1 MayÝs 2003 Bingšl depremi (M
W=6.4) kuvvetli hareket kayÝtlarÝnÝn incelenmesi
Investigation of strong motion records of the May 1, 2003 Bingšl earthquake (M
W=6.4)
Eßref YAL‚INKAYA
Üstanbul †niversitesi, MŸhendislik FakŸltesi, Jeofizik MŸhendisliÛi BšlŸmŸ, 34850 AvcÝlar, ÜSTANBUL
…Z
1 MayÝs 2003Õte yerel saatle 03:27Õde meydana gelen Bingšl depremi (MW=6.4), 177 kißinin yaßamÝnÝ yitirmesine, 530 kißinin yaralanmasÝna, 308 binanÝn •škmesine ve 2000Õin Ÿzerinde binanÝn ise aÛÝr hasar gšrmesine neden olmußtur. Depreme neden olan fay, DoÛu Anadolu Fay ZonuÕna yaklaßÝk dik, saÛ yšnlŸ doÛrultu atÝm karakterine sahip ikincil bir faydÝr. Deprem, bšlgede yer alan 4 ivme šl•er istasyonunda kaydedilmißtir. Bingšl (BNG) istasyo- nu KB-GD uzanÝmlÝ fay dŸzlemine yaklaßÝk 8 km uzaklÝktadÝr ve en bŸyŸk ivme KG bileßende 546 cm/s2Õdir. Uzak istasyonlarda ivmelerin ampirik eßitliklerden tahmin edilenin altÝnda kalmasÝ, bšlgedeki soÛurmanÝn yŸksek oldu- Ûunu gšstermektedir. BNG istasyonunun fayÝn gŸneydoÛu ucuna yakÝn olmasÝ ve KG bileßeninde gšrŸlen yŸksek ivmeler, bu istasyon kayÝtlarÝnÝn ileri yšnlenme etkisi taßÝdÝÛÝnÝ gšsteriyor olabilir. Zaman kayÝtlarÝnda S dalgalarÝ- nÝn 0.5 s kadar kesilmesi, kÝrÝk cephesinin istasyona erißmesi ile ilgili olduÛu dŸßŸnŸlmektedir. Hesaplanan kÝrÝlma hÝzÝ yaklaßÝk 2.5 km/sÕdir. BNG istasyonunda hesaplanan spektral ivme deÛerleri sadece dŸßŸk periyodlarda (0.1- 0.2 s) yšnetmeliÛin šngšrdŸÛŸ deÛerlerin Ÿzerindedir.
Anahtar kelimeler: Bingšl depremi, ivme, kÝrÝlma hÝzÝ, kuvvetli hareket kayÝtlarÝ, sŸre, yšnlenme etkisi.
ABSTRACT
The Bingšl earthquake of May 1, 2003 (MW=6.4) occurred at 03:27 local time, with the epicenter about 15 km north of the city center of Bingšl. The earthquake resulted in 177 deaths, 530 injures, collapse to 308 buildings, and da- mage to more than 2000 buildings. The Bingšl earthquake was caused by the right-lateral strike slip faulting, lying in the NW-SE direction approximately normal to the East Anatolian Fault Zone. The earthquake was recorded by 4 strong motion instruments located in the region. The nearest station to the epicenter is Bingšl (BNG) station which is located 8 km far away from the KB-GD fault plane. The maximum acceleration was measured 546 cm/sec2on the NS component of the BNG station. The peak accelerations recorded at the distance stations are below the empirical predictions, because of probably high attenuation at the region. Records of the BNG station located at southeastern tip of the fault indicate the forward directivity effects. On the time records, S waves clip- ped during 0.5 sec may be point out to the passing of rupture front from the station. The estimated rupture velo- city is 2.5 km/sec. The spectral accelerations are only higher at low periods than the amplitudes of design spect- ra in the current Turkish code.
Key words: Bingšl earthquake, acceleration, rupture velocity, strong motion records, duration, directivity.
E. Yal•Ýnkaya
E-mail: eyalcin@istanbul.edu.tr
GÜRÜÞ
1 MayÝs 2003 Bingšl depremi, yerel saatle 03:27Õde meydana gelmiß ve ilk belirlemelere
gšre 177 kißinin yaßamÝnÝ yitirmesine, 530 kißi- nin yaralanmasÝna, 308 yapÝnÝn •škmesine ve 2000Õin Ÿzerinde binanÝn ise aÛÝr hasar gšrme- sine neden olmußtur (EERI, 2003). Depremin
me neden olan fayÝn doÛrultusu i•in iki olasÝlÝk vardÝr. Bunlardan birincisi kuzeydoÛu-gŸneyba- tÝ uzanÝmlÝ (K66D), ikincisi ise kuzeybatÝ-gŸney- doÛu uzanÝmlÝ (K24B) olasÝ faylardÝr (Þekil 1).
