hazturk: cbs bazlı türkiye deprem hasar tahmini yazılımıkaramanhi/hafta04(uacbsay).pdf ·...

HAZTURK: CBS Bazlı Türkiye Deprem Hasar Tahmini Yazılımı

Dr. Himmet Karaman

Đstanbul Teknik Üniversitesi

Jeodezi & Fotogrametri Müh. Bölümü

Ölçme Tekniği Anabilim Dalı

227 Şubat 2009 | Uzaktan Algılama ve CBS ile Afet Yönetimi | Đstanbul Teknik Üniversitesi |

Çalışmanın Amacı

� Milyonlarca insana ve milyarlar değerindeki yapılaradeprem nedeniyle gelebilecek zararların azaltılmasıiçin Türkiye’de rahatlıkla kullanılabilecek olan birhasar tahmin ve karar destek analizi sisteminingeliştirilmesidir.

Himmet Karaman, Ph.D.

geliştirilmesidir.

� Yazılım, proje planlaması, risk tanımlaması veazaltılması, acil durum yönetimi ve karar destekçalışmalarında kullanılmak üzere, deprem riskyönetimi alanındaki son teknoloji çalışmalarınbirleştirilerek yaşayan bir sistem olarak sunulmasıdır.


Çalışma Bölgesi

� Kayıp tahmin sonuçları girdilere bağlıolduğundan, sonuçlarda maksimum güvenilirliğeulaşabilmek için girdilerin de mümkün olan enyüksek kalitede olmaları gerekmektedir.


yüksek kalitede olmaları gerekmektedir.Đstanbul’da şu an için en yüksek kalitedekimevcut veri Zeytinburnu ilçesi verileridir.


Pilot Bölge: Zeytinburnu



Mevcut Veri ve Modeller

� Bölge için kayıp analiz araçları oluşturulmayabaşlanmadan, bu konuda daha önce yapılmışaraştırma ve çalışmaları gözden geçirmektefayda vardır. Mevcut çalışmaların gözden


fayda vardır. Mevcut çalışmaların gözdengeçirilmesi konusunda belirlenen ana başlıklarafet, kırılganlık ve envanterdir.


Marmara Denizi 500 Yıllık Deprem Kataloğu



En Olası Deprem Senaryosu

� JICA raporunda MarmaraDenizi’ndeki fay üzerinde bulunankırılmalara göre geliştirilmiş 4 değişikmodel bulunmaktadır.

� Model A, fay hattının doğubölümündeki kırılmadır.


bölümündeki kırılmadır.

� Bu parça 120 km uzunluğunda olup,1999 depreminde kırılan hattının batıkısmından Silivri hattına kadardır.

� Bu model, sismik hareketin batıyayönelmesi nedeniyle, 4 depremsenaryosu arasında en olasıgörülendir. Moment magnitüdünün(Mw) 7.5 olacağı öngörülmektedir


Azalım Đlişkileri

Azalım ĐlişkisiYersel Hareket Parametresi

Mesafe Türü Zemin Koşulları

Kalkan & Gülkan (2004) PGA & PSA Joyner-Boore Mesafesi Kaya, Zemin, Yumuşak Zemin

Özbey ve diğ., (2004) PGA & SA Joyner-Boore Mesafesi Sert Kaya, Kaya, Sıkı Zemin, Sert Zemin


Ulusay ve diğ., (2004) PGA Episantr Mesafesi Kaya, zemin, yumuşak zemin

Boore ve diğ., (1997) PGA & SA Joyner-Boore Mesafesi 30 metredeki Vs hızı

Sadigh ve diğ., (1997) PGA & SA Joyner-Boore Mesafesi Kaya, Derin Zemin

Boore ve Atkinson (2006) PGA & SA Joyner-Boore Mesafesi 30 metredeki Vs hızı

Campbell ve Bozorgnia (2006) PGA & SA Kırılma Yüzeyine Mesafe 30 metredeki Vs hızı

Chiou ve Youngs (2006) PSA & SA Kırılma Yüzeyine Mesafe 30 metredeki Vs hızı


Azalım Đlişkileri



Kırılganlık Đlişkileri

� Sarsıntı şiddeti, sistem talebi ve aynı sistemintepki sınırını aşmasının şartlı olasılıklarıarasındaki ilişkiler kırılganlık veya hasargörebilirlik fonksiyonları olarak tanımlanırlar.


görebilirlik fonksiyonları olarak tanımlanırlar.


