Yıl: 2022 Cilt: 37 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 247 - 263 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.814370 İndeks Tarihi: 29-07-2022

Alüvyon havzalar için spektral şiddet faktörlerinin doğrusal olmayan sayısal analizlerle belirlenmesi

Öz:
Bu çalışmada, dar alüvyal havzalardaki anakaya eğimi nedeniyle, yüzeye yakın yumuşak zemin tabakası içinde sıkışan sismik dalgaların çoklu yansıması, dönüşümü, üst üste binmesi ve yüzey dalgalarıyla olan girişiminin kuvvetli yer hareketlerine etkisi araştırılmıştır. Yarı sonsuz ortamda yatayda sürekli olmayan tabakalaşma nedeniyle meydana gelen karmaşık saha davranışı Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018 hükümlerinde zayıf olarak nitelendirilen ve analize ihtiyaç duyulan ZD ve ZE zemin sınıflarında sonlu farklar yaklaşımı kullanılarak bir boyutlu (1D) ve iki boyutlu (2D) doğrusal olmayan saha tepki analizleriyle incelenmiştir. Farklı seviyelerdeki 22 adet deprem ivme kaydı anakaya hareketi olarak modellere etkitilerek yüzeye eşit aralıkla sıralanan çok sayıda yapay kayıtçılarla ivme zaman geçmişleri toplanmış, tüm noktalarda ivme spektrumları ve zemin büyütmeleri belirlenmiştir. Sonuç olarak dar havzalar için bir ve iki boyutlu dinamik analizlerle elde edilmiş mutlak ivme spektrumlarının oranıyla her bir noktada periyoda (T) ve havza kenarından boyutsuz mesafeye (x/L) bağlı konuma göre tanımlanan ve henüz yürüklükteki yönetmeliğimizde olmayan Spektral Şiddet Faktörleri (AGF2D/1D) hesaplanmış grafiklerle kullanıma ve bilimsel tartışmaya sunulmuştur. Sonuçların, havza yapısındaki sahalarda yapılara gelecek deprem yüklerini belirleyen spektrumların güvenilir hesaplanmasıyla beklenmeyen hasar ve kayıpların önüne geçilmesinde yardımcı olacağı, deprem haritalarının geliştirilmesine, güvenli yerleşme ve yapılaşmanın sağlanmasına katkı sağlayacağı düşünülmektedir.
Anahtar Kelime: Spektral şiddet faktörü 2D saha tepkisi Doğrusal olmayan dinamik analizler Havza etkisi FLAC3D

Determination of spectral aggravation factors in alluvial basins by nonlinear numerical analyses

Öz:
In this study, it was investigated how strong ground motions are affected by the multiple reflections, transformation, superposition, and interference with surface waves and trapped seismic waves in the nearsurface soft soil layer due to the bedrock inclination in narrow alluvial basins. One and two-dimensional (1D and 2D) dynamic analyses were performed to investigate the complex site effects in narrow alluvial basins that have soft soil conditions considering soil nonlinearity and changing geometrical features by numeric models simultaneously. The site classes were defined as ZD and ZE that mostly needed site-specific analysis by classification of Turkish Building Earthquake Code 2018 provisions. The response spectrums and amplifications were calculated under different levels of earthquake excitations. As a result, Spectral Intensity Factors (AGF2D/1D), which are defined for each point depending on the period (T) and the dimensionless distance from the basin edge (x/L), were calculated with the ratio of absolute acceleration spectra of 1D and 2D analyses. Thus, it is considered that the results will guidance to prevent unexpected damages and losses by calculating reliably the spectra that determine the earthquake loads on the structures, contribute to the development of earthquake maps, and ensure safe urbanization and construction.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • 1. Aki K., Larner K., Surface motion of a layered medium having an irregular interface due to incident plane SH waves, Journal of Geophysical Research, 75, 933-954, 1970.
  • 2. King J. L., Tucker B. E., Observed variations of earthquake motion across a sediment-filled basin, Bull. Seismol. Soc. Am., 74 (1), 137–151, 1984.
  • 3. Bard P-Y., Bouchon M., The two-dimensional resonance of sediment-filled basins, Bull. Seism. Soc. Am., 75 (2), 519-541, 1985.
  • 4. Trifunac M.D., How to model amplification of strong earthquake motions by local soil and geologic site conditions, Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 19 (6), 833-846, 1990.
  • 5. Zhang B., Papageorgiou A. S., Simulation of the Response of the Marina District Basin, San Francisco, California, to the 1989 Loma Prieta Earthquake, Bull. Seism. Soc. Am., 86, 1382-1400, 1996.
