close

Enter

Log in using OpenID

DEPREM BİLİMİNE GİRİŞ

embedDownload
DEPREM BİLİMİNE
GİRİŞ
Yrd. Doç. Dr. Berna TUNÇ
DEPREM PARAMETRELERİ VE HESAPLAMA YÖNTEMLERİ DEPREM
PARAMETRELERİ
Bir deprem meydana geldiğinde, bu depremin
anlaşılması için tanımlanan kavramlar olarak
bilinirler.
1)  Depremin Kinematik Parametreleri
a) Depremin oluş yeri (Hiposantr, Episantr)
b) Depremin oluş zamanı
c) Odak derinliği
d) Şiddet
e) Magnitüd (Büyüklük)
2) Depremin Dinamik Parametreleri
a) Fayın atımı (Dislokasyon)
b) Fay düzleminin konumu
c) Kaynak-zaman fonksiyonu
d) Odaktaki kuvvetlerin geometrisi
e) Sismik Moment
1)  Depremin Kinematik Parametreleri
1.a) Depremin oluş yeri (Hiposantr, Episantr)
Hiposantır, depremin odak noktası veya iç merkez
olarak da tanımlanır. Odak noktası yerin içinde
depremin enerjisinin ortaya çıktığı noktadır. Gerçekte ,
enerjinin ortaya çıktığı bir nokta olmayıp bir alandır,
fakat pratik uygulamalarda nokta olarak kabul
edilmektedir.
Episantr, odak noktasına en yakın olan yer üzerindeki
noktadır. Burası aynı zamanda depremin en çok hasar
yaptığı veya en kuvvetli olarak hissedildiği noktadır.
Aslında episantr, bir noktadan çok bir alandır.
Depremin dış merkez alanı depremin şiddetine bağlı
olarak çeşitli büyüklüklerde olabilir.
Bazen büyük bir depremin
odak noktasının boyutları
yüzlerce kilometreyle de
belirlenebilir. Bu nedenle
"Episantr Bölgesi" ya da
"Episantr Alanı" olarak
tanımlama yapılması gerçeğe
daha yakın olacaktır.
1.b) Depremin oluş zamanı
Depremin hareketinin yer içinde başladığı zamandır.
1.c) Depremin Derinliği
Depremde enerjinin açığa çıktığı noktanın
yeryüzünden en kısa uzaklığı, depremin odak derinliği
olarak adlandırılır. Depremler odak derinliklerine göre
sınıflandırılabilir. Bu sınıflandırma tektonik depremler
için geçerlidir.
0-60 km.
sığ
70-300 km.
orta derinlikte
300 km. den fazla
derin
Türkiye'de olan depremler genellikle sığ
depremlerdir ve derinlikleri 0-60 km.
arasındadır. Orta ve derin depremler daha çok
bir levhanın bir diğer levhanın altına girdiği
bölgelerde olur. Derin depremler çok geniş
alanlarda hissedilir, buna karşılık yaptıkları
hasar azdır. Sığ depremler ise dar bir alanda
hissedilirken bu alan içinde çok büyük hasar
yapabilirler.
1.d) Eşşiddet (İzoseit) Eğrileri:
Aynı şiddetle sarsılan noktaları birbirine bağlayan
noktalara denir. Bunun tamamlanmasıyla eşşiddet
haritası ortaya çıkar. Genelde kabul edilmiş duruma
göre, eğrilerin oluşturduğu yani iki eğri arasında kalan
alan, depremlerden
etkilenme yönüyle, şiddet
bakımından
sınırlandırılmış olur. Bu
nedenle depremin şiddeti
eşşiddet eğrileri üzerine
değil, alan içerisine yazılır.
1.2) Şiddet
Herhangi bir derinlikte olan depremin, yeryüzünde
hissedildiği bir noktadaki etkisinin ölçüsü olarak
tanımlanmaktadır. Depremin yer yüzeyindeki etkileri
depremin şiddeti olarak tanımlanır. Şiddetin ölçüsü,
insanların deprem sırasında uykudan uyanmaları,
mobilyaların hareket etmesi, bacaların yıkılması ve
toplam hasar gibi çeşitli parametreler göz önüne
alınarak yapılır.
