Türkiye ulusal kuvvetli yer hareketi istasyonları için periyot bazlı sismik zemin sınıflamasının geliştirilmesi

Abstract

Depremlerin yıkıcı etkilerini azaltmak amacıyla geliştirilen sismik zemin sınıflandırma yaklaşımları son yıllarda başta mühendislik sismolojisi olmak üzere birçok disiplin tarafından incelenip geliştirilmektedir. Global ölçekte artan sismik istasyon sayısı ve kaydedilen deprem verisi tektonik kuşak kaynaklı deprem yönetmeliklerinin geliştirilmesine olanak sağlamaktadır. Deprem kaynaklı yerel zemin etkilerinin incelenmesi ve temelde deprem sinyallerinin yüzeyde oluşturduğu frekans içeriklerine bağlı yerel zemin koşullarının tespiti titiz bir veri işlem sürecine gereksinim duymaktadır. Bu sürece bağlı veri bolluğunun beraberinde getirdiği yeni yaklaşımlar zemin sınıflama çalışmalarının etkinliğini ve doğruluğunu artırmaktadır. Bu tez çalışmasında, Türkiye Ulusal Kuvvetli Yer Hareketi (TR-KYH) ağına bağlı istasyonlarca kaydedilen depremler kullanılarak zemin baskın periyodu temelli sismik zemin sınıflaması geliştirilmiştir. Çalışmada öncelikle AFAD (Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı) Deprem Dairesi Başkanlığına bağlı ivme veri tabanı kullanılarak aktif tüm istasyonların (701) kayıt ettiği depremler (50389) indirilmiş ve ardından irdelenecek depremler belirli eleme ölçütleriyle elenerek (16147) analiz edilmiştir. Belirlenen bir akış şeması ışığında veri işleme tabi tutulan verilerin tüm sinyal bileşenleri kullanılarak tepki spektrumları ve oranları hesaplanarak spektrum eğrilerinin tutarlılığı araştırılmış ve diğer ülkelerde yapılan çalışmalar ile karşılaştırılmıştır. Her bir istasyon için hesaplanan ortalama spektrum eğrileri ile baskın periyotlar ve spektral büyütmeler hesaplanmıştır. Türkiye Deprem Bina Yönetmeliğinde kullanılan kesme dalgası tabanlı zemin sınıflandırmasına göre zemin baskın periyotları ve büyütmeleri ile 30 m derinliğe ait kesme dalga hızları (Vs30) istatiksel olarak incelenmiştir. Çalışmada, hesaplanan ortalama spektrum eğrileri ile zemin sınıflamasında kullanılacak periyot aralıkları belirlenerek baskın periyot temelli zemin sınıflaması önerilmiştir. Ayrıca, spektral şekilleri istatiksel bir indeks ile çözümleyerek de zemin sınıfı belli olmayan 235 istasyon için kestirim yapılarak zemin sınıfları belirlenmiş ve istasyonlar için genel uygulanabilir zemin sınıf indeksi oluşturulmuştur.

Seismic site classifications have been on a development process during the recent years investigated by various disciplines, especially engineering seismology in order to mitigate the destructive effects of earthquakes. Increasing seismic stations and earthquake accelerogram data all over the globe make the tectonic region based earthquake regulations easier to improve. A diligent data process is mandatory for detecting local site conditions originated from site effects that were created by the earthquake's frequency contents on the surface. New approaches that are affiliated to big amount of earthquake data are enhancing the accuracy and efficiency of site classification studies. In this thesis, site predominant period based seismic site classification were improved for the Turkey's National Strong Ground Motions Network including active 701 stations. First and foremost in the context of this study, all instrumental data (50389) that were detect by the stations were downloaded practically through a MATLAB based code from the Disaster and Emergency Management Presidency (AFAD), Department of Earthquake whom is the operator of the network. Aftermaths the data were eliminated (16147) and got prepared for the analyses. All three components of the data were analyzed through calculating of response spectra in consideration of a data process flowchart and compared with the other global studies investigating the reliability of the spectral ratio curves. So that, predominant periods and spectral amplifications were determined from mean response spectral ratio curves for each station. Shear wave velocities of upper most 30 m (Vs30) which are used in Turkey's earthquake building regulations for the site classification were investigated statically with the predominant periods and spectral amplifications for a fair comparison of the reliability of conventional shear wave based site classification. Within this study, derived mean spectral ratio curves were used to propose predominant period range for seismic site classification. Besides, spectral shapes were analyzed with Spearman's coefficient index in order to detect the 235 unclassified stations and it is generated a general applicable site classification index.