Deterministik yaklaşım

Deterministik olarak belirlenen deprem tehlikesi, zaman boyutundan bağımsız olarak, bölgede meydana gelebilecek en büyük depremin yaratacağı yer hareketinin düzeyidir :

Belirli bir alan için en büyük deterministik deprem tehlikesi, bu alanı etkileyebilecek deprem kaynaklarında meydana gelebileceği varsayılan en büyük depremin bu alanda yaratacağı en büyük yer hareketine eşdeğerdir. Bu kapsamda,

1. Her bir deprem kaynağında oluşabilecek en büyük depremin, merkez üssünün inşaat alanına en yakın olabilecek şekilde, kaynak bölgesinin kenarında yer alacağı varsayılır.

2. Hiçbir teknotik birimle ilişki kurulamayan depremlerin, mahallin hemen altında meydana geleceği varsayılır.

Deprem hasar senaryolarının ve masterplanlarının kapsamında kentsel deprem tehlikesinin deterministik olarak belirlenmesi için “Senaryo Depremi” olarak adlandırılan ve kenti makul bir süre zarfında ve makul bir olasılıkla etkileyebileceği varsayılan deprem veya depremler kullanılır. Bu tip senaryo depremleri için gözönüne alınan 'makul süre'ler genellikle insan ömrü ile veya önemli yapıların ekonomik ömrü ile kıyaslanabilecek (50-60 yıl) şekilde seçilir. Bu bağlamda deterministik deprem tehlikesi, senaryo depreminin oluşacağı deprem kaynak bölgelerinin, bu bölgelerde oluşabilecek makul düzeydeki deprem büyüklüğünün ve kullanılacak azalım ilişkisinin bir fonksiyonu olmaktadır.

2.4.3.2 Probabilistik yaklaşım

Probabilistik deprem tehlikesi, hasar yapıcı yer hareketinin belli bir yerde ve belli bir zaman periyodu içerisinde meydana gelme olasılığı olarak tanımlanır. Probabilistik bir deprem tehlike haritasının hazırlanması için kullanılan yöntem özetlenmiştir.

1. Tarihi ve aletsel deprem verilerinin elde edilmesi, 2. Tektonik çalışmalar ve değerlendirmeler,

19 3. Deprem kaynak bölgelendirmesi,

4. Deprem oluşum frekanslarının belirlenmesi, 5. Azalım ilişkileri,

6. Probabilistik deprem tehlikesinin belirlenmesi.

Probabilistik deprem tehlikesi; yıllık tehlike olarak tanımlanan, yıllık aşılma olasılığı veya, onun bire bölünmesi ile elde edilen ortalama yineleme (dönüş) periyodu olarak ifade edilebilir. Kentsel deprem tehlikesi analizlerinin temel sonuçları, belirli bir kent için ve mevcut jeoloji ve depremsellik bilgilerine dayalı olarak hazırlanan en büyük yer hareketi aşılma olasılığı dağılımları olarak verilir. Deprem tehlikesi bilgileri belirli yer hareketi parametrelerine (maksimum ivme ve şiddet gibi) ve belirli dönüş periyodlarına karşı gelen konturlar olarak sunulur.

2.4.4 Gerçek depremlerden elde edilen kayıtlar

Gerçek deprem kayıtları, yer sarsıntısının doğası ve belli başlı özellikleri (genliği, süresi, faz özellikleri ve frekans muhteviyatı) hakkında sağlıklı bilgiler içerir. Ayrıca, kayıtları etkileyen kaynak, yayılım ortamı ve zemin sınıfı gibi bütün faktörleri de yansıtır. Bu yüzden sahanın sismolojik parametreleri gözönünde bulundurularak bu tür kayıtların seçilmesi diğer alternatiflere göre üstünlük sağlar.

Elde mevcut olan kuvvetli yer hareketi kayıtlarının artması nedeniyle, depremlerde ivme kayıtlarının kullanılması ve ölçeklenmesi bu alandaki en güncel araştırma konularından biri haline gelmektedir. Sürekli artan kuvvetli yer hareketi veritabanlarına rağmen, büyüklük, yırtılma mekanizması, kaynakla saha arasındaki mesafe ve zemin sınıfı gibi deprem parametrelerine bağlı pek çok kombinasyon oluşturabileceğinden, bazı hallerde duruma uygun kayıt bulmada zorluklarla karşılaşılabilir.

Gerçek deprem kayıtları, yer hareketinin belli özelliklerini temsil etmesi için genellikle tasarım spektrumuna veya büyüklük, mesafe ve zemin sınıfı gibi minimum parametreleri verilen deprem senaryosuna dayandırılarak seçilir. Sismik tasarım yönetmeliklerinde, uygun gerçek kayıtların nasıl seçileceği ile ilgili verilen yönlendirmeler çoğunlukla sismolojik parametreler yerine tepki spektrumuna uygunluğa odaklanır. Böylece kayıtlar en büyük yer ivmesi gibi kuvvetli yer hareketi parametrelerine göre bir tasarım tepki spektrumuna uyacak şekilde seçilir.

20

Kaydedilmiş deprem yer hareketlerinin ölçeklenmesinde kullanılan başlıca iki yöntem vardır. Bunlar;

1) Frekans tanım alanında ölçeklendirme, 2) Zaman tanım alanında ölçeklendirmedir.

