SORU 1
Bir depremin fay düzlemi boyunca kırılma süreciyle ilişkili yer değiştirme ‘displacement’ büyüklük dağılımına bakıldığında düşey alanda gerilimin yükseldiği veya hiç değişmediği alanlar görülüyor. Vektörler de kırılma sürecinde birbirine göre kırıkların hareket yönünü gösteriyor. Hareket hızları, büyüklükleri ve yönleri farklı olan kırık sisteminin birlikte hareket etmesi sonucunda biriken enerjinin farklı direnç noktalarını, ‘asperity’ kırmasıyla depremler oluşur.
Bu gerilim yükselmesi nasıl olur?
CEVAP 1
Bir doğrultu boyunca gerilme 'Shear Stress' ile birlikte kırılma enerjisini 'Fracture Energy' biriktiren bir hareket ve bu hareketin sonunda da biriken potensiyel enerji yüksek dirençli asperite yapısını zorlar, direncini aşar ve depremler kinetik enerjinin açığa çıkmasıyla meydana
gelir.
Depremler tek asperitenin kırılmasıyla ya da birden fazla asperitenin
birbirini takip ederek kırılmasıyla da meydana gelebilir. Asperiteler fay
düzlemi boyunca birbirine enerjiyi transfer, 'cascading effect', ederek kırılırlar. Bir kırık
düzleminde kırılmalar genellikle asperiteden başlar ve kademeli olarak birbirini
etkileyerek kırılma devam eder.
Fay düzlemi boyunca her yer yıkılmaz. Kırılan
yerlere asperite kırılmayan yerlere bariyer denir. Bariyerler de bir sonraki
depremin meydana geleceği yeri gösterir. Büyük asperite olan yerlerde büyük
deprem olma potansiyeli yüksektir. Ve bu sistemine güçlü fay tam tersine ise
zayıf fay sistemi denir. Laboratuvar koşullarında fayların direnç değişimleriyle ilgili çalışmalar yapılmaktadır. Fay zayıflığına ilişkin açıklamalar, zayıf minerallerin varlığını, fay çekirdeği içindeki yüksek akışkan basınçlarını ve normal gerilme azaltma, akustik akışkanlaştırma veya yüksek kayma hızında aşırı zayıflama gibi dinamik süreçleri içerir.
Deprem üretme potansiyeli yüksek yerlerin (aktif fay zonları) kırılmaya
direnci veya Kırıkların Sürtünme Direnci 'Frictional Resistance of Faults' de yüksektir. Deprem heterojenitesi zayıf olan yerlerde beklenen deprem
büyüklüğü de zayıftır. Heterojenitenin büyük veya küçük olması depremlerin
büyük ya da küçük olmasını, 'Fault roughness and strength heterogeneity control earthquake size'
belirler.
- Direnç noktasını kıracak belirli bir enerji büyüklüğü var mıdır?
- Varsa direnci aşmak için ne kadar enerji gereklidir?
- Yoksa bu enerji, kırılmak için harekete geçmiş veya hazırlanan fay düzlemi boyunca hangi faktörlerin etkisiyle farklılık gösterir?
CEVAP 2
Deprem, yer yüzeyinin altındaki
kayalarda depolanan enerjinin ani serbest bırakılması nedeniyle
açığa çıkan enerjinin, oluştuğu fay düzlemi boyunca kırılmaya nedeni olması ve açığa çıkarak yayılan sismik dalgaların farklı mesafelerde ki zeminleri titretmesi veya sallamasıdır.
Yerküredeki tektonik levhaların birbirlerine belirli yönlerde ve büyüklüklerde uyguladığı sürekli kuvvetlerin sonucu olarak, elastik direnç sınırlarını aşan kayalarda
gerilmeler üretir ve bu da kırılmalara neden olur. Bu durum bilimsel olarak ilk olarak 1906 yılında Elastik Rebound Teorisi olarak açıklanmıştır.
Maksimum ölçülen asperitenin efektif çapı 50 km’dir.
