Yatay deplasman

  D Ia

SIR (Sarsıntı şiddeti derecesi) (2.2)

2.4.3. Yatay deplasman

Geçmiş depremlerde farklı tipteki yapılardaki hasarın ana nedeni olarak kumlu zeminlerin sıvılaşması gösterilmiştir. Önceki paragraflarda özetlenmiş olan

sıvılaşmanın neden olduğu hasar örneklerine ilaveten, literatürde bir de büyük kalıcı zemin deplasmanları konu edilmiştir. Yanal yayılma olarak adlandırılan sıvılaşmanın neden olduğu kalıcı yanal zemin deformasyonları 1964 Niigata ve Alaska depremlerinden bu yana bilinmekte olup, bu deformasyonların hesaplanabilmesi için ampirik metodlar, kayan blok analizleri ve sonlu eleman metodu olmak üzere üç farklı teknik kullanılmaktadır (Kanıbir ve ark., 2006). Hamada ve ark., 1986’dan günümüze kadar değişik araştırmacılar tarafından çeşitli yaklaşımlar geliştirilmiştir.

Youd ve Perkins, 1987; sıvılaşma şiddet indeksi (LSI) terimi hesabına dayalı bir yöntem geliştirmişlerdir:

3.49 1.86log 0.98 _W

LogLSI    R M (2.3)

Denklem 2.3’te verilmiş olan bağıntıyı kullanarak sıvılaşma etkilerinin şiddetini karakterize etmişlerdir. Bu bağıntıda MW terimi deprem büyüklüğünü, R terimi ise sismik enerji kaynağı ile hesaplanan lokasyon arasındaki yatay mesafeyi (km) ifade etmektedir.

Tokida ve ark., 1993; Shamoto ve ark., 1998 ile Rauch ve Martin, 2000 yaklaşımları halen literatürde sık kullanılanlar arasındadır. 1999 Kocaeli Depreminde bölgede görülen hasar örnekleri arasında yatay deplasmanlar önemli bir yer tutmuş ve bu konuda yapılan araştırmalar çoğalmıştır.

Bray ve Stewart, 2000 Adapazarı’nda yapı temellerinin yatay hareketlerini önemli zemin yenilmelerinin görüldüğü çeşitli bölgelerde gözlemlemişlerdir. Bu incelemelerinde yayılı rijid temellerin yatay yer değiştirmiş olduğu fakat bu deplasman nedeni ile yapıda önemli bir hasar oluşmadığını saptamışlardır. Çetin ve ark., 2002 Sapanca Otelinde sıvılaşma kaynaklı zemin deformasyonlarını araştırmışlardır. Yanal yayılma hesaplamalarını Shamoto ve ark., 1998; Hamada ve ark., 1986 ve Youd ve ark., 2002 yaklaşımları ile yapmışlardır. Bu hesaplamalarda yerinde yapılan gözlem değerlerine oturmalarda %40-95 oranında olan yakınlaşmalar, yanal yayılmalarda çok daha büyük mertebelerde olmuştur. 1992 ve 1995’te Bartlett ve Youd tarafından yanal

yayılma deplasmanlarının tahmini için önerilmiş olan ampirik eşitlikler geçmişte meydana gelmiş depremlerdeki veri tabanı ile geliştirilerek çoklu doğrusal regresyon modeli uygulanmıştır (Youd ve ark., 2002).

1999 Kocaeli Depreminde yanal deplasmanların belirgin şekilde görüldüğü bölgeler arasında Sapanca Gölü ve İzmit Körfezi dolayları öne çıkmıştır. Dolayısı ile bu bölgelerde yapılan araştırmalar da literatürde önemli bir yer tutmaktadır. Atak ve ark., 2004; çalışmalarında Sakarya şehir merkezinin de içinde bulunduğu 1999 Kocaeli Depreminden etkilenen bölgelerde fotogrametri ve uzaktan algılama metotlarının kullanıldığı yöntemle kalıcı zemin deplasmanlarını ölçmüşler ve deprem öncesi-deprem sonrası hava fotoğraflarını mukayese etmişlerdir.

Şekil 2.1. 1999 Kocaeli Depreminde Adapazarı’nda yanal deplasman örnekleri (Sancio ve ark., 2004)

Sancio ve ark., 2004; Adapazarı’nda sıvılaşabilir zeminler üzerindeki binaların performansını inceleyerek,yapısal hasar ile zemin yenilmesi arasındaki ilişkiye dikkat çekmişlerdir. Adapazarı’nda görülen hasar örneklerini uniform düşey deplasman, eğilme ile birlikte düşey deplasman ve daha önce oluşmuş depremlerde gözlenmemiş olan yanal ötelenme olmak üzere üç bölümde özetleyerek Adapazarı’ndan örnekler vermişlerdir. Şekil 2.1.’de yanal deplasmana ait bu çalışmada verilmiş olan Adapazarı’ndan iki örnek sunulmuştur.

bir çalışma (Aydan ve ark., 2004), Kocaeli Depreminde İzmit Körfezinde sıvılaşma kaynaklı yanal yayılma (Çetin ve ark., 2004), Kocaeli Depreminde Sapanca Gölü sahilinde sıvılaşma ve yanal yayılma değerlendirmesi (Kanıbir ve ark., 2006) bu alanda yapılmış olan araştırmalardan Sakarya İli ile ilgili yapılmış olanlarından bazılarıdır.

