata,
Japonya ve Alaska’ daki depremlerin ardından ve 1960 lı ve 1970 li yıllardaki nükleer güç endüstrisindeki
geliĢmelerin desteği ile geoteknik deprem mühendisliği alanı hızlı bir Ģekilde geliĢmiĢtir.
Goeteknik deprem mühendisliği, sismoloji, jeoloji, yapı mühendisliği, risk analizi ve diğer teknik
disiplinleri de içeren çok disiplinli geniĢ bir alandır.
Dersin amacı, geoteknik deprem mühendisliği konseptinin, teorilerinin ve prosedürlerinin tanıtılmasıdır.
Konuların iki ana kategoride derlendiği söylenebilir; ilk bölüm, sismoloji, yer hareketi, dinamik ve zemin
davranıĢına ait temel prensipleri içermektedir. Ġkinci bölüm ise, bu prensiplerin geoteknik deprem
mühendisliği pratiğinde karĢılaĢılan problemlere uygulanmasını kapsamaktadır.
Tarihteki en eski depremin 3000 yıl önce Çin de olduğu yazılıdır. Japonya ve Akdeniz bölgelerindeki ilk
kayıtlar ise 1600 yıl öncesindedir. Amerika’ nın deprem tarihi ise çok kısa, 350 yıl kadardır. Amerika’nın
sismik olarak aktif olan batı kıyılarının dahi deprem kayıtları yalnızca 200 yıl öncesine dayanmaktadır.
Bugün dünyadaki yüz milyonlarca insan depremler nedeniyle can ve mal riski taĢımaktadır. Milyarlarca
dolarlık kamu alt yapısı, deprem hasarına karĢı sürekli olarak risk altındadır. Yerel, bölgesel ve hatta ulusal
ekonomilerin sağlığı depremlere bağlı olarak risk altındadır. Ve bu riskler Amerika, Japonya yada diğer
herhangi bir ülke için farklıdır.
BAÜ Müh-Mim Fak. Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi, B. Yağcı Bölüm-1 1
Bazı depremler, hasarın belki ihmal edilebileceği geliĢmemiĢ ufak bölgelerde olurken, bazıları da nüfus ve
altyapı olarak yoğun bölgelerde olabilmektedir. Depremlerin olmasını engellemek mümkün değil ancak,
güçlü depremlerin etkisinin yani insan hayatı kaybının, yaralanmaların ve hasarın azaltılması mümkün.
Depremler, Kasırgalar ve sel baskınları doğal afetler, doğal tehlikelerdir. Deprem nedenli tehlikeler genel
olarak “SĠSMĠK TEHLĠKE” adıyla tanımlanır. Deprem mühendisliği pratiği sismik tehlikenin tanımlanmasını
ve azaltılmasını kapsar. En önemli sismik tehlikeler; kuvvetli yer hareketi, yapısal hasar, sıvılaĢma,
heyelanlar, dayanma yapılarında göçme, altyapı tehlikesi, tsunami.
Depremler olduğunda, ana kaynaktan yayılan sismik dalgalar yerkabuğu boyunca hareket ederler ve bu
dalgalar yüzeye ulaĢtıklarında birkaç saniye ile birkaç dakika arasında değiĢebilecek sürelerde yer
sarsıntısı üretirler. Belirli bir bölgedeki yer hareketinin Ģiddeti ve süresi, depremin yerine, büyüklüğüne ve
o bölgedeki yerel zemin Ģartlarının özelliklerine bağlıdır. Aslında yer hareketi en öenmli sismik tehlike
olarak düĢünülebilir çünkü diğer tüm tehlikelerin sebebi de yer hareketidir.
Sismik dalgalar deprem kaynağından yüzeye kadar yolculuklarının büyük bir kısmını kayada geçiriyor,
ancak yolculuğun son kısmında zeminle karĢılaĢtığında; zeminlerin karakteristikleri, yüzeydeki yer
hareketini önemli oranda etkileyebiliyor.
