Sunday, June 22, 2025

Deprem Tehlikesi, Zemin Etkileri ve Yapısal Güvenlik: İstanbul Örneği Üzerinden Mühendislik Yorumları




Deprem Tehlikesi, Zemin Etkileri ve Yapısal Güvenlik: İstanbul Örneği Üzerinden Mühendislik Yorumları 

1. GİRİŞ

Deprem mühendisliği, sismik yer hareketlerini anlamak ve yapıların depreme dayanıklılığını sağlamak amacıyla jeoloji, jeofizik, zemin mekaniği ve yapı mühendisliğini bir araya getiren çok disiplinli bir alandır.

İstanbul, Kuzey Anadolu Fayı'nın (KAF) batı segmenti boyunca uzanması nedeniyle ciddi bir deprem tehlikesi altındadır. 22 Haziran 2021 tarihinde Kartal merkezli Mw = 3.9 büyüklüğünde bir deprem meydana gelmiş, büyük bir zarara yol açmamış olsa da bölgedeki sismik riskin sürekliliğini yeniden gündeme getirmiştir.

İlginç bir şekilde, 22 Haziran 2021 tarihli bir radyo programında depreme dayanıklı yapılaşma konusunda çok önemli teknik uyarılar yapılmıştı. Bu çalışma, o yayın ışığında yapılan uyarılarla birlikte 6 Şubat 2023 Kahramanmaraş Depremleri sonrasında ortaya çıkan gerçeklikleri karşılaştırmakta ve 2025 sonrası için mühendislik temelli stratejiler sunmaktadır.

2. TEMEL KAVRAMLAR

2.1. Deprem ve Sismik Tehlike

  • Deprem: Yer kabuğundaki elastik enerjinin ani boşalması sonucu oluşan sismik dalgalarla yeryüzünün sarsılmasıdır.

  • Sismik tehlike: Belirli bir yerde belirli bir zaman diliminde olası yer hareketi parametrelerinin olasılık temelli tahminidir (Kramer, 1996).

İstanbul, hem Marmara Denizi altındaki aktif fay sistemleri hem de karadaki potansiyel fay hatları nedeniyle yüksek risk taşımaktadır (Parsons, 2004).

2.2. Zemin Büyütmesi ve Zemin Sınıflaması

  • Zemin büyütmesi: Sismik dalgaların, geçtikleri zemin katmanlarının özelliklerine bağlı olarak genliğinin artmasıdır.

  • Zemin sınıflaması: Eurocode 8 ve NEHRP'de A–E, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği'nde (TBDY, 2018) ise ZA–ZE olarak yapılır.

Kartal gibi bölgelerde sağlam zeminler, Avcılar gibi yumuşak alüvyonlu bölgelerde ise büyütme etkisi yapısal riski artırmaktadır.

Bilgi Kutusu: Zemin Sınıflandırma Sistemleri

Standart Sınıflar Açıklama
Eurocode 8 A–E Sert kaya (A) → Yumuşak kil (E)
NEHRP (ABD) A–E Benzer sınıflama
TBDY (Türkiye, 2018) ZA–ZE Ulusal zemin sınıflama sistemi

2.3. Tepki Spektrumları ve Yapısal Performans

  • Tepki spektrumu: Farklı doğal periyotlara sahip sistemlerin belirli bir yer hareketine verdiği maksimum tepkilerin grafiksel gösterimidir (Chopra, 2017).

  • Yapısal performans: Bir yapının belirli büyüklükteki depremlerde hedeflenen davranışı (örneğin göçmeme, onarılabilir hasar) sergilemesidir.

🧠 Soru Kutucuğu – Temel Kavramlar

  1. İstanbul’daki sismik tehlikeye katkıda bulunan jeolojik faktörler nelerdir?

  2. Zemin büyütmesi yapı tasarımını nasıl etkiler?

  3. Tepki spektrumu neden yapının doğal periyoduyla eşlenmelidir?

3. UYGULAMALAR

3.1. Sismik Tehlike Analizi ve Zemin İncelemeleri

Sismik tehlike analizleri, senaryo depremler üzerinden olası yer hareketlerinin tahmin edilmesi amacıyla kullanılır. İstanbul’da yapılan mikro-bölgeleme çalışmaları ile zemin profilleri ve tehlike haritaları oluşturulmuştur.

