Mühendislik Sismolojisinde Sismik Tehlike Analizi

Mühendislik Sismolojisine ve Sismik Tehlike Analizine Giriş

2023 yılında Kahramanmaraş’ta meydana gelen yıkıcı depremler (Mw 7.8 ve 7.6), Türkiye gibi sismik açıdan aktif bölgelerde can ve mal kaybını önlemek için güçlü ve güvenilir sismik tehlike analizlerinin önemini bir kez daha ortaya koymuştur. Bu Mühendislik Sismolojisi dersi, öğrencilere deprem risklerini değerlendirme ve azaltma amacıyla ileri düzey tehlike analiz yöntemlerini öğretmeyi hedeflemektedir. Ders, yüz yüze eğitim ile açık erişimli YouTube videolarının birleşimiyle hibrit olarak sunulmakta ve yüksek lisans öğrencisi Casu Eroğlu’nun katkılarıyla güncel yazılım araçları da entegre edilmektedir. Ders materyalleri ve sunumlara https://engineeringseismology.blogspot.com/ adresinden ulaşılabilir.

Dersin sonunda öğrenciler;

Deterministik (DSHA) ve Olasılıksal Sismik Tehlike Analizi (PSHA) prensiplerini kavrayabilecek,
Yapısal tasarımda kullanılmak üzere Zirve Yer İvmesi (PGA), Spektral İvme (SA), VS30 gibi zemin hareketi parametrelerini uygulayabilecek,
Geopsy gibi yazılımlar ve Türkiye’nin e-Devlet platformu aracılığıyla saha bazlı tehlike değerlendirmeleri yapabilecek,
ESHM20 ve AFAD 2018 gibi sismik tehlike haritalarını yorumlayıp Eurocode 8 ve NEHRP gibi uluslararası standartlarla entegre edebilecek,
2023 Kahramanmaraş depremleri gibi gerçek vaka analizleri üzerinden dayanıklı tasarım ve kentsel planlama konularında bilgi sahibi olacaklardır.

Dersin Ana Başlıkları ve İçerikleri

1. Sismik Tehlike Analizinin Temelleri

DSHA ve PSHA yöntemlerine genel bakış
Önemli parametreler: Zirve Yer İvmesi (PGA), Spektral İvme (SA), VS30
Sismik kaynak modelleri ve Yer Hareketi Tahmin Denklemleri (GMPE’ler)

2. Deterministik Sismik Tehlike Analizi (DSHA)

Maksimum Olası Deprem (MCE) değerlendirme metodolojisi
GMPE’lerin yer hareketi tahminindeki uygulamaları
Uygulama örneği: Kuzey Anadolu Fayı senaryosu – Beylikdüzü, İstanbul

3. Olasılıksal Sismik Tehlike Analizi (PSHA)

Deprem oluşumu ve yer hareketindeki belirsizliklerin modellenmesi
Tehlike eğrilerinin ve Üniform Tehlike Spektrumlarının (UHS) oluşturulması
Türkiye 2018 Deprem Tehlike Haritası ile entegrasyon

4. Sismik Tehlike Haritaları ve Veri Analizi

Harita geliştirme ve yorumlama (ESHM20, AFAD 2018 vb.)
Gutenberg-Richter yasası ve istatistiksel analizler
Pratik uygulama: e-Devlet üzerinden saha bazlı tehlike raporlarının oluşturulması

5. Mühendislik Tasarımı ve Standartlar

Eurocode 8 ve TBDY-2018’e uygun tasarım spektrumlarının oluşturulması
Mikrozonasyon ve VS30 ölçümleri ile saha bazlı değerlendirmeler
Uygulamalı egzersiz: Farklı geri dönüş sürelerine sahip tasarım spektrumlarının karşılaştırılması

6. Risk Azaltma ve Kentsel Planlama

Mevcut yapıların güçlendirilme stratejileri
Kentsel bölgelemede mikrozonasyonun rolü ve afet hazırlığı
Örnek çalışma: Türkiye’de e-Devlet platformu üzerinden risk değerlendirmesi

7. Vaka Analizleri ve Küresel Perspektifler

2023 Kahramanmaraş depremlerinin analizi ve çıkarılan dersler
Tarihi yapılar (ör. Mardin taş evleri) ile modern tasarımların dayanıklılığı
ESHM20 gibi uluslararası iş birlikleri ve projeler

Bu ders, teorik bilgiler ile uygulamalı deneyimleri bir araya getirerek öğrencileri deprem dayanımlı yapılar tasarlamaya ve küresel sismik risk azaltma çalışmalarına katkı sağlamaya hazırlar. İnteraktif araçlar, gerçek dünya örnekleri ve grup projeleri (örneğin bir şehir için sismik risk azaltma planı geliştirme) öğrenmeyi pekiştirir. Takip eden bölümlerde her başlık altında detaylı açıklamalar, görselleştirmeler ve uygulamalı alıştırmalar yer almaktadır.

Sismik Tehlike Analizinin Temelleri

Deterministik Sismik Tehlike Analizi (DSHA)

Giriş

Sismik tehlike analizi, belirli bir lokasyonda deprem kaynaklı yer hareketlerinin olasılığı ve şiddetini tahmin etmeye yarar. Bu derste iki temel yöntem incelenmektedir: Deterministik Sismik Tehlike Analizi (DSHA) ve Olasılıksal Sismik Tehlike Analizi (PSHA).

Temel Kavramlar

1. Sismik Tehlike Analizine Genel Bakış

Sismik tehlike analizi, bir yapının bulunduğu bölgede meydana gelebilecek depremlerin neden olacağı yer hareketlerinin şiddetini belirlemeye yarar. Bu analizler, mühendislerin yapısal tasarım kararlarında kullandıkları tasarım ivme spektrumunu oluşturur.

