Farklı sismotektonik özelliklere sahip bölgelerdeki elastik enerjinin soğurulması da farklı olacaktır. Dolaysıyla, bir bölge için geliştirilen azalım ilişkisi, başka yerler için kullanılması telafisi zor hatalara sebep olabilir (Trifunac and Brady 1975). Bu yüzden, farklı jeolojik ve sismo-tektonik özellikler gösteren bölgeler için özel sönüm denklemlerinin oluşturulması daha iyi bir yaklaşımdır. Çünkü, bir bölgede kuvvetli yer hareketinin en büyük genlik değerini etkileyen en önemli parametreler; depremin büyüklüğü, yer kabuğunun heterojen yapısı, kaynak mekanizması ve kaynak uzaklığıdır. Kuvvetli hareketinin genliği, süresi, frekans içeriğinin değişimi genellikle kaynak mekanizması, kaynak uzaklığı, yayılım hattı jeolojisi, topografya ve yerel zemin koşullarının bir fonksiyonu olarak önemli ölçüde değişim gösterir. Başka ülkeler ve bölgeler için yapılan çalışmalar, bir başka ülkenin veya bölgenin, yerel ve yüzeye yakın heterojen birimlerinin ve fay kaynak mekanizmalarının etkilerini gerekli ölçüde temsil etmeyebilir. Bu durumda doğru bir ilişkilendirme yapılamayacağı gibi, sağlıklı bir sonuç da beklenmez. Dolaysıyla, ülkemizde bilimsel çalışmalarda daha güvenilir sonuçlara ulaşılması için bölgesel bazda ve bölgenin kendi dinamik koşullarında bu tür ivme-azalım ilişkilerinin geliştirilmesi büyük önem arz eder.
Bu sebeple, ülkemizde kuvvetli yer hareketinin kurulduğu yıllardan (1976) günümüze Marmara bölgesinde meydana gelen depremlerden alınan ivme kayıtlarının bir tasnifi yapılmıştır. Özellikle, 1999 yılında Marmara bölgesinde meydana gelen iki tahripkar deprem sırasında ve sonrasında kaydedilen ana şok kayıtları ve önemli bir kısmı ilk defa bu çalışmada kullanılan artçı şok kayıtları, bölge için yapılan model çalışmalarının temelini teşkil etmiştir. Ülkemizde ilk defa bu yoğunlukta sağlanan ivme kayıtlarıyla, bölge için zengin bir veri kataloğu oluşturulmuştur.
Hazırlanan veri setindeki parametrelerle ilgili açıklamalar, Bölüm 3’te detaylı olarak açıklandığı için, ilgili parametrelere aşağıda özetle değinildikten sonra, model çalışmalarına ve değerlendirmelere yer verilmiştir.
5.5.1. Kuvvetli yer hareketi veri seti
Çalışma kapsamında, 1983 yılından günümüze (2007) kadar Marmara bölgesinde meydana gelmiş farklı zemin koşullarında alınan ivme kayıtları kullanılmıştır. Üç bileşen ivme kayıtlarının (bir düşey ve iki yatay bileşen), iki yatay bileşeninden mutlak değer olarak en büyük pik ivme (PGA: Peak Ground Acceleration) değeri kullanılmıştır. Kullanılan sayısal veriler, ham (düzeltilmemiş) veriler olup, önemli bir değer yitimine neden olmayacak şekilde, 0.2 Hz Low-Cut ve 25 Hz High-Cut frekans aralığında Butterworth-Band geçişli filtre penceresinden incelenmiştir. Kayıtlarda görülen eksen kaymaları, temel çizgisi düzeltmesi (base line correction) yapıldıktan sonra değerlendirmeye alınmıştır. Literatürde yaygın olarak en büyük pik ivme (PGA) ve spektral ivme (PSA: pseudo spectral acceleration) olarak tanımlandığı için, bu çalışmada da aynı tanımlamalar yapılmıştır. Bu alışmada, insanların hissedebilir eşik değeri olarak kabul edilen PGA ≥ 1cm/sn2 (gal) ve PSA için ≥ 10 cm/sn2 ivme değerine sahip akselerogramlardan oluşan bir veri kataloğu oluşturulmuştur. Veri setinde PGA için ana şok ve artçı şoklardan oluşan 128 depreme ait toplam 721 üç bileşen ivme kaydı yer almaktadır (EK-B). Evvela doğrudan bu veri setiyle (PGA ≥ 1cm/sn2) bir analiz yapılmış, fakat küçük pik ivmelerin sayısı baskın olduğundan dolayı iyi bir temsil örneği oluşmamıştır. Daha sonra, PGA ≥ 3 cm/sn2 değerleri için ikinci bir analiz yapılmış ve sonucun nispeten iyi olduğu görülmüştür. Fakat, analiz dışı bırakılan bu verilere (PGA< 3 gal, 191adet) rağmen, analiz sonucunun halen önemli sayıdaki bu küçük değerlerden (3 ≤ PGA<5 gal, 120 adet) etkilendiği görülmüştür. Bu sebeple, kayıtların önemli bir kısmı (311 adet) 5 cm/sn2’den daha küçük pik ivme genliğine sahip olduklarından dolayı yapılan analizde kullanılmamıştır. Dolaysıyla, PGA için 410 adet ( ≥ 5 cm/sn2) ve PSA için ise, 127 ( ≥ 10 cm/sn2) adet ivme kaydı regresyon analizinde kullanılmıştır.
