Etkili Yönlerin Belirlenmesi

Yakın fay yer hareketlerinde hız ve deplasman yönleri fayın geometrisi tarafından kontrol edilmektedir. Bu nedenle yer hareketleri bir vektör olarak işlenebilir [45]. Şekil 4.2’de verilen kuzey-güney ve doğu batı yönünde kaydedilen yer hareketi faya normal ve paralel yönlere;

;

cos(ø)- sin(ø)

FP=N E FN =Ncos(ø)+Esin(ø) (4.1)

ifadesiyle dönüştürülebilir.

Şekil 4.3–4.6’da sırasıyla Kocaeli (1999) depremi Yarımca, Erzincan (1992) depremi Erzincan, Imperial Valley (1979) depremi Elcentro array4 ve Kocaeli (1999) depremi Gebze kayıtlarının ivme, hız ve deplasman polar değerleri verilmektedir. Şekil 4.3’de verilen Yarımca kaydının polar hız değerleri faya normal yönde değil faya paralel yönde daha büyüktür. Bu farklılık, Bouchon’de [41] belirtildiği gibi, fayın tek tarafında hız atımlarının meydana gelmesinden kaynaklanmaktadır. Erzincan deprem kaydında maksimum hız ve deplasman değerleri faya normal yönde meydana gelmektedir. Gebze ve Elcentro Array 4 kayıtlarında ise maksimum hız değerleri yönü, faya normal yönlerden biraz farklıdır.

Gülkan [14] yer hareketlerinin faya normal yönlerinin çoğu zaman belirlenememesi nedeniyle maksimum hız yön bileşeninin kullanılabileceğini göstermektedir. Bu çalışmada ayrıca maksimum hız yönü bileşeninin doğrultu etkili yön

bileşeni kadar kritik olduğu belirtilmektedir. Ghayamghamian ve Changurech-Avaj [42] depreminde çevre köylerde tespit edilen kerpiç çitlerin önemli bir kısmının doğrultu etkisi yönünde hasar gördüğü, Karim ve Yamazaki [24] ChiChi (2003) depreminde Chelungpu fayının çevresinde kayıt istasyonlarında maksimum hız yönlerinin genellikle fayın normal yönünde olduğunu göstermiştir.

Şekil 4.3–4.6’da görüldüğü gibi genellikle hız ve deplasman polar değerleri birbirine yakın yönlerde maksimum olmaktadır. Buna karşın maksimum ivme değerleri ise çok farklı yönlerde meydana gelebilmektedir. Yapı periyotlarının, kayıtlardaki atım sürelerine/periyotlarına yakın olması hasar düzeyini artırmaktadır. Küçük atımlı yer hareketlerinde bulunan atımlar maksimum hız yönü bileşeninin küçük periyotlu yapılar üzerinde de en etkili yönlerden biri olmasını sağlamaktadır. Ancak büyük atımlı yer hareketlerinin, küçük periyotlu yapılar üzerindeki etkileri atımdan çok az etkilenmekte veya atımdan bağımsız duruma gelebilmektedir. Bu nedenle büyük atımlı yer hareketlerinde küçük periyotlu yapılar maksimum hız yönünden daha çok maksimum ivme yönünde daha fazla etkilenebilmektedir. Şekil 4.7’de Şekil 4.3-4.6’da polar değerleri verilen yer hareketlerinin (µ=8 için) maksimum ivme yönü histeretik enerji ile maksimum hız yönün histeretik enerji oranları spektral olarak verilmektedir. Görüldüğü gibi her dört yer hareketinde de maksimum ivme yönü histeretik enerjisi küçük periyotlarda daha büyüktür. Ancak periyodun artması ile maksimum hız yönü daha etkili olmaktadır. Elcentro array 4, Erzincan, Yarımca ve Gebze kayıtları maksimum hız yönlerinde sırasıyla 4.77, 2.4, 4.6, ve 4.63 sn atımlar bulunmaktadır. En küçük atım süresi Erzincan kaydında bulunmaktadır, buna karşın maksimum ivme yönünün spektral olarak en kısa aralıkta etkili olduğu kayıt Erzincan kaydıdır. Bölüm 3’de Elcentro array 4, Erzincan ve Yarımca kayıtlarının ivme tesirli bölgeleri (Tc) sırasıyla 3.28, 1.71 ve

3.71 sn olarak elde edilmiştir. Denklem (3.1a) yardımıyla Gebze kaydının ivme tesirli bölgesi (Tc) yaklaşık olarak 3.24 sn elde edilir. Görüldüğü gibi ivme tesirli bölge sınırı

ile maksimum ivme yönünün etkili olduğu spektral genişlik arasında doğru orantılı iyi bir ilişki mevcuttur.

Yakın fay yer hareketlerinde doğrultu etkisi içeren faya normal yön [11] ve maksimum hız yönü [14], büyük atımlı ve/veya geniş ivme tesir bölgeli yer hareketlerinde, küçük periyotlu yapılar için en etkili yön olmamaktadır. Bunun yerine maksimum ivme yönünde elde edilen yer hareketi bileşeni daha etkilidir.