Temel parametreler:

Maksimum Yer İvmesi (PGA): Deprem sırasında yerin deneyimlediği en yüksek ivmedir.
Spektral İvme (SA): Yapının doğal titreşim periyoduna karşılık gelen yer ivmesidir.

İki temel yaklaşım:

DSHA: Belirli bir depremin (büyüklük ve mesafe) en kötü senaryosu üzerinden hesap yapılır.
PSHA: Depremlerin oluş zamanı, yeri ve büyüklüğündeki belirsizlikleri dikkate alarak olasılıklı yer hareketi tahminleri sunar.

Soru Kutusu:

DSHA ile PSHA arasındaki temel fark nedir?
Neden yapısal tasarımda spektral ivme, PGA'dan daha önemlidir?
Jeolojik belirsizlikler tehlike analizini nasıl etkiler?

2. Deterministik Sismik Tehlike Analizi (DSHA)

DSHA, analiz yapılacak alana en yakın sismik kaynaklardan gelebilecek en büyük olası depremi (MCE) temel alarak yer hareketini tahmin eder.

Temel Aşamalar:

Kaynak Tanımlama: Aktif faylar veya sismik kümeler belirlenir (örneğin: Kuzey Anadolu Fayı).
Maksimum Büyüklük Tahmini: Fay uzunluğu ve deprem büyüklüğü arasındaki ampirik ilişkiler kullanılır (Wells & Coppersmith, 1994).
Mesafe Hesaplama: Sismik kaynaktan analiz alanına en kısa mesafe (R1, R2, R3 gibi) ölçülür.
Yer Hareketi Tahmini: Yer Hareketi Tahmin Denklemleri (GMPE) ile PGA veya SA hesaplanır.

Örnek: Beylikdüzü/İstanbul’da bulunan bir alan için çevresindeki olası depremler (M1, M2, M3) analiz edilir. Her biri için hesaplanan PGA değerleri (Y1, Y2, Y3) mesafeye göre grafiğe dökülür.

Şekil Önerisi: Fay hatları, analiz bölgesi, R1-R3 mesafeleri ve farklı büyüklükler için PGA-eğim grafikleri içeren bir diyagram.

Soru Kutusu:

Fay uzunluğu maksimum deprem büyüklüğünü nasıl etkiler?
Neden mesafe GMPE sonuçlarında belirleyici bir parametredir?

3. Yazılımların Rolü

Günümüz sismik analizlerinde yazılımlar, büyük veri setlerinin işlenmesinde ve modellemelerde kilit rol oynar.

Geopsy, ortam titreşimlerini ve deprem kayıtlarını analiz eden açık kaynaklı bir yazılımdır. Yatay/Düşey Spektral Oranı (H/V) yöntemini kullanarak:

Zemin periyodu
Kayma dalga hızı (Vs)
Temel kaya derinliği

hakkında bilgi verir.

Mesleki Katkı: Geopsy gibi araçlara hakimiyet, mezun mühendislerin İngiltere, ABD gibi ülkelerde iş bulma şansını artırmaktadır.

Bilgi Kutusu: NEHRP Standartları
ABD'deki NEHRP (Ulusal Deprem Tehlike Azaltma Programı), kritik yapılar için DSHA’yı, genel yapılar için PSHA’yı önerir (FEMA P-2082).

Soru Kutusu:

Geopsy ile H/V oranı kullanılarak hangi yer altı özellikleri belirlenir?
Yazılım yetkinliği mühendislik kariyerine nasıl katkı sağlar?

Uygulamalar

1. Yapı Tasarımında Sismik Tehlike Analizi

Sismik tehlike analizleri, mühendislerin kullandığı tasarım ivme spektrumunu oluşturur.

Örnek Uygulama: Kandilli/İstanbul’daki bir yapının 475 yıl geri dönüş süreli bir depreme (D2 seviyesi) göre analizinde, 2018 Türkiye Deprem Yönetmeliği’ne uygunluk doğrulanmıştır.

Bilgi Kutusu: Eurocode 8
Eurocode 8 (EN 1998-1) standardı, tasarımlarda hem DSHA hem de PSHA’nın kullanılmasını şart koşar. Geri dönüş süreleri:

D1: 50 yıl
D2: 475 yıl
D3: 2475 yıl

Şekil Önerisi: D1–D3 seviyeleri için periyot (T) - spektral ivme (SA) eğrileri gösteren bir spektrum grafiği.

Soru Kutusu:

Eurocode 8'de D2 seviyesi neyi ifade eder?
Tasarım spektrumu nasıl oluşturulur?

2. Yapı Ömrü ve Dayanıklılık

Yapının tasarım ömrü, depreme dayanıklılığını doğrudan etkiler. Modern yapılar genelde 50 yıl ömürle tasarlanırken, bazı yapılar yüzyıllar boyunca ayakta kalabilmiştir.

Örnekler:

Almanya: 300+ yıllık tuğla yapılar
Türkiye: Mardin taş evleri, Safranbolu ahşap evleri

Uzun Ömürlü Yapılar İçin:

Yoğun donatı
Kaliteli beton
Korozyona dayanıklı çelik (örneğin Japonya)

Tablo Önerisi: Farklı ülkelerde yapı ömürleri, kullanılan malzemeler ve sismik tasarım kriterleri karşılaştırma tablosu.

Soru Kutusu:

Tarihi yapılar neden beklenenden daha dayanıklı olabilir?
Yapı ömrünü uzatmak için mühendislikte hangi stratejiler kullanılır?

3. E-Devlet Üzerinden Tehlike Değerlendirmesi

Türkiye e-Devlet platformu, 2018 Türkiye Deprem Tehlike Haritası ile entegredir. Mühendisler, arazi koordinatlarını girerek:

D1–D3 tehlike düzeyini seçer
Yerel spektrum eğrilerini elde eder
Mevcut yapı tasarımı ile karşılaştırma yapar

Örnek: 2006 yılında inşa edilen bir yapının 2007 ve 2018 yönetmeliklerine göre karşılaştırmasında, daha güncel haritanın SA değerleri daha yüksek çıktığından, güçlendirme gerekebilir.