5.5.2. Magnitüd türü
Deprem magnitüd parametresi için, bölgedeki istasyonlarının yoğunluğu ve sistematik bir hata öngörüsü ile tek kurum verisi kullanmanın daha doğru olacağı kanaatiyle, KRDAE’nin katalog bilgileri (Kalafat v.d., 2000, Kalafat v.d., 2001)
tercih edilmiştir. KRDAE’nin bu kataloglarında çoğunlukla süreye bağlı (Md) magnitüd yer almaktadır. Bölüm 4.2 ‘de detaylı açıklandığı gibi, farklı magnitüd ölçekleri arasında geliştirilen ampirik dönüşüm bağıntılarıyla, iki magnitüd ölçeği (MD ve MW) tanımlanmıştır. PGA için magnitüd aralığı 4.0 ≤ MD-MW ≤ 7.6, PSA ve ikinci bir PGA modeli için 5.0 ≤ MW ≤ 7.6 olan depremler kullanılmıştır.
Model çalışmalarında her iki magnitüd türü (MD ve MW ) kullanılmıştır. Çeşitli mühendislik uygulamalarında ve azalım ilişkilenin geliştirilmesinde deprem büyüklüğü için, günümüzde moment (MW) magnitüd tercih edilen ölçektir. Bu sebeple, yapılan değerlendirmeler genellikle MW ölçeği ile yapılmıştır.
5.5.3. Mesafe ölçütü
Bölüm 4.2 de ayrıntılı olarak açıklandığı üzere, bir çok araştırmacı çalışmalarında değişik mesafe ölçütleri (yırtılmanın merkezine, depremin dış merkezine, enerji merkezine, yüzeydeki kırılma düzleminin projeksiyonuna, iç merkeze, eşdeğer iç merkeze, yırtılma düzlemine ve sismojenik yırtılma düzlemine olan uzaklık gibi) kullanmışlardır. Son yıllarda yapılan çalışmalarda, yüzey kırığına olan yakınlık mesafesi kullanımı yaygınlaşmaktadır. Kayıt istasyonu ile yer yüzeyindeki yırtılmanın düşey izdüşümüne olan uzaklığı, en yakın mesafe olarak tanımlanmaktadır (Joyner ve Boore, 1981, 1988; Boore vd., 1993, 1994, 1997). Bu çalışma kapsamında, evvela depremin dış merkez (Repi) mesafesi ve daha sonra içmerkez (Rhyp) mesafesi kullanılarak analizler yapılmıştır. Verilen her iki mesafe ölçütü (Rhyp ve Repi) kullanılarak yapılan analizde, iç merkez (Rhyp) mesafesinin daha iyi bir ilişki (korelasyon) verdiği görülmüştür. Ancak, uzun yüzey kırığı meydana getiren büyük depremlerden (ör: 1999 Kocaeli ve Düzce depremleri) alınan ivme kayıtları için, her iki (Repi , Rhyp) mesafe ölçütünün de iyi sonuç vermediği tespit edilmiştir. Bu tespit üzerine, yırtılmanın yer yüzündeki izine en kısa mesafe üzerinde çalışılmıştır. Yırtılma izine en yakın mesafe (Rrup), diğer parametrelerle beraber doğrusal regresyon analizi yapılarak, tahmini bir “h” katsayısı elde edilmiştir. Yırtılma izine en yakın mesafe (Rrup) ve h değerlerinin kareleri toplamının karekökünden yeni bir mesafe (Rrh) ölçütü belirlenmiştir.
Mesafe ölçütü olarak deprem kaynağı ile gözlenen yer (istasyon) arasındaki uzaklık için; kayıt istasyonu ile fay kırığının yer yüzeyindeki düşey izdüşümüne en yakın mesafe (Joyner ve Boore, 1981) tanımı kullanılmıştır. Uzun yüzey kırığı, sığ ve büyük depremlerle oluşacağından dolayı, küçük depremler için zaten böyle bir tanımlama beklenemez. Dolayısıyla, yüzey kırığı oluşturmayan veya belirlenemeyen depremler için, h parametresi ile beraber episantır (Repi) mesafesi esas alınmıştır.
