Evaluating site effects for estimation of seismic ground response: A practical approach

Abstract

Deprem olma olasılığı bulunan bölgelerde, gözlemlenebilecek yer hareketlerinin boyutlarını değerlendirmek ve böylelikle mühendislik yapıları için daha güvenilir planlama, çözümleme ve tasarım yapılabilmesini sağlamak açısından, mevcut bilimsel yöntemlerin iyileştirilmesi mühim bir yer tutmaktadır. Bu bağlamda, sismik sarsıntılardan dolayı zemin yüzeyinden mühendislik anakayasına kadar uzanan tabakalaşmada oluşan etkilerin hassas bir biçimde belirlenmesi önemli bir rol oynamaktadır. İşbu tez çalışmasının amacı, bu konuda uygulamada gözlemlenen eksikliği, nesnel, iyi belirlenmiş ve basit-ama-gerçekçi bir yöntemler dizisi yardımıyla oluşturulan edimsel bir zemin davranış analizi aracılığıyla iyileştirmektir. Belirtilen amacı gerçekleştirmek adına, yerine getirilen çalışmada ? her biri kendi içinde, an itibariyle, kabul görmüş uygulamaları oluşturan ? çeşitli deprem kaydı seçme/ölçekleme ve eşlenik-lineer zemin tepkisi hesaplama teknikleri birleşimleri kullanmak suretiyle, 10 adet ivmeölçer noktasında, toplamda 1188 zemin davranış analizi yapılmıştır. Çözümlemeler kapsamında incelenen her münferit noktanın seçimi sırasında ilgili istasyonun Türkiye Ulusal Kuvvetli Yer Hareketi Ağı?nın bir parçası olması, kolayca erişilebilir, kapsamlı geoteknik ve jeofizik bilgileri bulunması ve 50 yılda yüzde 10 aşılma olasılığına karşılık gelen, en az bir deprem olayı kaydetmiş olması kıstasları göz önünde bulundurulmuştur. Böylece herhangi bir analiz yöntemi bileşeni ile elde edilen sonuç düzeninin gerçek deprem etkisi ile kıyaslanması; bu sayede de ilgili unsurlardaki değişikliklerin, hesaplanan değerlerin, kaydedilmiş tepkilere yaklaşım mertebelerini nasıl etkilediği gözlemlenebilmiştir. Ele alınan her bir yer için, ana çıktı olarak, bütün önde gelen deprem yönetmeliklerinde deprem tehlikesini ifade etmek adına benimsenmiş olan, sabit tehlike spektrumu hesaplanmıştır. Dolayısıyla, belirtilen karşılaştırmalara ek olarak, bu araştırmada, mevcut yönetmeliklerde benimsenen zemin katsayılarının yetersizliğini belirten bir vaka incelemesi serisi ve önerilen yöntemin bu eksikliklerin giderilmesinde sahip olabileceği önemli konumu sahneleyen bir uygulama da bu çalışma ile birlikte sunulmuş olmaktadır.

Expansion of scientific methodologies to estimate the probable extents of ground motion effects in earthquake-prone areas is crucial for proper planning, investigation, and design of engineering structures. In this regard, accurate estimation of site effects instigated by the terminal geological structure at a considered location, in the presence of a seismic tremor, plays a particularly significant role. The key emphasis of this document is to develop a practical ground response analysis procedure comprised of a line of objective, well-outlined and simple-but-adept individual processes to address this aspect of the problem. In this study, to achieve that goal, a total of 1188 ground response analyses were performed for a combination of ground motion selection/scaling and equivalent-linear site response analysis techniques ? all of which by itself constitute the current agreed practice within their parts ? at 10 accelerometer sites. Each location evaluated herein was selected so that the recording station is a part of the Turkish Strong Ground Motion Network, with readily accessible, detailed geotechnical and geophysical reports; and at least a single earthquake event record, that correspond to the 10 per cent exceedance level in 50 years, existing. This allowed for a direct comparison of the result patterns obtained using each analysis component with the actual earthquake response; thus a truthful appraisal of how changing different parts of the overall procedure is reflected in the attained approximation level. For each station, the main output of the proposed method is a uniform hazard spectrum (UHS), fashioned in a similar way as that in major seismic codes. Therefore, as an auxiliary outcome of this assessment, a case study presenting the insufficiency of the currently adopted site factors for faithful estimation of site effects, and a vital application regarding how the suggested approach may play a role in improving the existing seismic code practice is as well provided.