Hibrit Eğitim Modeli ve Mikrobölgeleme

Giriş

Hibrit eğitim modeli, yüz yüze ve uzaktan eğitimi bir araya getirerek, kayıtlı dersler ve dijital platformlar aracılığıyla erişilebilirliği ve öğrenme kalitesini artırmayı amaçlar. Bu yaklaşım, mühendislik sismolojisi gibi karmaşık konuların anlaşılmasında büyük fayda sağlar. Mühendislik sismolojisi, sismik dalgaların yapılar üzerindeki etkisini inceleyen disiplin olarak, zaman ve mekân kısıtlamalarına bağlı kalmadan öğrencilere eşit eğitim olanakları sunar. Dersler, sınıf içi anlatımla birlikte YouTube kayıtları ve ders transkriptleri gibi çevrimiçi kaynaklarla desteklenir. Böylece, dalga dispersiyonu (frekansa bağlı dalga hızı değişimi) ve mikrotremor analizi (çevresel sismik titreşimlerin ölçümü) gibi karmaşık konular tekrar gözden geçirilebilir. Bu not, hibrit eğitim modelinin uygulamalarını, mikrobölgelemenin önemini ve jeofizik mühendisliğindeki pratik yansımalarını açıklar.

Ders Materyallerine Erişim

Ders notları ve kayıtlar, "Mühendis Mavisi" blog platformunda, özel bir ders sayfası üzerinden paylaşılmaktadır. Öğrenciler, örneğin "Modern Sismoloji: Temel Yöntemler" gibi derslere ilgili bağlantılardan kolayca ulaşabilirler. YouTube videoları ders sayfasına gömülü olup, yüz yüze katılamayan öğrenciler için esnek öğrenme imkanı sağlar.

Soru Kutusu:

Hibrit eğitim modelinin mühendislik sismolojisindeki en önemli avantajı nedir?

Cevap: Erişilebilirliği artırması ve fırsat eşitliği sağlamasıdır.

Soru Kutusu:

Ders notları ve video kayıtları nerede barındırılmaktadır?

Cevap: Mühendis Mavisi blogunda.

Bilgi Kutusu: NEHRP Standartları

Amerika Birleşik Devletleri’nde Ulusal Deprem Tehlikesi Azaltma Programı (NEHRP), yerel zemin koşullarına göre sismik tasarım rehberliği sağlar. NEHRP, kesme dalgası hızı (Vs30) değerine göre saha sınıflandırması yapar; bu da mikrobölgeleme çalışmaları için kritik bir parametredir (FEMA, 2020).

Mühendislik Sismolojisinde Temel Kavramlar

Bu bölümde dalga dispersiyonu, mikrotremor analizi ve sismik refraksiyon gibi temel kavramlar ele alınmaktadır.

Dalga Dispersiyonu

Dalga dispersiyonu, özellikle yüzey dalgalarında (Rayleigh ve Love dalgaları) frekansa bağlı olarak dalga hızının değişmesi anlamına gelir. Cisim dalgaları (P ve S dalgaları) yerin derinliklerinde hareket eder ve genellikle dispersiyona uğramaz. Yüzey dalgaları, sığ yeraltı katmanlarının özelliklerini incelemek için kullanılır ve mühendislik sismolojisinde önem taşır.

Pratik Önemi: Dispersiyon analizi, zemin tabakalarının kesme dalgası hızı (Vs) profillerini çıkararak, yerel zemin koşullarının oluşturduğu yer hareketi kuvvetlenmesini belirlemeye yardımcı olur (Kramer, 1996).

Mikrotremor Analizi

Mikrotremor analizi, üç bileşenli (iki yatay, bir düşey) sismometre ile çevresel sismik titreşimlerin ölçülmesidir. Elde edilen verilerden H/V oranı (yatay-düşey spektral oran) hesaplanır; bu oran, bir sahada temel rezonans frekansını gösterir ve zeminin deprem dalgalarına nasıl tepki vereceğini açıklar.

Uygulama: Ölçümler genellikle 30–45 dakika sürer ve sonuçlar, bölgedeki titreşim frekanslarının dağılımını gösteren mikrotremor haritasına dönüştürülür. Bu veriler, Avrupa standartları gibi yer sınıflandırması sistemlerinde kullanılan Vs30 değerine çevrilebilir (CEN, 2004).

Sismik Refraksiyon

Sismik refraksiyon, yeraltındaki farklı katmanların sınırlarında sismik dalgaların kırılma prensibine dayanarak yeraltı yapılarını haritalamak için kullanılır. Bu yöntem, özellikle temel inşaatı için uygun sağlam kaya tabakasının tespiti açısından önemlidir.

Donanım: Jeofonlar, sismik kaynak (örneğin çekiç) ve veri toplama sistemlerinden oluşur.

Uygulama: Depreme dayanıklı yapı tasarımı için sahaların karakterizasyonunda kullanılır (Bourbié vd., 1987).

Soru Kutusu:

Yüzey dalgaları ile cisim dalgaları arasındaki temel fark nedir?