Deprem, a•Ýk bir yŸzey kÝrÝÛÝ olußturmadÝÛÝ i•in, baßlangÝ•ta faylanma doÛrultusu hakkÝnda fark- lÝ gšrŸßler ortaya •ÝkmÝßtÝr. Depremden sonra yŸzlerce art•Ý sarsÝntÝ meydana gelmißtir ve ha- len olmaya da devam etmektedir. Þekil 1Õde KRDAE tarafÝndan rapor edilen ve 04.08.2003 tarihine kadar meydana gelmiß art•Ý sarsÝntÝla- rÝn dÝß merkezleri gšsterilmektedir. Bu tarihe ka- dar olußan en bŸyŸk art•Ý sarsÝntÝ 4.6 bŸyŸklŸ-
faylarÝn tetiklendiÛi ve art•Ý sarsÝntÝlarÝn daÛÝl- mÝß bir gšrŸntŸ vermesine neden olduÛu dŸßŸ- nŸlebilir. Ancak, M>4.0 olan art•Ý sarsÝntÝlar i•in KB-GD yšnŸnde bir dizilim gšrmek mŸmkŸndŸr (http://www.koeri.boun.edu.tr/sismo/bin- gol.htm). Bunun yanÝ sÝra, T†BÜTAK Marmara AraßtÝrma Merkezi (MAM;
www.ydbae.mam.gov.tr) tarafÝndan bšlgede ku- rulan 6 adet istasyonda yapÝlan art sarsÝntÝ ka- yÝt •alÝßmasÝnda, 2-5 MayÝs 2003 arasÝnda kay- dedilen art•Ý sarsÝntÝ dÝß merkezleri KB-GD yš- nelimli bir fay dŸzlemini a•Ýk•a desteklemekte- dir (Þekil 2). Benzer bulgulara, Ko•yiÛit vd.
Þekil 1. Bingšl ve •evresinde yer alan baßlÝca faylar (KAFZ: Kuzey Anadolu Fay Zonu, DAFZ: DoÛu Anadolu Fay Zonu). 1 MayÝs 2003 Bingšl depremi (yÝldÝz) ve 4 AÛustos 2003 tarihine kadar KRDAE tarafÝndan rapor edilen art•Ý sarsÝntÝ yerleri (daireler). Bingšl depremini kaydeden ivme šl•erler (Ÿ•genler) ve okunan en bŸyŸk ivme deÛerleri (BNG: Bingšl; TER: Tercan; ERC: Erzincan; ELZ: ElazÝÛ).
Figure 1. The main faults located in Bingšl and vicinity (KAFZ: North Anatolian Fault Zone, DAFZ: East Anatolian Fault Zone). Locations of the May 1, 2003 Bingšl earthquake (star) and the aftershocks (circles) repor- ted by KOERI up to August 4, 2003. The accelerometers (triangles) recorded the Bingšl earthquake and the peak ground accelerations (BNG: Bingšl; TER: Tercan; ERC: Erzincan; ELZ: ElazÝÛ).
(2003) ve PÝnar vd. (2003)Õnin raporlarÝnda da rastlanÝlmaktadÝr. Her ne kadar dalga kayÝtlarÝ- nÝn ters •šzŸmŸ ile elde edilen fay dŸzlemi •š- zŸmlerinde fay doÛrultusu K24-26B ßeklinde bu- lunsa da (KRDAE; www.koeri.boun.edu.tr ve Amerika Jeolojik AraßtÝrmalar Merkezi-USGS;
www.usgs.gov), art•Ý sarsÝntÝ dizilimi yaklaßÝk K42B yšnŸnde bir fay doÛrultusuna ißaret et- mektedir (bkz. Þekil 2). Ko•yiÛit vd. (2003) ise, depreme neden olan fay doÛrultusunu K65B olarak vermißlerdir. Her bir durumda, depreme
neden olan fay, saÛ yšnlŸ doÛrultu atÝmlÝ olup, eÛimi dŸßeye •ok yakÝndÝr.
Bšlge sismotektonik a•Ýdan, saÛ yšnlŸ doÛrultu atÝm faylanma karakterine sahip Kuzey Anadolu Fay Zonu (KAFZ) ve sol yšnlŸ doÛrultu atÝm fay- lanma karakterine sahip DoÛu Anadolu Fay Zo- nuÕnun (DAFZ) kesißtiÛi KarlÝovaÕya •ok yakÝn bir bšlgede yer alÝr (bkz. Þekil 1). Bu nedenle her iki sistemin doÛurduÛu kuvvetlerin etkisi al- tÝndadÝr. Bšlgede meydana gelen en son yÝkÝcÝ
Þekil 2. T†BÜTAK Marmara AraßtÝrma Merkezi tarafÝndan 2-5 MayÝs 2003 tarihleri arasÝnda 6 istasyonda (beyaz Ÿ•genler) kaydedilen art•Ý sarsÝntÝlarÝn yerleri (daireler). Bingšl (BNG) ivme šl•er istasyonu (siyah Ÿ•- gen), ve art•Ý sarsÝntÝ yerlerine baÛlÝ olarak 1 MayÝs 2003 Bingšl depremi (yÝldÝz) i•in tahmin edilen fay dŸzlemi (kesikli •izgiler).
