Geri Dön

Equivalent linear and nonlinear site response analysis, study case for banda aceh, indonesia

Yerel zemin koşullarının sismik etkiler altında eşdeğer doğrusal ve doğrusal olmayan analizi, banda aceh, endonezya için bir çalısma

PDF İndir

  1. Tez No: 884122
  2. Yazar: AMELIA FITRI
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MUSAFFA AYŞEN LAV
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İnşaat Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 141

Özet

Depremler, dünyadaki çeşitli ülkelerin karşılaştığı en yıkıcı doğal tehlikelerden biridir. Endonezya, dünyanın sismik olarak en aktif ülkelerinden biri olarak bilinir. 270 milyondan fazla nüfusuyla Endonezya, dünyanın en kalabalık dördüncü yaşamaktadır. Endonezya ayrıca dünyadaki diğer birçok ülkeden daha fazla deprem yaşıyor. Endonezya, 18.000 kilometreden daha fazla tektonik plaka sınırına sahip dünyadaki en aktif tektonik bölgelerden biridir. Dünyanın üç büyük aktif tektonik plakası olan Avrasya Plakası, Hint-Avustralya Plakası ve Filipin Plakası ile çevrili olduğu için konumu nedeniyle depremselliği yüksektir. Bu plakalar, Güneydoğu Asya bölgesinde aktif olarak birbirlerine doğru hareket etmekte ve karmaşık bir plaka sınırları ağı oluşturmaktadır. Batı Endonezya tektonik olarak Sumatra, Java, Bali, Borneo adalarını ve Sulawesi'nin güneybatı kısmını içeren Sunda'nın deprem bölgesinden oluşur. Batı Endonezya'nın aktif tektoniğine, Avustralya plakasının Sumatra ve Java ile yakınsaması hakimdir. Doğu Endonezya tektonik olarak, Banda denizinin altında çarpışan iki plaka var. Daha doğuda, Avustralya plakasının kıtasal kısmı Banda yayı ile çarpışır ve Banda Adası yayı boyunca yaygın deformasyona neden olur. Ayrıca Doğu Endonezya'nın tektoniğini karmaşıklaştıran Avustralya kıtası'da Pasifik okyanus plakası, Yeni Gine adasında yükselme ve geniş çaplı faylanma ile sonuçlanır. Banda Aceh, Endonezya'nın batı kesiminde yer alan ve Endonezya'daki en yıkıcı depremi yaşamış bir bölgedir. Banda Aceh coğrafi olarak 05º30′ – 05º35′ K ve 95º30′ – 99º16′ D üzerinde yer almaktadır. Banda Aceh şehri ve çevredeki alanlar esas olarak Hint-Avustralya plakasının Avrasya plakasına doğru kuzey-kuzeydoğu yönelimli yakınsaması ile yılda yaklaşık 40-60 mm'lik bir çarpışma oranıyla üretilir. 1907-2020 yılları arasında Banda Aceh bölgesi çevresinde en azından 5 Mw büyüklüğünde meydana gelen 1.271 deprem meydana geldi. 26 Aralık 2004 (Mw 9.1) ve 28 Mart 2005 (Mw 8.7) depremleri, bu ilde meydana gelen en büyük iki dalma-batma bölgesi depremidir. Banda Aceh'teki binaların çoğunluğu bir ve iki katlı yüksek konut ve ticari binalardır. Bu yapılar genellikle mühendislik ürünü değildir ve ahşap veya betonarme betondan yapılmıştır. Bu nedenle Banda Aceh deprem hareketine ve yapısal tehlikeye çok yatkındır. Buna ek olarak, Banda Aceh kalın aluvyon birikintileri üzerinde yer almaktadır. Ayrıca, 26 Aralık 2004'te meydana gelen Sumatra-Andaman depremi, Banda Aceh'in çeşitli yerlerinde sıvılaşmaya ve yanal yayılmaya neden oldu. Banda Aceh'in batı kıyısındaki bölge çoğunlukla kum tabakaları içeriyordu ve sıvılaşmaya daha yatkındı. Okyanus tabanı, büyük 2004 Sumatra-Andaman depremi sırasında fay kopmasının bir sonucu olarak yükseltildi ve şimdiye kadar kaydedilen en felaket tsunami dalgaları dizisine neden oldu. Dalgalar Hint Okyanusu'nu süpürdü. 