close

Enter

Log in using OpenID

DDYT-1 - İstanbul Teknik Üniversitesi

embedDownload
26.02.2014
DEPREM
MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ
ve
DEPREME DAYANIKLI
YAPI TASARIMI
Zekai Celep
İnşaat Fakültesi
İstanbul Teknik Üniversitesi
Ders kitabı
• Z. Celep, N. Kumbasar; Deprem
mühendisliğine giriş ve depreme
dayanıklı yapı tasarımı, Beta Dağıtım,
2004.
DEPREME DAYANIKLI YAPI TASARIMI
• Deprem hareketi
• Yapıların yer hareketi etkisindeki titreşimi
• Deprem etkisindeki betonarme yapı
elemanlarının davranışı
• Depreme dayanıklı yapı tasarımı
• Yurdumuzdaki önemli depremler
• Yapılarda deprem sonrası hasar belirlenmesi,
onarım ve güçlendirme yöntemleri
• Mevcut binaların deprem etkisindeki
davranışının değerlendirilmesi
DEPREM HAREKETİ
• Sismoloji : Yer hareketini inceler
• Yapı dinamiği: Dinamik yükler altındaki
taşıyıcı sistem davranışını inceler
• Sismoloji bilgilerden elde edilen bilgilere
göre yer küresinin yapısı
Zekai Celep
1
26.02.2014
Yeryüzünden kesit
Yer küresinin yapısı
•
Kabuk tabakası:
Karalarda 25~60km kalınlığında
Okyahuslarda 4~6km kalınlığında
2700~3000kg/m3
Sıcaklık 30 C/km
Kıta altında 150~250 C
Okyanus altında 300~800 C
•
Manto tabakası
~2900km kalınlığında
3300~5600kg/m3
Depremlerin oluştuğu en büyük derinlik ~700km de 1000~1500 C
İç yüzünde 4000~5000 C
Basınç dış yüzde 900MPa
•
Çekirdek tabakası
~3500km kalınlığında
Dış çekirdek: sıvı
İç çekirdek: katı, ~1200km kalınlığında
9700~172000kg/m3
Basınç dış yüzde 140GPa ve iç kısımlarda 3700GPa
Kabuk tabakası
0~40km
Üst manto tabakası
40~900km
Alt manto tabakası
900~2900km
Dış çekirdek
2900~5100km
İç çekirdek
5100~6371km
Depremin oluşumu ve özellikleri
• Yer kabuğunun soğuması
Planda deprem hareketinin oluşması
Hareket
yönü
Hareket
yönü
Hareket
yönü
• Plakaların oluşumu
• Plaka tektoniği
• Plakaların bir birine göre rölatif hareketi
Fay çizgisi
Hareket
yönü
Fay çizgisi
(a) Şekil değiştirme enerjisi fay
çizgisinde birikmeye başlıyor
Hareket
yönü
(b) Şekil değiştirme enerjisi
birikmeye devam ediyor
Fay çizgisi
Hareket
yönü
(c) Şekil değiştirme enerjisi
boşalarak yeni bir denge
konumu oluşuyor
• Elastik Geri Sekme Teorisi
Gerilmesiz
fay çizgisi
Zekai Celep
Fay çizgisinde
gerilme birikmesi
Gerilmenin
boşalması
Gerilmenin tamamen
boşalması
2
26.02.2014
Planda deprem hareketinin oluşması
Fay hareketi ile deprem hareketinin
oluşması
A) İki yönden sıkıştırılan kaya
B) Bu kuvvet altında kayanın zamanla şekil
değiştirmesi
Fay yüzeyi
Fay yüzeyi
C) Kaya aniden kırılarak fay oluşur ve ortaya çıkan
enerji deprem dalgaları halinde yayılır.
Fay çizgisi
fay yüzeyi
Fay yüzeyi
Fay düzleminin konumu ve yırtılma
düzlemi
yatay düzlem
Fay düzleminin konumu ve yırtılma
düzlemi
Ku
ze y