Figure 2. Locations of the aftershocks (circles) recorded between 2-5 May 2003 at 6 stations (open triangles) dep- loyed by T†BÜTAK Marmara Research Center. Bingšl (BNG) accelerometer station (black triangle), and the fault plane (dashed lines) of the May 1, 2003 Bingšl earthquake (star) predicted from the locations of the aftershocks.
Gen• FayÝ
Ÿzerine dŸßmemektedir (bkz. Þekil 1 ve 2).
DAFZÕna gšre yaklaßÝk 15-20 km kuzeyde, Ko•- yiÛit vd. (2003) tarafÝndan belirtilen K65B doÛ- rultulu BŸyŸkyurt Fay ZonuÕnun yakÝnÝnda yer alÝr. Bu nedenle, DAFZ ile yaklaßÝk 90 derecelik a•Ý yapan ikincil bir fayÝn depreme neden oldu- Ûu a•ÝktÝr.
Muhtemelen bšlgenin aßÝrÝ heterojen ve kÝrÝklÝ yapÝsÝ, faylanma ile ilgili a•Ýk gšzlemlerin elde edilmesini engellemektedir. 6.4 bŸyŸklŸÛŸndeki sÝÛ odaklÝ bir deprem i•in belirgin bir yŸzey kÝrÝ- ÛÝnÝn olußmamasÝ dikkat •ekicidir. Ko•yiÛit vd.
(2003); uzunluklarÝ bir ka• metre ile 40 m arasÝn- da deÛißen, sŸreksiz, 50-500 m genißlikte bir zon i•inde daÛÝlmÝß, toplam uzunluÛu 17 km, genel gidißi ise K60-70B arasÝnda deÛißen bir seri yŸ- zey kÝrÝÛÝ belirlemißlerdir. Wells ve Coppersmith (1994) tarafÝndan šnerilen ampirik baÛÝntÝya gš- re, 6.4 bŸyŸklŸÛŸnde doÛrultu atÝmlÝ bir deprem i•in beklenen yŸzey kÝrÝÛÝ yaklaßÝk 15 kmÕdir.
Bšlge, 27 Haziran 1998 Adana-Ceyhan depre- minin meydana geldiÛi ‚ukurova bšlgesi gibi kÝ- rÝÛÝ šrtebilecek yumußak alŸvyon bir dolguya da sahip deÛildir. Depreme neden olduÛu dŸßŸnŸ- len BŸyŸkyurt Fay Zonu, hemen hemen tŸmŸyle Erken Miyosen-Pliyosen yaßlÝ andezitik ve dasi- tik volkanitler (Solhan Volkanitleri) i•inde geliß- mißtir (Ko•yiÛit vd., 2003). Zon i•inde bulunan volkanik kayalar aßÝrÝ derecede ezilip par•alan- mÝß ve ayrÝßmaya uÛramÝßtÝr. YŸzeye yakÝn bu bloklu, olduk•a ayrÝßmÝß ve par•alanmÝß yapÝ, kÝ- rÝlma enerjisinin bir •ok yšne daÛÝlmasÝna ve bu nedenle kÝrÝÛÝn yŸzeye erißememesine neden olmuß olabilir. Bir baßka neden, deprem kayna- ÛÝnÝn dŸßŸnŸlenden daha derinde olmasÝdÝr.
yaßamÝnÝ yitirdiÛi ‚eltiksuyu YatÝlÝ ÜlkšÛretim Bšlge Okul binasÝ 1975 deprem yšnetmeliÛine gšre 1998 yÝlÝnda tamamlanmÝß 4 katlÝ bir bina- dÝr (EERI, 2003). Bšlgede yapÝlan incelemeler sonucunda aÛÝr hasarÝn nedeni olarak yapÝm hatalarÝ ve yerleßime uygun olmayan yumußak zemin gšsterilmektedir (Ko•yiÛit vd., 2003; PÝ- nar vd., 2003; EERI, 2003).
Bu •alÝßmada, 1 MayÝs 2003 Bingšl depremi ana ßok kuvvetli hareket (ivme) kayÝtlarÝ incelen- miß ve šzellikleri yorumlanmÝßtÝr. ‚alÝßma dep- remden hemen sonra yapÝldÝÛÝndan, bir ilk ince- leme olarak deÛerlendirilmelidir. Deprem, Afet Üßleri Genel MŸdŸrlŸÛŸ tarafÝndan ißletilen bšl- gedeki 4 kuvvetli hareket kayÝt•ÝsÝ (Bingšl-BNG, Tercan-TER, ElazÝÛ-ELZ, Erzincan-ERC) tara- fÝndan kaydedilmißtir (bkz. Þekil 1). Üstasyonla- rÝn ana ßok dÝß merkezine uzaklÝklarÝ en fazla yaklaßÝk 119 km olup, šl•Ÿlen en yŸksek ivmeler
‚izelge 1Õde verilmißtir. Depremi kaydeden en yakÝn istasyon, depremin dÝß merkezine yakla- ßÝk 14 km, KB-GD uzanÝmlÝ fay dŸzlemine ise yaklaßÝk 8 km uzaklÝktaki ve •evresinde aÛÝr ha- sarÝn meydana geldiÛi Bingšl (BNG) istasyonu- dur (bkz. Þekil 2).
