Deprem Sırasında Zemin Sallanması Ve Sismik Dalgaların Oluşması

Özet Bilgi

Deprem veya yer sarsıntısı, yer kabuğunda beklenmedik bir anda ortaya çıkan enerji sonucunda meydana gelen sismik dalgalanmalar  ve bu dalgalanmaların yeryüzünü sarsması olayıdır. Depremler sismograf ile ölçülür.

Yer sarsıntıları, küçük depremlerde oldukça yumuşak, büyük depremlerde ise oldukça büyük hasarlara neden olan sismik dalgaların zeminden hareketinin bir sonucudur. Yer sarsıntısı binaları bir yandan diğer yana ve yukarıdan aşağıya doğru hareket ettirir.

Herhangi bir yapının yaşadığı sarsıntı, depremin merkezine olan uzaklığına, yapının yapıldığı zemine ve tabi ki yapının kendisine (Sağlamlığına) bağlıdır. Bu yüzden hep deprem değil ihmal öldürür denilir.

Sismik dalgalar sert kayalarda, toprak ve kum gibi yumuşak kayalara göre daha hızlı hareket eder. Bununla birlikte, dalgalar daha sert kayalardan daha yumuşak kayalara geçtikçe yavaşlarlar ve kuvvetleri artar, bu nedenle çalkalama zeminin daha yumuşak olduğu yerlerde daha yoğundur. Bununla birlikte, sert kayaların üzerindeki binalar bile,yüzey hapsine yakın olmaları durumunda yoğun bir titreme ve hasar görebilir.

Tüm sismik dalgalar aynı değildir. Birkaç farklı tip vardır ve her tipin kendine özgü bir hareket yolu vardır. Genellikle, sismik dalga Cisim dalgaları ve Yüzey dalgaları olmak üzere iki ana dalgadan oluşur. Bu dalgaların davranışını ve etkilerini anlamak, bir deprem sırasında yer sarsıntısının nasıl gerçekleştiğini anlamamızda yardımcı olacaktır.

Bu deprem dalgalarını kaydetmek için sismograf adı verilen yer hareketlerini sürekli olarak kaydederek yer sarsıntılarının büyüklüğünü, süresini, merkezini ve saatini saptamaya yarayan aygıtlar kullanılır.  Bu dalgaları Sismograf gibi uygun araçların kullanılması olmadan anlamak ve kaydetmek mümkün değildir.

Sismik dalgalar

Levha Tektoniği prensipleri ile yerkabuğunun rijit kısmında meydana gelen gerilmeler, bu enerjilerini fay hareketleri ile, ya da bilinen ismi depremlerle ortaya çıkarırlar.

Sismik dalgalar deprem sırasında salınan büyük gerilim enerjisinin her arayüzde yansır ve  Dünya katmanları boyunca her yöne hareket eder. Bu dalgalar iki ana başlıkta incelenir .

1. Yüzey dalgaları

Dünya yüzeyinde hareket eder ve Rayleigh ve Love dalgalarından oluşur.

1.1 Rayleigh dalgaları

Rayleigh dalgaları ya da yer yuvarlanması, Dünya yüzeyinde okyanus dalgaları gibi hareket eder. Zemin yüzeyini yukarı ve aşağı hareket ettirir. Bir deprem sırasında zemin yüzeyinde gerçekleşen sallantıların çoğuna bu dalgalar neden olurlar.

Şekil 1: Rayleigh Dalgaları

1.2 Love dalgaları 

Love dalgaları hızlıdır ve zemini bir yandan diğer yana hareket ettirir.

Şekil 2: Love Dalgaları

2. Cisim dalgaları

Cisim dalgaları dünyayı dolaşır. İki türü vardır.

Birincil Dalgalar (P dalgaları) ve İkincil Dalgalardan (S dalgaları) oluşur.

2.1 P-dalgalar 

P dalgaları en hızlı sismik dalga türüdür. P dalgaları hareket ettikçe, çevresindeki kaya tekrar tekrar sıkıştırılır ve daha sonra enerji iletim yönü boyunca gerilir.

Şekil 3: P dalgaları

2.2. S dalgaları

S dalgaları P dalgalarından sonra gelir, çünkü daha yavaş hareket ederler ve sıvılardan geçmezler. Dalga içinde hareket ederken malzeme parçacıkları yukarı ve aşağı ya da yana doğru kayar. Love dalgalarının etkileriyle birlikte S-dalgaları, hem dikey hem de yatay yönlerde yüzeydeki çarpma hareketleriyle yapılara maksimum zararı verir.

P ve S dalgaları Dünya’nın yüzeyine ulaştığında, enerjilerinin çoğu geri yansır. Bu enerjinin bir kısmı, farklı toprak ve kaya tabakalarındaki yansımalar ile yüzeye geri verilir. Dünya yüzeyinde sallama, önemli derinliklerde olduğundan daha ağırdır (yaklaşık iki katı). Bu genellikle yeraltına gömülü yapıları, zeminden daha küçük hızlanma seviyelerine göre tasarlamanın temelidir.