M
F


N (kuzey)
F : odak noktası
M: merkez üssü
fay düzlemi
yerdeğiştirme vektörü
Merkezüssü Odak
derinliği
Yerğiştirme
vektörü
Odak
Yerdeğiştirme
düzlemi
Fay düzlemi
 : Doğrultu açısı
 : Eğim açısı
 : Yerdeğiştirme
vektörü açısı
Zekai Celep
3
26.02.2014
Fay türleri
Fay düzleminin konumu ve yırtılma
düzlemi
Yatay atımlı fay
Merkez üssü mesafesi
Odak derinliği
Merkez üssü
Yapı
Normal
atımlı fay
Fay düzlemi
Ters atımlı
fay
Odak
Hareketten önce fay
Fay türleri
Sağ yatay atımlı fay
Sol yatay atımlı fay
Sağ yatay atımlı fay
• Yatay atımlı fay
Sağ yatay atımlı fay
Sol yatay atımlı fay
• Düşey atımlı fay
Normal düşey atımlı fay
Ters düşey atımlı fay
Zekai Celep
4
26.02.2014
Sol yatay atımlı fay
Depremin oluşması
Elastik geri sekme teorisi
•
•
•
•
•
•
Şekil değiştirme enejisinin yığılması
Enerjinin kritik seviyeye ulaşması
Kayma ve yırtılma
Enerjinin sönümlenerek yayılması
Gevşeme
Şekil değiştirme enejisinin yığılmaya
başlaması
Planda eş şiddet eğrileri
Merkez üstü (Episantr)
Deprem hareketi büyüklükleri
Kesit
Yırtık boyu
Küçük genlik
Fay
çizgisi
Odak
derinliği
Derin deprem
Büyük genlik
Etki alanı
dar
geniş
Sığ deprem
Odak (Hiposantr)
1.0
0.9
0.6
Kayma (Yırtılma) boyu
(a)
0.15
Fay çizgisi
Zekai Celep
Plan
Küçük odak
derinliği
Büyük odak
derinliği
0.3
Plan
(b)
Kesit
0.10
5
26.02.2014
Depremin oluşması
Deprem türleri
• H odak derinliğine göre:
• Karmaşık titreşim hareketi
• Sığ deprem, H < 70km, dar bölgede hissedilir,
hasarı ağır ve yıkıcı
• Periyodu kısa ve uzun titreşimler
• Orta derinlikte deprem, 300km > H > 70km
• Zeminde yansıma ve kırılmalarla yayılma
• Kısa periyotlu titreşimler uzunlara göre
daha çabuk sönümlenir
• Derin deprem, 700km > H > 300km, geniş bölgede
hissedilir, hasarı az ve daha az yıkıcı
• Oluşum sıklığı derinlikle azalır
• Yurdumuzda H=10km~30km, sığ depremler
0.4
En basit yer hareketi
ug (t)
Erzincan deprem
hareketi
0.2
..
u g (g)
(a) Basit yer
hareketi
0
-0.2
t
Erzincan 1992
Doğu-batı
..
ugmax =0.496g
-0.4
0.4
.
u g (m/s)
u g (t)
t
0
Erzincan 1992
Doğu-batı
..
ugmax =0.496g
-0.4
Erzincan 1992
Doğu-batı
..
u gmax =0.496g
0.2
ug (t)
u g (m)
0.1
0
-0.1
t
Zekai Celep
0
0
5
10
t (s)
15
20
6
26.02.2014
0.6
0.2
Erzincan 1992
Kuzey-Güney
..
u gmax =0.515g
0.4
Erzincan 1992
Düşey
..
u gmax =0.248g
0.1
..
u g (g)
..
u g (g)
0.2
0
Erzincan deprem
hareketi
Deprem kaydı
26.04.1981 Westmorland Depremi
0
-0.1
-0.2
0
4
8
0.8
12
16
4
0
20
Erzincan 1992
Kuzey-Güney
8
12
16
K-G
20
Erzincan 1992
Düşey
0.1
t T - t L = 1.4 s
0.5 g
.
u g (m/s)
.
u g (m/s)
0.4
0
0
-0.1
düşey
-0.4
0.5 g
0
4
8
16
4
0
20
8
u g (m)
1 saniye
Erzincan 1992
Düşey
-0.4
8
12
16
20
0
-0.2
4
16
0.4
0
0
12
D-B
Erzincan 1992
Kuzey-Güney
0.2
u g (m)
12
20
0
4
8
12
16
20
Deprem ivme, hız ve yerdeğişirmesi
vg (t )
0.2
ivme (g)
• İvme
21.07.1952 Talf depremi
0
-0.2
• Yerdeğiştirme
v g (t )  ot v g ( ) d
20
hız (cm/s)
v g (t )  ot vg ( ) d
yer değiştirme (cm)
• Hız
0
-10
Taft California, 1952
o
S 69 E
20
0
-20
0
10
20
30
zaman (s)
Zekai Celep
7
26.02.2014
Mercalli
Şiddeti
Tanım
Zemin ivmesi
(m/s2)
I
Yalnız duyarlı aletler algılar
~ 0.01
II