ÜVME KAYITLARI
Bir depremde hasarÝ kontrol eden en šnemli fak- tšrlerden birisi en bŸyŸk ivme deÛeridir. 1 MayÝs 2003 Bingšl depremini kaydeden 4 ivme šl•er istasyonunda bileßen farkÝ gšzetmeksizin šl•Ÿ- len en bŸyŸk ivmeler Þekil 1Õdeki harita Ÿzerin- de gšsterilmiß, her bir bileßende šl•Ÿlen en bŸ- yŸk ivmeler ise ‚izelge 1Õde verilmißtir. En bŸ-
‚izelge 1. 1 MayÝs 2003 Bingšl depremiyle ilgili kuvvetli yer hareketi kayÝt istasyonlarÝna ait parametreler ve en bŸyŸk ivme deÛerleri.
Table 1. Parameters of the stations and maximum accelerations for each component of the May 1, 2003 Bingšl earthquake.
KG DB DŸßey UzaklÝk
Üstasyon Enlem Boylam (cm/s2) (cm/s2) (cm/s2) (km)
Bingšl (BNG) 38.886 40.501 546 277 472 14
Tercan (TER) 39.780 40.394 5 10 4 86
Erzincan (ERC) 39.743 39.512 8 8 4 117
ElazÝÛ (ELZ) 38.672 39.193 8 7 5 119
Þekil 3. En bŸyŸk ortalama yatay bileßen ivmeler ve Campbell (1997), Sadigh vd. (1997) ve
…zbey vd. (2003) tarafÝndan šnerilen uzaklÝk-azalÝm ilißkileri (Kesikli eÛriler …z- bey vd. (2003) eÛrisi +/-1 standart sapma- larÝ gšstermektedir).
Figure 3. Recorded maximum horizontal accelerati- ons and attenuation relationships propo- sed by Campbell (1997), Sadigh et al.
(1997), and …zbey et al. (2003) (Dotted li- nes represent plus and minus standard deviation for …zbey et al. (2003) curve).
yŸk ivmelerin uzaklÝkla azalÝmÝ Þekil 3Õte Sadigh vd. (1997), Campbell (1997) ve …zbey vd.
(2003) tarafÝndan šnerilen ampirik azalÝm eÛri- leri ile birlikte gšsterilmißtir. Grafikte en bŸyŸk ivmeler, KG ve DB bileßenlerin geometrik orta- lamasÝ alÝnarak hesaplanmÝßtÝr. Ampirik eÛriler, doÛrultu atÝmlÝ faylanmalar i•in Sadigh vd.
(1997) eÛrisinde, zemin tŸrŸ olarak yumußak kaya (TŸrkiye 1998 deprem yšnetmeliÛinde yaklaßÝk Z2 sÝnÝfÝ) alÝnarak, Campbell (1997)Õnin šnerdiÛi eÛride ise, sÝkÝ zemin (Z3 zemin sÝnÝfÝ) koßulu kabul edilerek hesaplanmÝßlardÝr. …zbey vd. (2003)Õnin TŸrkiye depremleri i•in šnerdikle- ri ampirik eÛrilerde ise, yaklaßÝk Z3 tipi zemin sÝ- nÝfÝ (180 m/s ≤ VS30 ≤ 360 m/s) kullanÝlmÝßtÝr.
‚alÝßmada kullanÝlan 4 istasyon yeri i•in ayrÝntÝ- lÝ bir zemin araßtÝrmasÝ olmamasÝna karßÝn, benzer jeolojik birimlerle karßÝlaßtÝrÝlÝrsa genel olarak orta sÝkÝ (Z3) zeminler olarak kabul edile- bilirler (http://www.deprem.gov.tr). Üstasyonlar i•in kullanÝlan uzaklÝklar (bkz. ‚izelge 1), ampi- rik baÛÝntÝlarda kabul edilen deÛerlerden (Abra- hamson ve Shedlock, 1997) biraz farklÝdÝr. Bu
•alÝßmada kullanÝlan uzaklÝklar, istasyon-dep-
rem dÝß merkezi arasÝndaki mesafelerdir. Dep- rem kÝrÝÛÝnÝn uzunluÛunun yaklaßÝk 15 km olabi- leceÛi dŸßŸnŸlŸrse, kullanÝlan dÝß merkez uzak- lÝklarÝnÝn šzellikle uzak istasyonlar i•in sonu•la- rÝ pek fazla etkileyeceÛi dŸßŸnŸlmemektedir.
Þekil 3Õte gšrŸldŸÛŸ gibi, Bingšl (BNG) istasyo- nunda kaydedilen en bŸyŸk ivme, ampirik eÛri- lerin biraz ŸstŸnde iken, uzak istasyonlardaki iv- meler tahmin edilen deÛerlerin altÝndadÝr. Uzak istasyonlardaki ivmelerin dŸßŸk kalmasÝnÝn ne- deni, bšlgedeki aßÝrÝ kÝrÝklÝ kabuk yapÝsÝndan dolayÝ dalgalarÝn tahmin edilenin Ÿzerinde soÛu- rulmasÝ olabilir. BNG istasyonundaki ivmenin tahmin edilenden yŸksek olmasÝnÝn nedeni ise, ilerleyen bšlŸmlerde deÛinileceÛi gibi, bir ileri yšnlenme etkisi veya kštŸ zemin koßullarÝ, ya da topoÛrafya etkisi nedeniyle olußan bŸyŸtme- ler olabilir (EERI, 2003; Ko•yiÛit vd., 2003).
