BİR YERİN DEPREM ÇEKİNCESİ NASIL BULUNUR ? Örnek : Adaların Deprem Çekincesinin Bulunması

Prof. Dr. Övgün Ahmet ERCAN

Marmara denizinde ne olup bittiğini, gelecek depremin aşağı yukarı nerede olacağını, ne büyüklükte olacağını, ne uzaklıkta olacağını, ne süre süreceğini biliyoruz. Bilmediğimiz tek öğe, hangi yıl ile gün olacağıdır.

Marmara’da iki parçalı kırılma ile biri Sivriada önünde M = 6.3 – 6.5 diğeri, Marmara Ereğlisi önünde M = 7 - 7.2 büyüklüğünde iki depremin yaklaşık 10 km derinde,  doğu – batı yönlü bir kırması beklenmektedir. İlk depremin süresi 1994’de dolmuştu. 1999’da oluştu.

 Ancak M= 7 - 7.2 büyüklüğünde Marmara Ereğlisi önünde beklenen deprem için beklenen yıl aralığı 2007 ile 2032’dir(Ercan, 2002). Bu aralıkta her iki, depreminde  ardı ardına olması beklenir.

Ne var ki, mühendislikte kişinin can ile mal güvenliğini sağlamak üzere, tüm olasılıklar göz önünde bulundurulur. Marmara’nın yapısının üretebileceği en büyük deprem, yüzde 1 olasılıkla M=7.5 dur. O nedenle, tüm yer-yapı etkileşimleri, çekince(risk)  araştırmaları bu değere göre yapılmıştır.

Göz önünde bulundurulması gerekenler neler ?

i.            Beklenen en büyük deprem M ³ 7.5

ii.          Adaların olası deprem dış odağının uzaklığı R = 10 km (Sivriada –Zeytinburnu - Küçükçekmece üçgeni içinde)

iii.        Depremin beklenen oluş derinliği d = 7-10 km

iv.        Beklenen depremin yeri yırtma doğrultusu : Doğu – Batı

v.          Adaların yırtılma doğrultusu (ya da) kırık uzanımına dik uzaklığı r = 5-10 km

vi.        Adalardaki eski yapılara biçilen yaklaşık ömür T_r = 50-70  yıl. Tarihi yapıların çoğu çok yaşlıdır. Yaşamını tüketmişlerdir.

vii.      İstanbul için çekince bağıntısı log N = 2.26 - 0.546 M (Ercan, 2001)

Kestirilen Sayısal Değerler

1.  Marmara (İstanbul) Bölgesi için Deprem Çekincesi

                   a = 2.26

                   b = 0.546                                                                               

2.  M ³ 7.5 Büyüklüğünde Depremlerin Aşılma Olasılığı - G

                   G(M ³ 7.5) = 0.985

İstanbul’da bir yılda 7.5’dan büyük deprem oluşma olasılığı yüzde 1.5 değerindedir. Ancak 7.5’dan büyük depremin aşılma olasılığı 0.97’dir.

3. T_r süresi içinde M ³ 7.5 Büyüklüğünde Depremlerin Beklenen Oluş Sayısı - N

30 yıllık süreyi de içine alarak Yapı ömrü - T_r 100 yıl  alınırsa,

                   N_{M ³ 7.5} = 1.465

Bu süre içinde M ³ 7.5 büyüklüğünde bir deprem (ya da onun eşleniği olacak 2 ya da 3 deprem) en az 1 tane olabilir. Bu deprem 1999’da Doğu Marmara‘da Gölcük’te olmuştur. Bu büyüklükte bir depremin artık 500 yıl sonra  yinelemesi beklenir.

4.    İstanbul’da bir yıl içinde en sık oluşan deprem büyüklüğü – Simgesel (beklenen) büyüklük - M1

                                M1= 4.1 Richter ölçeğidir.

5.    Yapının yapıldığından beri 100 yıl içinde (1950-2076) olabilme olasılığı olan en büyük deprem

                   M_Tr= 7.8 Richter

Bu deprem M_W = 7.5 olan Gölcük depreminin M_S = 7.8 yüzey dalgası olarak karşılığıdır.