Özellikle üst katlarda, dinlenmekte olan kimseler tarafından hissedilir.
Hassas bir biçimde asılı olan cisimler sallanabilir.
0.02 ~ 0.03
III
Bina içinde hissedilir, fakat deprem olup olmadığı her zaman anlaşılmaz.
Duran otomobiller yanından kamyon geçmiş gibi sallanır.
0.03 ~ 0.07
IV
Bina içinde çoğunluk ve dışarıda az kimse tarafından hissedilir. Gece
bazı kimseler uyanır, kap-kacak, kapı-pencere sallanır.
0.07 ~ 0.15
V
Hemen herkes hisseder. Bazı tabaklar, sıvalar, pencereler kırılır, uzun
cisimler oynar.
0.15 ~ 0.30
VI
Herkes hisseder, birçoğu korkup dışarı fırlar. Bacalar, sıvalar düşer.
Hafif hasarlar olur.
0.30 ~ 0.70
VII
Herkes dışarı kaçar. Yapıda sağlamlığına bağlı olarak değişen hasarlar
oluşur. Otomobil sürücüleri de algılar.
0.70 ~ 1.50
VIII
Duvarlar çerçevelerden ayrılıp dışarı fırlar. Anıtlar, bacalar, duvarlar
devrilir. Kum ve çamur fışkırır.
1.50 ~ 3.00
IX
Yapılar temelinden ayrılır, çatlar, eğilir. Zemin ve yeraltı boruları çatlar
3.00 ~ 7.00
X
Kargir ve çerçeve yapıların çoğu tahrip olur. Zemin çatlar, raylar eğilir.
Toprak kaymaları olur.
7.00 ~ 15.00
XI
Yeni tip yapılar ayakta kalabilir, köprüler tahrip olur. Yeraltı boruları
kırılır. Toprak kayar. Raylar bükülür.
15.00 ~ 30.00
XII
Hemen her şey harap olur. Toprak yüzeyinde dalgalanma görülür.
Cisimler havaya fırlar.
30.00 ~ 70.00
26.05.1957 Bolu Depremi
26 Mayıs 1957
Karadeniz
Zonguldak
V
o
41
İstanbul
Kocaeli
V
VI
VIII
VII
IX
Bolu
I - IV
Bursa
0
20
Bilecik
40km
o
40
Ankara
I - IV
Eskişehir
30
17.08.1999 Marmara Depremi
Zekai Celep
Bolu-Abant Depremi
o
o
31
o
o
32
33
Depremin büyüklüğü
Sembolü
Adı
Ölçüm periyodu (s)
ML
Richter yerel büyüklüğü
0.1 ~ 1.0
Mb
Cisim dalgası büyüklüğü
1.0 ~ 5.0
Ms
Yüzey dalgası büyüklüğü
20
Mw
Moment büyüklüğü
> 200
8
26.02.2014
• Depremin Değiştirilmiş Mercali Şiddeti
Depremin Richter büyüklüğü
I  I o  XII
Genlik A
Kesitte değişim
Uzaklık
• Depremin Richter yerel büyüklüğü
Ao=0.001mm
Planda değişim
Fay çizgisi
Sabit A genlik eğrileri
M L  log
100
• Cisim dalgası büyüklüğü
• Yüzey dalgası büyüklüğü
km
Richter ölçüsüne
esas olan genliğin
ölçüm yeri
mb
Ms
M L  0.593 I o  1.63
7
M
m b : Cisim dalgası
büyüklüğü
ML : Richter yerel
büyüklüğü
MS : Yüzey dalgası
büyüklüğü
MW : Moment
büyüklüğü
S
6
m
b
ML
5
• Sismik moment
Mo
• Moment büyüklüğü
Mw
3
Es
1
• Sismik enerji
A
Ao
m
4
b
ML
2
0
1
MS
2
3
4
5
6
7
8
Moment büyüklüğü MW
Zekai Celep
9
26.02.2014
Depremler
Şili (1960)
Büyük deprem (binaların
hepsinde hasar, yaygın
can kaybı)
7
Önemli deprem
(binalarda büyük hasar,
büyük can kaybı)
6
Büyük deprem
(binalarda önemli hasar,
can kaybı)
5
4
3
Orta deprem deprem
(binalarda hasar)
Alaska (1964)
Sedai (2011)
New Madrid MO (1812)
San Francisco CA (1906)
Düzce (1999)
İzmit (1999)
Erzincan (1992)
Loma Prieta CA (1989)
Kobe (1995)
Northridge (1994)
1
12
Krakatoa patlaması
3
Dünyanın en büyük nükleer denemesi (Rusya)
20
200
Hiroşima atom bombası
Long Island NY (1984)
Ortama tornodo
12 000
Küçük deprem
(insanlar hissedilebilir)
56x10
St Helen dağı patlaması
2000
Hafif deprem (bazı
binalarda hasar)
1.81x10
Büyük bir yıldıtım
9
56x106
6
1.8x10
