Sismik etkiler altında boru hasarlarının kümeleme analizi ile değerlendirilmesi

Abstract

Dünyada her yıl yaklaşık olarak 500 bin depremin meydana geldiği düşünülürse deprem; dünyanın önemli bir gerçeğidir. Depremlerin yapılar üzerinde etkileri geçmişten günümüze devam etmektedir. Can ve mal kaybında yer üstü yapıları önemli olduğu kadar, deprem sonrasında hayat akışının sürdürülebilmesi için yer altı yapılarının önemi büyüktür. Geçmişte meydana gelen depremlerin alt yapılara verdiği hasarlar incelendiğinde deprem sonrası altyapı sistemlerinin devamlılığını sürdürememesinin olumsuz sonuçlar doğurduğu gözlemlenmiştir. Literatürde “Canterbury Deprem Dizisi (CES)” adı verilen 4 Eylül 2010’da başlayan bir dizi depremin Yeni Zelanda’yı etkilemesi, sismik etkiler altında boru hasarlarına büyük bir örnek teşkil eder. Bu deprem dizisi; 4 Eylül 2010’da 7.1, 22 Şubat 2011’de 6.2, 13 Haziran 2011’de 6.0 ve 23 Aralık 2011’de 5.9 büyüklüğünde ve ana depremlerin yanında binlerce artçı şoktan oluşmaktadır. Zeminde meydana gelen sıvılaşma ve yanal yayılmanın iletim hatlarına verdiği zararların Canterbury Deprem Dizisi (CES) ile farkına bir kez daha varılmıştır. Bu tez kapsamında; sismik etkiler altında gömülü borularda meydana gelen hasarlar kümeleme analizi ile değerlendirilmiştir. Kümeleme analizi; bir veri setinde yer alan elemanları anlamlı şekilde alt veri gruplarına ayırmayı sağlayan istatiksel bir uygulamadır. Canterbury Deprem Dizisi’nden Christchurch’te 22 Şubat 2011 tarihinde meydana gelen 6.2 büyüklüğündeki deprem sonrası hasar gören boru hatlarının gözlemlenen yoğun hasar bölgeleri ile karşılaştırma yapılabilmesi için öncelikli olarak konuma göre 2 boyutlu kümeleme yapılmıştır. Ardından zemin parametreleri ile yoğun hasar bölgeleri arasında ilişki kurulabilmesi için sıvılaşma şiddeti parametrelerinden sıvılaşma potansiyeli indeksi (LPI), sıvılaşma şiddeti katsayısı (LSN) ve hacimsel bir boyutlu oturma (SV1D) eklenmiş 3 boyutlu kümeleme yapılmıştır. Böylece gözlemlenen yoğun hasar bölgeleri ile elde edilen kümeler karşılaştırılmış; geçerlilik indeksleri ile elde edilen optimum kümelerin uyumuna bakılmıştır. Bu tez kapsamında 3 boyutlu kümeleme analizi tekniği ile sıvılaşma şiddeti parametreleri literatürde ilk kez kullanılmıştır.

Considering that approximately 500 thousand earthquakes occur each year in the world, the earthquake; is an important fact of the world. Although the earth has not been affected to a large extent by any earthquake, the effects of earthquakes on buildings have continued from the past to the present. Above ground structures are important in the loss of lives and property, as well as the importance of underground structures in order to maintain the life flow after the earthquake. When the damages caused by the earthquakes occurred in the past were examined, it was observed that the failure of the infrastructure systems to continue after the earthquake had negative consequences. The fact that a series of earthquakes that began on September 4, 2010, called “Canterbury Earthquake Sequence (CES) in the literature, affects New Zealand is a major example of pipe damage under seismic effects. This earthquake sequence; 7.1 magnitude on September 4, 2010, 6.2 magnitude on 22 February 2011, 6.0 magnitude on 13 June 2011 and 5.9 magnitude on 23 December 2011 and consists of thousands of aftershocks in addition to major earthquakes. The damages to the transmission lines caused by liquefaction and lateral spreading on the ground were once again recognized by the Canterbury Earthquake Sequence (CES). In this thesis; Damages in buried pipes under seismic effects were evaluated by cluster analysis. Cluster analysis; is a statistical application that provides the meaningful separation of elements in a data set into sub-data groups. In order to make a comparison with the intense damage zones observed after the earthquake of 6.2 magnitude earthquake occurred on 22 February 2011 in Christchurch from Canterbury Earthquake Sequence, 2-dimensional clustering was made primarily by location. Then, in order to establish a relationship between soil parameters and dense damage zones, three-dimensional clustering was performed with liquefaction potential index (LPI), liquefaction severity number (LSN) and one-dimensional volumetric reconsolidation settlement (SV1D). Thus, the clusters obtained with the dense damage zones observed were compared; The validity indexes were compared with the optimum clusters. In this thesis, liquefaction parameters are used for the first time in the literature with 3D clustering analysis technique.