Cevap: Yüzey dalgaları sığ yeraltı yapısını analiz etmek için kullanılır.

Soru Kutusu:

Mikrotremor analizindeki H/V oranı neyi gösterir?

Cevap: Sahanın rezonans frekansını.

Soru Kutusu:

Sismik refraksiyonun mühendislikte temel amacı nedir?

Cevap: Yeraltı hız derinlik profillerini çıkarmaktır.

Bilgi Kutusu: Eurocode 8

Avrupa’da yapıların sismik tasarımı için kullanılan Eurocode 8 (EN 1998-1), sahaları Vs30 değerlerine göre sınıflandırır. Örneğin, sınıf A (Vs30 > 800 m/s) kaya zeminlerini, sınıf E ise (Vs30 < 180 m/s) yumuşak zeminleri ifade eder. Bu sınıflandırma, yapısal tasarımda deprem riskinin azaltılması için rehberlik sağlar (CEN, 2004).

Jeofizik Mühendisliğinde Uygulamalar

Mikrobölgeleme ve sismik refraksiyon, kentsel planlama ve deprem riskinin azaltılmasında doğrudan uygulamalara sahiptir.

Kentsel Planlama İçin Mikrobölgeleme

Mikrobölgeleme haritaları, farklı zeminlerin sismik yanıtlarını göstererek kritik altyapıların yerleşiminde risk azaltımı sağlar. Örneğin İstanbul Beylikdüzü’nde mikrotremor ölçümleri ile elde edilen Vs30 haritaları, sahaları şu şekilde sınıflandırabilir:

Sınıf A (Vs30 > 800 m/s): Hastane, okul gibi kritik yapılar için uygun.
Sınıf B–C (Vs30 360–800 m/s): Konut alanları için uygun.
Sınıf D–E (Vs30 < 360 m/s): Yüksek amplifikasyon riski nedeniyle park veya yeşil alanlar için tercih edilir.

Örnek Çalışma: Hırvatistan’ın Zagreb kentinde yapılan mikrobölgeleme, yüksek amplifikasyon riski taşıyan bölgeleri belirleyerek kritik altyapının yer seçimini yönlendirmiştir (Herak vd., 2016).

Önerilen Şekil: Beylikdüzü’nde Vs30 değerlerine göre renk kodlu saha sınıflandırma haritası (kırmızı: sınıf A, mavi: sınıf D–E).

Sismik Refraksiyonla Saha Karakterizasyonu

Sismik refraksiyon anketleri, temel tasarımı için gerekli olan hız-derinlik profillerini sağlar. Örneğin, sağlam kaya tabakasının tespiti, yüksek katlı binaların sağlam temellere oturtulmasını garanti eder.

Önerilen Tablo: Mikrotremor ve refraksiyon yöntemlerinin uygulama alanları, kullanılan ekipman ve derinlik çözünürlüklerinin karşılaştırılması.

Gerçek Dünya Bağlantısı: İstanbul’da 1999 depremi sonrası yapılan mikrobölgeleme çalışmaları, Avcılar gibi ilçelerde kentsel dönüşüm ve risk azaltımına katkı sağlamıştır (Özel vd., 2004).

Soru Kutusu:

Mikrobölgeleme kentsel planlamaya nasıl katkı sağlar?

Cevap: Kritik altyapıların yer seçimini belirler.

Soru Kutusu:

Sismik refraksiyon anketlerinden elde edilen temel çıktı nedir?

Cevap: Hız-derinlik profilleri.

Özet

Hibrit eğitim modeli, mühendislik sismolojisi alanında öğrencilere esnek ve erişilebilir öğrenme imkanı sunar, fırsat eşitliğini destekler. Dalga dispersiyonu, mikrotremor analizi ve sismik refraksiyon gibi temel kavramlar, sismik tehlike değerlendirmesi ve dayanıklı yapı tasarımında kritik önemdedir. Mikrobölgeleme, kritik altyapılar için güvenli yerlerin belirlenmesinde; sismik refraksiyon ise saha karakterizasyonunda etkin olarak kullanılır. NEHRP ve Eurocode 8 gibi standartların entegre edilmesiyle, jeofizik mühendisleri deprem riskinin azaltılmasına katkı sağlar. Öğrencilerin ders materyallerine aktif katılımı ve yapay zeka araçlarını kullanmaları öğrenmeyi derinleştirir.

Önerilen Şekil: Farklı zemin sınıflarına (A–E) göre yer hareketi ivmesi ve periyot ilişkisini gösteren cevap spektrumu grafiği.

Kaynaklar

Bourbié, T., Coussy, O., & Zinszner, B. (1987). Acoustics of porous media. Gulf Publishing Company.

CEN. (2004). Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance - Part 1: General rules, seismic actions and rules for buildings (EN 1998-1). European Committee for Standardization.

FEMA. (2020). NEHRP recommended seismic provisions for new buildings and other structures (FEMA P-2082). Federal Emergency Management Agency. https://doi.org/10.6028/NIST.SP.1200-22

Herak, M., Lokmer, I., & Vlahović, G. (2016). Microzonation of Zagreb: An application of Nakamura’s H/V spectral ratio method. Bulletin of Earthquake Engineering, 14(10), 2839–2857. https://doi.org/10.1007/s10518-016-9917-7

Kramer, S. L. (1996). Geotechnical earthquake engineering. Prentice Hall.