56x10
3
3
1.8x10
Ortama bir yıldırım
2
9
1.8x10
Oklahoma City bombalaması
100 000
(kilogram olarak eşdeğer patlayıcı)
Büyüklük
8
µ = kayma modulu
32 GPa (kabuk) 75 GPa (manto)
A = LW = Kayma alanı
D = ortalama yerdeğiştirmne
56x10
Ortaya çıkan enerji
9
Sismik moment= µ A D
Enerji eşdeğerleri
12
10
56
1 000 000
Dünyada yıllık meydana gelen deprem sayısı
10
5
1
Depremin
büyüklüğü
2
Kayma boyu (km)
Yıllık ortalama sayı
10
Maksimum ivme (m / s )
1000
50
100
10
0.5
1
5
6
7
8
0.1
1
0.10
0.05
(a)
Zekai Celep
0
6
7
8
Depremin büyüklüğü
2
9
(b)
3
4
5
6
7
8
Depremin büyüklüğü
9
1
10
100
1000
Faydan uzaklık (km)
10
26.02.2014
Önemli depremler
Yer
Tarih
Erzincan
Adana-Ceyhan
Gölcük
Düzce
26.12.1939
27.06.1998
17.08.1999
12.11.1999
Büyüklüğü
(Ms)
Şiddeti
(Io)
7.9
5.9
7.4
7.2
X-XI
VIII
IX
IX
Önemli depremlerin büyüklükleri
Derinliği
(km)
Ağır
hasar
sayısı
Can
kaybı
20 116720
10401
23
20 20000
200
20
32962
145
15225
3000
Deprem
Ms
mb
Erzincan
13.03.1992
Dinar
01.10.1995
AdanaCeyhan
27.06.1998
6.8
Mw
Mo
(Nm)
Es
(Nm)
birim
(m/s2)
SI(=0.02)
(m)
6.8 6.3
2.941018
1.001015
6.0
6.3 5.7
3.801017
6.311013
5.9
6.2 5.6
2.941017
4.671013
KG
DB
KG
DB
KG
DB
KG
DB
KG
DB
KG
DB
3.90
4.92
2.82
3.30
2.16
2.72
2.014
1.614
0.813
1.109
0.730
0.699
Yeryüzünde sismik olaylar 1975-1995
Zekai Celep
11
26.02.2014
Tektonik plakalar
Avrasya Plakası
Kuzey Amerika
Plakası
Arap Plakası
Filipin
Plakası
Afrika
Plakası
Pasifik
Plakası
Güney Amerika
Plakası
Hindistan-Avustralya
Plakası
Antartik Plakası
Yeryüzünde
yıllık deprem
sayısı
50,000
6,000
800
120
18
1
Yurdumuzdaki depremler
3.0-3.9
4.0-4.9
5.0-5.9
6.0-6.9
7.0-7.9
8.0 ve daha büyük
Yurdumuzdaki depremler
300
deprem sayısı
100
sayı
Büyüklük
50
200
100
100
500
1000
yıl
1500
0
1970
1975
1980
1985
1990
1995
yıl
Zekai Celep
12
26.02.2014
Yurdumuzdaki faylar
Yurdumuzdaki depremler
Kuzey Anadolu
fay çizgisi
Anadolu plakası
Doğu Anadolu
fay çizgisi
Arap plakası
Kuzey Anadolu Fayının batıya doğru
kırılması
Turki Cumhuriyetlerde deprem tehlikesi
VII
1967
1957
1992
1944
1951
1943
1942
1939
VI
Kiev
VIII
Kişinev
VI
VII VI
VIII
Karadeniz
İstanbul
7.3
İzmit
1999
merkez üstü
7.3
7.1 7.0
VIII
Moskova
Yakutsk
VIVIII
Erivan
Bakü
VII
VIII VII
VIII Aşkabad
7.8
Ankara
IX
VIII
VII
VII
Tiflis
7.1
6.8
Zekai Celep
VI
VII
IX
VI
VII
VII
VIII
Taşkent
Alma Ata
VIII
Duşambe
VII
IX
VIII
X
VI
VI
VI VI
IX
VI
VI
Irkutsk
VI
II
IVIII
VI VII
VI
VI
VII Vladivostok
13
26.02.2014
Dalga hareketi olarak deprem
Boyuna dalga
• 325, 427, 478, 553, 865, 986,
1344, 1462, 1509, 1659, 1766, 1894
tu
su
do
ğr
ul
ya
• 1509 Küçük kıyamet
y
a
ye
rd
eğ
iş
t ir
m
e
do
ğr
ul
tu
su
z
yı
lm
İstanbul’da deprem
• 18.07.1894 IX~X şiddeti
t
P - dalgası
x
z
ğr
ul
tu
su
Dalga hareketi
olarak deprem
Boyuna dalga
Dalga hareketi olarak deprem
Enine dalga
do
y
ya
yı
lm
a
yer değiştirme
doğrultusu
SH - dalgası
x
t
Zekai Celep
14
26.02.2014
Dalga hareketi olarak deprem
Enine dalga
y
ğr
ul
tu
ya
yı
lm
a
do
yer değiştirme
doğrultusu
z
su
Dalga hareketi
olarak deprem
Enine dalga
t
SV - dalgası
x
Boyuna ve enine dalga hızları
(1  ) E
2
cL 
(1  2  ) (1   ) 
2
cT
Zekai Celep
E