MSK (MEDVEDEV-SPENHEAU-KARNİK) (12 dereceli)
MM (Modified Mercalli) (12 dereceli)
EMS (EUROPEAN MACROSEISMİC SCALE) (12 dereceli)
JMA (JAPAN METEOROLOGICAL AGENCY) (7 dereceli)
1.  Mercalli Şiddet Ölçeği: (Modified Mercalli -MMIntensity Scale)
Bu ölçek, Romen rakamları ile belirlenen 12 düzeyden
oluşur. Hiçbir matematiksel temeli olmayıp, bütünü
ile gözlemsel bilgilere dayanır. Önceden
hazırlanmış olan bu cetveller, her şiddet
derecesindeki depremlerin insanlar, yapılar ve
arazi üzerinde meydana getireceği etkileri
belirlemektedir. Şiddeti V ve daha küçük olan
depremler genellikle yapılarda hasar meydana
getirmezler. VI-XII arasındaki şiddetler ise,
depremlerin yapılarda meydana getirdiği hasar ve
arazide oluşturduğu kırılma, yarılma, heyelan gibi
bulgulara dayanılarak değerlendirilmektedir.
Charles Richter tarafından geliştirilen bu ölçek günümüzde "Değiştirilmiş
Mercalli Şiddet Ölçeği" (Modified Mercalli Intensity Scale (MMI) veya
kısaca Modified Mercalli Scale (MM)) olarak adlandırılır.
2. JMA DEPREM ŞİDDET CETVELİ (Japan
Meteorological Agency Earthquake Intensity Scale)
Japonya’daki yapı türleri, deprem özellikleri ve hasar
sonuçları esas alınarak Japon Meteoroloji Ajansı
tarafından hazırlanmış olan 7 derecelik deprem
şiddet cetvelidir. Yalnızca Japonya’da kullanılmakta
olup, diğer uluslararası deprem şiddet cetvellerinden
farkı, depremin oluşturduğu hasar ve etkileri, 7
derece ile sınırlamış olmasıdır.
1.e) Magnitüd (büyüklük)
Deprem sırasında açığa çıkan enerjinin bir ölçüsü
olarak tanımlanmaktadır. Enerjinin doğrudan doğruya
ölçülmesi olanağı olmadığından, Richter tarafından
1930 yıllarında bulunan bir yöntemle depremlerin
aletsel bir ölçüsü olan “Magnitüd” tanımlanmıştır.
Episantrdan 100 km. uzaklıkta ve sert zemine
yerleştirilmiş özel bir sismografla (2800 büyütmeli, özel
periyodu 0.8 saniye ve %80 sönümü olan bir WoodAnderson torsiyon Sismografı ile) kaydedilmiş zemin
hareketinin mikron cinsinden (1 mikron 1/1000 mm)
ölçülen maksimum genliğinin 10 tabanına göre
logaritmasını bir depremin “magnitüdü” olarak
tanımlamıştır.
Her depreme ait tek bir magnitüd değeri vardır. Bu
değer Richter Ölçegi ile derecelendirilmiştir.
Magnitüddeki 1 birimlik artış sismogramlardaki
genliklerin 10 kat, depremin enerjisinin de 31 kat
artmasi demektir.
Bugüne dek olan depremler istatistik olarak
incelendiğinde kaydedilen en büyük magnitüd
değerinin 8.9 olduğu görülmektedir (31 Ocak 1906
Colombiya-Ekvator ve 2Mart 1933 Sanriku-Japonya
depremleri).
Magnitüd, aletsel ve gözlemsel magnitüd değerleri
olmak üzere iki gruba ayrılabilmektedir.
Aletsel magnitüd, standart bir sismografla kaydedilen
deprem hareketinin maksimum genlik ve periyot değeri
ve alet kalibrasyon fonksiyonlarının kullanılması ile
yapılan hesaplamalar sonucunda elde edilmektedir.
Aletsel magnitüd değeri, gerek cisim dalgaları ve
gerekse yüzey dalgalarından hesaplanmaktadır.
Genel olarak, cisim dalgalarından hesaplanan
magnitüdler (m), ile yüzey dalgalarından hesaplanan
mağnitüdler de (M) ile gösterilmektedir. Her iki
magnitüd değerini birbirine dönüştürecek bazı bağıntılar
mevcuttur.