Kırılganlık Eğrisi

� Kırılganlık fonksiyonları genelkullanım olarak Şekildegörüldüğü şekilde grafik olarakifade edilirler. Dikey çizgi


ifade edilirler. Dikey çizgideterministik tepkili bir sistemitemsil ederken, diğeri iki eğritepkide değişik rastgelelikleresahip diğer sistemleri temsiletmektedir.


Kırılganlık Fonksiyonlarının Değerlendirilmesi



Parametrize Kırılganlık Metodu

� Bu yaklaşımda, kayıp analizinin yürütüleceği belirlisenaryo için idealize edilmiş sistemler bir dizi yerhareketleri kümesiyle analiz edilmektedir.

� Tepki verisi, rijitlik, dayanım ve süneklik bilgileri bilinenherhangi bir sistem için ileri aşamalarda da çıkarımlara


herhangi bir sistem için ileri aşamalarda da çıkarımlaraolanak verecek şekilde depolanmaktadır.

� Diğer bir deyişle; rijitlik, dayanım ve süneklik miktarlarıbilindiği takdirde, daha ileri simulasyonlara gerekduyulmadan analitik tabanlı olasılıksal kırılganlık ilişkileritüretilebilmektedir.


Parametrize Kırılganlık Metodu

� Parametrize kırılganlık eğrileri üç adımdatüretilmektedir:� yapının tepki parametrelerinin belirlenmesi,

� tepki veritabanı kullanılarak yapısal tepki tahmini


� tepki veritabanı kullanılarak yapısal tepki tahminive

� çeşitli limit durumlar için kırılganlık eğrilerininoluşturulması.


Kuvvetli Yer Hareketleri Veritabanı

� Analiz için 42 kuvvetli yer hareketi kaydıkullanılmıştır.

� 16 tanesi Marmara Bölgesindeki depremlerdenelde edilen kayıtlar


elde edilen kayıtlar

� 26 tanesi San Andreas Fay hattında meydanagelen depremlerden elde edilen kayıtlardır


San Andreas ve Kuzey Anadolu Fay Hatları



Kuvvetli Yer Hareketleri

Record/Component PGA (g)

Lamont_375/N -0.97007

Acc

eler

atio

n [g

]

0.8

0.6

0.4

0.2


Damp. 5.0%

Period [sec]3210

Res

pons

e A

ccel

erat

ion

[g]

3.2

3

2.8

2.6

2.4

2.2

2

1.8

1.6

1.4

1.2

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0

Time [sec]20191817161514131211109876543210

Acc

eler

atio

n [g

] 0.2

0

-0.2

-0.4

-0.6

-0.8


Kayıtların Seçimi

TR - Magnitude-Epicentral Distance

5.0

5.5

6.0

6.5

7.0

7.5

8.0

Mag

nitu

de

TR - Magnitude-Soil Type

5.0

5.5

6.0

6.5

7.0

7.5

8.0

Mag

nitu

de


4.5

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00

Epicentral Distance

US - Magnitude-Epicentral Distance

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

7.0

7.5

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00

Epicentral Distance

Mag

nitu

de

4.5

0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0 800.0 900.0 1000.0

Soil Type (Vs30 m/ss)

US - Magnitude-Soil Type

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

7.0

7.5

0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0 800.0 900.0 1000.0

Soil Type (Vs30 m/ss)

Mag

nitu

de


Afeti Yükle•Yer Sarsıntısı•Zemin Göçmesi

Envanteri Yükle

Hasar Görebilirlik Fonksiyonlarını Yükle•Kırılganlık Veritabanı•Eşlemeler (Envanterler ile Kırılganlıklar)•Hasar Oranları (“Tahmini Değer”)

Đlk Hasar Tahmini

Her seviye güçlendirme için maliyetleri hesapla

•Güçlendirme Maliyet TablosuĐlk Ekonomik Kayıp Tahmini

Đlk S

enar

yo

Tanı

mı

Baş

lang

ıç

Ana

lizle

ri


Güçlendirme Sonrası Hasar Tahmini

Güçlendirme Sonrası Ekonomik Kayıp Tahmini

Zar

ar A

zaltm

a P

lan

Ana

lizle

ri

Hedefleri karşılıyor ve optimize mi?