  • 6. Kawase H., The cause of the damage belt in Kobe: ‘the basin-edge effect’, constructive interference of the direct S wave with the basin-induced diffracted/Rayleigh waves, Seismological Research Letters, 67 (5), 25-35, 1996.
  • 7. Makra K., Chávez-García F. C., Site effects in 3D basins using 1D and 2D models: an evaluation of the differences based on simulations of the seismic response of Euroseistest. Bulletin of Earthquake Engineering, 14 (4), 1177–94, 2016.
  • 8. Gelagoti F., Kourkoulis R. and Anastasopoulos I., Seismic wave propagation in a very soft alluvial valley: sensitivity to ground-motion details and soil nonlinearity, and generation of a parasitic vertical component. Bulletin of the Seismological Society of America, 100, 3035–54, 2010.
  • 9. Iyisan R. and Haşal M. E., Ova kenarındaki anakaya eğiminin dinamik davranışa etkisi: Dinar Ovası, İMO Teknik Dergi, 2011, 5559–5578.
  • 10. Khanbabazadeh H. and Iyisan R., A Numerical Study on the 2D Behavior of the Single and Layered Clayey Basins, Bulletin of Earthquake Engineering 12, 1515– 36, 2014.
  • 11. Chen G., Jin D., Zhu J., Shi J. and Li X., Nonlinear analysis on seismic site response of Fuzhou Basin, China. Bulletin of the Seismological Society of America, 2016.
  • 12. Abraham J. R., Smerzini C., Paolucci R. Lai, C. G., Numerical study on basin-edge effects in the seismic response of the Gubbio Valley, Central Italy. Bulletin of Earthquake Engineering, 2016.
  • 13. Makra K., Chávez-García F. J., Raptakis D. and Pitilakis K., Parametric Analysis of the Seismic Response of a 2D Sedimentary Valley: Implications for Code Implementations of Complex Site Effects. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 25 (4), 303–15, 2005.
  • 14. Asimaki D. and Mohammadi K., On the complexity of seismic waves trapped in irregular topographies. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 114, 424–37, 2018.
  • 15. Khanbabazadeh H., Iyisan R., Ansal A. and Hasal M. E., 2D Non-Linear Seismic Response of the Dinar Basin, TURKEY. Soil Dynamics and Earthquake Engineering 89, 5–11, 2016.
  • 16. Riga E., Makra K. and Pitilakis K., Aggravation Factors for Seismic Response of Sedimentary Basins: A CodeOriented Parametric Study, Soil Dynamics and Earthquake Engineering 91 (December), 116–32, 2016.
  • 17. Kristek J., Moczo P., Bard P. Y., Hollender F., Stripajová S., Computation of amplification factor of earthquake ground motion for a local sedimentary structure. Bulletin of Earthquake Engineering, 2018.
  • 18. Subasi O., Hasal M.E., Ozaslan B., Iyisan I., Yamanaka H. and Chimoto K., Bir Boyutlu Dinamik Analiz ve Mikrotremor Ölçüm Sonuçlarının Karşılaştırılması, Teknik Dergi, 30 (5), 9459–81, 2019.
  • 19. Zhu C., Thambiratnam D., Gallage C., Statistical analysis of the additional amplification in deep basins relative to the 1D approach, Soil Dyn. Earthq. Eng., 104 (Jan.), 296–306, 2018.
  • 20. Ozaslan B., Hasal M.E., Subasi O., Iyisan I., Yamanaka H. and Chimoto K., Determination of Local Site Soil Conditions by Microtremor Measurements for Sustainable Buildings. Lecture Notes in Civil Engineering. 6, 2018.
  • 21. Özaslan B., Hasal M. E., Khanbabazadeh H., Akbas M. and Iyisan R., Dynamic Response Analysis of Trapezoidal Basins on Numerical Models, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 960 (4), 2020.
  • 22. Khanbabazadeh H., Hasal M. E. and Iyisan R., 2D Seismic Response of the Duzce Basin, Turkey. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2019.
  • 23. Itasca Consulting Group, FLAC3D, Fast Lagrangian Analysis of Continua in Three-Dimensions, 2017.
  • 24. Zhu C., Riga E., Pitilakis K., Zhang J. and Thambiratnam D., Seismic Aggravation in Shallow Basins in Addition to One-Dimensional Site Amplification. Journal of Earthquake Engineering, 2018.
  • 25. Lysmer J., Kuhlemeyer R. L., Finite dynamic model for infinite media, Journal of Engineering Mechanics, 95 (EM4), 859–77, 1969.
  • 26. White W., Unified boundary for finite dynamic models, J. Eng. Mech. Div., ASCE 103, 949-64, 1997.