BNG istasyonu, ßehri ikiye bšlen ‚apak•ur ve Gayt derelerinin getirdiÛi yama• molozlarÝndan olußan bir sÝrt Ÿzerinde kuruludur.
Son zamanlarda yapÝlan •alÝßmalar; bŸyŸk yŸ- zey kÝrÝÛÝ olußturan depremlerin genliklerinin, yŸzey kÝrÝÛÝ Ÿretmeyen yani gšmŸlŸ kÝrÝÛa sahip depremlerin genliklerine gšre sistematik olarak daha kŸ•Ÿk olduÛunu gšstermißtir (Somerville, 2003). Bunun en son šrnekleri 17 AÛustos 1999 Üzmit-GšlcŸk ve 20 EylŸl 1999 Tayvan deprem- leridir. Her iki deprem de bŸyŸk yŸzey kÝrÝklarÝ- na sahip olmalarÝna karßÝn, kÝsa ve orta periyot- larda ampirik deÛerlerin %40 altÝnda genliklere sahiptirler (Somerville, 2003). Bingšl depremi de gšmŸlŸ bir kÝrÝÛa sahiptir ve BNG istasyo- nunda ŸrettiÛi genlikler ampirik deÛerlerden yŸksektir. …zellikle TŸrkiye i•in šnerilen ampirik eÛride (…zbey vd., 2003) 17 AÛustos 1999 Üz- mit-GšlcŸk depremi šnemli bir etkiye sahiptir.
Þekil 4Õte 1 MayÝs 2003 Bingšl (Mw=6.4) depre- minin BNG istasyonu Ÿ• bileßen ivme kaydÝ ve bunlardan integrasyon yolu ile elde edilen hÝz ve yerdeÛißtirme kayÝtlarÝ gšsterilmißtir. Üntegras- yon sÝrasÝnda veriye sadece temel •izgisi (base- line) dŸzeltmesi uygulanmÝßtÝr. Þekil 4Õte gšrŸl- dŸÛŸ gibi, KG bileßendeki en yŸksek ivme (546 cm/s2), DB bileßenin (277 cm/s2) yaklaßÝk 2 ka- tÝdÝr. BNG istasyonu, Þekil 2Õde gšsterilen art•Ý sarsÝntÝlarÝn merkezlerinden yararlanÝlarak belir- lenen fay dŸzlemine en az 8 km uzaklÝktadÝr. Üs- tasyon, fayÝn tam šnŸnde yer almamakla birlik- te, GD ucunda ve KBÕya doÛru hareket eden blok Ÿzerindedir. Bu konumu nedeniyle yšnlen-
En bŸyŸk ivme (g) Geometrik ortalama yatay bileßen
UzaklÝk (km)
Sadigh vd. (1997) Campbell (1997)
…zbey vd. (2003)
…zbey +/-1t. sapma
me etkisi (directivity) (Somerville vd., 1997) taßÝ- yor olmasÝ olasÝdÝr. YakÝn istasyonlarda ileri yšnlenme etkisi (forward directvity), yani kÝrÝÛÝn istasyona doÛru ilerlemesi, faya dik bileßende uzun periyodlu enerjinin •oÛalmasÝna, genliÛin paralel bileßenden bŸyŸk olmasÝna ve daha kÝ- sa deprem sŸresine neden olur (Somerville vd., 1997). Bingšl depremi dÝß merkezinin tahmin edilen fay dŸzleminin yaklaßÝk ortasÝnda yer al- masÝ kÝrÝÛÝn her iki yšne ilerlediÛinin gšstergesi olabilir. BNG istasyonu KG bileßen hÝz ve yerde- Ûißtirme kayÝtlarÝnda gšzlenen doruk (puls) ßek- lindeki hareket bir ileri yšnlenme etkisini gšster- mektedir. Ancak, KG bileßen faya dik deÛil, yak- laßÝk 24 derecelik bir a•Ýya sahiptir. KG bileßen yerdeÛißtirme kayÝtlarÝnda kuzeye doÛru (pozitif
cÝk hareketleri gšrŸlmektedir. Þekilden gšrŸldŸ- ÛŸ gibi, hareketin šnemli bir bšlŸmŸ kuzey-gŸ- ney yšnŸndedir ve KG bileßendeki yŸksek ivme- lerden dolayÝ par•acÝk hareketi saat yšnŸnde bir dšnme yapmaktadÝr. Yatay dŸzlemdeki yerde- Ûißtirmeler ise, par•acÝÛÝn kuzeye gitmesi ve geri gelmesi ßeklindedir.