Asperitelerin efektif çapı büyüdükçe kırık bölgesindeki biriken kırılma enerjisi de
büyür. Asperitenin büyüklüğü bu asperitenin kırılması için gerekli olan
enerjiyi de büyütür. Asperitenin büyüklüğü kilometre olarak arttıkça enerjinin
de büyüklüğü joule cinsinden artar (Seno, T., 2003).
Elastik Rebound Teorisi: Zamanla Dünya'da gerilimler oluşur (genellikle tektonik plakaların yavaş hareketlerinden kaynaklanır). Bir noktada gerilimler o kadar büyük olur ki, Dünya kırılır. Bir deprem kırılması meydana gelir ve gerilimlerin bir kısmını (ancak genel olarak hepsini değil) hafifletir. BGS ©UKRI. |
Elastik geri tepme teorisi ilk olarak 1906'daki büyük San Francisco depreminden sonra jeolog Henry Fielding Reid tarafından depremlerin neden olduğu deformasyonu açıklamak için önerildi. Bir depremden önce, fayın her iki tarafındaki kayalarda stres birikmesi kademeli deformasyona neden olur. Sonunda bu deformasyon kayaları bir arada tutan sürtünme kuvvetini aşar ve fay boyunca ani kayma meydana gelir. Bu, birikmiş stresi serbest bırakır ve fayın her iki tarafındaki kayalar orijinal şekillerine (elastik geri tepme) geri döner, ancak fayın her iki tarafında dengelenir. |
Deprem S dalgası, ‘Shear Wave’, düşey ve yatay yönde yayılarak yıkılmaları ve kayıpları meydana getiren yıkıcı bir dalgadır. Deprem ülkelerinde şehir planlaması yapılırken, S dalgasının yıkıcılığını arttırmayacak şekilde jeofizik veriler ışığında dirençli zeminler seçilmesi veya zeminlerin iyileştirme yöntemleri zeminlerin güçlendirilmesi gerekir. Alternatif yöntem olarak, sismik izolatörler kullanılarak bu enerjinin filtre edilmesi gerekir.
S dalgasının yıkıcılığını arttırmayacak zeminin özellikleri nelerdir ?
Bir depremde açığa çıkan S dalgasının, yatay ve düşey bileşenleri bulunur. Bu nedenle, S dalgası yayıldığı doğrultu boyunca yukarı ve aşağı yayıldığı gibi yayıldığı doğrultuya dik olacak şekilde yatay bileşeni de yayılır. Bu nedenle, S dalgasının bir deprem boyunca etkisi iki yönlüdür ve bu yönler boyunca kayıt edilen sinyal verilerinin genlik değişim ve frekansları aynı olabilir veya farklı olabilir. Aynı olması durumunda yayılma doğrultusuna dik olan düşey yönde ki malzemenin yapısı ile yatay yönde ki malzemenin homojen olduğuyla açıklanır. Aksi durum ise, malzemenin yöne bağlı olarak değiştiği ve heterojen bir yapı olduğu şekilde yorumlanır.
S dalgası, 'Shear Wave' hızı büyüdüğü yatay ve düşey yönde oluştuğu zaman ve yerde yıkıcılığı azalır. S dalgasının hızının büyük olduğu zeminlere, özellikle 760m/sn'den büyükse kaya niteliğinde zemin veya 1500 m/sn'den büyükse sert kayalar denir. Yapay depremler meydana getirilerek zeminler sınıflandırılır.
6 farklı yerel zemin sınıfı vardır. A’ dan F’ye doğru zemin sağlamlığı azalır. Çok sağlam kaya niteliği olan zeminlerde deprem etkisi çok düşük olur. Zemin tiplerinde aşağıya inildikçe D ve E tipi zeminlerde kayma dalgası yavaş gider. Kayma dalgası hızı bu zeminlerde düşük olduğu için depremin yıkım gücü büyük olur çünkü burada deprem dalgasının genliği büyütülmüş olur. Zeminin sağlık durumunu kayma dalgası hız büyüklüklerine bakarak sağlıklı, sağlam, sağlıksız, zayıf zeminler tespit edilebilir. Depremlerin önceden tespit edilmesinden daha önemli olan zeminlerin sağlık durumunun önceden tespit edilmesi ve binaların bu sağlamlık durumuna göre projelendirilmesi yıkıcılığının azaltılması sağlanır.