5.5.4. Zemin grubu tanımlaması
Kuvvetli yer hareketi kayıt istasyonlarındaki zemin koşullarını belirlemek için yapılan çalışmalara göre, üst 30 metredeki ortalama kayma-dalgası hızının (VS30 ) zemin koşullarını tanımlamak için bir parametre olarak kullanılabileceği gözlenmiştir (Borcherdt. 1992; Anderson vd., 1996). Benzer şekilde, bir çok araştırmacı (Boore vd., 1993; Borcherdt, 1994; Sadigh vd., 1986, 1993; Idriss, 1991a,b; Abrahamson ve Silva, 1995, 1996) geliştirdikleri azalım ilişkilerinde zemin sınıfı için, kayma-dalgası hızı parametresine göre tanımlama yapmışlardır. Ayrıca Wills ve Silva (1998), yerel zemin koşullarının etkilerini belirlemek için; topografik etkiler, üç boyutlu basen etkileri, empedans zıtlığı ve kırılmanın yönlenme etkilerinin önemini de dikkate alarak, üst 30 metredeki ortalama kayma-dalgası hızı, jeolojik birimleri tanımlamak için bir parametre olarak önermiş ve uygulamışlardır.
Bu çalışmada, kuvvetli yer hareketi kayıt istasyonlarının bulunduğu zemin etkilerini belirlemek için, ortalama kayma-dalgası hızı (VS30 ) kriteri esas alınmıştır. İstasyonların zemin şartları, Türkiye Deprem Yönetmeliği (BİB-2007)’nde belirtilen zemin parametrelerine göre tanımlanmıştır. Yönetmelikle uyumlu olarak, ivme-ölçer lokasyonları da dört kategoride; A: kaya, B: sert zemin, C: yumuşak zemin ve D: çok yumuşak zemin olarak değerlendirilmiştir. Türkiye Deprem Yönetmeliği (2007)’ne göre belirlenen zemin grupları, zemin tanımlamaları, kayma-dalgası hız değerleri ve bu kıstaslara ilişkin kullanılan veri sayısı Tablo 5.2’de verilmiştir.
İvme kayıtlarının alındığı zemin koşullarını, kayma-dalgası hızı ile tanımlayıp değerlendirmek, yaygın olarak kabul gören bir yaklaşımdır. Ancak, verileri kullanılan tüm kayıt istasyon yerleri için kayma-dalgası hız değerleri belli değildir. Bunun için, özel ve kapsamlı arazı çalışmaları ve araştırmalar gerekmektedir. Verilerin kullanıldığı ivme-ölçer noktalarının tamamında olmasa da, bazı istasyon yerlerinde (30 civarında) jeofizik-sismik çalışmalar yapılmış ve kayma–dalgası hız değerleri belirlenmiştir. Bu istasyonlara ait kayma-dalgası hız değerleri, DAD’nin web sayfasında (angora.deprem.gov.tr) ve Rosenblod vd. (2001)’nin yaptığı çalışmadan (Ek C) sağlanmıştır.
İstasyon yerlerinde yapılan sismik deneyler, kurumların verdiği zemin sınıfı bilgileri, jeolojik haritalar ve arazi gözlemleri birlikte değerlendirilmiştir. Bunun sonucu, gerek yerinde belirlenen ve gerekse tahmin edilen eşdeğer kayma-dalgası hızı, Yönetmelikte belirtilen değerlerle ilişkilendirilmiştir. Buna göre, yerel zemin koşullarının belirlenmesi için tanımlanan indeks değişkenleri, çok yumuşak zeminler için; SD = 1ve SB = SC = 0, yumuşak zemin için; SC = 1ve SB = SD = 0 ve sert zeminler için; SB = 1ve SC = SD = 0 olarak alınmıştır. A grubu zemini temsil eden veri sayısı çok az sayıda (13) olduğu için, A ve B grubu zeminler birlikte değerlendirilmiştir.
Tablo 5.2. Azalım ilişkisi modelinde kullanılan zeminlerin tanımlanması
Zemin Grubu Kayma dalgası hız
değerleri (m/sn) Zemin Tanımlaması Kayıt Sayısı
A > 700 Kaya 16 kayıt
B = 300 - 700 Sert Zemin 130 kayıt
C = 200 - 400 Yumuşak Zemin 121 kayıt
D < 200 Çok Yumuşak Zemin 456 kayıt
5.5.5 Fay tipi
Bu çalışmada kullanılan kuvvetli yer hareketi veri seti, genç tektonik (neo-tektonik) dönemde Marmara Bölgesi’nde en etkin tektonik yapıyı oluşturan Kuzey Anadolu
Fay (KAF) sisteminin Kuzeybatı kesimini kapsamaktadır. Bölgede, Kuzey Anadolu Fay Zonu, çok sayıda segment ile bu segmentleri oluşturan kademeli ve sağ yanal atımlı faylar tarafından temsil edilmektedir. Dolaysıyla alınan kayıtlar, sağ yönlü doğrultu-atımlı transform nitelikli fay mekanizmasına sahip depremlerden sağlanmıştır. Fay yırtılma zonu, yer yüzüne yaklaşık 20 km mesafe ile sınırlı, sığ depremlerle karakterize edilir. Kuvvetli hareket kayıtları, genellikle aynı kaynak mekanizmasına sahip depremlerden teşkil edildiği için, fay türü ayrı bir parametre olarak regresyon analizinde yer almamıştır.