2 (1   ) 
Boyuna ve enine dalga hızları
cL2
cT2

2 (1   )
(1  2  )
c L  6 .0 k m / s
c T  3 .5 k m / s
15
26.02.2014
Derinliğe bağlı olarak dalga hızı ve
yoğunluk
genlik
30
Richter
büyüklüğü
23 mm
20
tL
tT
10
14
Üst
manto
tabakası
cL
10
tT - t L =24 s

Alt manto
tabakası
500
cL
400
300
8
cT
Dış çekirdek
6

4000
10
4
2
20
5
4
2
1
0.5
0.2
1
2
0-5
0.1
0
büyüklük M L
uzaklık tT - t L
s
km
6000
20
5
3
İç çekirdek
Derinlik (km)
30
10
8
6
2
50
6
100
50
4
2000
100
40
20
40
0
50
200
cT
Merkez
Yeryüzü
Hız (km/s) , yoğunluk (gr/cm 3 )
12
d  c L t L  cT t T
d 
c L cT
(t T  t L )
c L  cT
c
z
Zekai Celep
A
B
x
z
c
z
A
C
A
B
B
D
x
z
c
z
Hızın
derinlikle
değişimi
ve dalga
yörüngesi
dalga yörüngesi
hız değişimi
Kayıt yerine mesafenin belirlenmesi
genlik
mm
D C
E
x
z
16
26.02.2014
P dalgasının kırılma ve yansıması
P dalgasının kırılma ve yansıması
serb est yüze y
P dalg ası
P

i
i
i
c L1 , c T1 , 1
i

c L2 , c T2 , 2
i

P
P
SV yan sıyan
kırıla n
SV
P dalgasının kırılma ve yansıması
P dalgası
Deprem dalgasının yörüngesi
P
i
i

x
1
c L1 , c
T1 ,
1
c L2 , c
T2 ,
2
h
3
2
ic
i
ic
cL1 , c T1 , 1
cL2 , c T2 , 2
Zekai Celep
17
26.02.2014
Cisim dalgalarının yörüngesi
Tabakalı ortamda dalga yayılması
H /c
H /c
T1
H /c
T1
T1
z am an aralı ğı
1
c T1
SS
SP
S
PP
PS
S
P
P
çek irdek
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
cT
Tabakalı ortamda dalga yayılması
ve karakteristik periyot
0
0
Anakayadan üst tabakalara
ilerlemesi
3
tabakalar da ivme (m/s2 )
1
T 2H

2 cT 1
Zekai Celep
T
4H
cT 1
3
3
3
5
3
8
3
anakaya
t (s)
0
tabaka
1
2
2
H (m)
3
5
4
6
kumlu silt
2
8
c T (m/s )
50
200
3
10
kil
4
5
silt
250
80
5
10
çakıl taşı
600
6
5
kumlu çakıl taşı
300
7
10
çakıl taşı
600
8
15
kaya
1000
18
26.02.2014

P dalgası
sıkışm a
yerd eğiştirm e
doğr ultusu
ilerlem e
yönü
Dalga türleri
Deprem hareketinin ölçümü
Basit sismograf
g enişlem e

S dalga sı
yer değiştir me
doğr ultusu
ilerlem e
yönü
2 x genlik
(b)
(a)
dalg a bo yu
Sönüm

Love dalga sı
yerd eğiştirm e
doğr ultusu
Kütle
ilerlem e
yönü
Rayleigh dalgas ı
Yay
Kütle
Kayıt
silindiri
Kayıt
silindiri
Sönüm

u g (t)
y erde ğiştirm e
do ğru tl usu
u g (t)
iler leme
yö nü
Bir serbetlik dereceli sistem
m v  c v  k v   m vg
v g  v go sin  t
 
Zekai Celep
c
2 m
2 k / m
Bir serbestlik dereceli sistem
v (t ) 
v go

2
 2 (1   2 )2  ( 2   )2
[( 1   2 ) sin  t  2   cos  t ]
  1
v( t )   v go sin  t   v g ( t )
  1
v( t )   v go  2 sin  t  
  1
v( t )   v go 
   /  T / T
vg ( t )
2
v g ( t )
cos  t

2 
2 ω
Yer deg istirme
İvme
Hiz
19
26.02.2014
Yapının periyodunun ölçümü
Deprem ivme kaydının düzeltilmesi
v g (t)
eğim = c o
t
vg o
d üzeltilmemiş ivme kaydı
v g1 (t) = v g (t) - vg o- c ot
v g (t)
•
•
•
•
•
•
Deprem kayıtlarının kullanılması
Rüzğar ve taşıt yüklerinin etkisi
Patlamalar
Dışmerkez kütle titreşimi
Yüksek devirli motor
Serbest titreşime zorlama
t
d üzeltilmiş ivme kaydı
Bir serbestlik dereceli sistem
Bir serbestlik dereceli sistem
m v  c v  k v   m vg
v (t ,  ,  )  
 D   (1   2 )
 