Soru Kutusu:

2018 deprem haritası mühendislikte nasıl kullanılır?
Eski yönetmelikle yapılmış binalarda neden güçlendirme gerekebilir?

Özet

Bu derste sismik tehlike analizinin temel prensipleri ve mühendislik uygulamaları ele alınmıştır:

Deterministik yöntemler (MCE ve GMPE kullanımı)
Geopsy gibi yazılımlarla zemin karakterizasyonu
Eurocode 8 ve NEHRP gibi yönetmeliklere uygunluk
Türkiye'deki e-Devlet uygulamalarıyla gerçek hayattaki risk değerlendirme örnekleri

Bu kavramlar, öğrencileri depreme dayanıklı, güvenli ve sürdürülebilir yapı tasarımı konusunda donanımlı hale getirmeyi amaçlamaktadır.

APA 7 Kaynakça

Cornell, C. A. (1968). Engineering seismic risk analysis. Bulletin of the Seismological Society of America, 58(5), 1583–1606. https://doi.org/10.1785/BSSA0580051583

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/FEMA.P-2082

Wells, D. L., & Coppersmith, K. J. (1994). New empirical relationships among magnitude, rupture length, rupture width, rupture area, and surface displacement. Bulletin of the Seismological Society of America, 84(4), 974–1002. https://doi.org/10.1785/BSSA0840040974

Olasılıksal Sismik Tehlike Analizi (PSHA)

Giriş

Deprem tehlike analizi, sismik risklerin değerlendirilmesinde kritik bir rol oynar ve mühendislerin depreme dayanıklı yapılar tasarlamasına yardımcı olur. Bu derste iki temel yaklaşımı ele alacağız: Belirleyici Deprem Tehlike Analizi (BDTA) ve Olasılıksal Deprem Tehlike Analizi (ODTA). BDTA, en kötü senaryodaki bir deprem için yer hareketini hesaplarken, ODTA olası tüm depremleri ve olasılıklarını dikkate alarak belirli bir yer hareketi seviyesinin aşılma olasılığını hesaplar.

Bu yöntemler, bina yönetmelikleri, kentsel planlama ve altyapı dayanıklılığı gibi konularda büyük önem taşır. Özellikle Türkiye gibi sismik açıdan aktif ülkelerde bu analizler yaşamsaldır. Temel kavramlar arasında tekrar aralıkları, fay özellikleri ve Yer Hareketi Tahmin Denklemleri (GMPE) yer alır.

Temel Kavramlar

1. Belirleyici Deprem Tehlike Analizi (BDTA)

BDTA, belirli bir fiziksel olarak mümkün olan deprem senaryosundan kaynaklanacak maksimum yer hareketini değerlendirir. Genellikle Maksimum Olası Deprem (MCE) esas alınır.

Adımlar:

Aktif fayların belirlenmesi (son 15.000 yılda deprem üretmiş olanlar)
Maksimum büyüklüğün tahmini (fay uzunluğu ve tarihsel depremlere göre)
GMPE’lerin uygulanması ile Zirve Yer İvmesi (PGA) hesaplanır.

Avantajları: Basit ve korumacı bir yöntemdir. Sınırlaması: Depremin gerçekleşme olasılığını dikkate almaz.

Gerçek Dünya Örneği: Kuzey Anadolu Fayı (KAF)’na 50 km uzaklıktaki bir saha için BDTA, M7.2 büyüklüğünde bir deprem senaryosuna göre yer hareketini GMPE’lerle (ör. Boore vd., 2014) hesaplayabilir.

Şekil Önerisi: KAF boyunca fay haritası ve M7.2 senaryosuna göre PGA konturları.

Soru Kutusu:

BDTA’nın temel varsayımları nelerdir?
Neden BDTA, barajlar ve nükleer tesisler gibi kritik yapılar için tercih edilir?

2. Olasılıksal Deprem Tehlike Analizi (ODTA)

ODTA, tüm olası depremleri, büyüklük, konum ve tekrar aralığı gibi parametreleri dikkate alarak belirli bir yer hareketi seviyesinin aşılma olasılığını hesaplar.

Adımlar:

Kaynak tanımlama: Faylar ve sismik bölgeler dahil edilir.
Büyüklük-Frekans İlişkisi: Gutenberg-Richter Yasası:
, burada = M büyüklüğündeki veya daha büyük olay sayısı.
Yer Hareketi Hesabı: GMPE’ler kullanılır.
Olasılık Hesabı: Tüm senaryolar birleştirilerek tehlike eğrileri elde edilir.

Çıktılar:

Tehlike eğrisi: Yıllık aşılma olasılığına karşılık yer hareketi seviyesi.
Tekdüze Tehlike Spektrumu (UHS): Yapı tasarımı için kullanılır.

Türkiye Uygulaması: 2018 Türkiye Deprem Tehlike Haritası (AFAD) ODTA’ya dayanır. 475 yıl (DD2) ve 2475 yıl (DD1) dönüş periyotları için PGA ve Spektral İvme (Sa) değerlerini verir.

Şekil Önerisi: Bir nokta için PGA aşılma olasılıklarını gösteren tehlike eğrisi.

Soru Kutusu:

ODTA tekrar aralıklarını nasıl dikkate alır?
“50 yılda %10 aşılma olasılığı” ne anlama gelir?

