Depremde oluşacak bina hasarlarının envanter bilgilerine dayalı tahmini ve coğrafi bilgi sistemleri (CBS) uygulaması

Abstract

Ülkemizde yasanan son depremlerde meydana gelen ekonomik ve can kayıpları yapılarımızınkalitelerinin oldukça düsük oldugunu göstermistir. Bunun neticesinde muhtemel depremlerde can ve malkayıplarının azaltılması için mevcut bina stoklarının deprem risklerinin gözden geçirilerek gerekliönlemlerin alınması için çalısmalar son yıllarda hız kazanmıstır. Bu tez çalısmasında binalarda olasıdepremlerin yaratacagı hasarların önceden tahmin edilmesi ile ilgili yöntemler incelenmis ve gelistirilmistir.Bu amaç dogrultusundaki çalısmalarda Denizli'de belirlenen pilot bölgede ve tüm Denizli'de bina stogukullanılmıstır. Veri girisi ve analizlerinde Cografi Bilgi Sistemlerinden (CBS) faydalanılmıstır. Denizlisehrinin jeolojisi, depremselligi incelenmis ve Denizli Mücavir alan sınırları içinde bulunan seçilmis 12mahallede (pilot bölge) sokak taraması yapılmıstır. Binaların dısarıdan gözlenen özellikleriyledegerlendirilmesi amacıyla Pamukkale Üniversitesi yaklasımı olarak isimlendirilen bina kalite puanlamasistemi (PAÜ yaklasımı) getirilmistir. Pilot bölgede sokak taraması sırasında 2510 betonarme 956 yıgma binaile ilgili toplanan parametrelerin genel bina performansı üzerindeki etkileri, betonarme ve yıgma binalar içingelistirilen puanlama kriterleri kullanılarak degerlendirilmis ve söz konusu binalar iyi, orta ve kötü olmaküzere 3 alt sınıfta toplanmıstır. Binalara ait performansın belirlenmesi için Kapasite Spektrumu Yöntemi(K.S.Y.) kullanılmıstır. Binalarda olusabilecek hasar miktarları, iki farklı fay kırıgı (Pamukkale veKarakova-Akhan Fayı) ve 4 farklı deprem büyüklügü (M6.0, M6.3, M6.5 ve M7) kullanılarak 8 farklıdeprem senaryosu için belirlenmistir. Dısardan görünen özelliklerle binaların hızlı degerlendirmemetotlarından olan FEMA154, ÇTAG (2004) ve EMS98 yöntemleriyle toplanan pilot bölge verileridegerlendirilmistir. Devlet statistik Enstitüsü (DE 2000) tarafından yapılan çalısmada tüm Denizli binaverileri degerlendirilerek Denizli pilot bölge verileriyle karsılastırılmıstır. DE (2000) verisi bina sayılarınınseçilen mahallelerde yapılan envanter çalısmalarından elde edilen veriler ile genel olarak uyumlu oldugugözlenmistir. Tüm Denizli için DE (2000) verileri kullanılarak bina hasarları PAÜ yaklasımı kullanılarakhesaplanmıstır. HAZUS (1999)'da bulunan yaralanma seviyeleri ve can kaybı sayısı oranlarının Türkiye içingüncellenmis halleri kullanılarak pilot bölge ve tüm Denizli için yaralanma seviyeleri ve can kaybı sayısıhesaplanmıstır. CBS programı olan ArcView programında PAÜ yaklasımı ile ara islemleri görmedenanalizleri yapabilen DepremRisk-Bina yazılımı yazılmıstır. DepremRisk-Bina ile hasar olasılık yaklasımınıbilmeyen kisilerin bile ellerinde bina ve sismik verilerin olması sartıyla, bina hasar miktarlarını eldeetmeleri saglanmaktadır. Ayrıca bu yazılımla can kaybı ve yaralanma seviyelerinin de belirlenmesi mümkünolmaktadır. Bu sayede yerel yönetimlerin bina stoklarını hızlı bir sekilde degerlendirebilmeleri ve riskaltındaki insan sayısını belirleyebilmeleri ile de afet bilgi sistemi için önemli bir alt yapı olmaktadır. Denizliiçin yapılan analizler göstermistir ki, olası farklı büyüklükteki depremler bina stoguna önemli ölçüde zararvermektedir. Olası bir deprem sonrası maddi zarar ve can kaybını en aza indirmek için bu çalısmadaanlatıldıgı üzere belediyeler kendi bina stoklarının deprem performanslarını degerlendirmeli ve gerekliönlem ve iyilestirme çalısmaları yapmalıdır. Afet bilgi sistemleri hazırlanmalı, afet öncesi ve afet sonrasımüdahalelere hazır olunmalıdır.