Fayda-Maliyet Oranı

HayırGüçlendirmeleri Gözden Geçir

Zarar azaltma stratejisi ve sonuçlarını raporla

Evet


Topografya ve Eğimin Etkisi

Hii

1 max FTOPO

� Eurocode8yönetmeliği eğiminetkisini hesaplamakiçin kullanıldı

• İstanbul eğim haritası yer ivmesine


1.4, 30

max 1.2, 15 30

1, 30 or 15TOPO

i

F i

H m i

> °≥ ° < < ° < < °

• İstanbul eğim haritası yer ivmesine uygulanacak yükseltmeyi hesaplamak için kullanıldı


Eğimin Etkisi



Analizler

� Deprem Senaryo Analizi� Sıvılaşma Potansiyeli Analizi� Hasar Analizi (Bina-Köprü-Altyapı)� Veriseti Özniteliği Alanlarına Göre Hasar Analizi� Ekonomik Kayıp Analizi (Bina-Köprü-Altyapı)


� Ekonomik Kayıp Analizi (Bina-Köprü-Altyapı)� Yapısal Olmayan Eleman ve Đçerik Hasarı Analizi� Tamir Maliyeti Analizi� Güçlendirme Maliyet Kestirim Analizi� Güçlendirme Fayda/Maliyet Oranı� Maliyet Fayda Analizi� Mali Etki Analizi� Karar Destek Analizleri


Azalım Đlişkileri ile Afet Haritası Oluşturulması



Hasar Tahmin Sistemlerinde Hata Kaynakları

� Deprem Hasar analizinde belirsizlikler tahminsonuçlarındaki hataların en büyük nedenleridir.

� Bu belirsizlikler;� Zemin sınıflarının


� Zemin sınıflarının

� Fayın kaynak mekanizmasının

� Çalışma bölgesindeki topografyanın• (mesafe ve datumun)

� doğru tanımlanamamasından kaynaklanır.


Uzunluk Kaynaklı Hata

� Azalım ilişkilerindeki en önemli parametredepremin kaynağından çalışma bölgesindekinoktalara olan uzunluklardır.

Uzaklık Tanımlama

r Depremüstmerkezinden(episantr)noktayaolanuzaklık


� Bu uzunlukların doğru hesaplanmaları için doğrudatum seçimi önemlidir.

repiDepremüstmerkezinden(episantr)noktayaolanuzaklık

rhypoDeprem iç merkezinden (hiposantr) noktaya olan uzaklık

rjbFay kırılma düzleminin düşey projeksiyonundan noktaya olan uzaklık

rrupFay kırılma düzleminden noktaya olan uzaklık

rseisFay kırılma düzleminin sismojenik kısmından noktaya olan uzaklık.(1997) fay kırılma düzleminin sismojenik kısmına olan derinliğikestirmeye yarayan eşitlikler sağlamaktadır.


Datum Seçimi

� Dünya üzerinde kullanılan tüm hasar tahminyazılımlarında yazılımın geliştirildiği yere uygunolan yerel datumlar zorunlu olacak şekildetanımlanmıştır.


tanımlanmıştır.

� Bu kısıtlama bu gibi sistemlerin farklı ülkelerdeverimli ve doğru kullanımını engeller. Bu nedenlegeliştirilen sistemde WGS84'ün Coğrafi KoordinatSistemi ile kullanılması tercih edilmiştir.