3. Sismik Kaynaklar

Sismik kaynaklar şunları içerir:

Aktif Faylar (ör. KAF, Doğu Anadolu Fayı - DAF)
Sismik Kümeleşmeler (Ege Bölgesi gibi yaygın sismisite)

Modelleme Yöntemleri:

Fay tabanlı modeller: Fay geometrisi ve kayma hızı kullanılır.
Küme tabanlı modeller: Tarihsel depremlerin yoğunluğuna dayanır.

Bu modeller, ulusal tehlike haritalarında (Taymaz vd., 2007) ODTA’ya entegre edilir.

Tablo Önerisi: Kaynak modellerinin karşılaştırması: geometri, veri girdisi, belirsizlik.

4. Yer Hareketi Parametreleri

Temel parametreler:

Zirve Yer İvmesi (PGA): En yüksek ivme (g cinsinden)
Spektral İvme (Sa): Frekansa bağlı tepki ivmesi
VS30: Üst 30 m’deki ortalama kayma dalgası hızı

Türkiye’de VS30 Sınıfları:

Z1: >1500 m/s (sert kaya)
Z4: <180 m/s (yumuşak zemin)

Not: VS30 ölçümleri, yerel tehlike tahminlerinde doğruluğu artırır (Sandıkkaya vd., 2010).

Şekil Önerisi: VS30 değeri, zemin sınıfı ve büyütme faktörleri ilişkisi.

Soru Kutusu:

Neden yumuşak zeminler sismik dalgaları daha çok büyütür?
Düşük bir VS30 değeri ne anlama gelir?

5. Tekrar Aralıkları ve Aşılma Olasılıkları

Tekrar aralığı: Belirli büyüklükteki depremler arasında geçen ortalama süre.

Örnekler (KAF):

M7.2: ~200–500 yıl
M6.2: ~50–100 yıl

ODTA Dönüş Periyotları:

475 yıl (50 yılda %10): Konut yapıları için
2475 yıl (50 yılda %2): Kritik yapılar için

Bilgi Kutusu: Deprem Tasarım Standartları

Türkiye: 2018 AFAD Haritası (DD1, DD2)
ABD (NEHRP): 2475 yıl esas alınır (FEMA, 2020)
Eurocode 8: 475 yıl dönüş periyodu (CEN, 2004)

Uygulamalar

1. Deprem Tehlike Haritaları

Mühendisler ulusal ODTA haritalarına başvurarak:

Tasarım yer hareketi düzeylerini belirler
e-Devlet üzerinden yerel tehlike raporlarına ulaşır

Şekil Önerisi: Türkiye ODTA haritası (475 yıl için PGA).

2. Yapısal Tasarım

Tasarım kriterleri, yapının önem derecesine göre değişir:

Konut: 475 yıl (DD2)
Nükleer Tesisler: 2475 yıl (DD1)
Köprüler: Yerel değerlendirme gerektirir

Tepki Spektrumu: Farklı periyotlarda maksimum tepkiyi gösterir.

Tablo Önerisi: Z1–Z4 zemin sınıfları için Sa katsayıları (TA, TB).

3. Yerel Tehlike Değerlendirmesi

Yüksek öneme sahip yapılar için:

Mikrotremor ölçümleri (doğal periyot, büyütme)
VS30 ölçümleri
Yakın fay analizleri yapılır.

Maliyetler: $5.000–$20.000

Vaka Çalışması: 1999 Marmara Depremi sonrası İstanbul’un kırılganlığı (Ambraseys, 2002).

Soru Kutusu:

Neden hastaneler için yerel ODTA önerilir?
Zemin büyütmesini tahmin etmek için hangi araçlar kullanılır?

4. Risk Azaltımı ve Kentsel Planlama

Deprem tehlike analizleri şunlar için kullanılır:

Güçlendirme kararları
İmar ve arazi kullanım planlaması

Platform: Türkiye’de e-Devlet üzerinden binalar için tehlike raporları erişilebilir.

Özet

Bu derste iki temel deprem tehlike analiz yöntemi tanıtıldı:

BDTA: Tek bir en kötü senaryoya dayalı, korumacı tahmin.
ODTA: Olasılıklara dayalı, tüm potansiyel depremleri kapsayan yöntem.

Ayrıca şunlara değindik:

Temel parametreler: PGA, Sa, VS30
Araçlar: Gutenberg-Richter Yasası, tehlike eğrileri
Uygulamalar: haritalar, yapısal tasarım, yerel analizler

Bu kavramların anlaşılması, deprem riski yüksek bölgelerde dayanıklı yapılar tasarlamak için gereklidir.

Şekil Önerisi: 475 ve 2475 yıllık dönüş periyotlarını gösteren tehlike eğrisi.

Kaynaklar

Ambraseys, N. (2002). The seismic activity of the Marmara Sea region over the last two millennia. Bulletin of the Seismological Society of America, 92(1), 1–18. https://doi.org/10.1785/0120000843

Boore, D. M., Stewart, J. P., Seyhan, E., & Atkinson, G. M. (2014). NGA-West2 equations for predicting PGA, PGV, and 5% damped PSA for shallow crustal earthquakes. Earthquake Spectra, 30(3), 1057–1085. https://doi.org/10.1193/070113EQS184M

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

FEMA. (2020). NEHRP recommended seismic provisions for new buildings and other structures (FEMA P-2082). Federal Emergency Management Agency.

Sandıkkaya, M. A., Akkar, S., & Bard, P.-Y. (2010). A site classification procedure based on ambient vibration measurements. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 39(12), 1383–1403. https://doi.org/10.1002/eqe.1005

Taymaz, T., Yilmaz, Y., & Dilek, Y. (2007). The geodynamics of the Aegean and Anatolia. Geological Society, London, Special Publications, 291(1), 1–16. https://doi.org/10.1144/SP291.1

AFAD. (2018). Türkiye deprem tehlike haritası [Türkiye seismic hazard map]. https://www.afad.gov.tr/turkiye-deprem-tehlike-haritasi

Sismik Tehlike Haritaları ve Veri Analizi

Mühendislik Tasarımı ve Standartlar

Giriş

Deprem tehlike analizi, sismik risk değerlendirmesinin temel bir bileşenidir ve mühendislerin ve planlamacıların belirli bölgelerdeki yer sarsıntısının şiddetini ve olasılığını tahmin etmesini sağlar. Bu derste, Olasılıksal Deprem Tehlike Analizi (ODTA), metodolojisi ve yapı mühendisliği ile kentsel planlamadaki uygulamaları ayrıntılı olarak ele alınmaktadır.