Şekil 4: S dalgaları

Deprem Algılama ve Ölçme Aletleri

Sismometre olarak da bilinen bir sismograf, depremleri tespit etmek ve kaydetmek için kullanılan bir araçtır. Sensör, kaydedici ve zamanlayıcıdan oluşur. Üzerinde çalıştığı prensip basittir. Bir desteğin bir ipi ile asılan bir kütleye tutturulmuş bir kalem, Şekil 5, sabit bir hızda dönen bir tamburun üzerinde tutulan bir grafik kağıdına işaretler çizmektedir.

İpin etrafındaki bir mıknatıs, salınımların genliğini kontrol etmek için gereken sönümü sağlar. Sarkaç kütlesi, ip, mıknatıs ve destek birlikte sensörü oluşturur. Tambur, kalem ve harita kağıdı kayıt cihazını oluşturur. Tamburu sabit bir hızda döndüren motor zamanlayıcıyı oluşturur.  Dikey ve yatay her iki yönü de ölçmek için böyle bir  alet gereklidir. Dikey salınımların ölçülmesi için, Şekil 6’da gösterildiği gibi tel sarkaç, yerine bir dayanak, salınan bir yay sarkaçıyla değiştirilir.

Şekil 5: Sismograf

Şekil 6: Dikey Hareketleri Kaydetmek İçin Sismograf

Deprem meydana geldiğinde, sismografın tabanı hareket eder, fakat kütle hareket etmez. Sismograf, cihazın altındaki değişken salınım genliğini gösteren zig-zag izini kaydeder. Bu kayıt, sismometre kütlesinin dünyaya göre hareketiyle orantılıdır, ancak matematiksel olarak yerin mutlak hareketinin bir kaydına dönüştürülebilir.

Analog aletler zamanla geliştiriliyorlar, ancak günümüzde modern bilgisayar teknolojisini kullanan dijital aletler daha yaygın kullanılmaktadır. Dijital cihaz, yer hareketini, cihazda yerleşik olan mikroişlemcinin hafızasına kaydeder.

Güçlü Zemin Hareketleri

Yer sarsıntısı’nın, sismik dalgaların neden olduğu hareketlerin sonucu olduğunu öğrendik.

Zamanın çeşitli noktalarında belirli bir noktaya ulaşan sismik dalgalar, farklı genliklere sahiptir ve farklı seviyelerde enerji taşırlar. Sonuç olarak, herhangi bir yerdeki hareket, genliği ve yönü rastgele değişen doğada doğal olarak  rastgeledir. Yapılara zarar verebilecek kuvvetli hareketler, civardaki depremlerde veya küçük orta ve büyük mesafelerdeki her türlü depremde meydana gelebilir.

Şekil 7: Tipik Akselerogram

Akselerogramlar yer sarsıntısı konusunda farklı bilgiler taşır; zirve genlik, güçlü çalkalama süresi, frekans içeriği ve enerji içeriği. Tepe genliği (Tepe yer ivmesi, PGA) fiziksel olarak sezgiseldir. Örneğin, 0.6g’lık bir yatay PGA değeri (= yerçekimine bağlı ivmenin 0,6 katı), yerinin hareketinin ağırlığının % 60’ına eşit bir rijit yapı üzerinde maksimum yatay bir kuvvete neden olabileceğini düşündürmektedir.

Sert bir yapıda, içindeki tüm noktalar aynı miktarda toprakla hareket eder ve bu nedenle PGA’nın aynı maksimum ivmesini yaşar. Genellikle, kuvvetli yer hareketleri 0.03-30Hz (yani, saniyedeki devir) aralığında frekansların sallanması ile ilgili önemli enerji taşır.

Bu Bilgileri Bilmek Ne İşimize Yarayacak? 

Hepimizin bildiği gibi bir deprem bölgesinde yaşıyoruz, çok değil birkaç hafta önce hepimiz büyük İstanbul depremini bekliyorduk ve hemen hemen her gün artçı depremlerle adeta uyarılıyorduk. Yazımızın başında belirttiğimiz gibi deprem değil ihmal öldürür bu ihmal kavramını hayatımızdan çıkarabilmek için depremi anlayabilmeli ve ona göre tedbir almalıyız. Bunun için ilk olarak Mühendislerin ve Mimarların daha sonra ise halkın bu tarz bilgileri öğrenmesi gereklidir.

Sonraki yazılarımızda olası bir deprem anında ne yapılması gerektiği ile ilgili bir yazı hazırlayacağız.

Deprem hakkındaki diğer içeriklere ulaşmak için; Tıklayınız.

Kaynak için; Tıklayınız 

Şimdilik Sağlıcakla kalın…