6. M = 7.5 büyüklüğünde bir depremin bir yıl içinde olma olasılığı - Deprem çekincesi (risk) R,

                   R = 0.015 ya da       % 1.5

7. M = 7.5 büyüklüğünde, R = % 1.5 olasılıklı bir depremin yineleme aralığı T

                   T = 67 yıldır

Diğer bir deyişle Gölcük depreminden daha küçük bir deprem 1999 + 67 = 2066 yılından önce yinelenebilir.

2

8. M = 7.5 büyüklüğü depremin, dış odağında beklenen kuramsal yatay ivme

                   a₀ = 10^{-2.1 + 0.81M - 0.027M}

                   a₀ = 2.45 cm / sn²

Yaklaşık yer ivmesinin 2.5 katıdır.

8.    M = 7.4 büyüklüğündeki Gölcük depreminin, Adalardaki bir yapı temelinde oluşturduğu yaklaşık ivme ile buna karşılık gelen yıkım gücü-yeğinlik (şiddet) – I (Ercan, 2001)

                                r= 80 km h= 7km ,

                                a  =   93.4 cm / sn²

                                ya da

                                a= 0.095g,

                                I = VII                                              Mercalli-Cancani

Depremler 0.1g ‘den sonra yapılarda dokunca verir. Adalardaki evler altında oluşan yerin ivmesi de bu eşik değer dolayındadır. Bu durumda yapılarda beklenen etki, güçsüz tutturulmuş bacalar düşmesi, sıva, korniş, taş ile fayans, parapet, yapı süsleme gereçleri gibi nesnelerin düşmesidir. C- türü yapılarda taşıyıcı dizgede bilinmeyen statik eksiklikler gereç (malzeme) yorulması dışta tutulursa bu tür yapılarda önemli dokunca beklenmez. Kaldı ki 1999 depremi sarsıntısı Adalarda  ortalama 1.2 kat büyütülerek yapılara yansıtılmıştır. O nedenle C- türü yapılar sarsıntıyı ufak tefek çatlaklarla atlatmıştır.  Ancak Adalar batısında olabilecek 7.5 büyüklüğünde olası bir depremin ivmesi Gölcük depreminin Adalara etkisinden  yaklaşık 4 kat  daha büyük olacaktır. Yıkım gücüde VII değil, IX olacaktır.

9.    Bakırköy açıklarında, Zetinburnu-Sivriada-Küçükçekmece üçgeni içinde, Kuzey Anadolu Kırığı (KAK) üzerinde M = 6.4 büyüklüğünde oluşması beklenen depreminin, C-türü yapı temellerinde oluşturacağı ivme aralığı ile buna denk gelen yeğinlik (şiddet) – I

                                r = 10 km, d= 7 km için (Ercan, 2001, s.237, s.245)

                                a = 1080 exp(0.5 M)/ (R+ 25)^1.32 (Ercan, 2001, s.237)

                   a  =  223   cm / sn² ya da 0.228g  I = VIII  

Bu vuruş gücü Göçlük depreminin vuruş gücünde 2.4 kat büyüktür.

Bu değerlerde; M = 6.4 büyüklüğündeki depremin, Adalardaki yapıları I = VIII yıkım gücünde bir dokunca vereceğini gösterir. Adalar’daki yapılar Gölcük depremini, VII yıkım gücünde duymuştur. Orta Marmara üçgeninde olacak bir M = 6.4 büyüklüğündeki olası depremi Adalar ‘daki evler yaklaşık VIII yıkım gücünde duyacaktır. Buna göre C- türü yapılar, depremin dış odak uzaklığı, derinliği göz önüne alındığında, taşıyıcı dizgelerinde orta-ağır boyutta yıkı beklenmelidir.

10.I = VIII Yıkım Gücünün (yeğinliği) (şiddet) yapıda oluşturması beklenen dokuncalar

Adalar’daki yapıların oturduğu yerlerin çoğu kayalık yerlerde, tepe sırtlarında  A- türü yerlerde olmasına karşın (çok sağlam) (Ercan, 2001, s.251), yapı türlerinin çoğu C- türüdür. Depremler yapının yerine, türüne, konumuna depremden uzaklığına göre dokunca verir.  Adaların beklenen deprem odağından uzaklığı yaklaşık R = 10 km‘dir. Bu durumda I = VIII yeğinliğinde bile olsa, C- türü yapılarda parçalı yıkılma oluşur, sıva, taş, fayans, parapet ile yapı bezeme gereçleri düşebilir. Eklentiler, balkonlar, bacalar yıkılabilir.  Yeraltısuyu ile doğal gaz boru döşemelerinde  kırılmalar olabilir. 6.4 lük depremin süresi 15 ile 16 saniye olacaktır.