  • 27. Kunar R. R., Rodriguez-Ovejero L., A Model with nonreflecting boundaries for use in explicit soil-structure interaction analyses, Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 8 (4), 361–74, 1980.
  • 28. Cundall P., Hansteen A. H., Lacasse S., Selnes P. B., NESSI – Soil Structure Interaction Program for Dynamic and Static Problems, Norwegian Geotechnical Institute, Report 51508-9, 1980.
  • 29. Ishibashi I., Zhang X., Unified dynamic shear moduli and damping ratios of sand and clay, Soils and Foundations, 33 (1), 182–191, 1193.
  • 30. Federal Emergency Management Agency, NEHRP Recommended Seismic Provisions for New Buildings and Other Structures-Volume I: Part 1 Provisions, Part 2 Commentary-FEMA P.1050-1, Washington, D.C., 2015.
  • 31. Federal Emergency Management Agency, NEHRP Recommended Seismic Provisions: Design Examples, Report No. FEMA P-1051, Washington, D.C., 2016.
  • 32. Akbaş S.O., Sönmezer Y.B., Işık N.S., Assessment of the peak acceleration, amplıification ratio and fundamental period propertıes for the Kırıkkale province settlement area, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 30 (4), 711-721, 2015.
APA Özaslan B, Iyisan R (2022). Alüvyon havzalar için spektral şiddet faktörlerinin doğrusal olmayan sayısal analizlerle belirlenmesi. , 247 - 263. 10.17341/gazimmfd.814370
Chicago Özaslan Bilal,Iyisan Recep Alüvyon havzalar için spektral şiddet faktörlerinin doğrusal olmayan sayısal analizlerle belirlenmesi. (2022): 247 - 263. 10.17341/gazimmfd.814370
MLA Özaslan Bilal,Iyisan Recep Alüvyon havzalar için spektral şiddet faktörlerinin doğrusal olmayan sayısal analizlerle belirlenmesi. , 2022, ss.247 - 263. 10.17341/gazimmfd.814370
AMA Özaslan B,Iyisan R Alüvyon havzalar için spektral şiddet faktörlerinin doğrusal olmayan sayısal analizlerle belirlenmesi. . 2022; 247 - 263. 10.17341/gazimmfd.814370
Vancouver Özaslan B,Iyisan R Alüvyon havzalar için spektral şiddet faktörlerinin doğrusal olmayan sayısal analizlerle belirlenmesi. . 2022; 247 - 263. 10.17341/gazimmfd.814370
IEEE Özaslan B,Iyisan R "Alüvyon havzalar için spektral şiddet faktörlerinin doğrusal olmayan sayısal analizlerle belirlenmesi." , ss.247 - 263, 2022. 10.17341/gazimmfd.814370
ISNAD Özaslan, Bilal - Iyisan, Recep. "Alüvyon havzalar için spektral şiddet faktörlerinin doğrusal olmayan sayısal analizlerle belirlenmesi". (2022), 247-263. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.814370
APA Özaslan B, Iyisan R (2022). Alüvyon havzalar için spektral şiddet faktörlerinin doğrusal olmayan sayısal analizlerle belirlenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 37(1), 247 - 263. 10.17341/gazimmfd.814370
Chicago Özaslan Bilal,Iyisan Recep Alüvyon havzalar için spektral şiddet faktörlerinin doğrusal olmayan sayısal analizlerle belirlenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 37, no.1 (2022): 247 - 263. 10.17341/gazimmfd.814370
MLA Özaslan Bilal,Iyisan Recep Alüvyon havzalar için spektral şiddet faktörlerinin doğrusal olmayan sayısal analizlerle belirlenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.37, no.1, 2022, ss.247 - 263. 10.17341/gazimmfd.814370
AMA Özaslan B,Iyisan R Alüvyon havzalar için spektral şiddet faktörlerinin doğrusal olmayan sayısal analizlerle belirlenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2022; 37(1): 247 - 263. 10.17341/gazimmfd.814370
Vancouver Özaslan B,Iyisan R Alüvyon havzalar için spektral şiddet faktörlerinin doğrusal olmayan sayısal analizlerle belirlenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2022; 37(1): 247 - 263. 10.17341/gazimmfd.814370
IEEE Özaslan B,Iyisan R "Alüvyon havzalar için spektral şiddet faktörlerinin doğrusal olmayan sayısal analizlerle belirlenmesi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 37, ss.247 - 263, 2022. 10.17341/gazimmfd.814370
ISNAD Özaslan, Bilal - Iyisan, Recep. "Alüvyon havzalar için spektral şiddet faktörlerinin doğrusal olmayan sayısal analizlerle belirlenmesi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 37/1 (2022), 247-263. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.814370