Zemin tabakaları, sismik dalgalar için bir filtre durumundadır; bazı frekanslardaki hareket büyürken diğer
frekanslardaki hareket azalabilmektedir.
Geoteknik deprem mühendisliği pratiğinin en önemli bölümlerinden biri, yer hareketleri üzerinde yerel
zemin Ģartlarının etkisinin değerlendirilmesini kapsamaktadır.
BAÜ Müh-Mim Fak. Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi, B. Yağcı Bölüm-1 2
Önemli Tarihsel Depremler BAÜ Müh-Mim Fak. Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi. Yağcı Bölüm-1 3 . B.
Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi.BAÜ Müh-Mim Fak. B. Yağcı Bölüm-1 4 .
Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi. B.BAÜ Müh-Mim Fak. Yağcı Bölüm-1 5 .
B. Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi. Yağcı Bölüm-1 6 .BAÜ Müh-Mim Fak.
B. Yağcı Bölüm-1 7 . Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi.BAÜ Müh-Mim Fak.
Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi. B.BAÜ Müh-Mim Fak. Yağcı Bölüm-1 8 .
Deprem olduğunda farklı tipte dalgalar üretilir. P dalgası. Sıvıların kayma rijitliği olmadığından S dalgalarını iletemezler. Bu yüzden belirli bir yüzeye önce P dalgası ulaĢır. SV) ayırmak için kullanılabilir Cisim dalgalarının hızları geçtikleri malzemenin rijitliğine dayalı olarak değiĢir. Sismik dalgalar. basınç dalgası. dünyanın çevresindeki her noktada yer hareketinin ölçülebilmesi mümkün. Cisim dalgaları. geçtiği tabakada sıkıĢma ve geniĢleme deformasyonuna neden olur. Yüzey dalgaları Cisim dalgaları. malzemedeki partikül hareketi ile dalganın doğrultusu paralel. sekonder dalga. Partikül hareketinin doğrultusu S dalgasını iki bileĢene (SH. ses dalgası gibi katıda ve sıvı da ilerleyebilir. Yağcı Bölüm-1 9 . boyuna dalga. çünkü oluĢan sismik dalgalar dünyanın iç yapısı boyunca seyahat edip. Jeolojik malzemeler sıkıĢmaya karĢı rijit olduklarından P dalgası en hızlı hareket eden dalgadır. B. Geçtiği tabakada kayma deformasyonuna neden oluyor. primer dalga. BAÜ Müh-Mim Fak. Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi. Büyük bir deprem olduğunda. farklı tabakalarda kırılıp yada yansıyarak farklı yollardan yüzeye ulaĢıyorlar.kayma dalgası.SĠSMOLOJĠ VE DEPREMLER Dünyanın iç yapısı. ikincil dalga. S dalgası.
Bu etkileĢime dayalı olarak yüzey dalgaları deprem kaynağından oldukça uzak noktalarda daha etkindirler. SH dalgası ve yumuĢak yüzey tabakalarının etkileĢimi ile oluĢan dalgalardır. B. DüĢey bileĢenli bir partikül hareketine sahip Değildir. Göle atılan taĢın ürettiği dalgaya benzer. SV dalgası ve yüzey tabakalarının etkileĢimi ile oluĢan dalgalardır. Yağcı Bölüm-1 10 . Cisim dalgaları ile yüzey ve yüzey tabakalarının etkileĢimi ile ortaya çıkan dalgalardır. Yüzey boyunca hareket ederler. Love Dalgası. Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi. Mühendislik açısından en önemli yüzey dalgaları.Yüzey dalgaları. P dalgası. Rayleigh dalgası. oluĢan deformasyonlar yatay ve düĢey doğrultuda partikül hareketi kapsar. Rayleigh ve Love dalgalarıdır. BAÜ Müh-Mim Fak. derinlikle büyüklükleri azalır.