Ders, Türkiye’nin sismik yapısına özel vurgu yapar; özellikle 6 Şubat 2023 Kahramanmaraş depremleri vaka çalışması olarak sunulur. Eurocode 8, NEHRP ve 2020 Avrupa Deprem Tehlike Modeli (ESHM20) gibi küresel uygulamalar ve standartlar entegre edilerek tehlike haritalarının zamanında güncellenmesinin önemi vurgulanır.

Temel Kavramlar

Olasılıksal Deprem Tehlike Analizi (ODTA)

ODTA, belirli bir süre zarfında bir bölgede belirli düzeyde yer hareketi yaşanma olasılığını nicel olarak değerlendirir. İlk kez Cornell (1968) tarafından tanıtılan ODTA şu bileşenleri içerir:

Sismik Kaynak Modelleri: Deprem üretme potansiyeli olan fayları belirler ve yineleme aralıklarını tahmin eder. Örneğin, Türkiye’nin en aktif kaynakları Kuzey Anadolu Fay Zonu (KAFZ) ve Doğu Anadolu Fay Zonu (DAFZ)’dur (Barka, 1996).
Yer Hareketi Tahmin Denklemleri (GMPE): Deprem büyüklüğü, mesafe ve zemin özelliklerine göre sarsıntı şiddetini tahmin eden ampirik denklemlerdir (Boore ve ark., 2014).
VS30: İlk 30 metredeki ortalama kayma dalgası hızı. Zemin sınıflandırması için kullanılır (Borcherdt, 1994).

Deprem Tehlike Haritaları

ODTA sonuçları, belirli tekrarlanma süreleri için beklenen zirve yer ivmesi (PGA) veya spektrel ivme (SA) değerlerini gösteren deprem tehlike haritaları ile görselleştirilir (örneğin 475 yıl → 50 yılda %10 aşılma olasılığı). Bu haritalar, bina yönetmeliklerini ve arazi kullanım planlarını yönlendirir.

Önerilen Görsel:

Türkiye’nin PGA’ya göre renk kodlu sismik tehlike haritası (ESHM20).

Vaka Çalışması: Kahramanmaraş Depremleri (2023)

6 Şubat 2023 tarihindeki ardışık depremler (Mw 7.8 ve 7.6), 350 km'yi aşan fay kırıkları ve beklenmeyen yer hareketleri nedeniyle büyük yıkıma neden olmuştur (Erdik ve ark., 2023). Gözlenen PGA değerleri, 2019 Türkiye deprem haritası tahminlerini aşmış ve haritaların sık güncellenmesi gereğini ortaya koymuştur.

Soru Kutusu

ODTA’nın üç temel bileşeni nelerdir?
VS30 yer hareketi tahminlerini nasıl etkiler?
2023 depremlerinde 2019 Türkiye deprem haritasının hangi eksiklikleri ortaya çıkmıştır?

Bilgi Kutusu: NEHRP (ABD)

Ulusal Deprem Tehlikesini Azaltma Programı (NEHRP), zemin sınıflandırmaları, tasarım spektrumları ve güncellenmiş tehlike modellerine dayalı sismik tasarım rehberliği sağlar. VS30’un önemine vurgu yapar ve yeni veriler ışığında tehlike haritalarının güncellenmesini zorunlu kılar (FEMA, 2020).

Yer Hareketi ve Yapısal Tepki

Yer hareketi, depremlerle oluşan yer yüzeyindeki titreşimleri ifade eder. Genellikle şu parametrelerle tanımlanır:

Zirve Yer İvmesi (PGA): g veya cm/s² cinsinden ölçülür; kısa periyotlu yapılar için kritik önemdedir.
Spektral İvme (SA): Yapıların doğal periyotlarına karşılık gelen ivmeleri temsil eder.

Özellikle VS30 < 180 m/s olan yumuşak zeminler sarsıntıyı önemli ölçüde büyütür. Bu zemin büyütmesi, zayıf kat (soft-story) çökmesi gibi etkiler yaratabilir; 2017 Meksika depreminde olduğu gibi (Aguilar ve ark., 2020).

Mikrobölgeleme Çalışmaları

Mikrobölgeleme, jeofizik yöntemlerle yerel zemin özelliklerinin haritalanmasıdır. Bu haritalar, imar kararlarını yönlendirir ve sismik kırılganlığı azaltır.

Önerilen Görsel:

A’dan E’ye farklı zemin sınıfları için tasarım spektrum eğrileri.

Sınav Soruları

Yumuşak zemin koşullarının yapısal açıdan oluşturduğu zorluklar nelerdir?
Sismik tasarımda spektral ivme neden önemlidir?
Mikrobölgeleme çalışmaları afet riskini azaltmada nasıl bir rol oynar?

Bilgi Kutusu: Eurocode 8 (Avrupa)

Eurocode 8, Avrupa ülkeleri için tek tip sismik tasarım kriterleri sağlar. Zemin türlerine ve tasarım kategorilerine göre spektrumları tanımlar; depremler sırasında hayat güvenliği ve çökmeme hedeflerini ön planda tutar (CEN, 2004).