Gözlemsel magnitüd değeri ise, gözlemsel inceleme
sonucu elde edilen episantr şiddetinden
hesaplanmaktadır. Ancak, bu tür hesaplamalarda,
magnitüd-şiddet bağıntısının incelenilen bölgeden
bölgeye değiştiği de gözönünde tutulmalıdır.
Gözlemevleri tarafından bildirilen bu depremin
magnitüdü depremin enerjisi hakkında fikir vermez.
Çünkü deprem sığ veya derin odaklı olabilir. Magnitüdü
aynı olan iki depremden sığ olanı daha çok hasar
yaparken, derin olanı daha az hasar yapacağından
arada bir fark olacaktır. Yine de Richter ölçeği
(magnitüd) depremlerin özelliklerini saptamada çok
önemli bir unsur olmaktadır.
Richter Büyüklüğü Tipik maksimum Değiş;rilmiş Mercall Şidde; 1.0 -­‐ 3.0 3.0 -­‐ 3.9 4.0 -­‐ 4.9 5.0 -­‐ 5.9 6.0 -­‐ 6.9 I II -­‐ III IV -­‐ V VI -­‐ VII VII -­‐ IX 7.0+ VIII veya daha yüksek Depremlerin şiddet ve
magnitüdleri arasında
birtakım deneye dayalı
bağıntılar çıkarılmıştır. Bu
bağıntılardan şiddet ve
magnitüd değerleri
arasındaki dönüşümleri
aşağıdaki gibi verilebilir.
neden farklı magnitüd türlerine ihtiyaç duyulur ?
Dünya üzerinde bir çok noktada ve çeşitli sayılarda
sismograf istasyonu bulunmaktadır. Charles Richter’in
geliştirdiği magnitüd hesaplaması ise belirli aralıklardaki
frekans ve uzaklıkta sonuç veriyordu. Dolayısıyla artan
sismograf ağlarını da desteklemesi için Richter
Magnitüdü kullanılarak farklı magnitüd hesaplamaları
gelistirilmeye başlandı. Bunlar cisim dalgası magnitüdü
(Mb) ve yüzey dalgası magnitüdü (Ms) dir. Bu magnitüd
çesitleri de belirli frekans araliklarinda ve belirli sismik
dalga türleriyle çalisirlar.
Richter magnitüdü, cisim dalgasi magnitüdü ve yüzey
dalgasi magnitüdü belirli aralıklar içinde çalıştığından,
daha genel bir tanımlamaya ihtiyaç duyulmaktaydı. Bu
tanımlama da Moment magnitüdü (Mw) üzerine
geliştirildi. Özellikle büyük depremlerde çok iyi çalışan
moment magnitüdü son zamanlarda tercih edilmektedir.
Magnitüd Türleri
1)  Süreye (duration) Bağlı Büyüklük (Md)
Daha büyük bir depremin, sismometre üzerinde daha
uzun bir süre için salınımlara yol açacağı ilkesinden
hareket edilir. Depremin, sismometre üzerinde ne
kadar uzun süreli bir titreşim oluşturduğu ölçülür ve
deprem merkezinin uzaklığı ile ölçeklenir.
Bu yöntem küçük (M<5.0) ve yakın (Uzaklık<300 km)
depremeler için kullanılır.
Magnitüd Araligi
: <4
Uzaklik Araligi (Km) : 0-400
Formül
: Md = a1 + a2 log t + a3 D + a4 h
veya
Md = -0.87 + 2.00 log t + 0.0035 D
T
: Saniye cinsinden sinyal süresi
D
: km cinsinden episantir uzakligi
H
: Depremin düsey derinligi
a1,a2,a3,a4: Ampirik sabitler
2) Yerel (Lokal) Büyüklük (Ml) (Richter Magnitüdü)
Bu yöntem 1935'da Richter tarafından önerilen ilk
yöntemdir. Bu yöntem, havuza atılan taşı düşünürsek,
taşın suya çarparken oluşturduğu ses dalgalarının suyun
içerisine yerleştirilmiş bir mikrofon ile dinlenmesine
benzetilebilir. Ses kaydında oluşan en yüksek genlik
değeri, uzaklık ile ölçeklenerek taşın büyüklüğü
hakkında bilgi verecektir. Depremin büyüklüğünü
kestirirken de aynı ilke uygulanır. Bu yöntem de göreceli
olarak, küçük (büyüklüğü 6,0’dan az) ve yakın (uzaklığı
700 km'den az) depremeler için kullanılır. Doğru
değerlerin bulunması için sismometrelerin çok iyi kalibre
edilmiş olması esastır.