Moho süreksizliği Gutenberg süreksizliği BAÜ Müh-Mim Fak. S dalgalarını iletmez. B. okyanusların altında ise 5 km dir. Kabuk kalınlığı yaklaĢık olarak. Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi. kıtasal kabuktan farklı olarak üniform ve daha yoğundur. Dalga yayılım hızlarında. bu sınıra MOHO SÜREKSĠZLĠĞĠ adı verilmiĢtir. Kabuk tabakası soğuk ve katıdır. S dalga hızının sıfırlandığı bu sınıra ise GUTENBERG SÜREKSĠZLĠĞĠ denir. Burası sismik dalgaların kırıldığı yada yansıtıldığı sınırdır. kıtaların altında 25-40 km (bazı yüksek dağların altında 60-70 km). Çekirdek tabakası likit kıvamdadır. kabuk ve manto tabakaları arasında önemli bir fark olduğundan. manto ve çekirdek olmak üzere 3 tabakadır.Yerin iç yapısı. Kabuk. Yağcı Bölüm-1 11 . Manto tabakası ise yarı erimiĢ haldedir. Okyanus altındaki kabuk daha ince olmasının yanında.
BAÜ Müh-Mim Fak. 103° ile 143° arasındaki gölge zonunda sadece iç çekirdekten yansıyan izler yerin yüzeyine erişebilir. Yağcı Bölüm-1 12 . fakat dış çekirdeğin sıvı karakterinden dolayı 143° ile 180° arasında sadece P dalgalarının yerin yüzeyine eriştiğine dikkat ediniz. B. P ve S dalgalarının 0° ile 103° arasında yerin yüzeyine eriştiğine. Sadece iç çekirdekten Hem P hemde S dalgalarının yansıyarak yüzeye ulaĢan ulaĢabildiği bölge dalgaların görüldüğü bölge Sadece P dalgalarını görülebileceği alan Depremin odak noktası Depremin kaynağından yayılan sismik dalgaların yerin değişik katmanlarınca yansıtılmasını ve kırılmasını gösteren sismik dalga izleri. Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi.
1960 a kadar da çok ilgi görmemiĢ. örneğin Güney Amerika’ nın doğusu ile Afrika’ nın batısı arasındaki kıyı çizgisi ve jeolojideki benzerliğe rağmen “kıtasal sürüklenme” olarak bilinen teori 20 yüzyılın baĢlarına kadar onaylanmıĢ değildi. Wegener’ e göre. 200 milyon yıl önce yeryüzünde PANGAEA olarak adlandırılan çok büyük tek bir kıta varmıĢ. Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi. 17. BAÜ Müh-Mim Fak. Ve bu büyük kıta yavaĢ bir Ģekilde zamanla kırılarak ve sürüklenerek bugünkü kıtasal düzeni almıĢ. Bu teori Ģöyle. B. Ancak daha sonra dünya çapındaki sismograf ağları ile depremlerin yerleri doğru olarak tanımlanmaya baĢlayınca ve diğer teknolojik geliĢmelerle birlikte kıtasal sürüklenme olarak adlandırılan kıtaların tarihsel hareketi kanıtlanmıĢ. Bu teori. yüzyıldan beri bilimadamlarının farketmiĢ olduğu.Kıtasal sürüklenme. Yağcı Bölüm-1 13 .
B. Yer kabuğu çok sayıda büyük (6) ve küçük (14) levhalardan oluĢuyor ve bunlar birbirlerine göre hareket ediyor.Levha Tektoniği. Dünya çapındaki depremlerin episentır uzaklıklarını gösterir harita da bu teoriyi onaylıyor. BAÜ Müh-Mim Fak. Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi. Bu relatif hareket bazen yavaĢ ve sürekli bir Ģekilde oluyor (asismik deformasyon) bazense aniden (sismik deformasyon-depremler) oluyor. Yağcı Bölüm-1 14 .
Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi. Depremlerin çok büyük bir kısmının levhalar arası sınırlarda meydana gelmiĢ olduğu görülmektedir. BAÜ Müh-Mim Fak. Noktalar önemli depremlerin episentırlarını gösteriyor. B. Yağcı Bölüm-1 15 .Dünya çapındaki sismik aktivite haritası.
Yağcı Bölüm-1 16 .Levhaların Hareketi. transform sınır) tanımlanmaktadır ve bu levha sınırlarının karakteristikleri depremin özelliklerini doğrudan etkilemektedir. Bu akım levhaların birbirlerine doğru yada birbirlerinden uzaklaĢacak Ģekilde hareket etmelerine neden olur. B. Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi. manto tabakasında oluĢan ısı yayılımı akımı levhalar altında kayma gerilmeleri oluĢturur. BAÜ Müh-Mim Fak. yaklaĢan sınır. UzaklaĢan sınır YaklaĢan sınır. Çekirdek tabakanın sıcak. Dolayısıyla bu hareketin Ģekline göre levhalar arası sınırlar faklılık gösterir. dalma-batma zonu. kabuk tabakasının ise soğuk olması sonucu. 3 farklı tip levha sınırı (uzaklaĢan sınır.
UzaklaĢan levha sınırında. B. Bu zonlar çoğunlıkla kıtaların sınırında bulunur. Çünkü okyanusal levha genellikle daha soğuk ve yoğundur ve daha az yoğun olan kıtasal levhanın altına batar. magma tabakası yüzeye çıkarak tepe Ģeklinde yeni levha malzemesi oluĢur. dalma-batma zonu. UzaklaĢan sınır. Bu durumda iki levhanın birbirine doğru hareketi ile dalma batma zonu sınırları oluĢur. Yağcı Bölüm-1 17 . BAÜ Müh-Mim Fak. Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi. uzaklaĢan sınırda yeni bir levha malzemesinin oluĢmasıyla diğer bir bölgede bu durumun dengelenmesi gerekecektir. YaklaĢan sınır. yer kabuğu boyutunun sabit kaldığını düĢündüğümüzde.
B. Yağcı Bölüm-1 18 . Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi. Transform fay sınırı. Transform fay sınırı Dalma-batma zon sınırı uzaklaĢan sınır BAÜ Müh-Mim Fak.
Fayların Geometrisi. Eğim atımlı faylar Doğrultu atımlı faylar Normal Fay Ters fay (eğim açısı 450 den küçükse bindirme fayı adını alır) BAÜ Müh-Mim Fak. Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi. Yağcı Bölüm-1 19 . B.
Depremler için Elastik Rebound Teori. Eğer kaya zayıf ve sünek ise daha az bir deformasyon enerjisi depolanmıĢtır ve bu enerji relatif olarak yavaĢ bir Ģekilde boĢalır ve hareket asismik bir Ģekilde oluĢur. Yağcı Bölüm-1 20 . B. Bu gerilmeler fay boyunca kayanın kayma dayanımını aĢtığında fay kırılır ve biriken deformasyon enerjisi boĢalır. Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi. Diğere yandan kaya güçlü ve kırılgan ise kırılma ani olur. BAÜ Müh-Mim Fak. (a) ġeklinde levha sınırındaki bölgedeki kayada çeĢitli yollardan birikmiĢ olan deformasyon enerjisi sünek bir deformasyon Ģekli gösteriyor. Faylar geometrik olarak üniform olmadıkları gibi malzeme özellikleri açısından da farklılık göstermektedirler. Elastik rebound teori fay yakınındaki kayada deformasyon enerjisinin birikimi ve boĢalması sürecini tanımlar. Levhaların relatif hareketi sınırdaki malzemede elastik deformasyon enerjisinin depolanmasına neden olur ve fay düzlemlerinde kayma gerilmeleri artar. (b) Ģeklinde ise kırılgan bir kaya için ani bir kırılma Ģeklinde geliĢen deformasyon var. Kırılmanın etkisi fay boyunca kayanın özelliklerine bağlıdır.
