Doğu Marmara sismik bölgeleme , Kocaeli il sınırı ve İzmit yerleşim alanının sismik mikrobölgelemesi

Abstract

DOĞU MARMARA SİSMİK BOLGELEME, KOCAELİ İL SINIRLARI ve İZMİT YERLEŞİM ALANININ SİSMİK MİKROBÖLGELEMESİ Ergin ULUT AŞ Anahtar Kelimeler: Sismik Mikrobölgeleme, Coğrafi Bilgi Sistemi, Olasılıksal Sismik Tehlike Çözümlemesi, Kuvvetli Yer Hareketi, Pik Yer İvmesi, Spektral İvme, İvme-Uzaklık Azalım İlişkisi, Mühendislik Jeolojisi, Mikrotremor, Yer Baskın Titreşim Peryodu, Yer Büyütmesi, Sıvılaşma, Topografik Eğim, S Dalga Hızı. Özet: Bu tez çalışmasında, farklı ölçeklerde Doğu Marmara Bölgesi için sismik bölgeleme, Kocaeli il sınırları ve İzmit yerleşim alanı için sismik mikrobölgeleme çalışması yapılmıştır. Çalışmada, kapsamlı bir sismik bölgeleme çalışması için Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS)'nden yararlanılmıştır. Sismik bölgeleme haritalarının hazırlanmasında, olasılıksal sismik tehlike çözümlemesi (OSTÇ) ve bölgesel yer etkilerine bağlı sismik tehlike unsurları hesaba katılarak CBS tabanlı entegrasyon sağlanmış ve buna yönelik yöntem önerilmiştir. Bölgesel coğrafık, jeolojik, jeofizik ve geoteknik bilgileri içeren haritalar üst üste çakıştırılmış ve bu haritaların öznitelikleri sonuç haritaların oluşturulmasında kullanılmıştır. Tüm sismik tehlike etkileri bir katman olarak ele alınmış ve CBS ortamında etki derecesine göre yeniden sınıflandırılarak ağırlıklandırılmış ve toplam tehlike etkisi belirlenmiştir. Doğu Marmara Bölgesinde OSTÇ için sismik kaynaklar belirlenmiş, bu kaynaklardaki deprem oluşumları modellenmiş ve bu çalışma kapsamında üretilen pik ivme ve spektral ivme azalım ilişkilerinden yararlanılmıştır. Sismik kaynaklarda deprem oluşumlarının modellenmesi için en önemli faktör deprem bilgilerinin güvenilir olmasıdır. Bu amaçla, Türkiye ve diğer ülkelerin sismoloji merkezlerinin deprem kataloglarından yararlanılarak yeni bir deprem katalogu oluşturulmuştur. Farklı tür magnitüdler arasında dönüşüm bağıntıları hesaplanarak olabildiğince tek düze veri tabanı oluşturulmuş ve tamamlılık çözümlemeleri ile ne kadar yıl için tamam oldukları belirlenmiştir. 1:500.000 ölçekli Doğu Marmara Bölgesine ait genel sismik bölgeleme haritası, CBS ortamında iki haritanın üst üste çakıştırılmasıyla oluşturulmuştur. Bunlardan biri 50 yılda % 10 olasılıklı Pik Yer İvmesi (PYİ) aşılma olasılığı haritası ve diğeri NEHRP (1993) kriterlerine göre sınıflandırılan jeolojik birimlere ait zemin büyütme haritasıdır. 1:25.000 ölçekli ikinci çalışma alanına ait ayrıntılı sismik mikrobölgeleme haritasının oluşturulmasında dört farklı sismik tehlike etkisini tanımlayan harita CBS ortamında üstüste çakıştırılmıştır. Bu haritalar 50 yılda % 10 olasılıklı PYİ aşılma olasılığı, mühendislik jeolojisi, topografik eğim ve çizgisellik dağılımı haritalarıdır. 1:5.000 ölçekli üçüncü çalışma alanına ait ayrıntılı sismik mikrobölgeleme haritasının oluşturulmasında yedi farklı sismik tehlike etkisini tanımlayan harita üst üste CBS ortamında çakıştırılmıştır. Bu haritalar; mühendislik jeolojisi, S dalga hızı, yer baskın titreşim peryodu, topografik eğim, yeraltı su derinliği, sıvılaşma potansiyeli ve yer büyütmesi haritalarıdır. 17 Ağustos 1999 Kocaeli Depremi (Mw:7.4)'ne ait her bir mahallenin hasar dağılımı CBS ortamına aktarılmış, oluşturulan sismik mikrobölgeleme haritası ve bu haritayı oluşturan katmanlarla karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, Doğu Marmara Bölgesi için sismik bölgeleme haritası 1, 2, 3, ve 4. derecede deprem bölgeleri olmak üzere beklenen ivmeye göre dört sınıfı kapsamaktadır. Kocaeli il sınırlarını ve İzmit yerleşim alanını kapsayan sismik mikrobölgeleme haritaları ise dört alt bölgeye ayrılmıştır. Mikro ölçekteki bu bölgelemede zemin özellikleri belirleyici olmuştur.