Uygulamalar

Deprem Tasarımı ve Bina Yönetmelikleri

ODTA çıktıları, ulusal bina yönetmeliklerine yön verir. Türkiye’de, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY, 2018) yerel PGA ve SA değerlerini dikkate alır. Temel hükümler:

Sismik performans düzeyleri (Örn: Hemen Kullanım, Hayat Güvenliği)
1997 öncesi yapıların güçlendirilmesi zorunluluğu

Önerilen Görsel:

TBDY tasarım spektrumu ve Eurocode 8 spektrumu karşılaştırması.

Kentsel Planlama ve Risk Azaltımı

Belediyeler, VS30 tabanlı mikrobölgeleme ile kentsel gelişimi düzenler. Örneğin:

AFAD’ın IRAP platformu, deprem senaryoları simüle ederek öncelikli müdahale bölgelerini belirler (AFAD, 2023).
İstanbul Afet Koordinasyon Merkezleri, acil durum planlamasında jeofizik değerlendirmelere dayanır.

Önerilen Tablo:

Bölge	2019 Türkiye PGA (g)	ESHM20 PGA (g)
KAFZ (Marmara)	0.6	0.75
DAFZ (Hatay)	0.5	0.8
Batı Anadolu	0.3	0.4

Uluslararası İş Birliği

Türkiye, Yunanistan, İtalya ve Japonya gibi ülkelerle sismik araştırmalarda iş birliği yapmaktadır. ESHM20 projesi, Avrupa Deprem Tehlike ve Risk Tesisleri (EFEHR) tarafından geliştirilmiş olup Türkiye dahil tüm Avrupa ülkelerinin verilerini içerir (Danciu ve ark., 2021).

Soru Kutusu

TBDY-2018 kapsamında hangi yapı türlerinin güçlendirilmesi önceliklidir?
IRAP platformu deprem hazırlığını nasıl artırır?
ESHM’nin çok uluslu veri paylaşımı ile sağladığı avantajlar nelerdir?

Özet

Deprem tehlike analizi, özellikle ODTA, dayanıklı altyapılar için hayati önemdedir. Sismik kaynak modelleri, GMPE'ler ve zemin koşulları (örneğin VS30) birleştirilerek tehlike seviyeleri tahmin edilir. Bu tahminler, TBDY ve Eurocode 8 gibi sismik tasarım kodlarını şekillendirir.

2023 Kahramanmaraş depremleri, eski tehlike modellerinin zayıflıklarını ortaya çıkarmış ve aşağıdaki gereksinimleri vurgulamıştır:

Deprem tehlike haritalarının düzenli güncellenmesi
Detaylı mikrobölgeleme çalışmaları
Sınır ötesi bilimsel iş birliği

Jeofizik mühendisleri, bu çabaların merkezinde yer almalı ve tehlike azaltımı politikalarına entegre edilmelidir.

Sınav Kutusu

ODTA ve mikrobölgelemenin entegrasyonu, kentsel planlamada sismik dayanıklılığı nasıl artırır?

Risk Azaltma ve Kentsel Planlama

Giriş

Sismik tehlike haritaları, belirli bir bölgede deprem kaynaklı yer hareketlerinin şiddetini ve olasılığını görsel ve nicel olarak sunan, mühendislik sismolojisi için kritik araçlardır. Bu haritalar, depreme dayanıklı yapı tasarımı, kentsel planlama ve afet hazırlık stratejileri için temel rehberlerdir. Bu ders, özellikle Avrupa Sismik Tehlike Haritası (ESHM13 ve ESHM20) üzerinde durarak, sismik tehlike haritalarının geliştirilmesi, yorumlanması ve mühendislik uygulamalarındaki rollerini inceler. Etkileşimli araçlar ve uygun tektonik modellerin seçimi, mühendislerin sahaya özgü sismik tehlike verileri elde etmelerini sağlar.

Öğrenme Hedefleri:

Sismik tehlike haritalarının bileşenlerini ve oluşturulma yöntemlerini anlamak
Tehlike verilerini görselleştiren dijital platformları keşfetmek
Tehlike bilgilerini mühendislik tasarımı ve risk azaltımında kullanmak

Temel Kavramlar

1. Sismik Tehlike Haritaları

Sismik tehlike haritaları, belirli bir zaman aralığında, belirli bir yer hareketi düzeyinin (örneğin 5 Hz'de spektral ivme) aşılma olasılığını gösterir. Haritalar şu verilerle oluşturulur:

Aktif faylar
Tarihsel deprem katalogları
Tektonik modeller

Başlıca çıktılar:

Zemin ivmesi (PGA)
Belirli periyotlarda Spektral İvme (Sa)

Örnek: ESHM13 ve ESHM20, Avrupa genelinde harmonize edilmiş sismik tehlike tahminleri sunan önemli çalışmalardır (Giardini vd., 2013; Woessner vd., 2020).

2. Aktif Faylar ve Tektonik Modeller

Aktif faylar, yakın geçmişte hareket etmiş ve gelecekte de deprem üretme potansiyeli taşıyan yer kabuğu kırıklarıdır.
Tektonik modeller, sismik enerjinin nasıl salındığını simüle eder:
- Fay kaynaklı modeller: Bilinen fay hatları üzerinden hesap yapılır.
- Alan kaynaklı modeller: Sismisite daha geniş bir bölgeye yayılır.

Bu modeller, deterministik ve olasılıksal tehlike analizlerinin temelini oluşturur.

3. Sismik Zonlama

Sismik zonlama, bölgelerin sismik potansiyeline göre bölgelere ayrılmasıdır. Her bölge:

Sismik aktivite düzeyleri
Zemin özellikleri (toprak/kaya)
Beklenen yer hareketi

gibi kriterlerle tanımlanır.