(a) 1989 Loma Prieta depreminden 20 yıl önceki sismik aktiviteleri gösteriyor ve Loma Prieta bölgesinde bir boĢluk var (sismik boĢluk) (b) Loma Prieta depremine ait ana Ģok (içi boĢ daire) ve artçı Ģoklar BAÜ Müh-Mim Fak. Olasılıksal anlamda. Yağcı Bölüm-1 21 . B. bir fay segmentindeki tekil bir depremin. San Francisco ile Parkfield arasındaki San Andreas fayının kesiti. Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi. diğer sismik olaylardan bağımsız ve rastgele olduğu düĢünülemez. Depremlerin yinelenme iliĢkisi.
Depremlerin geometrik olarak tanımlanması BAÜ Müh-Mim Fak. Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi. Yağcı Bölüm-1 22 . B.
BAÜ Müh-Mim Fak. yerin üç boyutlu sismik hız modeli ve nümerik optimizasyon tekniklerine dayalı olarak belirlenir. Ana kayada P dalga hızları genel olarak 3-8 km/sn arasında. Episentral uzaklığın daha doğru tahmini. en az 3 sismograftaki P ve S dalgalarının varıĢ zamanlarının relatif farkına dayalı olarak yapılır. Yağcı Bölüm-1 23 . Depremlerin yerinin belirlenmesi . Episentral bölgenin ön tahmini. Tek bir sismograf ile episentral mesafe belirlenir ancak doğrultusu belirlenemez. çoklu sismograf. B. S dalga hızları ise 2-5 km/sn arasındadır. Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi.
Modern aletsel ölçümlerden önce deprem etkisinin tanımlanması için kullanılan büyüklük ölçeği Ģiddet idi. Depremlerin büyüklüğü çok önemli bir parametre ve farklı yöntemlerle tanımlanabilir. B. Farklı Ģiddet ölçeklerinin karĢılaĢtırılması Modifiye Mercalli ġiddeti. Belirli bir bölgede depremin etkisini. Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi. Yağcı Bölüm-1 24 . Ġngilizce konuĢulan ülkelerde Kullanılmaktadır.Depremlerin Büyüklüğü. gözlenen hasar ve insanların reaksiyonları doğrultusunda tanımlayan en eski deprem büyüklük ölçeğidir. bunların her birinin özellikleri arasındaki farkların anlaĢılması gerekmektedir. Deprem ġiddeti. Rossi-Forel ġiddeti: Japon Meteoroloji Birimi ġiddeti: Medvedev-Spoonheuer-Karnik ġiddeti: Orta ve Doğu Avrupa’ da kullanılmaktadır BAÜ Müh-Mim Fak. Çoğunlukla aletsel ölçümlere dayanan diğer bir büyüklük ölçeği ise magnitüd dür. Sismolojide ve deprem mühendisliğinde yaygın olarak kullanılan farklı büyüklük ölçekleri olduğundan.
Yağcı Bölüm-1 25 . Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi. B.BAÜ Müh-Mim Fak.