|
S Dalgası yerde dalga hareketinin yönüne dik olarak salınan ikincil cisim dalgaları. P dalgalarından yaklaşık 1,7 kat daha yavaş hareket ederler. |
Sıvılar kayma gerilmelerini sürdüremeyeceğinden, S dalgaları su, erimiş kaya veya Dünya'nın dış çekirdeği gibi sıvılardan geçemez. S dalgaları yer yüzeyinde dikey ve yatay hareket üretir. Parçacık hareketi, alternatif enine hareketten oluşur. Parçacık hareketi yayılma yönüne diktir (enine). Burada gösterilen enine parçacık hareketi dikeydir ancak herhangi bir yönde olabilir. Bununla birlikte, Dünya'nın katmanları çoğunlukla dikey (Dikey düzlemde SV) veya yatay (SH) kayma hareketlerine neden olma eğilimindedir. Dalga geçtikten sonra malzeme orijinal şekline döner. |
- Sismik izolatörler bu enerjiyi nasıl filtre eder ve çalışma prensipleri nasıldır ?
- Türkiye’de bulunan hastanelerde sismik izolatörler kullanılmakta mıdır ?
"Sismik izolasyon, isminden de anlaşılabileceği üzere binaları depremden ve
depremin zararlı etkilerinden yalıtan teknolojidir. Nasıl ki su yalıtımı suyun
geçişine engel oluyorsa ya da ısı yalıtımı ısı geçişine engel oluyorsa sismik
izolasyon da depremin, yer sarsıntısının zararlı etkilerinin binaya geçmesine
engel olan teknolojidir. Sismik izolasyon için binaların temel seviyesinde
kullanılan, sismik izolatörleri, deprem sırasında binanın sağa sola sallanmasına engel
olur. Böylelikle binalar hasar almadan depremi atlatabilirler."
Yalnızca
taşıyıcı sistemler, yani kolonlar ve kirişler değil, sismik izolasyonlu
binalarda yaşayan içerideki insanlar, eşyalar, yapısal ve yapısal olmayan hiçbir zararı almadan depremi atlatabilirler.
Sağlık Bakanlığı tarafından 2012/6 sayılı yayınlanan genelge ile Deprem bölgelerinde (1. ve 2. derece) gerçekleştirilen 100 yatak ve üzeri hastane inşaatlarında, uygulanması bakanlık genelgesiyle zorunlu tutulan sismik izolatörler yer alıyor. Oldukça önemli olan bu gelişme, 2012 yılından sonra yapılan hastanelerde depreme karşı büyük bir sıkıntı olmadığını gösteriyor.
Yumuşak, kauçuk
yapısıyla depremin yükünün üstteki yapıya iletilememesini sağlar. Yük üstteki
yapıya geçirimsiz bir kauçuk sistemiyle iletilmediği için yapı depremden hasar
almaz. Sismik izolatör sayısı hastanenin büyüklüğüne göre değişir. Özellikle
büyükşehir hastanelerinde bulunmaktadır. Sağlık bakanlığı sismik izolatörü bir
kalkan olarak tespit etmiştir. Sismik izolatörler sismik enerjiyi sönümler,
deprem yükünü azaltır, binaların taşıyıcı sistemlerindeki hasar maksimum
seviyeye iner.
Depremde belirli alanlarda çok fazla ağır hasarlar oluşurken diğer alanlarda daha az veya hiç hasar olmamaktadır. Bu durum yerleşim yeri ve civarının zemin sağlamlığıyla doğrudan ilişkili olduğunu gösterir. Zeminin jeofizik sağlamlığı, yapay kayma dalgalarından VS30 değeriyle ölçülmektedir. VS30, yapılan sismik çalışmalar sonucunda elde edilen kayma dalga hızlarının 30 metre derinliğe kadar ortalama değeri olarak hesaplanmaktadır.
Buna göre verilen VS30 değerlerinden hangisinde yıkıcılığın ve hasarın daha fazla olması beklenir?