3.2. Tasarım Standartları ve Performans Esaslı Yaklaşım

Yönetmelik Temel Özellikler
Eurocode 8 Kapasite tasarımı, süneklik, zemin sınıflaması
NEHRP (ABD) Yer hareketi seçimi, ölçekleme, performans esaslı tasarım
TBDY (2018, Türkiye) Yerel spektrumlar, performans hedefleri, zemin sınıflamaları

Bilgi Kutusu: Performansa Dayalı Tasarım İlkeleri

  • Seyrek ve büyük depremlerde göçmeyi önleme

  • Orta büyüklükteki depremlerde onarılabilir hasar

  • Küçük depremlerde hasarsızlık

3.3. Kentsel Risk Azaltımı ve Yapısal Dönüşüm

Risk azaltımı için:

  • Bina envanteri çıkarılmalı, güçlendirme planları yapılmalı

  • Jeoteknik veriler planlamaya entegre edilmeli

  • Tokyo, San Francisco gibi kentler örnek alınmalı

🧠 Soru Kutucuğu – Uygulamalar

  1. İstanbul’un mikro-bölgeleme haritaları hangi mühendislik kararlarında kullanılır?

  2. TBDY 2018 ile Eurocode 8 hangi yönlerden benzeşir ya da ayrılır?

  3. Jeoteknik çalışmalar afet yönetiminde neden kritiktir?

4. 2021 RADYO YAYININDAN GERİYE BAKIŞ

22 Haziran 2021 tarihinde yapılan bir radyo programında şu konular vurgulanmıştı:

  • Yerel zemin davranışı ve büyütme etkisi

  • Performans esaslı tasarımın önemi

  • Mikro-bölgelemenin tasarımla entegrasyonu

  • Proaktif yapısal değerlendirme çağrısı

2023 Depremleri Sonrası Gerçeklik:

2021 Öngörüsü 2023 ve Sonrası Gerçeklik
Yumuşak zeminlerin riski vurgulanmıştı Hatay gibi alüvyon bölgelerde ağır yıkımlar yaşandı
Eski yapı stoku eleştirilmişti 2000 öncesi çok sayıda bina çöktü
Mikro-bölgeleme gereği dile getirilmiş Birçok ilde yeterli zemin verisi bulunmamaktaydı

5. SONUÇ

İstanbul’un sismik güvenliği için:

  • Doğru zemin sınıflandırmaları yapılmalı

  • Yerel zemin özelliklerine göre tasarım spektrumları kullanılmalı

  • 2021 gibi bilimsel öngörüler değerlendirilmeli

Bilimsel bilgi, teknik uygulama ve kamu bilgilendirmesi birlikte yürütülmelidir. Ancak bu sayede dirençli şehirler inşa edilebilir.

KAYNAKÇA (APA 7 Formatı)

  • Atkinson, G. M., Baker, J. W., & Whittaker, A. (2011). Selecting and scaling earthquake ground motions for performing response-history analyses (NIST GCR 11-917-15). https://doi.org/10.6028/NIST.GCR.11-917-15

  • Chopra, A. K. (2017). Dynamics of structures: Theory and applications to earthquake engineering (5th ed.). Pearson.

  • European Committee for Standardization. (2013). Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance – Part 1: General rules, seismic actions and rules for buildings (EN 1998-1). https://doi.org/10.2788/25204

  • Kramer, S. L. (1996). Geoteknik deprem mühendisliği. Prentice Hall.

  • Parsons, T. (2004). Recalculated probability of M ≥ 7 earthquakes beneath the Sea of Marmara, Turkey. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 109(B5). https://doi.org/10.1029/2003JB002667

Seismic Hazard, Site Effects, and Structural Safety: Engineering Insights from the Istanbul Case Study 





1. INTRODUCTION

Earthquake engineering is a multidisciplinary field encompassing geology, geophysics, soil mechanics, and structural engineering aimed at understanding seismic ground motion and ensuring the seismic resilience of structures.

Istanbul, situated along the western segment of the North Anatolian Fault (NAF), faces significant seismic risk. Although the Mw = 3.9 earthquake recorded on June 22, 2021, near the Kartal district caused no major damage, it served as a reminder of the region's persistent seismic threat.

Interestingly, a radio broadcast aired on June 22, 2021, emphasized several technical warnings related to seismic safety long before the catastrophic February 6, 2023 Kahramanmaraş Earthquakes. This study integrates engineering insights with a retrospective look at those early warnings, offering forward-looking strategies for 2025 and beyond.

2. KEY CONCEPTS

2.1. Earthquakes and Seismic Hazard

  • Earthquake: The release of accumulated elastic energy in the Earth's crust through seismic waves, causing ground shaking.