B. Yağcı Bölüm-1 26 .BAÜ Müh-Mim Fak. Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi.
MS Yüzey Dalgası Magnitüdü. MD = süre magnitüdü MJMA = büyük periyotlu dalgalar kullanılarak tanımlanan Japonya’ ya ait yerel ölçek BAÜ Müh-Mim Fak. ML Richter Yerel Magnitüdü. Richter yerel magnitüdü. Yağcı Bölüm-1 27 . Yüzey dalgası magnitüdü. Bu durumda.Magnitüd. Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi. P dalgalarının ilk birkaç çevrimine ait genliklere dayalı olarak belirlenen cisim dalgaları magnitüd ölçeği kullanılabilir. B. Büyük episentır uzaklıklarında cisim dalgaları azalıp saçılarak sonuçta harekette yüzey dalgaları daha baskın olur. dalga tiplerini ayırmaz.66 log ∆ + 2. En fazla bilinen ölçektir ancak deprem büyüklüğünün tanımlanması için daima en uygun ölçek olmamaktadır. ġu Ģekilde elde edilir.01∆ +5. mb Cisim Dalgası magnitüdü. 1935 te Wood-Anderson sismometresi kullanılarak. sığ ve yerel (episentır uzaklığı 600 km den az) Güney Kaliforniya depremleri için tanımlanmıĢ olan magnitüd ölçeğidir.0 A= mikrometredeki maksimum deplasman ∆= sismometrenin derece cinsinden episentır uzaklığı Bu ölçek genellikle. MS =logA + 1. Deprem magnitüd ölçümlerinin çoğu aletseldir yani ölçülen yer hareketi karakteristiklerine dayanmaktadır. mb =logA – logT + 0. sığ (derinliği 70 km den az) ve uzak (1000 km den fazla) orta dereceli ve büyük depremleri tanımlamak için kullanılır.9 A= mikrometredeki P dalgası amplitüdü T= P dalgasının periyodu (genel olarak 1 sn civarında) Diğer aletsel magnitüd ölçekleri. 20 saniye periyotlu Rayleigh dalgalarının genliğine dayalı evrensel bir ölçektir. Derin odaklı depremler için. yüzey dalgaları genellikle çok küçüktür ve yüzey dalgaları magnitüdü değerlendirmelerine güvenilemez.
BAÜ Müh-Mim Fak. Kuvvetli depremlerde ölçülen yer hareketi karakteristikleri. Ancak deprem boyunca ortaya çıkan toplam enerji miktarı artarken. Bu ölçek sismik momente dayanmaktadır.5 Farklı magnitüd ölçeklerindeki doygunluk. Önceki magnitüd ölçeklerinin. yüzey dalgası ölçekleri ise yaklaĢık 8 magnitüd değerinde doygunluk göstermektedir. Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi. Doygunluk göstermeyen tek magnitüd ölçeği moment magnitüd ölçeğidir. küçük depremlerdekine nazaran deprem büyüklüğüne daha az duyarlıdır. aletsel ölçeklerin doygunluğu.7 1. doygunluğun olmaması için magnitüd ölçeği yer hareketi seviyesine bağlı olmamalıdır. değiĢik yer hareketi karakteristiklerinin aletsel ölçümlerine dayalı olarak tanımlandığının farkında olmak önemlidir. Yağcı Bölüm-1 28 . yüksek magnitüd değerlerindeki düzleĢme ile görülebiliyor. Sismik moment Mo = μ A D μ = faydaki malzemenin kırılma dayanımı A = kırılma alanı D = ortalama kayma miktarı log M o MW   10. Çok büyük depremlerin büyüklüklerini tanımlamada. yer hareketi karakteristikleri aynı oranda artmamaktadır.MW Moment Magnitüd. Cisim dalgası ve Richter yerel ölçekleri 6-7 magnitüd değerlerinde. B. Bu olay doygunluk olarak tanımlanmaktadır.
ML veya mb .ġekilde 1906 San Francisco ve 1960 ġili depremleri magnitüd ölçekleri cinsinden karĢılaĢtırılmaktadır. Yağcı Bölüm-1 29 . ortaya çıkan enerji miktarı çok farklıdır Bolt’ un önerisine göre. sığ depremlerde 3-7 magnitüd aralığı için MS .5 dan büyük magnitüdlü depremler için kullanılabilir. Yüzey dalgaları magnitüdü cinsinden her iki depremde aynı büyüklükte olmasına karĢılık. B. Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi. magnitüd aralığı 5-7. 7. BAÜ Müh-Mim Fak. moment magnitüd ölçeği ile yansıtılabilen.5 olan depremler için MW .
More From alperbasari