Deprem - Zemin büyütmesi nedir?

Zemin büyütmesi nedir? Deprem
Bir deprem meydana geldiğinde, farklı sismik dalgalar kaynaktan itibaren yer içinde değişik hızlarda yayılmaya
başlarlar. Bu dalgalar yer yüzeyine eriştiklerinde birkaç saniyeden dakikalara varan sürelerde titreşimler
üretirler. Belirli bir yerdeki titreşimin süresi ve şiddeti; depremin büyüklüğüne, kaynaktan uzaklığına, dalgaların
yol aldığı ortamın fiziksel özelliklerine ve o yerin zemin özelliklerine bağlıdır. Sismik dalgalar, kaynaktan



yeryüzüne kadar olan seyahatlerinin önemli bir bölümünü yer kabuğunu oluşturan sert ana kaya içinde geçirirler.
Seyahatlerinin son aşaması, özellikleri ana kayaya göre oldukça farklı olan gevşek tutturulmuş zemin tabakaları
içinde gerçekleşir ve bu zemin tabakalarının fiziksel özellikleri yeryüzünde gözlenen titreşimin karakteristiğini
büyük ölçüde belirler. Zemin tabakaları, sismik dalgalar için adeta bir süzgeç gibidir. Bazı frekanslardaki
sismik dalgalar sönümlendirilirken bazıları da büyütülür. Sismik dalgaların zemin tabakaları içinde geçirdiği
değişimlerin tümüne zemin etkisi adı verilir. Genellikle bu değişim genliklerin artması şeklinde gözlendiğinden,
zemin etkisi terimi zemin büyütmesi olarak da adlandırılır.
Neden sismik dalgalar yumuşak zemin tabakaları tarafından büyütülürler?
Sismik dalgaların taşıdıkları enerjiyi, enerji akısı kavramı (Stein ve Wysession, 2003) ile açıklamak istersek;
basit bir harmonik dalga için enerji akısı ( E );
E = A2w2 v / 2
bağıntısı ile tanımlanır. Burada A; dalga genliği, w; açısal frekans, 􀁕; ortamın yoğunluğu ve v; ortamın sismik
dalga hızıdır. Sismik dalgaların seyahatlerini sert ana kayadan yumuşak zemin tabakalarına doğru yaptığını
hatırlarsak, yeryüzüne doğru sismik dalga hızının ve bununla beraber ortam yoğunluğunun giderek azaldığını
görürüz. Sismik dalga enerji akısının başka hiçbir nedenle değişmediğini ve dalga frekansının seyahat sırasında
sabit olduğunu kabul edersek, enerjinin korunması ilkesine göre; azalan ortam dalga hızı ( v ) ve yoğunluğunun
( p ), artan genlik ile ( A ) karşılanması gerekir. Bu nedenle, sert ana kayadan yumuşak zemin tabakalarına geçen
deprem dalgalarının genliği büyür. Bu tıpkı sahile yaklaşan deniz dalgalarının genliklerinin artması gibidir.
Kıyıdan uzakta önemli bir dalga genliği görülmezken, aynı dalga sahile yaklaştıkça hızı yavaşlar ve buna bağlı
olarak ta genliği büyür. Sörf yapan sporcuların, sahile yaklaştıkça büyüyen dalga genlikleriyle mücadelesini
hatırlayın (Tsunami dalgalarında da durum benzerdir). “
Büyük bir çoğunluğumuz, son yıllara kadar evimizin ne tür bir zemin üzerine kurulu olduğunu hiç
düşünmemiştik. Ta ki, 1999 izmit-Gölcük depreminin Adapazarı ve Yalova’daki acı sonuçlarını görünceye
kadar. Deprem sonrası bina hasarlarının belirli alanlarda toplanması, bize bu tür felaketlerde üzerinde
yaşadığımız zeminin ne kadar önemli olduğunu gösterdi ve kafamızda kötü zemin, iyi zemin kavramları
oluşmaya başladı. Bir süre sonra, tam doğru olmasa da, iyi zeminlerin sert zeminler olduğunu, kötü zeminlerin
ise yumuşak zeminler olduğunu öğrendik (Şekil 1). Biraz daha bilimsel bakarsak; sert zeminleri sismik dalga (S
dalgası) hızı yüksek, yumuşak zeminler ise sismik dalga hızı düşük zeminler olarak tanımlamak mümkündür.
Yumuşak zemin tabakalarının gelen deprem dalgalarını önemli oranda büyüttüğü ve yeryüzünde meydana gelen
hasarlarda önemli rol oynadığı uzun süredir bilinmesine karşın, bu konudaki önemli gelişmeler 1985 Michoacan
Meksika depreminden sonra olmuştur. Bu depremde, kaynaktan yaklaşık 400 km uzaklıkta Mexico City
şehrinin yumuşak zemin üzerine kurulu bölümünde ağır hasar ve yüksek ivme değerleri kaydedilmesi,
araştırmaları büyük oranda bu konuya yönlendirmiştir (Şekil 2). Bu yazının amacı, zemin büyütmesi kavramını
netleştirmek ve depreme dayanıklı yapı inşasındaki önemini ortaya koymaktır.