c
2m 
2 k/ m
v  2 v   v   vg (t )
2
Zekai Celep
1 t
 vg ( ) exp [  (t   )] sin [ D ( t   )] d 
D 0
t
v (t ,  ,  )    vg ( ) exp [  (t   )] cos [ D ( t   )] d    v( t ,  ,  )
0
v(t ,  ,  )  v g (t )    2 v( t ,  ,  )  2 v (t ,  ,  )
20
26.02.2014
Yerdeğiştirme spektrumunun elde edilmesi
2.0
 =0.02
..
ug (t)/g
0.4
Sa (g)
1.6
Erzincan 1992
Doğu-batı
1.2
0.05
0.8
0
..
ugmax =0.496g
4
t=7.40s
8
0
Sd =0.287m
0.2
12
16
0
20
0
2
Sv (m/s)
0.20
0
0.6
0.5
4
6
8
Serbest titreşim periyodu T (s)
10
0.05
0.4
0.10
0.3
16
20
2
1.2
3
T (s)
2
3
0
2
T (s)
4
Sv (m/s)
6
0.
5
0
1
0.
0.20
0.20
0.5
Erzincan 1992
Doğu-batı
..
u gmax =0.496g
/g
=1
Sv (m/s)
0.20
0.4
1
0.05
0.10
0.10
0.8
0.10
0.4
 =0.02
05
0.
0.05
0.
01
0.20
0.2
5
Sd (m)
0.10
İvme, hız ve
yerdeğiştirme
spektrum
eğrileri
00
0.
0.4
0.1
00
0.
İvme, hız ve
yerdeğiştirme
spektrum
eğrileri
0.05
01
0.
Erzincan 1992
Doğu-batı
..
u gmax =0.496g
0.
05
 =0.02
0.
1
0.8
0.6
5
0.
0.05
10
Erzincan 1992
Doğu-batı
..
u gmax =0.496g
1
0.05
1
T(s)
m
=1
Sd
Erzincan 1992
Doğu-batı
..
u gmax =0.496g
 =0.02
 =0.02
1.6
0.1
a
8
12
Zaman t(s)
0
0.01
S
4
1.2
Sa (g)
 =0.02
0.1
t=11.20s
2.0
0
Erzincan 1992
Doğu-batı
..
u gmax =0.496g
0.20
0
0.8
0.10
0.2
T=6s
-0.4
1.6
0.05
0.8
0.4
Sd (m)
20
 =0.02
Erzincan 1992
Doğu-batı
..
u gmax =0.496g
1.2
Sd =0.329m
16
Yerdeğiştirme
spektrum eğrisi
Sd =0.441m
12
0.329m
u(t)
1.6
0.4
8
0
0.4 0
u(t)
20
t=5.86s
4
-0.4 T=4s
T=6s
=0.02
16
 =0.10
-0.441m
u(t)
0.4
u(t)
12
S (m)
d
0
8
-0.287m
u(t)
4
-0.4 T=2s
T=4s
=0.02
İvme, hız ve
yerdeğiştirme
spektrum eğrileri
0
0.4 0
u(t)
0.10
0.20
0.4
-0.4
T=2s
=0.02
Erzincan 1992
Doğu-batı
..
ugmax =0.496g
1
0
0.02
0
2
4
6
T (s)
8
10
0.1
0.5
1
5
T(s)
Zekai Celep
10
21
26.02.2014
Spektrum eğrileri
Deprem spektrumları
2
t
S v ( , T )  {  v g ( ) exp [   ( t   )] sin [ ( t   )] d  } max
Erzincan 1992
Doğu-batı
..
u gmax =0.496g
1.6
0
1.2
Sa (g)
S d ( , T )  [ v(t ,  ,  )] max 
0.8
S v ( , T )

S a ( , T )   S v ( , T )   2 S d ( , T )
0.4
0
1
0
0.2
0.4
0.6
0.8
Sd (m)
Deprem spektrumları
• Hız spektrumu
(rölatif)
• İvme spektrumu
(mutlak)
T= 0.3 s
T= 0.5 s
T =1. 0 s
sönüm
 = 0.05
 = 0.05
 =0. 05
m aksimu m ivme
vma x = 0.7 5 g
vmax = 1.0 2 g
vm ax = 0.48 g
0.4
ivme (g)
S d ( , T )  v( t ,  ,  )max
p eriyot
S v ( , T )  v (t ,  ,  ) max
0
0.4
0
10
20
40
t ( s)
El Ce ntro Californ a
i depr emi 1 8 Ma yıs 194 0

