Identification of The Dynamic Characteristics of The Topographic Structures Through Two Dimensional Nonlinear Wave Propagation Analysis


Creative Commons License

Beyen K.

International earthquake Symposium - Kocaeli 2009, Kocaeli, Turkey, 17 - 19 August 2009, vol.1, pp.1

  • Publication Type: Conference Paper / Summary Text
  • Volume: 1
  • City: Kocaeli
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.1

Abstract

It is crucially important for the cities located on seismically active regions to be ready against the natural disasters such as severe earthquakes with high return periodicy. Cities were developed in ancient time over the city-states depending upon the location and distance to commercial transportation corridors, safety and defense potentials. Although some of such historical cities forming the central part of today’s modern cities, many of them after the wars or natural disasters such as flooding or earthquake were moved to safe places like on the skirts of the mountains or hill sides. Depending on economical products and other local potentials in growth, such cities were urbanized around the first original locations.
Todays, new residential areas and sustainable urban underground in the old cities survived after heavy damages are important planning problem in case of new earthquake risks and for newly developing areas re-evaluation is inevitable. After the intensive earthquakes occurred at 17 August and 12 November in 1999, such critical problems and sustainability appeared in Adapazarı and Düzce. Although, the scale of cities cannot infinitely grow at the surface for many countable reasons. Urban planers and managers of cities tend to consider new locations without development control plan after an extensive earthquake. Cities at similar risks may prepare urban planning based on true site response analysis. City decision makers can be informed regularly, in long run, local soil effects in block scale under expected future earthquakes, surface effects and the effects of the topographic locations may be studied to utilize true local dynamic characteristics for urban design and planning. Such studies minimize the errors of the empiric solutions.
Land use, growth management, and environmental planning need analysis results performed for the basin structure underneath the city, skirts, hills and surface topography in case of the different wave fronts propagating in channel structure, therefore channel effects, or wedge effects in case of the subsurface geology changing with hard rock structure, or focusing effects for imbedded concave or convex soil mediums.
In this study, effects of the nonlinear-dynamic characteristics of the two dimensional irregular topographic structures on the soil amplification are studied from different perspective. Effects of the local ground conditions on the soil amplification in transition zones, but particularly over the skirts, are numerically modeled for different surface slopes and for the cases of the different incidence angles. Analyses are performed based on total stress and strain theory.
Results of these case studies for all site models under the effects of the strong and weak ground motions are discussed from the bilateral interaction between the frequency content and varying incidence angle point of view. Results from the two dimensional nonlinear site response analyses with all parameters are discussed for practical purposes.

Aktif kuşaklar üzerinde bulunan ve şiddetli depremlere maruz kalınma periyodu ve riski yüksek olan şehirlerde önceden deprem gibi bir afete hazır olunması çok önemlidir. Şehirler genellikle şehir devletlerinin var olduğu çağlarda güvenlik/savunma ve ticaret yollarının aldığı değerler göz önünde bulundurularak kurulmuşlardır. Bu tarihi şehirler hala günümüz coğrafyası içinde şehir çekirdeklerini oluşturan merkezler olmalarına rağmen geçmişlerinde savaşların getirdiği savunma yapıları ve deprem gibi doğal felaketlerden sonra yeni alanlarda yeniden kurulmuş veya ekonomik gücün azalması/artmasıyla veya ticaret/ulaşım yollarının değişimiyle ilk kuruldukları noktaların etraflarında tekrar tekrar biçimlenmişlerdir.
Günümüzde depremi ağır hasarlarla yaşayan şehirlerimiz için yeni yerleşim alanları ve gelişim alanları deprem riskine göre tekrar düşünülmesi gereken önemli bir yerleşim planlama sorunudur. 17 Ağustos ve 12 kasım 1999 depremlerinden sonra Adapazarı ve Düzce’de bu sorunlarla karşılaşılmıştır. Yer değiştirme veya kaydırma çalışmalarına yıkıcı depremlerden sonra maruz kalabilecek benzer risk altında bulunan diğer şehirlerin imar planlarının geliştirilmesi aşamasında, karar verici mercilerin doğru bilgilendirilmeleri ile şehirlerin gelişme ve imar şartlarını deprem öncesi belirlemek ve zaman içinde imar planlarıyla doğru seçilmiş yeni yerleşim bölgelerine doğru taşıyarak büyütmek, şehirlerin mevcut deprem hasar dağılımını azaltmak mümkündür. Şehirleşmeyi iyileştirme çalışmalarında, uzun süreç içinde, yerel zemin tepkilerinin modellenmesi muhtemel depreme göre analizlerinin yapılması ve sonuçların şehir plancılarının çalışmalarında kullanılması ada hatta parsel bazlı yerel etkilerin tahmin hatalarını azaltacaktır.
Şehirlerin gelişme alanlarının kontrollu/kontrolsuz vadi, yamaç ve tepelere yayılması bilinen yerel zemin risklerinin yanı sıra topoğrafik, kanal, kama, odaklanma gibi analiz yapılmadan öngörülemeyecek tehlike riskleriyle karşı karşıya kalınacak olması bu çalışmanın çözmeye çalıştığı bir problemdir. Bu çalışmada, düzensiz geometriye sahip topoğrafik yapıların doğrusal olmayan zemin davranışının zemin büyütmelerine olan etkisi incelenmiştir. Yerel zemin şartlarının etkisi, özellikle basenden/ovalardan dağlara geçiş bölgelerinde modellenerek ve parametrik anlamda incelenerek deprem yer hareketine farklı yüzey eğimi olan şekillerin etkilerinin görülmesi amaçlanmıştır. Analizde toplam gerilmeler ve birim şekil değiştirmeler esas alınmıştır.
Bu çalışmada örnek olarak alınan değişik yamaç eğimli dağ, tepe gibi yüzey modelleri kuvvetli ve zayıf deprem kuuvvetleri altında sırasıyla doğrusal olmayan zemin davranış (nonlinear) ve doğrusal zemin davranış (linear) modelleri altında üreteceği etkiler karşılıklı olarak değişen frekans içeriği ve geliş açıları açısından karşılaştırılmalı olarak irdelenmiştir. İki boyutlu doğrusal olmayan ortamın davranışıyla ilgili nümerik neticeler, sonuç ve önerilen çalışmalar yönetmeliklere konulacak parametrik değerler olarak sunulmuştur.