30 dakikadan kısa bir sürede batı kıyısına karşı üç büyük dalganın patladığı Aceh Eyaleti, hasarın çoğunu aldı. Yüksekliği 4 ila 39 metre arasında değişen tsunami dalgaları, 250'den fazla sahil köyünde olumsuz etkiledi. Bu bölge ve benzer bölgeler için depreme dayanıklı, sürdürülebilir ve uygun maliyetli altyapılar tasarlamak için sismik zemin tepkisi konusunda daha iyi bir bilgi edinilmesi gerekir. Belirli bir sahanın depremselliği deterministik sismik tehlike analizleri ve olasılıksal sismik tehlike analizleri ile nicel olarak değerlendirilebilir. Depremin yeri, meydana gelme zamanı ve depremin büyüklüğü gibi belirsizlikleri açık ve detaylı bir şekilde ele alması nedeniyle olasılıksal sismik tehlike analizi günümüzde sıklıkla tercih edilmektedir. Banda Aceh tehlike analizi ile ilgili literatür çalışması daha önce A Yahya (2016) tarafından yapılmıştır. Banda Aceh şehrinin depremselliği olasılıksal sismik tehlike analizi ile değerlendirilmiştir. Bu amaçla ilk olarak Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG), Engdahl van der hilst and Bulland (EHB) Bulletin, ve United States Geological Survey (USGS) verileri kullanılarak bölgenin aletsel dönem deprem kataloğu hazırlanmıştır. Deprem kataloğundaki tüm deprem büyüklükleri aynı tip deprem büyüklüğüne ampirik formüller kullanılarak dönüştürülmüş ve tüm deprem kataloğu homojen hale getirilmiştir. Öncü depremi ve artçı depremi, Gardner ve Knopoff (1974) kriterlerine sahip bir Z-Map yazılımını kullanılarak kaldırılır, Z-Map yazılımını ayrıca b-değerini hesaplamak ve tekrarlama ana şokunu derecelendirmek için kullanılır. Dalma bölgesi ve sığ kabuklu, kullanılan sismik kaynak modelleridir. Sismotektonik koşullar, yerel jeoloji ve mekansal veriler, karakterizasyon modelinin temeli olarak kullanılır. Sismik kaynak ve sığ deprem verileri ISC odak mekanizmasından sonra modellenmiştir. Bu arada, odak mekanizması ile birleştirilmemiş alan için, normal kayma mekanizmasının 0.2'de, ters kayma mekanizmasının 0.4'te ve grev-kayma mekanizmasının 0.4'te ağırlıkta olduğu varsayılır. Endonezya bölgesi için belirli bir atenüasyon fonksiyonu yoktur, diğer bölgeler için türetilmiş ve dünya çapında zayıflatma fonksiyonu kullanılmıştır. Banda Aceh'teki sismik tehlikeyi gerçekleştirmek için kullanılan EZ-Frisk adlı bir bilgisayar yazılımı. PGA ve SA periyot spektrumlarında 0.2 ve 1 saniye elde edildi. PSHA ana kaya tabakası üzerinde Vs30 ile 750 m/s'de gerçekleştirilmiştir. 50 km'lik bir fay zonu için grid 0,1o x 0,1o ve fay zonunun dışındaki zon için 0,5o x 0,5o olarak ayarlandı. Her koordinattan gelen sismik ivmelenme, ArcGIS 9.3 yazılımı kullanılarak haritalandı. Çalışmadan elde edilen sonuç, Banda Aceh ve Kuzey Sumatra için 2475 yıllık geri dönüş süresine sahip bir sismik tehlike haritasıydı. Ana kayalardaki titreme ile tehlike haritaları şeklindeki sonuçlara dayanarak, Banda Aceh'deki PGA değeri 0.15 ila 1.3g, SA 0.2 saniye için değeri 0.35 ila 2.8 g arasında değişmektedir, ve SA 1 saniye icin 0.3 ila 1.3 g arasında değişemektedir. Bölgedeki depremin baskın kaynağı megathrust ve Sumatra-Andaman itme