Özel, O., Cranswick, E., Meremonte, M., Erdik, M., & Safak, E. (2004). Site effects in Avcılar, Istanbul, from the 1999 İzmit earthquake. Bulletin of the Seismological Society of America, 94(6B), S336–S346. https://doi.org/10.1785/0120040020

Depreme Dayanıklı Yapı Tasarımı İçin Sismik Zemin Etüdü

Giriş

Depremler, özellikle deprem riski yüksek bölgelerde altyapı için ciddi tehditler oluşturur. 6 Şubat 2023’te yaşanan ve büyüklüğü 7,8 olan Kahramanmaraş Depremi, sağlam ve güvenilir sismik zemin etütlerinin önemini bir kez daha ortaya koymuştur. Zemin özelliklerindeki farklılıklar ve saha koşulları, yapıların deprem performansında büyük değişikliklere neden olabilir; bazı yapılar yıkılırken bazıları ayakta kalabilmektedir. Bu yazıda, jeofizik yöntemler ve özellikle sismik profil teknikleri kullanılarak zemin altı koşullarının nasıl değerlendirildiği, ve bu bilgilerin deprem dayanıklı tasarım için nasıl kullanıldığı ele alınmaktadır. İçerik, mühendislik öğrencilerine hem teorik hem de uygulamalı bilgiler sunmayı amaçlamaktadır.

Temel Kavramlar:

Sismik Zemin Etüdü: Yapı tasarımında kritik olan zemin ve kaya özelliklerini belirlemek amacıyla yeraltı koşullarının jeofizik yöntemlerle incelenmesi.
Kahramanmaraş Depremi: Türkiye’de 6 Şubat 2023’te gerçekleşen, büyük yıkıma yol açan Mw 7.8 büyüklüğündeki deprem.
Zemin Özellikleri: Zeminlerin sertliği, yoğunluğu ve sönüm özellikleri gibi deprem dalgalarına karşı davranışlarını etkileyen parametreler.

Soru Kutusu

1. Neden deprem riskli bölgelerde sismik zemin etüdü yapmak önemlidir?
2. Kahramanmaraş Depremi, yapısal mühendislik açısından neden önemlidir?
3. Zemin özellikleri, yapıların deprem sırasındaki performansını nasıl etkiler?

Temel Kavramlar

Sismik Profil Teknikleri

Sismik profil yöntemi, yeraltı tabakalarının haritalanması için sismik dalgaların oluşturulup kaydedilmesi esasına dayanır. İki temel düzen vardır: tek uçlu (single-ended) profil ve çift yönlü (split-spread) profil.

Tek Uçlu Profil: Sismik kaynak, alıcı dizisinin bir ucunda yer alır ve jeofonlar (yer hareketini algılayan sensörler) bir hat boyunca dizilir. Maliyet açısından avantajlıdır ancak dalgaların tek yönlü yayılması nedeniyle çözünürlüğü sınırlıdır (Aki & Richards, 2002).
Çift Yönlü Profil: Kaynak ortada konumlanır ve jeofonlar her iki tarafta simetrik olarak dizilir. Bu yapı, çift yönlü dalga yayılımı sağlayarak veri kapsamını iki katına çıkarır ve çözünürlüğü artırır (Sheriff & Geldart, 1995).

Yıldız tipi profil, çoklu kesişen profillerin oluşturduğu radyal bir düzen olup karmaşık sahalarda daha detaylı görüntüleme sağlar. Bu sayede en zayıf zemin katmanı esas alınarak en güvenli tasarım yapılabilir.

Kapsamlı Saha Tarama Önemi

Tek bir profil alanın ancak %25’ini inceleyebilirken, 4 veya 10 profil kullanmak alanın tamamını (%100) kapsar. Bu, yapı güvenliğinde dört kat artışa denk gelen güvenilirliği sağlar. Kapsamlı saha çalışmaları maliyetlidir ancak zemin-yapı etkileşimi hakkındaki belirsizlikleri önemli ölçüde azaltır (Kramer, 1996).

Maliyet-Yarar Analizi

Örnek maliyetler:

Tek profil: 1.500 $
Dört profil: 6.000 $
On profil: 15.000 $

6 katlı, 24 daireli ve her dairesi 500.000 $ değerinde bir bina için toplam proje maliyeti yaklaşık 12 milyon dolardır. 15.000 $’lık sismik etüt, toplam bütçenin yalnızca %0.125’idir ancak deprem güvenliğini önemli ölçüde artırır. Buna karşılık, emlak komisyonları (%4, daire başına 20.000 $) araştırma maliyetlerinin çok üzerindedir. Bu durum, zemin etütlerine öncelik verilmesi gerektiğini göstermektedir.