10.                                                       Marmara Ereğlisi açıklarında, Kuzey Anadolu Kırığı (KAK) üzerinde M = 7-7.2 büyüklüğünde oluşması beklenen depreminin, 60 km. uzaktaki yapı temelinde oluşturacağı ivme aralığı ile buna denk gelen yıkımgücü (şiddet) – I

                   a_{en az}  =  60 cm / sn²  ya da 0.060 g    I = VI

                   a_{en çok} = 73 cm / sn²  ya da 0.073 g    I = VII

Bu değerin 1999 depremine altında değerde çıkması, Adalarda C-türü yapıların Marmara Ereğlisi depreminden çok büyük bir darbe yemeyeceğini de gösterir.

13.                           Ancak İstanbul’da yapılaşma için öngörülen en büyük olası deprem M = 7.5’ dür. Eğer çekince sayavı buna göre yapılırsa beklenen değerler şunlardır.

                   M = 7.5

                   r = 5 km           (yapının dış odağa uzaklığı)

                   d = 7 km          (öngörülen depremin odak derinliği)

a = 1080 exp(0.5 M)/ (R+ 25)^1.32           (Ercan, 2001, s.237)

En kötü olasılıkla bu deprem Sivriada önünde olursa, bunun Adalar’daki yapı temellerinde oluşturacağı ivme ile yıkımgücü şöyledir.

                   a _{EN BÜYÜK} =  443  cm/ sn²             I = IX yıkım gücü.

dir. Bu durumda çoğu C- türü olan yapılarda çok dokunca beklenmektedir. (Ercan, 2001) Bu büyüklük ile odak derinliğinde olacak bir depremin yaratacağı ivme sonucu yapıların güvence altında olması beklenmemelidir. Bu en kötü olasılıktır.

14. M= 7.5 Büyüklüğünde ki Depremin Süresi Ne Olur ?

                                t = 11 M - 51      saniye

                                t =  32  saniye sürer.

15. M= 7.5 Büyüklüğünde Bir Deprem Yapı Temellerini Yaklaşık  Hangi Güçle Vurur ?

                                V = W. A(T)/ R_a

A(T) = Yapı temeline T yapı salınım döneminde gelen en büyük ivme

                                A(T) = A₀ . S(T). I

A₀ = Deprem bölgelendirme yuruğundan (haritasından) çalışma alanı hangi deprem bölgesinde kalıyor = 0.4 g

                                S(T) =  2.5 (T_B/ T) ^0.8  (T> T_B) için (Ercan,2001, s. 260)

Adalardaki yapıların çoğu 3 ile dört katlıdır. Bu yükseklikteki yapılar için T₁ = Yapı salınım dönemi 0.4 saniye, T_B= Yer üst baskın salınım dönemi kayalık yerlerde yaklaşık 0.24 san olarak ölçülmüştür.

                                S(T) = 4. 16

Bulunur. Yapı önem katsayısı olarak kabaca,

                                I = 1.4  

                                A(T) = 0.4 x 4.16 x1.4 = 2.32

                                R = 4 için

                                3- katlı simgesel bir yapı için yapı ağırlığı, yaklaşık

                                W = 800 ton alınırsa,

                                F =  800 x 2.32 / 4

                                   =  500 ton

Yapı ağırlığına oranı  500/ 800 = % 62 bulunur.

Yapı tabanına gelen yatay kesme vuruş gücü F_t, yapı ağırlığı W’nin %50’sini aşarsa yapıda önemli yıkımlar oluşabilir. Kestirilen oranın % 62 olması, Adalar’daki C-türü yapılarda IX yeğinliğinde duyulacak bir depremin, diğer olumsuz yönler göz önüne alınmazsa, bu tür yapılarda ağır yıkılma yada göçme oluşturması beklenebilir.

Tüm bu işlem ile yorumlar, yapıların denge (statik) ile gereç tekdüzeliği bakımından düzgün olduğu varsayımına göre yapılmıştır.

Uğur Ola.