İvme, hız ve deplasman spektrumları yer hareketlerinin özelliklerini ve hasar potansiyellerini belirleyen temel ölçütlerdendir. Bu nedenle maksimum spektral yönlerin polar değerlerinin elde edilmesi etkili yönlerin belirlenmesinde önemlidir. Şekil 4.8.’de Kocaeli depremi Yarımca kaydının spektral ivme, hız, deplasman ve göreli kat ötelenmesi spektrumlarının minimum ve maksimum aralıkları verilmektedir. Spektrumlarda atım periyoduna yakın periyotlarda spektral ivme, deplasman ve göreli kat ötelenmesi talepleri maksimum olmaktadır. Özellikle bu periyotta maksimum talepler, minimum taleplerin yaklaşık iki katıdır. Şekil 4.9’da Kocaeli depremi Yarımca kaydı, Erzincan depremi Erzincan kaydı ve Imperial Valley depremi Elcentro Array 4 kaydının spektral ivme, hız ve deplasman polar değerleri verilmektedir. Sepktral hız ve deplasman değerleri maksimum hız ve deplasman yönlerdedir. Ancak maksimum spektral ivme değerleri, maksimum ivme değerlerinden farklı yönlerde meydana gelebilmektedir. Spektral ivme genellikle küçük periyotlarda yüksek olmaktadır, yer hareketinin maksimum ivme (PGA) değeri de küçük periyotlu bölgede etkili olmaktadır. Bu nedenle spektral ivme ile PGA değerleri küçük periyotlu bölgelerde birbirinden farklı yönlerde oluşmalarına rağmen birbirine yakın hasar potansiyellerine sahiptir.

4.2.1. Göreli Kat Ötelenmesi Spektrum Şiddeti

Tepki spektrumu deprem yer hareketine maruz yapılarda meydana gelen maksimum global taleplerin belirlenmesinde kullanılmaktadır. Buna karşın tepki spektrumuyla deprem yer hareketinin yapıdaki lokal taleplerini belirlemek sürekli mümkün ve kesin olmamaktadır. Göreli kat ötelenmesi spektrumu birçok modun etkisini içerdiği için yapıda meydana gelen lokal talepleri belirleyebilmektedir. Maksimum lokal ve global deformasyonlar aynı zamanda meydana gelemeyebileceği için tepki spektrumu ile lokal deformasyonları belirlemek çok zor ve karmaşıktır [10]. Akkar [16] yakın fay yer hareketleri için göreli kat ötelenmesi spektrum şiddetini, PGV değeri paralelinde bir parametre olarak vermektedir. Bu parametre göreli kat ötelenmesi spektrumunun 0.3–3.0 periyotları arasında kapladığı alan olarak tanımlanmaktadır.

Büyük depremler büyük atımlı yer hareketleri meydana getirmektedir. Meydana gelen atımlar yapı içerisinde bir dalga gibi yayılır [10]. Şekil 4.10’da görüldüğü gibi yer

hareketlerinin göreli kat ötelenmesi spektrumu atım süresine bağlı olarak değişmektedir. Küçük atım periyotlu yer hareketlerinin göreli kat ötelenme spektrumları küçük periyotlarda yüksek değerlere ulaşırken, büyük atımlı yer hareketlerinin spektrumları ise büyük periyotlarda yüksek değerlere ulaşmaktadır. Bu nedenle 0.3–3.0 sn periyotlar arasındaki spektrum şiddeti büyük atımlı yer hareketleri için yeterli olmamaktadır.

Göreli kat ötelenmesi spektrum şiddeti ve hız yönleri genellikle birbirlerine yakın yönlerde maksimum olmaktadır. Ancak spektrum aralığının, atım periyotuna göre, kısa alınması bu yönlerin önemli ölçüde farklılaşmalarına neden olabilmektedir. Şekil 4.10’da Erzincan depremi Erzincan kaydı için, farklı aralıklı, göreli kat ötelenmesi spektrum şiddetlerinin polar değerleri verilmektedir. Spektral aralığın atım süresinden küçük olması (T=0.3-1.5 sn) göreli kat ötelenmesi spektrumunun farklı yönlerde maksimum olmasına neden olmaktadır.

Bölüm 3’de verildiği gibi yakın mesafe etkileri genellikle 0.7 sn periyottan daha büyük periyotlarda görünmektedir. Bu nedenle göreli kat ötelenmesi spektrum şiddeti hesaplanırken, küçük periyotlar kullanılan spektral aralığın dışında tutulmuştur. Çalışmanın bu kısmında göreli kat ötelenmesi spektrum şiddeti geliştirilerek aşağıdaki gibi elde edilmektedir.

(4.2) dT Ds I_Ds =

∫

Burada Ds ve T sırasıyla göreli kat ötelenmesi spektrumu ve spektral periyottur.