4. Etkileşimli Sismik Tehlike Harita Araçları

Modern platformlar (örn. ESHM Viewer) şunları sağlar:

Koordinat girişi (örn. 38.0°K, 29.026°D)
Sahaya özgü tehlike eğrileri üretme
PGA ve Sa değerlerini elde etme
Deprem katalogları ve fay hatları ile üst üste bindirme
Artçıları temizleme (declustering) gibi filtreleme seçenekleri

Önerilen Görsel: ESHM20'nin renk kodlu PGA kontur haritası ve ana fay hatları.

Mini Sınav: Temel Kavramlar

Sismik tehlike haritaları neyi gösterir ve mühendislik tasarımında neden önemlidir?
Aktif fayların sismik tehlike modellerindeki rolü nedir?
Spektral ivme nedir ve yapı davranışıyla ilişkisi nasıldır?

Uygulamalar

1. Sahaya Özgü Tehlike Raporları

Mühendisler koordinat bilgisi ve tektonik model seçerek, tasarıma esas zemin hareketi parametrelerini elde eder. Örnek:

Giriş: 38.0°K, 29.026°D
Çıktı: Sa (0.2s), Sa (1.0s), PGA, 475 ve 2475 yıl dönüş periyodları için olasılık eğrileri

2. Tehlike Haritalarının Özelleştirilmesi

Kullanıcılar:

Fay kaynaklı veya alan kaynaklı modeller arasında seçim yapabilir
Artçıları ayıklanmış (declustered) ya da tam katalogları kullanabilir
Frekans aralıkları veya geri dönüş süreleri ayarlayabilir

Önerilen Tablo:

Parametre	ESHM13 Değeri	ESHM20 Değeri
PGA (g)	0.15	0.12
Sa(0.2s) (g)	0.28	0.24
Sa(1.0s) (g)	0.11	0.09

3. Gerçek Hayatta Mühendislik Uygulamaları

Yapısal Tasarım: Tehlike haritalarına dayalı tasarım spektrumları belirlenir.
Kentsel Planlama: Yüksek riskli alanlar tanımlanır ve yapılaşma sınırlanır.
Afet Azaltımı: Kritik altyapılar güçlendirilir.

Soru Kutusu

Tehlike haritası özelleştirmesi yapısal güvenliği nasıl artırır?
Declustering işleminin sismik tehlike analizindeki faydası nedir?
Eurocode 8, tehlike haritası verilerini yapı tasarımına nasıl entegre eder?

Özet

Sismik tehlike haritaları (özellikle ESHM13 ve ESHM20), jeolojik, sismolojik ve tektonik verileri bütünleştirerek yer hareketi olasılıklarını tahmin eder. Bu araçlar:

Mühendislik tasarımı (Eurocode 8 veya NEHRP ile)
Sahaya özgü güvenlik değerlendirmeleri
Ulusal ve bölgesel planlama politikaları

için vazgeçilmezdir. Etkileşimli araçlar ve tektonik modeller, daha hassas ve uygulanabilir analizler sağlar. Küresel modeller geliştikçe, sismik tehlike haritaları risk azaltımının temel taşı olmaya devam edecektir.

Önerilen Görsel: 475 ve 2475 yıl geri dönüş süreleri için spektral ivme - frekans ilişkisini gösteren tepki spektrumu eğrileri.

Soru Kutusu

Tektonik modeller, sismik tehlike haritası doğruluğunu nasıl etkiler ve mühendisler neden sahaya özgü model seçimi yapmalıdır?

Kaynakça

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). Brussels: CEN.

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

Giardini, D., Woessner, J., Danciu, L., Crowley, H., Cotton, F., Grünthal, G., ... & Valensise, G. (2013). SHARE European seismic hazard map for peak ground acceleration, 10% probability of exceedance in 50 years. Bulletin of Earthquake Engineering, 11(6), 2017–2032. https://doi.org/10.1007/s10518-013-9525-5

Woessner, J., Danciu, L., Giardini, D., Crowley, H., Cotton, F., Grünthal, G., ... & Valensise, G. (2020). The 2020 update of the European seismic hazard model: ESHM20. Bulletin of Earthquake Engineering, 18(6), 2557–2588. https://doi.org/10.1007/s10518-020-00811-9

Vaka Analizleri ve Küresel Perspektifler

Giriş

Deprem verisi analizi, sismik tehlike değerlendirmesinin temelini oluşturur ve inşaat ile jeofizik mühendislerinin belirli bir bölgedeki deprem sıklığı, büyüklüğü ve mekânsal dağılımını değerlendirmesini sağlar. Bu derste, deprem verilerine erişim, filtreleme ve yorumlama yöntemleri ele alınmakta; istatistiksel ve coğrafi tekniklerin modern görselleştirme araçlarıyla entegrasyonu vurgulanmaktadır. Elde edilen veriler, depreme dayanıklı altyapı tasarımlarında doğrudan kullanılmaktadır.

Temel Hedefler

Kamuya açık deprem verilerine erişim ve filtreleme yöntemlerini öğrenmek.
Deprem verilerini görselleştirmek için etkileşimli platformları kullanmak.
Depremsellik eğilimlerini analiz etmek için istatistiksel teknikler uygulamak.
Bulguları mühendislik uygulamaları ve tasarım standartları ile ilişkilendirmek.

Temel Kavramlar

Deprem Verilerine Erişim

Deprem kayıtları, şu kurumlar tarafından sağlanır:

USGS: ABD Jeoloji Araştırmaları Kurumu (earthquake.usgs.gov)
KOERI: Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü (Türkiye)

Sunulan temel bilgiler:

Büyüklük (Magnitude): Depremin açığa çıkardığı enerji miktarı (genellikle moment büyüklüğü - Mw).
Merkez Üssü (Epiyer): Yeryüzünde depremin odak noktasının (hipomerkez) dik izdüşümüdür.
Derinlik: Depremin odak derinliği.