Magnitüd Araligi: 2-6
Uzaklik Araligi (Km): 0-400
Formül: ML = log Amax - log A0 + S
A:
Sismogram üzerindeki en büyük genligi mm
cinsinden ifade etmektedir.
Log A0: Uzaklik 600 km’den küçük olmak sartiyla
uzakligin fonksiyonunun standart bir degeri
olarak alinir.
S:
Istasyon düzeltmesi.
3) Yüzey Dalgası Büyüklüğü (Ms)
Bu yöntem ilk iki yöntemin yetersiz kaldığı büyük
depremleri (M>6,0) ölçmek için geliştirilmiştir. Dairesel
olarak, merkezden çevreye yayılan dalgaların en
yüksek genliğinin ölçülmesi esasına dayanır. Bu tür
dalgalar yeryüzünde kaynaktan çok uzak mesafelere
yayılabilirler. Diğer yöntemlerin aksine bu yöntemin
güvenilirliği uzak mesafeden yapılan ölçümlerde daha
da artar.
Bu magnitüd türü genellikle 50 km’den daha derin
depremler için kullanılmaz. Genligi ölçülen dalga türü
Rayleigh’dir. Genel olarak Ms magnitüdü sığ depremler
için Mb’den daha güvenilirdir.
Magnitüd Aralığı: 5-8
Uzaklık Aralığı (Km): 20-180°
Gutenberg, 1945 : Ms = log A - log A0 (D°)
Duda, Nuttli, 1974 : Ms = log (A/T) + a log D° + b
Ms = log (A/T) + 1.66 log D° + 3.30
20°<D<160°
T
: Saniye cinsinden periyot
A
: 18<T<22 araligindaki yüzey dalgasinin düsey
bileseninin Mikrometre cinsinden en büyük
genligi
a, b : Bu sabitler Rayleigh dalgasının yatay bilesenlerini
simgeleyen katsayılardir.Bu degerler a=1.66-1.82,
b=2.0-3.5 arasinda degişmektedir.
D°
: Derece cinsinden uzaklık
4) Cisim Dalgası Büyüklüğü (Mb)
Bu yöntem Ms esasına benzer, tek farkı yüzeyden
yayılan dalgalar yerine derinliklerde ilerleyen dalgaların
kullanılmasıdır. Dairesel olarak, merkezden çevreye
yayılan dalgaların en yüksek genliğinin ölçülmesi
esasına dayanır.
Magnitüd Araligi: 4-7
Uzaklik Araligi (Km): 16-100°
Formül: Mb = log (A/T) + Q (D,h)
T
: 0.1<T<3.0 araligi ile kısıtlanmış saniye cinsinden
periyot
A
: Mikrometre cinsinden tanecik titreşimi genliği
Q(D,h): düzeltme faktörü, episantır ile kayıtçı arasındaki
uzaklığın (D -derece) ve odak derinliğinin ( h –
kilometre) fonksiyonu.
5) Moment Büyüklüğü (Mw)
Bu büyüklük türü, diğerlerine göre en güvenilir olanıdır.
Bilim dünyasında, eğer bir deprem için moment
büyüklüğü hesaplanabilmişse, diğer büyüklük türlerine
gerek kalmadığı düşünülür. Belirleme açısından
hepsinden çok daha karmaşıktır. Esas olarak depremin
oluşumunun matematiksel bir modelinin yapılmasına
karşılık gelir. Bir araştırıcının gerçekleştirebileceği
bilimsel bir çalışma süreci ile hesaplanabilir ve bu
yüzden hesaplamaların belirli bir zaman alması
kaçınılmazdır.
Yrd. Doç. Dr. Berna TUNÇ - 2012-2013 GÜZ
Otomatik olarak uygulamaya konulabilmesi ise zordur,
dünyada sayılı birkaç gözlemevinde, sadece belirli bir
büyüklüğün üzerindeki depremler için rutin olarak
hesaplanmaktadır. Uygulamada, sadece belli bir
büyüklüğün üzerindeki depremler için (M>4.0) Moment
Büyüklüğü hesaplanabilir.