Deprem-hasar ilißkisinde ivmenin yanÝnda šnemli bir diÛer parametre kÝrÝlma boyu ile ilißki- li olan depremin sŸresidir. Þekil 6Õda her iki ya- tay bileßen i•in Arias ßiddetleri (Arias, 1970) ve Arias ßiddetinin %5 ile %95Õi arasÝndaki zaman farkÝndan hesaplanan etkili sŸreler (D5-95) gšs- terilmektedir. KG bileßen i•in etkili sŸre D5-95 = 4.59 s, DB bileßen i•in D5-95= 6.68 sÕdir. KG bi- leßendeki etkili sŸrenin kÝsalÝÛÝ, yukarÝda da de- ÛinildiÛi gibi, bir ileri yšnlenme etkisinden kay- naklanÝyor olabilir.
Hasar olußumuna etki eden šnemli faktšrlerden birisi de deprem dalgalarÝnÝn frekans i•eriÛidir.
Þekil 7Õde BNG istasyonu Ÿ• bileßen ivme kay- dÝnÝn zamana baÛlÝ frekans i•eriÛinin deÛißimini gšsteren grafikler yer almaktadÝr. Genelde ka- yÝtlar, yakÝn istasyon ve nispeten sÝkÝ zemin ol- masÝ nedeniyle yŸksek frekanslardan olußmak- tadÝr. Enerjinin bŸyŸk bšlŸmŸ yatay bileßenler- de 2 ve 6 Hz civarÝnda, dŸßey bileßende ise •o- Ûunlukla 2 HzÕin Ÿzerinde taßÝnmaktadÝr. S dal- galarÝnÝn frekans i•eriÛi yatay bileßenler arasÝn- da kŸ•Ÿk farklÝlÝklar gšsterir. KG bileßende 1 ve 6 Hz civarÝnda gšrŸlen yŸksek enerjiler, DB bi- leßende nispeten dŸßŸktŸr.
Zaman kayÝtlarÝnda 5. sÕde S dalgalarÝnÝn ani- den kesilmesi ve yaklaßÝk 0.5 s bu durum de- vam ettikten sonra 5.5 s civarÝnda ikinci bir dal- ga grubunun istasyona vardÝÛÝ a•Ýk•a gšrŸl- mektedir (Þekil 8). Spektrumlarda bu kesilme ve ikinci grup dalga daha a•Ýk gšrŸlebilir (bkz. Þe- kil 7). Her iki dalga grubu da benzer frekans i•e- riklerine sahiptirler (2 Hz civarÝ) ve šzellikle DB bileßende ikinci grup dalganÝn enerjisi S dalgasÝ enerjisiyle hemen hemen aynÝdÝr. Ülk dŸßŸnŸlen bu ikinci grup dalganÝn, bir basen kenarÝndan yansÝyan yŸzey dalgasÝ olduÛudur (Field, 1996;
Yal•Ýnkaya ve Alptekin, 2003). Ancak, S dalga- Þekil 4. 1 MayÝs 2003 Bingšl depremi BNG istasyonu
Ÿ• bileßen ivme (a), hÝz (b) ve yerdeÛißtir- me (c) kayÝtlarÝ.
Figure 4. Three components acceleration (a), velocity (b), and displacement (c) time histories of the May 1, 2003 Bingšl earthquake recor- ded at the BNG station.
larÝnÝn aniden kesilmesi ve ikinci grubun frekans i•eriklerinin S dalgalarÝ ile benzer olmasÝ, bu ikinci grup dalganÝn S dalgasÝnÝn bir devamÝ ola- bileceÛini dŸßŸndŸrmektedir. ‚ift ßoklu bir kÝrÝl- ma etkisi i•in ise, S dalgalarÝnÝn en bŸyŸk gen- likleri sÝrasÝnda aniden kesilmesini a•Ýklamak zordur. Bu durumda, S dalgalarÝnÝn yaklaßÝk 0.5 s kesilmesine neden olabilecek bir fiziki olay, GDÕya doÛru ilerleyen fay kÝrÝÛÝ cephesinin is- tasyona ulaßmasÝ olabilir. KayÝtlardan okunan S-P zaman farkÝ yaklaßÝk 2.3 sÕdir ve kaba bir hesapla odak uzaklÝÛÝnÝn yaklaßÝk 19 km olduÛu
bulunabilir (Þekil 8). Ülk S varÝßÝ ile S dalga ener- jisinin aniden kesildiÛi an arasÝnda yaklaßÝk 2.2 s zaman farkÝ vardÝr. Bu durumda, kÝrÝk cephesi istasyona P dalgasÝndan yaklaßÝk 4.5 s sonra varmaktadÝr ve hesaplanan kÝrÝlma hÝzÝ 2.5 km/sÕdir. Bu deÛer, •oÛu depremde rastlanabi- len tipik bir deÛerdir (Andrews, 1976; Das ve Aki, 1977). KÝrÝlma cephesi istasyona ulaßtÝÛÝn- da, kayÝtlarda yaklaßÝk 0.5 s sŸreyle S dalgasÝ- nÝn kesilmesine neden olmakta ve sonra istas- yonu ge•mesi ile birlikte S dalgalarÝ kaydedilme- ye devam etmektedir.