Temel Kavramlar:

Sismik Dalgalar: Kaynaktan yayılan ve yeraltı özelliklerini anlamada kullanılan titreşimler.
Jeofonlar: Zemin hareketini elektrik sinyaline dönüştüren cihazlar.
Yeraltı Görüntüleme: Sismik verilerle zemin katmanlarının görselleştirilmesi.
Zemin-Yapı Etkileşimi: Deprem anında yapı ve zemin arasındaki dinamik etkileşim.

Şekil ve Tablo Önerileri

Şekil 1: Tek uçlu ve çift yönlü profil düzenlerinin şematik gösterimi (kaynak ve jeofon yerleşimleri ile dalga yayılım yönleri).
Tablo 1: Sismik profil seçeneklerinin maliyet-fayda analizi (1, 4 ve 10 profil karşılaştırması).

Soru Kutusu

1. Tek uçlu ve çift yönlü sismik profil tekniklerinin temel farkları nelerdir?
2. Yıldız tipi profil, neden daha detaylı yeraltı görüntülemesi sağlar?
3. Kapsamlı saha taraması deprem güvenliği için neden kritik önemdedir?

Uygulamalar

Depreme Dayanıklı Yapı Tasarımı

Sismik zemin etütleri, kesme dalgası hızı (Vs) değerlerini belirleyerek NEHRP ve Eurocode 8 gibi standartlarda kullanılan saha sınıflandırmasına temel oluşturur. Düşük Vs değerine sahip zeminler, deprem hareketini kuvvetlendirir ve daha dayanıklı temeller gerektirir (BSSC, 2020). Örneğin, Vs < 180 m/s olan zeminler (NEHRP Saha Sınıfı E) için daha güçlü önlemler alınmalıdır.

Bilgi Kutusu: NEHRP Saha Sınıflandırması

Amaç: Kesme dalgası hızına göre zeminleri sınıflandırarak tasarımda yol göstermek.
Sınıflar: A (sert kaya, Vs30 >1500 m/s) ile E (yumuşak zemin, Vs30 <180 m/s) arası.
Kullanım: ABD’de zemin koşullarına göre tasarım ivmeleri ve temel gereksinimleri belirlenir (BSSC, 2020).

Bilgi Kutusu: Eurocode 8

Amaç: Avrupa için sismik tasarım standardı, saha koşullarını dikkate alır.
Zemin Tipleri: A (kayalar) ile E (yumuşak zemin), sıvılaşma riski de göz önüne alınır.
Kullanım: Saha etütleri sonucu zemin tipi ve tasarım spektrumları belirlenir (CEN, 2004).

Deniz ve Offshore Alanlarda

Limansal yapılar, marinalar ve offshore platformlar için deniz tabanı sismik etütleri zorunludur. Deniz suyunda P-dalgaları hakimdir, ancak deniz tabanında S-dalgaları analiz edilir. Deniz tabanı sismometreleri, P’den S’ye dönüşen dalgaları ölçerek zemin özelliklerini belirler. İstanbul Marmaray Projesi’nde bu tür detaylı saha çalışmaları yapılmıştır (Yılmaz, 2001).

Kaynak Arama

Petrol ve jeotermal enerji aramalarında, 3D sismik taramalar yüksek çözünürlüklü rezervuar görüntülemesi sağlar. 4D sismik ise zamanla tekrarlanan 3D taramalarla rezervuar içi akışkan hareketini takip eder (Lumley, 2001).

Gerçek Dünya Uygulamaları

Kazık Temel Testleri: Sismik çapraz kuyu testleri ile kazık içindeki dalga hızları ölçülür ve ASTM D6760 standardına uygunluk sağlanır (ASTM, 2016).
Sıvılaşma Değerlendirmesi: Su doygun zeminlerde hidrofona dayalı ölçümlerle düşük S-dalga hızları tespit edilerek sıvılaşma riski analiz edilir (Andrus & Stokoe, 2000).
Kent İçi Zorluklar: Gürültü ve asfalt yüzeyler, ölçümleri zorlaştırır; bu yüzden gece çalışmaları veya gelişmiş filtreleme teknikleri kullanılır (Foti ve ark., 2018).

Temel Kavramlar:

Kesme Dalga Hızı (Vs): Sismik tasarımda saha sınıflandırmasına temel olan, zeminde kesme dalgalarının yayılma hızı.
P-Dalgaları: Sıkıştırmalı dalgalar, sıvı ve katı ortamda yayılır.
S-Dalgaları: Kesme dalgaları, sadece katı ortamda yayılır ve zemin sertliğinin göstergesidir.
3D/4D Sismik Tarama: Çoklu profil kullanılarak (3D) ya da zaman içinde tekrarlanan (4D) görüntüleme teknikleri.

Şekil ve Tablo Önerileri

Şekil 2: Kesme dalga hızı ile yer hareketi amplifikasyonu arasındaki ilişki grafiği.
Tablo 2: Farklı sismik etüt uygulamalarının (deprem mühendisliği, denizcilik, kaynak arama) karşılaştırılması.