SEISMIC ZONATION OF EASTERN MARMARA REGION, SEISMIC MICROZONATION OF KOCAELİ PROVINCE and İZMİT URBAN AREA Ergin ULUTAŞ Keywords: Seismic Microzonation, Geographic Information Systems, Probabilistic Seismic Hazard Analysis, Strong Ground Motion, Peak Ground Acceleration, Spectral Acceleration, Attenuation Relationship, Engineering Geology, Microtremor, Soil Amplification, Dominant Period of Ground, Liquefaction, Topographic Slope, S Velocity. Abstract: In this thesis, a seismic zonation study has been conducted for Eastern Marmara Region and seismic microzonation study has been conducted for Kocaeli Province and İzmit urban area at different scales. A Geographic Information System (GIS) has been used for conducting a comprehensive seismic zonation. A GIS based methodology has been proposed for integrating the seismic hazards associated with the local site effects for preparing the seismic zonation maps. Maps representing regional geographic, geologic, geophysics and geotechnics information are overlaid and their attributes have been combined to produce final microzonation maps. All the maps have been reclassified in GIS format and based on a weighted average combination of the hazards associated with each effect. Development of probabilistic seismic hazard assessment for the Eastern Marmara Region involved the specification of all seismic sources, modelling the occurrences of earthquakes on these sources and estimating a new attenuation of peak ground acceleration and spectral acceleration at different distances. The most important factor for modeling the occurrences of earthquakes are accuracy and reliability of the earhtquake information. For this purpose, the new earthquake catalog has been compiled by using different earthquake catalogs that prepared in different countries and in Turkey. Different correlations are developed using these collected catalog data to homogenize earthquake magnitudes. The data completeness of the earthquake catalogue is examined.Time periods in which the data are complete are identified for each magnitude. Within the area of 1:500.000 scale Eastern Marmara Region two maps have been overlaid for general zonation. One of them is PGA Hazard Map %10 probability of exceedance in 50 year exposure time and the other is soil amplification map due to reclasified geological map associated with NEHRP (1993) provisions. Within the area of 1:25.000 scale Kocaeli province, four maps have been overlaid for detailed microzonation. These maps are PGA Hazard Map %10 probability of exceedance in 50 year exposure time, engineering geology map, slope map and fault rupture map. Third study area is 1:5.000 scale Izmit urban area. Within the area of this seven maps have been overlaid for more detailed microzonation. These maps are engineering geology map, S velocity map, dominant frequency of ground map, topographic slope map, ground amplification map, under ground water level map, liquefaction potential map. The structural damage inventories associated with the 17 Agust 1999 Kocaeli Earthquake (Mw:7.4) have been listed `in GIS format and compared with the result microzonation map and discussed the conclisuons of damage by using this microzonation map. Seismic zonation map of Eastern Marmara Region classified due to expected acceleration values. This area has involved 1st, 2nd, 3rd and 4th degree earthquake zone. Kocaeli province and İzmit urban area has involved four subarea due to results of the seismic macrozonation study in GIS format. Basically, this subarea has been prepared by using ground conditions characteristics. m