fayıdır. Zemin davraniş analizi, deprem ve jeoteknik mühendisliginde en kritik konusundan biridir. Belirli bir alanın jeolojik yapısı nedeniyle sismik dalgaların çoğalması, birçok araştırmacı ve inşaat mühendisi için önemli bir konu olarak bulunmuştur. Bu tez, zemin tabaklarinin ve yerel koşulların, deprem dalgalarının genlik, frekans içeriğini ve süresini nasıl değiştirdiğini inceleyen zemin davranış analizlerine odaklanmaktadır. Bu çalışmanın amacı, Deepsoil yazılımını kullanarak, Banda Aceh bölgesine ait olan seçilmiş altı zemin profili üzerinde bir boyutlu Eşdeğer Doğrusal ve Doğrusal Olmayan zemin davranış analizi sonuçlarını karşılaştırmaktadır. İlk olarak, bölgeden birkaç temsilci olarak zemin profili seçildi ve idealize edildi. Kayma dalgası hızı verilerinin olmaması nedeniyle Vs profili korelasyondan elde edildi. İncelenen bölge için bir deprem kaydı da seçilmiştir. Bu çalışmada kullanılan deprem zaman tarihi 2004 Sumatra-Andaman depremidir. Sınırlı dijitalleştirilmiş ve kaydedilmiş deprem ivme verileri nedeniyle, bu çalışmada kullanılan deprem giriş hareketi, 2007 yılında Sørensen et al tarafından üretilen simüle edilmiş olandan alınmıştır. Analiz daha sonra zemin davranış analizleri gerçekleştirilmiştir. Eşdeğer doğrusal analiz için, seçilen çözüm tipi frekans etki alanıdır. Genel Kuadratik/Hiperbolik Modeli kullanıldı. Non-masing histeretik yükleme seçildi. Doğrusal olmayan analiz için, seçilen çözüm türü zaman etki alanıdır. Genel Kuadratik/Hiperbolik Modeli kullanıldı. Masing histeretik yükleme seçildi. Eşdeğer Doğrusal ve Doğrusal Olmayan zemin davranış analizlerinden (yer tepki analizlerinden) elde edilen birim kayma şekil değistirme değerleri arasındaki fark oldukça küçük mertebelerdedir. Analiz sonuçlarından bazı zemin tabakalarının dinamik özelliklerinin zemin büyütmesine sebep olduğu, bazı tabakalarda da şekil değistirme enerjisini sonanlendirip etkisini azaltabileceği bilinmektedir. Düşük N-SPT değerlerine sahip zayıf aluvyon zeminler, sönüm özelliklerine ve kayma rijitliği özelliklerine bağlı olarak (sönüm özellikleri sınırlı ise) deprem hareketinin genliklerini arttırabilir. Sıvılaşma analizleri sonuçları, 2004 Sumatra-Andaman depremi için seçilen zemin profillerinin sıvılaşma potansiyeli olduğunu göstermektedir, bu nedenle bazı zemin profillerinin davranış (tepki) analizi sonuçları oldukça düşensizdir. Saha tepki analizi çalışmalarında toprakların deprem dalgalarının yayılımı üzerindeki etkileri kadar önemli olan bir diğer konu da toprağın dinamik yüklemeler altında sıvılaşma potansiyelinin değerlendirilmesidir. Kil içerikli toprak birikintilerinin sıvılaştırılamaz olarak değerlendirilebileceği belirtilmektedir. Bu çalışma için sıvılaştırma analizi sadece doymuş kum tabakalarına yapılmıştır. Bu çalışma için, verilen toprağın güvenlik faktörünü belirlemek için bir toprak tabakasının sıvılaşmaya karşı direnci olan Döngüsel Direnç Oranını Döngüsel Stres Oranı ile karşılaştıran basitleştirilmiş yöntem kullanılmıştır. Kullanılan formüller ve tablo, Idriss ve Boulanger (2014) tarafından önerilen yönteme dayanıyordu. Sıvılaştırma analizinden, toprak profili SPT-1 ve SPT-2 sıvılaşmaya duyarlıdır ve SPT-3 kum tabakası sıvılaştırılmamıştır.