Þekil 5. Yatay dŸzlem par•acÝk hareketleri; a) ivme ve b) yerdeÛißtirme.
Figure 5. Horizontal plane particle motion; a) acceleration, and b) displacement.
Þekil 6. Yatay bileßenler i•in zamana baÛlÝ Arias ßiddeti yŸzdeleri ve %5-95 arasÝnda hesaplanan etkili sŸreler (D5-95) .
Figure 6. Arias intensity percent for the horizontal components and the significant durations (D5-95) buildup of 5%
and 95% of the Arias intensity.
Deprem kayÝtlarÝnÝn hasar ile ilißkisini gšsterebi- lecek en šnemli ara•lardan birisi kayÝtlarÝn tepki spektrumlarÝdÝr. Þekil 9Õda, BNG istasyonu Ÿ•
bileßen ivme tepki spektrumlarÝ (%5 sšnŸm i•in)
•izdirilmißtir. GšrŸldŸÛŸ gibi, yŸksek spektral iv- me deÛerleri šzellikle KG ve dŸßey bileßenlerde
•ok kŸ•Ÿk periyodlarda, yaklaßÝk 0.1-0.2 s civa- rÝndadÝr. Bu da, •ok rijit ve kŸ•Ÿk periyodlu bina- lar i•in bir tehlike olußturabilir. DiÛer periyodlar- daki ivme deÛerleri, TŸrkiye 1998 Deprem Yš- netmeliÛi (http://www.koeri.boun.edu.tr/deprem- muh/ FINAL999.pdf)Õnde yer alan 1. derece Þekil 7. †• bileßen ivme kaydÝnÝn zamana baÛlÝ spektrumlarÝ.
Figure 7. Moving window spectra for the three component acceleration records.
Þekil 8. BNG (Bingšl) istasyonu KG bileßen ivme kay- dÝ (P, S dalga varÝßlarÝ ve S dalgasÝnÝn ke- sildiÛi zaman aralÝÛÝ oklarla ißaretlenmiß- tir).
Figure 8. The NS component acceleration record at BNG (Bingšl) station (Arrivals of the P, S waves and the time interval clipped of the S waves are marked by arrows).
deprem bšlgesi i•in tasarlanan ivme deÛerleri- nin altÝndadÝr. Bu durumda, yÝkÝlan binalarÝn •o- Ûunun deprem yšnetmeliÛinin gerektirdiÛi koßul- larÝ saÛlamadÝÛÝ dŸßŸnŸlmektedir.
SONU‚LAR
1 MayÝs 2003 Bingšl depremi, Ÿlkemizde yakla- ßÝk 1.5 yÝlda bir yaßanan ve ne yazÝk ki aÛÝr so- nu•larÝyla karßÝlaßÝlan depremlerden biridir.
OlußtuÛu jeolojik ortam ve bŸyŸklŸk a•ÝsÝndan yŸzey kÝrÝÛÝ Ÿretmemesi dikkat •ekicidir. YakÝn alan Bingšl (BNG) istasyonu en bŸyŸk yatay iv- me deÛeri, ampirik olarak tahmin edilen deÛer- lerin biraz ŸstŸndedir. Buna karßÝn, uzak istas- yonlarda šl•Ÿlen ivme deÛerlerinin ampirik de- Ûerlerin altÝnda kalmasÝ, bšlgedeki kÝrÝklÝ kabuk yapÝsÝ nedeniyle soÛurmanÝn yŸksek olduÛunu gšsteriyor olabilir. BNG istasyonunun fayÝn gŸ- neydoÛu ucuna yakÝn olmasÝ, šzellikle KG bile- ßende gšrŸlen yŸksek ivme deÛeri, hÝz ve yer- deÛißtirme kayÝtlarÝnda gšrŸlen doruk (puls) ßeklindeki hareket bir ileri yšnlenme etkisi taßÝ- yor olabileceÛini gšstermektedir. AyrÝca, dep- rem enerjisi ile ilgili olan etkili sŸre; KG bileßen- de 4.59 s iken, DB bileßende 6.68 sÕdir. Ancak, BNG istasyonu KG bileßeni, bir ileri yšnlenme
Þekil 9. BNG istasyonu Ÿ• bileßen ivme kaydÝ tepki spektrumlarÝ (%5 sšnŸmlŸ).
Figure 9. Three components acceleration response spectra (damping 5%) at the BNG station.