Soru Kutusu

1. Kesme dalga hızı, NEHRP veya Eurocode 8 kapsamında nasıl saha sınıflandırması yapılmasını sağlar?
2. Petrol aramalarında 3D sismik taramanın 2D’ye göre avantajları nelerdir?
3. Su doygun zeminlerde sıvılaşma riskini belirlemek için neden hidrofona dayalı ölçümler önemlidir?

Özet

Sismik zemin etütleri, deprem dayanıklı yapı tasarımının temel taşlarından biridir. Tek uçlu, çift yönlü ve yıldız tipi profil teknikleri, zemin altı koşulları hakkında kritik veriler sağlar ve tasarımda zemin-zayıf nokta esas alınarak güvenlik maksimuma çıkarılır. Kapsamlı saha çalışmaları maliyetli olsa da, yapısal güvenliği önemli oranda artırır. Bu uygulamalar, deniz yapıları ve enerji kaynak arama gibi alanlarda da yaygın olarak kullanılır. NEHRP ve Eurocode 8 gibi standartlar, saha koşullarına göre tasarım kriterleri belirler. Böylece, jeofizik yöntemlerin mühendislik uygulamalarıyla entegrasyonu, deprem risklerini azaltmaya ve yapıların ömrünü uzatmaya katkı sağlar.

Kaynaklar

Aki, K., & Richards, P. G. (2002). Quantitative seismology (2. baskı). University Science Books.

Andrus, R. D., & Stokoe, K. H. (2000). Liquefaction resistance of soils from shear-wave velocity. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 126(11), 1015–1025. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2000)126:11(1015)

ASTM. (2016). D6760-16: Standard test method for integrity testing of concrete deep foundations by ultrasonic crosshole testing. ASTM International. https://doi.org/10.1520/D6760-16

BSSC (Building Seismic Safety Council). (2020). NEHRP recommended seismic provisions for new buildings and other structures. FEMA P-2082-1. Federal Emergency Management Agency.

CEN (European Committee for Standardization). (2004). Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance – Part 1: General rules, seismic actions and rules for buildings. EN 1998-1:2004. https://doi.org/10.3403/03244376

Foti, S., Lai, C. G., Rix, G. J., & Strobbia, C. (2018). Surface wave methods for near-surface site characterization. CRC Press. https://doi.org/10.1201/9781315274140

Kramer, S. L. (1996). Geotechnical earthquake engineering. Prentice Hall.

Lumley, D. E. (2001). Time-lapse seismic reservoir monitoring. Geophysics, 66(1), 50–53. https://doi.org/10.1190/1.1444920

Sheriff, R. E., & Geldart, L. P. (1995). Exploration seismology (2. baskı). Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/CBO9781139168359

Yılmaz, O. (2001). Seismic data analysis: Processing, inversion, and interpretation of seismic data. Society of Exploration Geophysicists. https://doi.org/10.1190/1.9781560801580

1. Giriş

Mühendislik sismolojisi, depremlerin etkilerini anlamamıza ve yapılarımızı daha güvenli hale getirmemize yardımcı olan önemli bir bilim dalıdır. Depremlerin yer altındaki yayılma şeklini inceleyerek, binaları ve altyapıyı korumaya yönelik stratejiler geliştiriyoruz (Sheriff & Geldart, 1995). Bu yazıda, mühendislik sismolojisinin üç ana konusuna odaklanacağız: dalga dispersiyonu, mikro bölgeleme haritaları ve sismik ölçüm teknikleri. Bu konular, hem mühendisler için hem de deprem bilinci kazanmak isteyen herkes için son derece önemlidir. Hazırsanız, başlayalım!

2. Dalga Dispersiyonu: Yer Altındaki Dalgalar Nasıl Davranır?

Deprem dalgaları, suya atılan bir taşın oluşturduğu dalgalar gibi düz bir şekilde yayılmaz. Zemindeki katmanlara çarpan bu dalgalar, yoğunluk ve rijitlik farklarına göre farklı hızlarla yayılır. Bu duruma dispersiyon denir (Tatham & McCormack, 1991). Dispersiyon, özellikle yüzey dalgalarının (Rayleigh ve Love dalgaları) farklı frekanslardaki bileşenlerinin farklı hızlarla yayıldığı bir fenomeni ifade eder. Bu özellik, yer altındaki jeolojik yapıyı anlamada çok önemli bir araçtır (Aki & Richards, 2002).

Dispersiyonun önemini daha iyi kavrayabilmek için yüzey dalgalarına bakarız. Rayleigh ve Love dalgaları, zeminin üst katmanlarında yayılır ve bize bu bölgedeki jeolojik yapıyı anlamamızda yardımcı olur. Dalga davranışları frekansa bağlı olarak değişir, bu da farklı derinliklerdeki kayaçları incelememize olanak tanır. Örneğin, düşük frekanslı dalgalar daha derin katmanlarda yayılırken, yüksek frekanslı dalgalar daha yüzeysel katmanları etkiler (Aki & Richards, 2002).