Özet (Çeviri)

Earthquake is one of the most devastating natural hazards faced by various countries around the world. Indonesia has a reputation for being one of the world's most seismically active countries. Indonesia is the world's fourth most populous country, with a population of around 270 million people. Indonesia also has more earthquakes than the majority of other nations on earth. Indonesia is surrounded by over 18,000 km long of major tectonic plate boundaries. This is attributed to its geographical location, which is surrounded by three major active tectonic plates: Eurasian, Indo-Australian, and Philippine plates. Banda Aceh, a city located in the west part of Indonesia, that have experienced the most devastating earthquake in Indonesia. Banda Aceh geographically is located on 05º30′ – 05º35′ N and 95º30′ – 99º16′ E. At least there are 1,271 earthquakes occurred from 1907-2020 with a magnitude > 5 Mw happened around Banda Aceh area. The earthquakes of December 26, 2004 (Mw 9.1) and March 28, 2005 (Mw 8.7) are the two largest subduction earthquakes that have ever been recorded happened in the country. For such an area, better knowledge of seismic ground response is needed to design earthquake-resistant, sustainable, and cost-effective infrastructures. Both deterministic and probabilistic seismic hazard analyses can be used to objectively assess the seismicity of a particular location. These days, probabilistic seismic hazard analysis is commonly used since it carefully considers uncertainties such as the earthquake's location, time of occurrence, and magnitude. Probabilistic seismic hazard analysis has been used to assess the seismicity of Banda Aceh city. For this purpose, the earthquake catalog of the region was prepared by using the instrumental period data of Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG), Engdahl van der hilst and Bulland (EHB) Bulletin, and United States Geological Survey (USGS). All earthquake magnitudes in the earthquake catalog were converted to the same type of earthquake magnitudes using empirical formulas and the entire earthquake catalog was made homogeneous. Foreshock and aftershock are removed using a Z-Map with the criteria Gardner and Knopoff (1974), the software is also used to calculate b-value and rate recurrence mainshock. The subduction zone and shallow crustal are the seismic source models used. The seismotectonic conditions, local geology, and spatial data are used for basis of the characterization model. Seismic source and shallow earthquake data were modeled after ISC focal mechanism. Meanwhile, for the area that is not incorporated with the focal mechanism, the normal-slip mechanism is assumed to weight at 0.2, the reverse-slip mechanism at 0.4, and the strike-slip mechanism at 0.4. Because there are no specific attenuation functions for Indonesia region, attenuation function derived for other regions and worldwide was used. A computer software called EZ-Frisk used to perform the seismic hazard on Banda Aceh. PGA and SA in the period spectra 0.2 and 1 second was obtained. PSHA was carried out on the layer of bedrock with Vs30 at 750 m/s. Grid for a 50 km of the fault zone was set to be 0.1o x 0.1o and for 0.5o x 0.5o for the zone outside from the fault zone. The seismic acceleration from each grid was mapped using ArcGIS 9.3 software. The result obtained from the study was a seismic hazard map for Banda Aceh with the 2475 year return period. Based on the results in the form of hazard maps by the tremor in the bedrocks, the value of PGA in Banda Aceh and northern Sumatra ranged from 0.15 to 1.3g, SA 0.2 seconds value ranges from 0.35 to 2.8 g and SA 1 second ranging from 0.3 to 1.3g with the dominant source of the earthquake in the region is the megathrust fault and Sumatra-Andaman fault. This thesis focuses on understanding a phenomenon better known as site or ground response in which soil layers alter the amplitude, frequency content, and duration of earthquake-induced ground motion. Site Response Analysis is one of the most critical steps in geotechnical