The spectral decay parameter K (KAPPA) for sustainable cities in Turkey

Abstract

Spektral sönüm parametresi, kappa, kuvvetli yer hareketi ve deprem tehlike ve riski analizlerinde en önemli parametrelerden biridir. Zemin koşullarına bağlı olarak deprem tehlikesi değerlerinde 3 ila 6 kat artış etkisine sebebiyet verebilir. Sürdürülebilir kentler için gerekli depreme dayanıklı yapılar açısından bu etki azımsanamayacak bir ölçektir. Bu parametre bugüne kadar yayılım ve saha etkilerini gidermek, ivme yer hareketi simüle etmek, yüksek frekanslarda sönümlenmeyi düzeltmek ve yer hareketi tahmin denklemlerini (GMPE) veya modelleri (GMM) kaynak-hedefe göre düzeltmek gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Geçtiğimiz son yıllarda, kappa tahmini ve deprem tehlike analizi sonuçlarına etkisi üzerine birçok yaklaşım geliştirilmiştir. Tahmin edilen yer hareketi ve tehlike sonuçları üzerindeki büyük etkisi sebebiyle, elde edilecek sonucun belirsizlik ve hata payını düşürmek için, bu parametre hesaplarının sistematik açıdan aynı şekilde hesap edilmesi ve karşılaştırılması önem taşımaktadır. Bu Doktora Tezinin ana hedefi, kuvvetli yer hareketlerinin kaydedildiği, Acil Durum Yönetimi Başkanlığı (AFAD) Kuvvetli Yer Hareketi gözlem ağına ait istasyonlarının bulunduğu yerde, deprem merkez üssünün sıfır km uzaklıkta olduğu kappa parametresini deprem uzaklığı, büyüklüğü ve 30 metre derinlikteki ortalama makaslama dalga hızı gibi değişik parametreleri kısıtlayarak tahmin etmektir. Yeterli veri bulunmadığı takdirde, Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü'ne (KRDAE) ait geniş band deprem kayıt cihazlarından veri eklenmiştir. Bu Doktora Tezinin kapsamı, iyi-kaydedilmiş kuvvetli yer hareketlerine sahip bir sahada ve bu sahaya benzer ve yakın zemin parametrelerinin, deprem tehlikesi ve buna bağlı olarak derpem riskinin önemli yapılarda ve sürdürülebilir kentler için hesaplanmasında zemin parametrelerinin ne ölçüde cevap olabildiği hususundadır.The spectral decay parameter, kappa, is one of the most important parameters in ground motion evaluation and seismic hazard and risk analysis at sites. It can have an impact in terms of 3 to 6 times increased seismic hazard values for high-frequency ground motions depending on the site conditions. In respect to earthquake resistant sustainable cities, this impact is substantial. The parameter is used in many applications to remove path and site effects, to simulate ground motion acceleration, to correct for high frequency attenuation and host-to-target adjustments of ground-motion prediction equations (GMPEs – Ground Motion Models – former attenuation relationships). Multiple approaches were developed for its estimation, which led to inconsistencies and uncertainties. In order to reduce these uncertainties and to improve the reliability of the outcomes being compared, the parameter must be given a consistent representation with its measurements. The main goal of this PhD thesis is to estimate station based zero epicenter spectral decay parameter at Disaster and Emergency Management Agency (AFAD) strong motion stations with different parametrical restrictions such as distance, magnitude and average shear-wave velocity at 30 meters depth. When not enough data, the broad-band station data from Kandilli Observatory and Earthquake Research Institute (KOERI) is added. The scope of the PhD thesis is to find answers to what extent can the site-terms of a well-recorded site spatially be extrapolated to nearby sites to calculate the seismic hazard and accordingly seismic risk with less uncertainties for site specific structures and sustainable cities.