Slayt 29’da (Sismik Frekans Aralıkları ve Kullanım Alanları) gösterildiği gibi, farklı frekans aralıkları farklı amaçlar için kullanılır:

4-10 Hz: Derin petrol ve doğal gaz araştırmaları için,
30-40 Hz: Yüzeysel jeoteknik incelemeler için,
100 Hz ve üzeri: Mühendislik sismolojisinde bina tasarımı ve risk analizi için kritik öneme sahiptir (Sheriff & Geldart, 1995).

Dispersiyonu analiz etmek için mikro tremor adı verilen doğal yer titreşimlerini kaydederiz. Bu verilerle dispersiyon eğrileri oluşturup yer altı yapısını haritalandırırız. Bu süreç, yer altını adeta bir röntgen gibi incelememizi sağlar (Nakamura, 1989). MATLAB gibi analiz yazılımları, bu hesaplamaları kolaylaştırır. MATLAB’in sinyal işleme araçları, dispersiyon eğrilerini hızlı bir şekilde oluşturmak için sıklıkla kullanılır (Foti et al., 2018).

Bu bilgiler, mühendislerin bina tasarımı ve deprem risk analizlerinde daha doğru kararlar alabilmelerine yardımcı olan temel verilerdir.

3. Mikro Bölgeleme Haritaları: Depremin Mahalle Mahalle Etkisi

Mikro bölgeleme, depremin her yerde aynı şekilde hissedilmediğini gösteren önemli bir çalışmadır. Örneğin, İstanbul’un farklı bölgelerindeki zemin koşulları, deprem dalgalarının yayılma şeklini etkiler. Beylikdüzü gibi bazı bölgelerde hâlâ detaylı mikro bölgeleme haritaları eksiktir (Özmen et al., 2020). Peki, bu neden bu kadar önemli? Çünkü yumuşak zeminler deprem dalgalarını büyütürken, sert zeminler daha az sallanır (Kramer, 1996). Mikro bölgeleme haritaları, zemin büyütmesi, rezonans frekansı ve H/V oranı gibi parametreleri ortaya koyarak, binaların karşılaşabileceği riskleri belirlemeye yardımcı olur.

H/V yöntemi, bu aşamada büyük önem taşır. H/V yöntemi, yatay ve düşey bileşenlerin oranını analiz ederek zemin rezonans frekansını belirler (Nakamura, 1989). Slayt 9’da (48 Kanallı Split-Spread Ağı ile Deprem Dalgalarını Ölçme) jeofonlarla titreşimlerin nasıl kaydedildiğini görebiliriz. 48 adet jeofon belirli aralıklarla dizilerek, yerin titreşimleri kaydedilir. Bu veriler daha sonra analiz edilerek zemin haritası oluşturulur. Örneğin, yumuşak zeminli bir mahallede binaların daha fazla sallanacağını önceden bilmek, alınacak önlemler açısından büyük bir fark yaratabilir (Foti et al., 2018).

Peki, bu nasıl yapılır? İlk olarak, veri toplama aşamasına geçilir. Mikro tremor kayıtları veya kontrollü titreşim yöntemleriyle zemin hareketleri kaydedilir. Sonrasında bu veriler analiz edilerek detaylı zemin haritaları oluşturulur. Slayt 4’te (Sismik Araştırmalarda Dizilim Türlerini Keşfedelim), jeofonların nasıl yerleştirildiğine dair örnekler bulunmaktadır. Jeofon dizilimleri şu şekilde yapılabilir:

Doğrusal dizilim: Bir yol boyunca dizilerek, fay hattı araştırmalarında kullanılır.
Paralel dizilim: Tarla düzeninde geniş alanları kapsayacak şekilde düzenlenir.
Yıldız dizilim: Merkezden yayılan kollara sahip olup çok yönlü analizler için uygundur (Sheriff & Geldart, 1995).

Şekil 1: Jeofon Dizilim Türleri

Jeofonlar yer altı yapısını analiz etmek için farklı şekillerde dizilir. Doğrusal dizilim fay hatlarını tespit etmek için idealdir. Paralel dizilim, geniş alanları kapsayan ölçümlerde kullanılır. Yıldız dizilim ise merkezi bir noktadan çok yönlü veri toplamak için tercih edilir. Bu yöntemler sayesinde zemin yapısını daha iyi anlayarak deprem risklerini minimize etmek mümkündür!

Şekil 2: Jeofon Türleri

Jeofonlar, yer hareketini elektrik sinyaline çeviren cihazlardır. Düşük frekanslı jeofonlar (örneğin, 4.5 Hz) derin tabakaları analiz etmek için, yüksek frekanslı jeofonlar (örneğin, 100 Hz) ise yüzeysel incelemeler için kullanılır (Foti et al., 2018).

4.2 Pasif Yöntemler: Doğayı Dinliyoruz

Pasif yöntemlerde, yerin doğal titreşimlerini dinliyoruz. Bu, mikro tremor gibi doğal hareketleri kaydetmekle yapılır. Bu yöntem daha ucuz ve daha az zahmetli olma avantajına sahiptir. Slayt 9'da, 48 jeofonlu split-spread düzeniyle titreşimlerin nasıl toplandığını görebilirsiniz. Jeofonlar, titreşim kaynağının iki yanına simetrik bir şekilde dizilir. Dalgalar yer altından yansıyıp kırılarak kaydedilir (Sheriff & Geldart, 1995). Bu yöntem, doğal zemin hareketlerini anlamada büyük önem taşır ve genellikle uzun süreli veri toplamak için tercih edilir.