earthquake engineering. The amplification of seismic waves due to the geological structure of a particular site has been found to be an important topic for many researchers and civil engineers. The degree of the amplification caused by site conditions depends on the dynamic characteristics of the soil, the characteristics of the base rock motions, the impedance contrast between the soil profile and the base rock and the depth of semi-infinite half space. The objective of this research is to compare one-dimensional Equivalent Linear (EQL) and Nonlinear (NL) ground response analysis on some selected sites in the Banda Aceh region using Deepsoil software. Soil profile as several representatives from the region was selected and idealized. Due to the lack of shear wave velocity data, Vs profile was obtained from correlation. The earthquake time history used for this study was 2004 Sumatra-Andaman earthquake. Because the limited digitalized and recorded earthquake acceleration data, earthquake input motion used in this study was taken from simulated one produced by Sørensen et al in 2007. For equivalent linear analysis, the solution type selected is frequency domain. General Quadratic/Hyperbolic Model (GQ/H) model was used. Non-masing hysteretic loading was selected. For nonlinear analysis, the solution type selected is time domain. General Quadratic/Hyperbolic Model (GQ/H) model was used. Masing hysteretic loading was selected. Maximum strain values from Equivalent Linear (EL) and Nonlinear (NL) analyses showed only a few insignificant diffrences. However, the response spectra from the EL analyses are higher than those of the NL analyses, especially in soft soil. The site response analysis results reveal that the Banda Aceh soil profiles have a tendency to amplify the earthquake motions. In site response analysis studies, another issue that is as important as the effects of soils on the propagation of earthquake waves is the evaluation of the liquefaction potential of the soil under dynamic loadings. It is stated that the soil deposits with clay content may be evaluated as non-liquefiable. For this study, liquefaction analysis was conducted solely to saturated sand layers. For this study, the simplified method that compares CRR (Cyclic Resistance Ratio) which is the resistance of a soil layer against liquefaction to CSR (Cyclic Stress Ratio) was used to determine the factor of safety (FS) of the given soil. The formulas and table used were based on the method proposed by Idriss and Boulanger (2014). From the liquefaction analysis, the soil profile SPT-1 and SPT-2 are susceptible to liquefaction and SPT-3 sand layer was not liquefied.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    245899

    Factors affecting site response analysis

    Saha davranış analizlerine etki eden faktörler

    GÖKÇE TÖNÜK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2009

    Deprem MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Deprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ATİLLA ANSAL

  2. Tez No

    634543

    Yerel zemin sınıfı ve deprem özelliklerinin tek boyutlu dinamik davranışa etkisi

    Effects of local soil conditions and earthquake properties on one dimensional dynamic behavior

    TOLGAHAN FEYİZOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. RECEP İYİSAN

  3. Tez No

    39292

    İstanbul ve Erzincan şehirlerinde zemin büyütme etkilerine göre mikrobölgeleme

    Microzonation according to soil amplification within the cities of İstanbul and Erzincan

    M.AYŞEN LAV

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1994

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. ATİLLA ANSAL

  4. Tez No

    75220

    Kazıkların davranışlarının sonlu elemanlar metodu ile belirlenmesi

    Başlık çevirisi yok

    ZEKİ HANAVDELOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. M. ATİLLA ANSAL

  5. Tez No

    558734

    Dolgu barajların deprem analizleri

    Seismic analysis of earth dams

    CEM SELÇUK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜSEYİN YILDIRIM

Geri Dön