Bray ve ark., 2004 Adapazarı’nda zemin yenilmesi görülen bölgelerde yapmış oldukları incelemede Yenigün mahallesinde Şekil 2.2.’de fotoğrafını vermiş oldukları dört katlı yapıda 25 cm batıya doğru ve 30-40 cm kuzeye doğru deplasman gözlemlemişlerdir. Yapının üzerine oturduğu zemin profilini CPT ve SPT deneylerinde elde edilmiş olan değerler doğrultusunda tanzim etmiş ve deplasmanın nedenini üstteki kahverengi siltli zemin tabakasının sıvılaşmasına bağlamışlardır. Sonuçta ileriki çalışmalarda zemin-yapı etkileşiminin de dikkate alınması gerekliliğini vurgulamışlardır.

Şekil 2.2. Yenigün mahallesinde doğu ve kuzey yönünde yer değiştiren yapı fotoğrafları (http://peer.berkeley.edu/ publications/turkey/adapazari/index.html)

Youd ve ark., 2009 Adapazarı’nda ince daneli zeminlerin yer aldığı Çark Deresi ve Cumhuriyet Caddesinde yanal yayılmaları incelemişlerdir. Literatürdeki geçerli yaklaşımlara göre sıvılaşma direnci analizi yaptıktan sonra kum benzeri davranış gösteren ince daneli zeminleri çoklu doğrusal regresyon yöntemi ile, kil benzeri davranış gösterenleri ise emniyet faktörü hesaplanmasına dayalı yöntem ile incelemişlerdir.

2.4.4. Depremlerde aşırı boşluk suyu basıncı oluşumu ve dağılması

Depremlerde tekrarlı gerilmeler nedeniyle aşırı boşluk suyu basıncının gelişmesi ve zaman içinde dağılımının analizi yapılarak sonuçları da çok sayıda araştırmacı tarafından farklı yöntemler kullanılarak açıklanmaya çalışılmıştır.

Konuyu araştıran ilk araştırmacılar arasında Seed ve Lee, 1966; Ambraseys ve Sarma, 1969 ve Yoshimi ve Kuwabara, 1973 sayılabilir. Seed ve ark., 1975a; zemin sıvılaşmasında boşluk suyu basıncının oluşumu ve dağılmasını inceleyerek analitik bir yöntem tanımlamışlardır. İnce kum tabakalarında aşırı hidrostatik basıncın depremden sonra 1 saat ya da daha uzun bir süre devam ettiği ve yüzeydeki sıvılaşmanın sarsıntının sona ermesinden sonra hemen ortaya çıkmadığı ve yüzeydeki kritik şartların depremden sonra 10 ile 30 dakikadan önce gelişmediği de bu çalışmanın sonuçları arasında verilmiştir.

Şekil 2.3. Deprem sarsıntısı sürecinde zemin profilinde boşluk suyu basıncı gelişimi (Seed ve ark., 1975a)

Boşluk suyu basıncı üzerinde membran etkisi için düzeltme yöntemi (Ansal ve Erken, 1996), kumlarda deprem yükü altında boşluk suyu basıncı değişimleri (Ueng ve ark., 2000), kohezyonsuz zeminlerde enerjiye dayalı aşırı boşluk suyu basıncı oluşumu modeli (Green ve ark., 2000), aşırı boşluk suyu basıncı nedeni ile kayma direnci

azalması (Al-Karni, 2001), sismik yükleme boyunca kohezyonsuz malzemelerde boşluk suyu basıncı oluşumu ve dağılmasının analizi (Pecker ve ark., 2001), sismik boşluk suyu basınçlarının sunumu için bir model (Ivsic, 2006), iki yapısal model kullanarak sıvılaşma sürecinde kumlarda boşluk suyu basıncı değişiminin incelenmesi (Taiebat ve ark., 2007), kumlarda ve siltli zeminlerde tekrarlı yükleme nedeniyle boşluk suyu basıncı oluşumu modelleri (Polito ve ark., 2008), iki yönlü yükleme koşulları altında sıvılaşabilir zeminlerde boşluk suyu basıncı gelişimi (Kammerer ve ark., 2004), sıvılaşmış kumlu zeminlerde aşırı boşluk suyu basıncının gelişmesi ve dağılımı modeli (Kim ve ark., 2009), ikincil şoklar altında yumuşak temel zeminlerinde aşırı boşluk suyu basınçlarının deneysel incelenmesi (Zhang ve ark., 2009) araştırmaları, litratürde karşılaşılmış değişik örneklerdir.

Seed ve ark., 2003; sıvılaşma sonrası deformasyon ve deplasmanların büyük deplasmanlar olarak tanımlanan durumlar için uygulanabilir ve makul ölçüde doğrulukla tahmin edilebilmelerine karşın 0.75 m’den daha az olup küçükten ortaya deplasmanlar olarak tanımlananlarını kesin, güvenli tahmin etmenin henüz mümkün olmadığını söylemişlerdir. Bu deplasmanların genellikle boşluk suyu basıncının neden olduğu yumuşama-sertleşme olgusu ile kontrol edildiği ve bu olgunun doğruluk ve güvenilirlikle tahminin zor ve karmaşık olduğu da çalışmada yer almıştır.

2.5. Aletlendirilmiş Deney Sahalarında Zeminlerin Dinamik Yükler Etkisi