S a ( , T )  v( t,  ,  )  vg ( t)
max
( K- G bileşen )i
1.2
S a , m aksimum ivme (g)
• Yerdeğiştirme
spektrumu
(rölatif)
İvme
spektrumunun
elde edilmesi
0. 8
0. 4
0.75
1.02
0.3
0.5
0. 48
0. 0
1.0
1.5
2.0
T ( s)
Zekai Celep
22
26.02.2014
50
S d ( cm )
Deprem
spektrumları
Depremb spektrumları
25
0
El Centro ( 1940 )
1 00
0.05
50
( cm / s )
S v ( cm /s )
 = 0.01
120
0.20
60
v
0
S
1.5
Sa/ g
1.0
0. 5
0
0
0.5
1.0
0
0
1
2
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
periyot T (s)
3
pe riyo t T ( s)
Deprem spektrumları
01.05.2003 Bingöl Depremi
20
2 50
/g
01.05.2003 Bingöl Depremi
Ana Şok / K-G Bileşeni
10
S
a
İvme [mG]
600
0
10 cm
Sd
=0.02
5
1 00
50
1
0
ri
0.
vm
1
es
i
S v (cm/s)
200
r
ye
u m et i
s im ek
ak har
10
-200
0.
m
ak
75
0.
s im
1
um
ye
10
50
-400
Zaman [s]
25
0.
0.
01
5
545.53
5
12
0 . 0. 1
2. 5
0.05
Zekai Celep
 =0.1
m
maksimum yer hızı
25
400
= 0
 = 0.2
0.1
-600
0.5
1
5
10
0
10
20
30
40
50
60
70
23
26.02.2014
01.05.2003 Bingöl Depremi
01.05.2003 Bingöl Depremi
01.05.2003 Bingöl Depremi
Ana Şok / D-B Bileşeni
İvme [mG]
İvme [mG]
600
01.05.2003 Bingöl Depremi
Ana Şok / Düşey Bileşeni
600
400
276.82
472.26
400
200
200
0
0
-200
-200
472.26
Zaman [s]
-400
Zaman [s]
-400
-600
0
10
20
30
40
50
60
70
-600
0
10
6000
20
30
40
50
Mutlak İvme
Spektrumu(D-B)
2500
4000
2000
=0
 =%2
 =%5
 =%10
 =%20
3000
Sa
[c
m/
sn2
]
2000
1000
1500
500
0
0
0.25
0.5
0.75
1
1.25
1.5
1.75
2
2.25
2.5
2.75
3
0
200
0.5
0.75
1
1.25
1.5
1.75
2
2.25
2.5
2.75
3
=0
 =%2
 =%5
 =%10
 =%20
Hız Spektrumu
(D-B)
90
160
80
=0
 =%2
 =%5
 =%10
 =%20
140
120
100
80
SV
[c
m/
sn]
70
60
50
40
60
30
40
20
20
10
0
0
0.25
0.5
45
35
0.25
100
Hız Spektrumu
(K-G)
180
40
=0
 =%2
 =%5
 =%10
 =%20
1000
0
SV
[c
m/
sn]
70
3000
Mutlak İvme
Spektrumu (K-G)
5000
Sa
[c
m/
sn2
]
60
Yerdeğiştirme
Spektrumu (K-G)
0.75
1
1.25
1.5
1.75
2
2.25
2.5
2.75
0
3
=0
 =%2
 =%5
 =%10
 =%20
0
0.25
0.5
40
35
30
Yerdeğiştirme
Spektrumu(D-B)
0.75
1
1.25
1.5
1.75
2
2.25
2.5
2.75
3
=0
 =%2
 =%5
 =%10
 =%20
30
Zekai Celep
24
26.02.2014
Deprem spektrumları
Deprem spektrumları
f I max  m Sa
T 0
w
g
f S max  k S d  m  2 S d  m S a  S a
1
1
1
2
E (t ,  ) max  1 k vmax
 k S d2  m  2 S d2  m S a2
2
2
2
S a  vg max
Sv  0
Sd  0
T 
2
Sa  0
S v  v g max
S d  vg max
Zekai Celep
S a (  , T) / v g m ax
ivme spektrum eğri leri
4
3
 =% 0
2
% 10
1
%40
0
0
%5
%2
%20
0.4
0.8
1. 2
1.6
periy ot (s)
2.0
2.4
2.8
1.5
hı z spekt rum eğrileri
)
S v (  , T) / Sv (  = 0 , T =
• Sönüm oranları küçüldükce periyoda hassas
bir değişim
• Sönüm oranları büyüdükce daha yumuşak
değişim
• Gerçek ve yaklaşık pektrumlar arasındaki
fark büyük periyotlarda ve sönümlerde
belirgin
• Sönümsüz sistemde gerçek ve yaklaşık ivme
spektrumları aynı
5
 =% 0
1.0
%2
%5
%10
% 20
%40
0.5
0
0
S d (  , T) / S d (  = 0 , T = 3s )
Deprem spektrumları
Ortalama
deprem
spektrumları
0. 4
0.8
1.2
1. 6
periy ot (s)
2. 0
2. 4
2.8
yer deği şti rme spektrum eğril eri
1.0
0
 =%
10
%5 % %5 0
0
%2
0.5
0
% 10
0
1.0
periy ot (s)
2. 0
% 20
3.0
25
26.02.2014
Hız spektrumunun mesafe ve büyüklük
ile değişimi:
A ve B büyük deprem
C küçük deprem
Zayıf zeminler için ortalama
deprem spektrumu
10
= 0.00
5
0.02
3
0 .0 5
0.1 0
0.2 0
0.6
0.40
1
A (40km)
S v (m/s)
S a / v g max
2
0.5
0.3
0.3
0.2
B (110km)
0 .1
C (15km)
(a)
0.05
0 .1
0.2 0.3 0.5
1
2
3
5
10
1
0
Spektrum
şiddeti
2
3
T (s)
T (s)
Bazı depremlerin büyüklük ve
şiddetleri
1.6
 =0.02
Sv (m/s)
1.2
0.8
Yer
0.4
0.1
0
Zekai Celep
0.5 1.0
Richter
Büyüklüğü
(M)
Spektrum
Şiddeti (m)
SI ( = 0)
2.5
SI(  =0.02)= S v ( ,T) dT
0.1
(b)