  • Seismic hazard: The probabilistic estimation of ground motion parameters at a specific location over a time period (Kramer, 1996).

Istanbul is exposed to seismic risk due to both active Marmara Sea fault segments and potential onshore fault zones (Parsons, 2004).

2.2. Site Amplification and Soil Classification

  • Site amplification: The increase in seismic wave amplitude due to local soil conditions.

  • Soil classification: Eurocode 8 and NEHRP classify soils as A–E; TBDY (2018) uses ZA–ZE.

Kartal is mainly underlain by rock or stiff soils, whereas districts like Avcilar feature soft alluvial deposits that amplify seismic waves.

Info Box: Soil Classification Systems

Standard Classes Description
Eurocode 8 A–E Rock (A) to soft clay (E)
NEHRP (USA) A–E Similar classification
TBDY (Turkey, 2018) ZA–ZE National classification scheme

2.3. Response Spectra and Structural Performance

  • Response spectrum: Graph of maximum response (e.g., acceleration) of systems with varying natural periods to a given ground motion (Chopra, 2017).

  • Structural performance: A structure's capacity to meet intended safety objectives under seismic loading.

🧠 Question Box – Key Concepts

  1. What are the primary geologic contributors to seismic hazard in Istanbul?

  2. How does site amplification impact structural design?

  3. Why must response spectra align with buildings' natural periods?

3. APPLICATIONS

3.1. Seismic Hazard Analysis and Site Investigations

Seismic hazard analysis is used to estimate ground motions from scenario earthquakes. Istanbul's microzonation studies by İBB and AFAD have produced detailed maps identifying soil profiles and risk zones.

3.2. Design Standards and Performance-Based Codes

Code Features
Eurocode 8 Capacity design, ductility rules, soil classification
NEHRP (USA) Record selection, scaling, performance-based design
TBDY (2018, Turkey) Site-specific response spectra, performance objectives

Info Box: Performance-Based Design Principles

  • Collapse prevention in rare, large earthquakes

  • Repairable damage in moderate events

  • No damage in frequent, low-magnitude quakes

3.3. Urban Risk Reduction and Structural Renewal

Proactive strategies are needed:

  • Create a building inventory and prioritize retrofitting

  • Integrate geotechnical data into urban planning

  • Follow global models like Tokyo and San Francisco

🧠 Question Box – Applications

  1. How are microzonation maps used in structural engineering decisions in Istanbul?

  2. In what ways does TBDY 2018 align with or differ from Eurocode 8?

  3. Why are geotechnical investigations essential for disaster risk mitigation?

4. RETROSPECTIVE INSIGHTS FROM THE 2021 BROADCAST

A radio discussion on June 22, 2021, outlined several crucial warnings:

  • Emphasis on local soil behavior and site effects

  • Urgent need for performance-based seismic design

  • Integration of microzonation into building codes

  • Proactive urban renewal and structural assessment

Post-2023 Earthquakes Reality:

2021 Forecast 2023 & Aftermath
Risk from soft soil amplification Severe damage in alluvial zones like Hatay
Warnings on old building stock Collapse of pre-2000 structures
Call for integrated microzonation Lack of local data worsened damage in many cities

5. SUMMARY

Istanbul's seismic resilience depends on:

  • Accurate site classification and hazard analysis

  • Performance-based structural design per global standards

  • Retrospective evaluation of scientific foresight (e.g., 2021 broadcast)

Combining scientific foresight, regulatory compliance, and risk communication is key to building safer, more resilient cities.

REFERENCES (APA 7 Format)

  • Atkinson, G. M., Baker, J. W., & Whittaker, A. (2011). Selecting and scaling earthquake ground motions for performing response-history analyses (NIST GCR 11-917-15). https://doi.org/10.6028/NIST.GCR.11-917-15

  • Chopra, A. K. (2017). Dynamics of structures: Theory and applications to earthquake engineering (5th ed.). Pearson.

  • European Committee for Standardization. (2013). Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance – Part 1: General rules, seismic actions and rules for buildings (EN 1998-1). https://doi.org/10.2788/25204

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

  • Parsons, T. (2004). Recalculated probability of M ≥ 7 earthquakes beneath the Sea of Marmara, Turkey. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 109(B5). https://doi.org/10.1029/2003JB002667


at
Labels: , , , , ,

No comments:

Post a Comment

Subscribe to: Post Comments (Atom)