4.3 Denizde Ölçüm: Hidrofonlar Devreye Giriyor

Sismik ölçümler yalnızca karada değil, deniz tabanında da yapılabilir! Slayt 13’te, P dalgalarının S dalgalarına dönüşmesi ve nasıl ölçüldüğü anlatılmaktadır. Bu ölçümler için hidrofonlar kullanılır. Hidrofonlar, su altındaki akustik sinyalleri algılamak için tasarlanmış cihazlardır ve deniz tabanı sismik ölçümlerinde sıkça kullanılır (Cardarelli & de Nardis, 2001). Bu teknoloji, deniz altı yapılarının ve fay hatlarının incelenmesinde önemli bir rol oynar.

Şekil 3: Gürültü Azaltımı Karşılaştırması
Yüzey jeofonları gürültülü, 12 metre gömülü jeofonlar daha iyi, hidrofonlar ise en net veriyi sağlıyor!

4.4 Ekipman ve Kurulum: Püf Noktaları
Hangi ekipmanı kullandığımız çok önemlidir. Slayt 23’te şu ekipmanlara dikkat çekilmektedir:
Balyoz: Ucuz ama etkisi sınırlıdır.
Dinamit: Güçlü ancak kullanımı risklidir.
Jeofonlar: Hassas, ancak çevresel gürültüden korunması gerekir!
Slayt 36, jeofon kurulumunda dikkat edilmesi gerekenleri açıklamaktadır:
✅ Jeofon çivilerini 20-30 cm derine çakın.
✅ Eğimi kontrol edin; yanlış açılar veri hatalarına yol açabilir.
✅ Rüzgarın etkisini en aza indirin, sabitleme çok önemlidir! (Foti et al., 2018).
5. Tartışma ve Sonuç
📌 Sismik veriler, yer altını anlamamızı sağlar:
Dalga dispersiyonu ile yer altı katmanlarını analiz edebiliriz.
Mikro bölgeleme haritaları, deprem etkilerini en aza indirmede kritik rol oynar.
Sismik ölçüm teknikleri, bu bilgileri toplamak için en güvenilir yöntemlerdendir.
📌 Slayt 25’te, bir sismik ölçüm için olmazsa olmaz ekipmanlar sıralanır:
Kayıt sistemi
Kablolar
Alıcılar
Enerji kaynakları
Bu tekniklerle fay hatlarını, yer altı katmanlarını ve hatta petrol rezervlerini bile keşfetmek mümkündür (Sheriff & Geldart, 1995).
🚀 Gelecek için öneriler:
✅ Daha fazla jeofon ile ölçüm ağlarını genişletmek.
✅ Yapay zeka destekli analizler ile veriyi daha hızlı işlemek. Örneğin, yapay zeka tabanlı algoritmalar, dispersiyon eğrilerini otomatik olarak analiz edebilir (Zhang et al., 2021).
✅ Hibrit eğitim modelleri (ders + video + uygulama) ile bilgiyi daha geniş kitlelere ulaştırmak.
📌 Depreme karşı mühendislik sismolojisi, en büyük kurtarıcımızdır!

Referanslar

Aki, K., & Richards, P. G. (2002). Quantitative seismology (2nd ed.). University Science Books.

Cardarelli, E., & de Nardis, R. (2001). Seismic refraction and reflection measurements in the southern Apennines (Italy). Geophysical Prospecting, 49(3), 321-333. https://doi.org/10.1046/j.1365-2478.2001.00262.x

Foti, S., Lai, C. G., Rix, G. J., & Strobbia, C. (2018). Surface wave methods for near-surface site characterization. CRC Press.

Kramer, S. L. (1996). Geotechnical earthquake engineering. Prentice Hall.

Nakamura, Y. (1989). A method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface. Quarterly Report of Railway Technical Research Institute, 30(1), 25-33.

Özmen, B., Nurlu, M., Güler, H., & Korkmaz, K. A. (2020). Türkiye’de deprem tehlike haritalarının gelişimi ve mikro bölgeleme çalışmaları. Jeoloji Mühendisliği Dergisi, 44(2), 123-140.

Rebel, E., & Forgues, E. (2010). Benefits of hydrophones in marine seismic acquisition. 72nd EAGE Conference and Exhibition.

Sheriff, R. E., & Geldart, L. P. (1995). Exploration seismology (2nd ed.). Cambridge University Press.

Tatham, R. H., & McCormack, M. D. (1991). Multicomponent seismology in petroleum exploration. Society of Exploration Geophysicists.