A. 225m/sn B. 500 m/sn C. 700 m/sn D. 900 m/sn E. 1300 m/sn
Bir depremin dış merkezinin ‘episantr’ o depremin yüzeydeki yerini ya da derindeki odak derinliğini ‘hiposantr’ verir ancak bir depremin kırılma süreciyle ilişkili gerçek bilgisi fay düzlemi boyunca kayma bilgilerinden alınabilir.
Depremin odak derinliği ile kayma hattı arasında ilişki var mıdır?
CEVAP 6
Deprem düşey gerilmeli kırılmalarda eğer kayan bloğun
daha üst 'yüzeye yakın' kısımlarında meydana geldiyse odak derinliği daha sığ olurken, alt taraflarında 'yüzeyden uzak' meydana gelmişse odak derinliği daha da artar.
Yüzeye yakın meydana gelen
depremler genelde 'ince kabukla' ilişkili olduğu için fazla büyük olmaz. Büyük denilen sığ depremler ise 10-15 60 km
derinliklere kadar meydana gelen depremlerdir. Sığ depremler enerji olarak daha derin olan depremlere (>60km) göre enerji olarak aynı olabilir fakat derinlik farkı nedeniyle olarak daha
zayıftırlar. çok yıkıma neden olurlar.
Mesela Latin Amerika Şili’deki depremlerin odak noktası çok
derindir. 600 km derinliğine kadar inebilen depremler burada olurlar. Fayın
mekanik zemini yani depremlerin dalma – batma zonları boyunca dalan levhanın yaşı (zaman) ve ilerleme hızı dalma batma zonları boyunca oluşacak kırılmaların fayın derinliğini
belirler. Genellikle, interplate 'levha sınırı' ve intraplate 'levha içi' olarak depremler dalma-batma kuşaklarında ikiye ayrılır. Daha yoğun ve hasar olarak daha büyük yıkıma neden olan depremler iki levhanın birbiri üzerine bindiği levha sınırı veya iki levha sınırı içinde ki kuşaklarda olur. Kilitlenme 'Locking' olarak bilinen gerilmenin yükseldiği alanlar bu bölümlerde saha sık olduğu için intraplate kuşaklarda bu depremler daha sık olur.
Mesela San Andreas gibi yanal atımlı depremlerde düşen biriken gerilim daha
sığ odaklı olduğundan fayın derinliği de daha sığdır. Dalma-batma zonlarında ise daha
derin depremler, intraplate 'levha içi' alanlarda daha seyrek meydana gelir ve bu depremlerden yayılan sinyallerin sığ depremlerden yayılan sinyallerden farklı olduğu ve anizotropik olduğu ileri sürülmektedir. Bunun nedeni olarak da derin odaklı depremlerin meydana geldiği ortamın yüksek sıcaklıklı olması ve sıcak malzeme girişinin olabileceği ileri sürülmektedir. Anisotropy kavram olarak en basit haliyle Doğu-Batı yönünde yayılan sinyalin Kuzey-Güney yönünde yayılan sinyalden farklı olması ve doğal olarak sinyalin yayıldığı ortamın heterojen olduğuna işaret eder.
Tabi yüzeye yakın depremler daha güçlü hissedilirken derin depremler
yüzeye ulaşana kadar enerjisinin bir kısmını kaybettiğinden daha az hissedilir.
Sonuç olarak depremin meydana geldiği yerin yüzeye olan mesafesi odak
derinliğini de etkiler. Bu etkileşim fayın mekaniği ile birleşince kayma
hatları ortaya çıkar.
NOT: Derin depremlerin (60-300km) kırılma mekanizmasının sığ depremlerden (0-60km) farklı olduğu son çıkan yayınlarda tartışılmaktadır. Bu çalışma ile ilgili olarak bir değerlendirme popüler bilim dergisinde yayınlanmıştır. Sığ depremler meydana geldiğinde bir şehrin altında bomba patlama yapmış etkisi yapar ve bu nedenle deprem tehlikesi yalnızca depremin enerjisi merkezli değil aynı zamanda depremin derinliği ile ilgili bir sorundur.
- Bu bilgiler hangi sisteme göre elde ediliyor ve hangi uluslararası kriterlere göre belirleniyor?