2.4.4.1 Frekans tanım alanında ölçeklendirme

Bu yöntem, deprem sırasında kaydedilmiş ivme kayıtları kullanılarak tasarım ivme spektrumu ile neredeyse mükemmel şekilde uyuşan ve başlangıçtaki kayda benzer bir hareketin türetilmesi esasına dayanır.

(Şekil 2.17)’de frekans tanım alanında ölçeklemenin akış şeması görülmektedir.

21

Bu akış şemasındaki adımlar aşağıdaki şekilde açıklanabilir : ADIM 1 : İlgili tasarım spektrumu ( ) belirlenir.

ADIM 2 : İlgili tasarım spektrumuna ( ) uygun olarak ölçeklenmek üzere tek

bir deprem kaydı seçilir, ç ( ).

ADIM 3 : Sönüm oranı, tasarım spektrumu ile aynı olacak şekilde seçilen kaydın davranış spektrumu, ç ( ), elde edilir.

ADIM 4 : Ölçeklemenin yapılacağı periyod sınırları içinde tasarım spektrumu ve gerçek kaydın davranış spektrumu arasındaki oran hesaplanır.

( ) = ç ( )

( ) ≤ ≤ (2.17)

ADIM 5 : Zamana bağlı olan oran fonksiyonu, SPR(T), açısal frekans, ω, cinsinden yazılır.

FILT (ω) = SPR(ω) ≤ ≤ (2.18) Burada ωmin ve ωmak sırasıyla maksimum ve minimum ölçekleme frekanslarıdır.

ADIM 6 VE 7 : Hızlı Fourier algoritması kullanılarak gerçek deprem kaydının,

ç _{( ) , Fourier spektrum genliği} ç _{( ) ve Fourier spektrum fazı} ç _{( ) hesaplanır. Fourier spektrum genliği FILT (ω) fonksiyonu ile çarpılarak}

ş_{( ) fonksiyonu elde edilir.}

ADIM 8 : Filtrelenmiş Fourier spektrum genliği ş( ) ve orijinal kaydın

Fourier spektrum fazından, ç ( ) , ters Fourier algoritması kullanılarak bir kayıt, TH(t), oluşturulur.

Adım 8’de elde edilen kaydın davranış spektrumu ile tasarım ivme spektrumu arasındaki yönetmeliklerde belirtilen uyum sağlanıncaya kadar ADIM 3’ten ADIM 8’e kadar olan adımlar tekrar edilir.

Frekans tanım alanında yapılan ölçekleme esnasında deprem hareketi fiziksel özelliklerini yitirmediği için klasik yapay deprem kaydı üretme metotları ile karşılaştırıldığında daha etkili bir yöntemdir. Bütün yöntem boyunca Fourier fazları değişmeden aynen kalır. İteratif bir yaklaşım izlenerek tasarım ivme spektrumuna istenilen derecede yakın kayıtlar üretilebilir.

22

Frekans tanım alanında yapılan ölçekleme yöntemi kullanılarak tasarım spektrumu ile bire bir uyuşan kayıtlar elde etmek mümkün olsa da, bu kayıtlar yapıların

doğrusal olmayan deprem hesaplamalarında kullanılması durumunda

yerdeğiştirmeye hassas bölgede eşit yerdeğiştirme kuralını sağlayıp sağlamadığı kontrol edilmelidir.

2.4.4.2 Zaman tanım alanında ölçeklendirme

Bu yöntemde, yer hareketi kaydı genlik bakımından ölçeklenerek (1’den büyük veya 1’den küçük sabit bir katsayı ile çarpılarak), istenilen periyod aralığında, hedef tasarım ivme spektrumuna en uygun eşleşme yapılır. Bu işlem, kaydın frekans içeriğini değiştirmez. Birden fazla deprem kaydı kullanılmak istendiğinde ise, her bir kayıt için ayrı ayrı ölçekleme işlemi yapılabileceği gibi hedef tasarım spektrumuna en iyi uyan kayıtların ortalaması da alınabilir.

(Şekil 2.18)’de, zaman tanım alanında ölçekleme prosedürü kısaca özetlenmiştir.

Şekil 2.18 : Zaman tanım alanında ölçeklendirme prosedürü, [25].

Adım 1’de, seçilmiş olan deprem yer hareketi kaydı görülmektedir. Adım 2’de, 1.adımda seçilmiş olan deprem kaydından tek serbestlik dereceli bir sistem için elde edilmiş olan tepki spektrumu ve tasarım (hedef) spektrumu birarada gösterilmiştir. Bu adımda, elde edilmiş olan tepki spektrumu, belirli bir aralıkta, belirlenen bir değerin üstüne çıkana kadar (2007 Deprem Yönetmeliği için tasarım spektrumunun %90’ı) ölçeklendirme katsayısı ile çarpılır.

23

İstenilen düzeye ulaşıldığında ise ölçeklendirme katsayısı elde edilmiş olur. Adım 3’te, 2.adımda elde edilmiş olan ölçeklendirme katsayısı 1.adımda seçilmiş olan deprem yer hareketi kaydının tamamı ile çarpılarak ölçeklendirilmiş deprem yer hareketi kaydı ile elde edilir.

Hesap adımlarından da görüldüğü gibi, kaydın frekans içeriği üzerinde bir işlem yapılmadığından, frekans içeriği bu ölçeklendirme işlemi sonucunda değişmez.

25