Yrd. Doç. Dr. Berna TUNÇ - 2012-2013 GÜZ
Magnitüd Araligi
: >3.5
Uzaklik Araligi (Km) : Tüm uzaklıklar
Formül
: MW = (2/3) log10 M0 - 10.7
Kanamori ve Anderson tarafindan gelistirilen bir formülde:
log10 M0 ~ 11.8 + 3/2 MS
Dolayisiyla Moment Magnitüdü ve Yüzey Magnitüdü
arasinda bir baglanti olusur:
MW = (2/3) (11.8 + 3/2 MS) - 10.7
Yrd. Doç. Dr. Berna TUNÇ - 2012-2013 GÜZ
2) Depremin Dinamik Parametreleri
2.1) Fay Atımı:
Fay çizgisi boyunca hareket eden kütlelerin birbirlerine
göre kayma miktarları. Örneğin, fayın yatay atımı 20 m.
denildiğinde, kırılma sonucunda kütlenin (yükselen ve
alçalan bloklar) birisinin diğerine göre 20 m. Yatay yönde
yer değiştirmiş olduğu anlaşılır.
Yrd. Doç. Dr. Berna TUNÇ - 2012-2013 GÜZ
2.2) Fay düzleminin konumu:
Faylanma türü ve mekanizma hakkında bilgi verir. Fay
düzleminin konumu ve deprem sırasında oluşan asal
gerilmeler arasındaki ilişki çözümlenerek oluşan fay
sitemlerini tanımlamamızı sağlar (normal, ters, doğrultu
atımlı faylanmalar vs.)
Yrd. Doç. Dr. Berna TUNÇ - 2012-2013 GÜZ
2.3) Kaynak - zaman fonksiyonu:
Bir deprem kaydı (sismogram), kaynak, ortam ve zemin
parametrelerinin bilgilerini içerir. Bunlardan kaynak ile
ilgili parametrelerin çözümlenmesi için kaynağın
tanımlanması ve matematiksel olarak ifade edilmesi
gerekir. Bu nedenledir ki sismogram, ortamı tarif eden
bir Green fonksiyonu ile, kaynak-zaman fonksiyonunun
evirişimidir. Green fonksiyonları sismometre, kaynak ve
alıcı arsındaki ortamın etkilerini içermektedir. Genel
olarak bir yer değiştirme sigmogramını matematiksel
olarak aşağıdaki gibi ifade edebiliriz.
Yrd. Doç. Dr. Berna TUNÇ - 2012-2013 GÜZ
2.4) Odaktaki kuvvetlerin geometrisi:
Deprem kaynağının doğasının araştırılmasında,
bölgedeki tektonik hareketin ve aktif fay hatlarının
ortaya çıkartılmasında, sismotektonik olarak bölgenin
incelenmesi bize yararlı bilgiler sağlar. Deprem
kaynağındaki mekanizmanın anlaşılması, yerküre
içinde gelişen dinamik hareketlerin nedenlerinin
araştırılması çalışmalarında da yardımcı olur.
Yrd. Doç. Dr. Berna TUNÇ - 2012-2013 GÜZ
2.5) Sismik Moment (Mo)
Faylanma hareketine eşdeğerlikte bir noktada kaynağın
momentidir. Birimi gr.cm2/sn2 = dyn.cm’ dir. Skaler
sismik moment,
bağıntısı ile tanımlanır. Burada,
makaslama modülü (dyn/cm2)
fay boyunca oluşan kırığın alanı (cm2)
ortalama yerdeğiştirme (cm)
Yrd. Doç. Dr. Berna TUNÇ - 2012-2013 GÜZ
Magnitüd
Şiddet
1.  D e p r e m i n s a y ı s a l
büyüklüğüdür,
1.  Depremin etkilerinin
gözlemsel olarak
tanımlar,
2.  Ondalıklı sayılar ile
gösterilir,
2. Romen rakamları ile
gösterilir,
3.  Depremin magnitüdü
her yerde aynıdır
3. Episantırdan uzaklakta
değeri azalır
Yrd. Doç. Dr. Berna TUNÇ - 2012-2013 GÜZ
Author
Document
Category
Uncategorized
Views
0
File Size
544 KB
Tags
1/--pages
Report inappropriate content