NAD 1927

5256.635949 meters


PGA=0.38g0.2 Sa=0.88g

PGA=0.29g 0.2 Sa=0.47g

PGA=0.37g 0.2 Sa=0.86g


WGS 1984 GCS

5001.473402 meters


PGA=0.47g

0.2 Sa=0.98g

PGA=0.38g

0.2 Sa=0.57g

PGA=0.46g 0.2 Sa=0.96g


Yer Đvmesi Değerlerindeki Değişiklik

PGA=0.47g0.2 Sa=0.98g

PGA=0.38g0.2 Sa=0.88g

Kalkan ve Gülkan, 2004

WGS84-GCS NAD27


PGA=0.38g 0.2 Sa=0.57g

PGA=0.46g 0.2 Sa=0.96g

PGA=0.29g 0.2 Sa=0.47g

PGA=0.37g 0.2 Sa=0.86g

Özbey ve diğerleri, 2004

Boore ve diğerleri, 1997


Bina Hasar Analizi



Bina Güçlendirme Analizi



Genel Yazılım Görünümü



Bina Hasarının 3D Gösterimi



Bina Hasarı Gösterimi



Analiz Sonuçlarının Raporlanması



Bina Hasar Raporu



Bina Hasar Raporu Özeti



Bina Ekonomik Kayıp Raporu



7.5 Büyüklüğünde Deprem için Güçlendirme Öncesi Bina Hasar Analizi



7.5 Büyüklüğünde Deprem için Güçlendirme Sonrası Bina Hasar Analizi



Detaylı Bina Hasar Analizi



7.5 Büyüklüğünde Deprem için Güçlendirme Öncesi Bina Ekonomik Kayıpları



7.5 Büyüklüğünde Deprem için Güçlendirme Sonrası Bina Ekonomik Kayıpları



Bina Güçlendirme Seviyelerinin Belirlenmesi

Yönetmelikler Yılı Kod Seviyesi

Đtalyan Yapı Talimatnamesi 1940 0 Pre code

Zelzele Mıntıkaları Muvakkat Yapı Talimatnamesi 1944 0 Precode

TürkiyeYersarsıntısıBölgeleriYapıYönetmeliği 1949 0 Precode


TürkiyeYersarsıntısıBölgeleriYapıYönetmeliği 1949 0 Precode

Yersarsıntısı Bölgelerinde Yapılacak Yapılar HakkındaYönetmelik

1953 0 Pre code

Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik 1962 0 Pre code

Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik 1968 0 Pre code

Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik 1975 1 Low code

Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik 1997 2 Moderate code

Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik 2006 3 High code


Bina Güçlendirme Seçenek ve Maliyetleri



7.7 Büyüklüğünde Deprem için Güçlendirme Öncesi

Bina Hasar Analizi



7.7 Büyüklüğünde Deprem için Đlk Seviye Güçlendirme Sonrası Bina

Hasar Analizi



7.7 Büyüklüğünde Deprem için Son Seviye Güçlendirme Sonrası Bina

Hasar Analizi



Bina Güçlendirme Maliyetleri


Binaların 1975 (toLow), 1998 (toModerate) ve 2006 (toHigh) yıllarında yapılan yönetmeliklere göre güçlendirilmesini öneren güçlendirme analizi sonuçları


7.7 Büyüklüğünde Deprem için Güçlendirme Öncesi Bina Ekonomik Kayıpları



7.7 Büyüklüğünde Deprem için Đlk Seviye Güçlendirme Sonrası Bina Ekonomik Kaybı



7.7 Büyüklüğünde Deprem için Son Seviye Güçlendirme Sonrası Bina Ekonomik Kaybı



Đstanbul Doğalgaz Boru Hattı Hasar Tahmini



Đstanbul Doğalgaz Boru Hattı Hasar Tahmini

Himmet Karaman, Ph.D.� Beyaz = Az Hasar & Daha Koyu Renkler = Daha Fazla Hasar


Doğalgaz Hasar Tahmini Sonuç Gösterimi



Son Olarak,

� Hasar tahmin yazılımlarının doğruluğu verikalitesi ve doğruluğuna bağlıdır. Deprem hasaranalizi sonuçları bilimsel çalışmalara dayalı olantahminlerdir. Bu yüzden, hasar tahmin sonuçları


tahminlerdir. Bu yüzden, hasar tahmin sonuçlarıgerçek sonuçlar gibi algılanmamalı ve sadecehazırlıklı olma, zarar azaltma, müdahale veiyileştirme amaçlı kullanılmalıdır.

hazturk: cbs bazlı türkiye deprem hasar tahmini yazılımıkaramanhi/hafta04(uacbsay).pdf ·...

Documents