Spektral ivme (g)
Periyod (s)
dalga varÝßÝndan yaklaßÝk 2.2 s sonra ikinci bir dalga grubunun istasyona vardÝÛÝ gšrŸlmekte- dir. …nce, havza kenarÝ dalgalarÝ olarak dŸßŸnŸ- len, ancak S dalgalarÝ ile benzer frekans i•eriÛi- ne sahip olmalarÝ ve bu fazÝn šncesinde S dal- galarÝnÝn yaklaßÝk 0.5 s sŸreyle aniden kesilme- si, GDÕya ilerleyen kÝrÝk cephesinin istasyona erißtiÛine ißaret ediyor olabilir. Bu durumda he- saplanan kÝrÝlma hÝzÝ yaklaßÝk 2.5 km/sÕdir. BNG istasyonunun deprem merkezine olduk•a yakÝn olmasÝ nedeniyle, kayÝtlarda enerjinin bŸyŸk bir bšlŸmŸ yŸksek frekanslÝ dalgalar tarafÝndan ta- ßÝnmaktadÝr. Spektral ivme deÛerleri sadece dŸ- ߟk periyodlarda yšnetmeliÛin šngšrdŸÛŸ de- Ûerlerin Ÿzerindedir. Bingšl depremi, gšmŸlŸ fay šzelliÛine sahip depremlerin bŸyŸk yŸzey kÝrÝÛÝ Ÿreten depremlere gšre daha yŸksek ivme de- Ûerlerine sahip olduÛu gšrŸßŸnŸ desteklemek- tedir. Sonu•larÝn daha iyi deÛerlendirilmesi a•Ý- sÝndan yumußak zemin ve topoÛrafya etkileri ko- nusunda •alÝßÝlma yapÝlmasÝna ihtiya• vardÝr.
KATKI BELÜRTME
Yazar, deÛerli gšrŸß ve katkÝlarÝndan dolayÝ, dergi editšrŸ Prof. Dr. Reßat UlusayÕa, Prof. Dr.
Haluk EyidoÛanÕa ve adÝ belirtilmemiß olan diÛer hakeme teßekkŸr eder.
KAYNAKLAR
Abrahamson, N.A., and Shedlock, K.M., 1997. Over- view. Seismological Research Letters, 68, 9- 23.
Andrews, D.J., 1976. Rupture velocity of plane-strain shear cracks. Journal Geophysical Research, 81, 5679-5687.
Arias, A., 1970. A measure of earthquake intensity.
Seismic Design for Nuclear Power Plants. Edi- tor: R.J. Hansen, MIT Press. Cambridge, Mas- sachusetts, 438-483.
Campbell, K.W., 1997. Empirical near-source attenu- ation relationships for horizontal and vertical components of peak ground acceleration, pe- ak ground velocity, and pseudo-absolute ac- celeration response spectra. Seismological Research Letters, 68, 154-179.
cial Earthquake Report, July 2003, 12 pp.
Field, E.H., 1996. Spectral amplification in a sedi- ment-filled valley exhibiting clear basin-edge- induced waves. Bulletin Seismological Society of America, 86, 991-1005.
Ko•yiÛit, A., Kaymak•Ý, N., GŸlkan, P., Akkar, S. ve Yazgan, U., 2003. 1 MayÝs 2003 SudŸÛŸnŸ (Sancak-Bingšl) depremi raporu. Orta DoÛu Teknik †niversitesi, MŸhendislik FakŸltesi, Rapor No:14, 36 s (yayÝmlanmamÝß).
…zbey, C., SarÝ, A., Lance, M., Erdik, M., and Fahjan, Y., 2003. Empirical strong ground motion atte- nuation relations for northwestern Turkey.
Fifth National Conference on Earthquake En- gineering, 26-30 May 2003, Üstanbul, Paper No: AE-040, 10 pp (in CD).
PÝnar, A., YŸksel, F.A., KanlÝ, A.Ü., YÝlmaz, H., Alpte- kin, …., YÝldÝrÝm, A., …z•elik, S. ve Haspolat, Z., 2003. 1 MayÝs 2003 Bingšl depremi (M=6.4) yerbilimleri šn raporu. Üstanbul †ni- versitesi, MŸhendislik FakŸltesi, 40 s (yayÝm- lanmamÝß).
Sadigh, K., Chang, C.Y., Egan, J.A., Makdisi, F., and Youngs, R.R., 1997. Attenuation relationships for shallow crustal earthquakes based on Ca- lifornia strong motion data. Seismological Re- search Letters, 68, 180-189.
Somerville, P.G., 2003. Magnitude scaling of the ne- ar fault rupture directivity pulse. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 137, 201-212.
Somerville, P.G., Smith, N.F., Graves, R.W., and Ab- rahamson, N.A., 1997. Modification of empiri- cal strong ground motion attenuation relations to include the amplitude and duration effects of rupture directivity. Seismological Research Letters, 68, 199-222.
Utkucu, M., PÝnar, A. ve Alptekin, …., 2003. Uzak alan P dalga ßekillerinin sonlu-fay ters •šzŸmŸn- den 22 MayÝs 1971 Bingšl depremi kÝrÝlma sŸ- recinin incelenmesi. Yerbilimleri, 28, 65-79.
Wells, D.L., and Coppersmith, K.J., 1994. New empi- rical relationships among magnitude, rupture length, rupture width, rupture area, and surfa- ce displacement. Bulletin of the Seismological Society of America, 84, 974-1002.
Yal•Ýnkaya, E. ve Alptekin, …., 2003. Basen i•i yŸzey dalgalarÝnÝn zemin bŸyŸtmesine etkisi. Beßin- ci Ulusal Deprem MŸhendisliÛi KonferansÝ, 26- 30 MayÝs 2003, Üstanbul, Bildiri No: AT-073, 10 s (CDÕde).