Tarih
1.5 2.0
T (s)
2.5 3.0
El Centro
El Centro
Olympia
Taft
Vernon
18.05.1940
30.12.1934
13.04.1949
21.07.1952
10.03.1933
6.7
6.5
7.1
7.7
6.3
8.35
5.88
5.82
4.69
4.62
Spektrum
Şiddeti (m)
SI ( =
0.02)
0.826
0.637
0.674
0.582
0.518
Maksimum
deprem
ivmesi
vg max / g
0.33
0.26
0.31
0.18
0.19
26
26.02.2014
0.6
Maksimum yatay ivme (g) ug max
0.5
Maksimum ivme (g)
0.7
Kaya
Sert
zemin
0.4
Derin
kohezyonsuz
zemin
0.3
0.2
Yumuşak, orta,
sert kil ve kum
0.1
0
(b)
0
0.1
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Anakayada maksimum ivme (g)
0.6
0.4
0.3
0.1
0
(a)
Housner tasarım
ivme spektrumu
ug max
0.005
50
Depremin
büyüklüğü
(M=6.5)
0.3
0.01
Maksimum hız (m/s)
..
Sa / ug max
5
2
10
20
Deprem merkezine uzaklık (km)
1
0.02
2
0.05
1
0
Maksimum deprem hızı
 =0
3
Derin dolgu zemin (M=6.6)
0.2
5
4
Kaya zemin (M=6.6)
0.5
0.10
0.1
Yerel zemin
dolgu
Yerel zemin
kaya
0.03
0.20
0.40
0.01
0
Zekai Celep
0.4
0.8
1.2
T(s)
1.6
2.0
2.4
2.8
1
3
10
30
100
300
1000
Deprem merkezine uzaklık (km)
27
26.02.2014
Deprem ivme spektrumunun
normalize edilmesi
0.8
4
4
 =0.05
0.4
0.2
maksimum
yer ivmesi
0
1
2
3
 =0.05
2
1
0
3
Spektral ivme / Maksimum yer ivmesi
S a / u g max
0.6
normalize ivme
spektrumu
S a / v g max
spektral ivme / maksimum yer ivmesi
ivme spektrumu
spektral ivme S a/g
Ortalama ivme spektrumlarının yerel
zemin durumuna bağlılığı
1
2
3
Derin kohezyonsuz
zemin
2
Sert zemin
1
D
Kaya
3
T (s)
T (s)
Yumuşak ve orta
sertlikte kil ve kum
0
1
2
3
T (s)
Ortalama ivme spektrumlarının yerel
zemin durumuna bağlılığı
Yerel zemin kalınlığı ve deprem
taban kesme kuvveti
8
7
10 katlı bina
kütle
: 5.7 x 10 6 kg
temel periyot : 1.2 s
2
ka ya ve sert zemin
taban kesme kuvveti (H=0)
derin koh ezyo nsuz
ze min ve ya sert ki l
6
5
yerel
zemin
4
ana kaya
H
3
2
1
1
0
1
2
T ( s)
Zekai Celep
taban kesme kuvveti (H)
yumuşak / orta se rtlikte
kille r ve kumlar
3
Sa / v g max
spe ktra l ivme / maksimum ye r i vmesi
4
3
0
20
40
60
80
100
120
yerel zemin kalınlığı H (m)
28
26.02.2014
Zemin sıvılaşması
Zemin sıvılaşması /Niigata 1964
Kayma gerilmesi etkisi
(b)
(a)
Tabakada yerleşme ve
boşlukların dolması
(c)
Depremden önceki
gerilmeler
Sıvılaşmadan önce
Deprem etkisi altında yön
değiştiren kayma gerilmeleri
Sıvılaşmadan sonra
Yeraltı su seviyesinin yükselmesi
ile sıvılaşmanın meydana gelmesi
Zeminde büyük
oturma ve kabarmalar
ve binada dönme
Zemin sıvılaşması
Zekai Celep
29
26.02.2014
Depremde zemin yapı etkileşimi
Tsunami dalgaları
yarı sonsuz
ortam
(a)
Zekai Celep
(b)
(c)
(d)
30
Author
Document
Category
Uncategorized
Views
0
File Size
3 075 KB
Tags
1/--pages
Report inappropriate content