Filtreleme kriterleri:

Zaman aralığı (örn. 2000–2025)
Büyüklük eşiği (örn. Mw ≥ 3.0)
Coğrafi sınırlar

Veri Filtreleme ve Kümeleme

Filtreleme, analiz için belirli koşullara uyan depremleri seçmeyi sağlar. Kümeleme ise mekân ve zaman açısından yakın olayların gruplanmasıdır:

Kümeleme (Clustering): Depremlerin aynı bölgede ve kısa aralıklarla meydana gelmesi, aktif fay segmentleri hakkında ipuçları sunar.
Fay Segmenti: Bir fay hattının bağımsız kırılma potansiyeline sahip bölümü.

Etkileşimli araçlar:

İlgilenilen bölgenin (ROI) kullanıcı tarafından tanımlanması
2D/3D görselleştirme (büyüklük, derinlik ve konum)
Veri dışa aktarımı (CSV, Excel vb.)

İstatistiksel Deprem Verisi Analizi

Deprem verilerinin istatistiksel olarak analizi, tekrar etme kalıplarını ortaya koyar:

Frekans-Büyüklük Dağılımı: Depremlerin büyüklüğe göre sıklığını gösterir.
Gutenberg-Richter Yasası:

$\log_{10}(N) = a - bM$
- $N$ : Büyüklüğü $M$ 'den büyük veya eşit deprem sayısı
- $a, b$ : Bölgesel sismisiteyi tanımlayan sabitler

Bu ilişki, olasılıksal sismik tehlike analizi (PSHA) için temel sağlar.

Soru Kutusu: Temel Kavramlar

Deprem verileri filtrelenirken hangi üç temel parametre kullanılır?
Gutenberg-Richter ilişkisi neden depremlerin tahmininde önemlidir?
Sismik olayların kümelenmesi hangi mühendisliksel içgörüleri sağlar?

Bilgi Kutusu: NEHRP Standartları

NEHRP (Ulusal Deprem Tehlikelerini Azaltma Programı), ABD’de sismik tasarım rehberlerini tanımlar (örn. ASCE 7):

PSHA yöntemini esas alır
Sismik tehlike haritalarının hazırlanmasını yönlendirir
Zemin hareketi sönümleme, tekrar aralıkları, zemin özelliklerini içerir

Kaynak: NEHRP, 2020

Uygulamalar

Etkileşimli Deprem Verisi Görselleştirme

Gerçek zamanlı veya geçmiş verilere dayalı görselleştirme araçları (USGS, KOERI vb.):

Büyüklük, derinlik, konum haritaları
Aktif alanların tanımlanması (örn. Kumburgaz Fayı, Marmara Bölgesi)
2D/3D haritalama ile derinlik dağılımının analizi

Önerilen Görsel: Marmara depremlerinin 3D grafiği (renklendirilmiş büyüklük, z-ekseni = derinlik)

Sismik Tehlike Değerlendirmesi için İstatistiksel Analiz

Örnek (Marmara, 2000–2015):

Büyüklük Aralığı	Olayların %’si	Olay Sayısı
2.5–3.0	54%	1.200
3.0–3.5	23%	500
>3.5	23%	500

Bu veriler, PSHA modellerine girdi sağlar ve tasarım yer ivmesi hesaplamalarında kullanılır.

Mühendislik Tasarımıyla Bağlantı

Yapı tasarım standartları, sahaya özel sismik girdileri talep eder:

Yanıt Spektrumu: Yapıların farklı frekanslardaki maksimum tepki değerlerini gösterir.
Girdiler: Yerel depremsellik, tepe yer ivmesi (PGA), zemin koşulları

Deprem verileri şunları destekler:

Eurocode 8 kapsamında yapı tasarımı
İstanbul gibi yüksek riskli bölgelerde detaylı risk değerlendirmesi

Bilgi Kutusu: Eurocode 8

Eurocode 8 (EN 1998-1) Avrupa'da sismik yapı tasarımı kurallarını belirler:

Yerel PGA ve yanıt spektrumu kullanımını zorunlu kılar
Zemin sınıfı düzeltmeleri uygulanır
Saha özgü tehlike haritalarının kullanılması zorunludur

Kaynak: CEN, 2004

Soru Kutusu: Uygulamalar

3D görselleştirme, sismik kümeleri nasıl daha iyi anlamamıza yardımcı olur?
Deprem verilerinin yapısal tasarımla ilişkilendirilmesi neden kritiktir?
Yanıt spektrumu mühendislikte ne işe yarar?

Özet

Deprem verilerinin analizi, modern sismik tehlike değerlendirmesi ve mühendislik tasarımının temelidir. Deprem veritabanlarına filtre uygulayarak, büyüklük, zaman ve konum açısından anlamlı kalıplar belirlenebilir. Özellikle Gutenberg-Richter ilişkisi, tehlike seviyelerinin nicel analizini sağlar. Görselleştirme araçları ise bu kalıpları sezgisel biçimde sunar. Bu analizler, NEHRP ve Eurocode 8 gibi standartlara girdi sağlar; yapıların beklenen sarsıntılara karşı dayanıklı hale getirilmesini mümkün kılar.

Bir sonraki derste, Yer Hareketi Tahmin Denklemleri (GMPEs) ve saha tepkisi analizine etkileri ele alınacaktır.

Kaynakça (APA 7)

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. https://www.eurocodes.fi/standards/en-1998-1/

Gutenberg, B., & Richter, C. F. (1944). Frequency of earthquakes in California. Bulletin of the Seismological Society of America, 34(4), 185–188. https://doi.org/10.1785/BSSA0340040185

NEHRP. (2020). NEHRP recommended seismic provisions for new buildings and other structures (FEMA P-2082-1). Federal Emergency Management Agency. https://www.fema.gov/sites/default/files/2020-10/fema_p-2082-1_nehrp-2020.pdf

USGS. (n.d.). Earthquake catalog. U.S. Geological Survey. https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/search/