Zhang, X., Li, Z., & Han, W. (2021). Artificial intelligence in seismic data processing: A review. Journal of Applied Geophysics, 192, 104-115. https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2021.104415

📘 Çoktan Seçmeli Sorular

Deprem, Sismoloji ve Mikro Bölgeleme

1. Sismik Dalgaların Yayılımı

Soru: Sismik dalgalar arasında hangisi, yer yüzeyine yakın bir şekilde yayılır ve genellikle daha fazla hasara yol açar?
A) P dalgası
B) S dalgası
C) Yüzey dalgası
D) Shear dalgası

2. Mikro Bölgeleme Çalışmalarının Önemi

Soru: Mikro bölgeleme çalışmaları, hangi tür bilgiyi sağlayarak deprem riskini azaltmaya yardımcı olur?
A) Yer altındaki maden yataklarının konumunu
B) Zeminlerin deprem sırasındaki davranışını
C) Depremin tam zamanını
D) Yer kabuğunun kalınlığını

3. Sismik Ölçüm Yöntemleri

Soru: Aşağıdaki ölçüm yöntemlerinden hangisi, birden fazla yönde ölçüm yaparak daha geniş bir alanı kapsar?
A) Tek uçlu yayılım
B) Bölünmüş yayılım
C) Yıldız tipi ölçüm
D) Dairesel ölçüm

4. Vs30 (Veysel 30) Değeri

Soru: Veysel 30 (Vs30) değeri yüksek olan bir zemin genellikle nasıl bir yapıya sahiptir?
A) Yumuşak ve gevşek bir yapı
B) Sert kaya yapısı
C) Orta sertlikte bir yapı
D) Yapay dolgu malzemesi

5. Mikro Tremor Ölçümlerinin Kullanımı

Soru: Mikro tremor ölçümleri sırasında elde edilen veriler, hangi amaçla analiz edilir?
A) Depremin büyüklüğünü hesaplamak
B) Zeminlerin doğal titreşim frekansını belirlemek
C) Yer altındaki fay hatlarını tespit etmek
D) Sismik dalgaların yönünü değiştirmek

6. Sismik Kırılma Yöntemleri

Soru: Sismik kırılma yöntemleri, yer altındaki tabakaları incelemek için hangi dalga türünün hız farklarından yararlanır?
A) Yüzey dalgaları
B) Mikro tremor dalgaları
C) Cisim dalgaları (P ve S dalgaları)
D) Elektromanyetik dalgalar

7. Yüzey Dalgalarının Özellikleri

Soru: Yüzey dalgalarının dispersiyon göstermesi ne anlama gelir?
A) Dalgaların sabit bir hızda yayılması
B) Farklı frekanstaki dalgaların farklı hızlarla yayılması
C) Dalgaların yerin derinliklerine ulaşması
D) Dalgaların cisim dalgalarına dönüşmesi

8. Mikro Bölgeleme ve Ölçüm Sıklığı

Soru: Derslerde verilen bilgilere göre, Tokyo’da mikro bölgeleme çalışmaları için ölçüm noktaları arasındaki mesafe genellikle kaç metredir?
A) 10 metre
B) 50 metre
C) 500 metre
D) 1 kilometre

9. Yıldız Tipi Ölçümün Avantajı

Soru: Yıldız tipi ölçüm yönteminin diğer yöntemlere göre en belirgin üstünlüğü nedir?
A) Daha az ekipman kullanılması
B) Daha kısa sürede ölçüm yapılması
C) Daha geniş bir alanı kapsayabilmesi
D) Daha derin tabakaları ölçebilmesi

10. Hırvatistan’daki Çalışmalar

Soru: Hırvatistan’da yapılan bir çalışmada, deprem riskini değerlendirmek için hangi yöntem öncelikle tercih edilmiştir?
A) Sismik kırılma yöntemi
B) Mikro tremor ölçümleri
C) Gravite ölçüm yöntemi
D) Elektromanyetik ölçüm

11. Beylikdüzü İçin Öneri

Soru: Derslerde bahsedilen bilgilere göre, Beylikdüzü’nde deprem riskini azaltmak için hangi çalışma önerilmiştir?
A) Yeni bir deprem ölçüm istasyonu kurulması
B) Mikro bölgeleme çalışması yapılması
C) Yer altındaki su kaynaklarının analizi
D) Sismik dalgaların yönünün değiştirilmesi

12. Sismik Ölçüm Süresi

Soru: Mikro tremor ölçümleri sırasında bir ölçüm noktasında veri toplama işlemi genellikle ne kadar sürer?
A) 1-2 dakika
B) 10-15 dakika
C) 30-40 dakika
D) 1 saat

13. Zemin Türü ve Sismik Hız

Soru: Kayma dalgası hızı (Vs) düşük olan bir zemin hangi kategoriye girer?
A) Sert kaya
B) Yumuşak zemin
C) Orta sertlikte zemin
D) Yapay dolgu

14. Mikro Bölgeleme ve Şehir Planlama

Soru: Mikro bölgeleme çalışmaları, şehir planlamasında hangi konuda en çok fayda sağlar?
A) Yeni yolların yapımında
B) Deprem riskine göre yapılaşma alanlarını belirlemede
C) Elektrik hatlarının yerleştirilmesinde
D) Su kaynaklarının korunmasında