Following substantial economic losses and casualties in recent devastating earthquakes in Turkey, therehas been an increasing awareness among governmental and non-governmental organizations for reducingearthquake risks and emergency response and recovery preparation. With increasing economic loss andcasualties after each earthquake near urban areas, the reduction of risk in urban areas is of primaryconcern in a global earthquake response planning. Earthquake loss estimates at regional scales are veryvaluable and important in these planning efforts. The most vulnerable structures regarding economic andhuman losses in developing countries are buildings, which is the main interest of this thesis. Loss estimationmethodologies for buildings are investigated and some improvements were made herein. Data from thepilot region and all Denizli were used. All inventory data were assembled in a Geographical InformationSystem (GIS) database and analysis were performed by GIS. The field study used street survey method andcovered a pilot region which consist of 12 out of 54 sub-districts of Denizli. The inventory includesinformation about the buildings such as story numbers, construction year, pounding of adjacent buildings,soft story-short column properties, presence of heavy overhangs and apparent building quality.Contributions were made to existing loss estimation methods for buildings. In particular, a procedure(which is renamed herein as PAU aproach) is introduced to estimate the seismic quality of buildings using ascoring layout for the effective parameters in seismic behavior. Buildings in the selected region arecomposed of masonry and reinforced concrete (RC) structures (2510 RC and 956 masonry buildings).Spectral displacement based fragility curves and Capacity Spectrum Method (CSM) were utilized in theanalyses. Vulnerability scores to quantify the building quality as good, fair and poor which is effective in thebuilding capacity determination were developed herein and their use in the analyses was also presented.Considering the tectonics and earthquake occurrence and activity around Denizli city and its surroundings,eight scenario earthquakes with four different earthquake magnitudes (M6, M6.3, M6.5 and M7) caused bytwo different fault ruptures (Pamukkale and Karakova-Akhan Faults) were used. The building inventory inthe pilot region were also evaluated by using FEMA-154, ICTAG (2004) and EMS98 methods. Resultsobtained from the pilot region have shown that there is a correlation between the structural damage andthe building height. This damage relationship and damage ratios obtained from the sub-districts in pilotregion were extended to all other 44 subdistricts of Denizli. Statistical data by Statistical Instititute ofGoverment were evaluated during this process and possible reinforced concrete building failures in wholeDenizli were calculated. The casualties are estimated for four injury severity levels described in HAZUS(1999) according to casualty model established by Kandilli Observatory and Earthquake Research Instituteto reflect experience from past earthquakes in Turkey. A new loss estimation software program whichworks under GIS program ArcView was produced in this thesis. The program was named as DepremRisk-Bina and provides a tool even for users who are not experienced in loss estimation procedures. The usersprovide to the program building inventory and seismic data and obtain the building damages and casualties.It is expected that the program will be useful for municipalities, government institutions, engineers, andresearchers. The damage assessment and loss studies showed that significant casualties and economic lossesmay result during the scenario earthquakes. It is recommended that loss estimation studies and emergencymanagement studies should be performed for cities and regions as soon as possible and improvements inbuilding stocks should be made without any delay.