- Bu bilgiler ışığında deprem olmadan önce bu kayma bilgileri tahmin edilebilir mi?
Bu bilgiler, The European-Mediterranean
Seismological Centre (EMSC) sisteminden göre elde edinilebilir. EMSC, tüm bölgelerden
bilgileri analiz ederek raporlar ve çoğunlukla Avrupa-Akdeniz bölgesinde bulunan 65'ten fazla ulusal sismoloji kurumundan sismolojik veriler almaktadır.
Depremin konumu 'derinlik, dış merkez', deprem büyüklüğü 'M' gibi ve kırılma mekanizma çözümleri gibi en ilgili temel deprem parametrelerine, nüfusun hissettiği sarsıntıya 'Did You Feel It' depremin başlangıcından itibaren en kısa süre içinde
ulaşılabilir. Deprem şiddet 'I' ve hasar 'damage' bilgilerini de bildirir. EMSC'nin tam türkçe açılımı 'Doğu Akdeniz Sismoloji Merkezi' olarak verilir.
Amerika’da USGS kullanılır (United States Geological Survey). Deprem
Tehlikeleri 'Earthquake Hazard' Programı vardır ve dünya çapındaki deprem aktivitesini izler. Düzeltilmiş
deprem büyüklüğü ise büyük merkezlerden 'USGS, EMSC, ISC' alınır. Bir diğer kaynak ise (IRIS)
Incorporated Research Institutions for Seismology olabilir. Türkiye’ de ise
deprem büyüklüğünü AFAD kurumu açıklar.
CEVAP 7-B
Gelişmiş ülkeler bir
deprem ile ilgili tehlike raporları çıkarmak istediklerinde ya da o depremle
ilgili bilgileri edinip riski belirlemek istediklerinde depremin olmasını
bekleyip ona göre aksiyon almıyorlar. Daha önceki verileri de birleştirip yapay
depremler yapıyorlar ve sonuç olarak pek çok sonuç elde ediyorlar. Dünyada
depremler pek çok yerde aktif olarak devam ediyor. Bu demek oluyor ki elimizde
pek çok zemin yapısından ve deprem büyüklüğü açısından örnekler var. Bu
bilgilere ek olarak fayların mekaniği de bir depremin kayma zonlarını
belirlemeye yardım eder.
Bu bilgilerden yararlanılarak hastane inşa eden ülkeler var mı ?
Amerika’da
bu bilgilerden yararlanarak hastane sağlığını takip eden hastane sağlık takipsistemi vardır. Bunlar hastane binalarının sağlığını ve yapı sağlamlığını
kontrol ederler.
Depremde oluşan hasarları anlamak için aletler her kata konulur ve deprem sonrasında hangi katta iyileştirme yapılması gerektiği belli olur.
- A. Depremin meydana geldiği kırılma düzlemindeki yer değişim biriminin oldukça önemli olduğunu ve buna göre depremden sonra ortamdaki deprem tehlikesinin modellenebildiğinden bahsettiniz .
- Modellemeyi sağlayan diğer unsurlar nelerdir ?
- Bu modelleme hastaneler için kullanılıyor mu ?
- B. Hastanelerin risk unsurunu bu modellemeye göre denetleyen kurumlar ya da yasalar mevcut mu?
- C. Saatin ters yönünde yayılma gösteren ve derinliği arttıkça genliği azalan yüzey dalgası hangisidir?
A. Love wave B. p wave C. rayleigh wave D. S wave
CEVAP 9-A
- Modellemeyi depremin büyüklüğü, depremin olacağı yerin hastanenin uzaklığı ve bu hastanenin oturduğu yerin jeofizik durumu etkiler.
- Evet, bu bilgiler sayesinde hastanenin deprem sırasında ne kadar tehlike altında olduğu belirlenebilinir ve ona göre hastanede geliştirmeler yapılabilir.
CEVAP 9-B
Hastanelerin depremler için hangi kurallara uygulamaları gerektiğini denetleyen kurumlar vardır.
CEVAP 9-C
Saatin ters yönünde yayılma gösteren ve derinliği arttıkça genliği azalan yüzey dalgası Rayleigh dalgasıdır.
No comments:
Post a Comment