A PROBABILISTIC ASSESSMENT OF THE SEISMIC HAZARD IN

A PROBABILISTIC ASSESSMENT OF THE SEISMIC HAZARD IN

A PROBABILISTIC ASSESSMENT OF THE SEISMIC HAZARD IN THE CAUCASUS
IN TERMS OF SPECTRAL VALUES
by
Karin Şeşetyan
BS. In C.E., Boğaziçi University, 1994
Submitted to Kandilli Observatory and Earthquake
Research Institute in partial fulfillment of
the requirements for the degree of
Master of Science
in
Earthquake Engineering
Boğaziçi University
1997
ii
A PROBABILISTIC ASSESSMENT OF THE SEISMIC HAZARD IN THE CAUCASUS
IN TERMS OF SPECTRAL VALUES
APPROVED BY:
Prof. Dr., Mustafa Erdik
………………………………..
(Thesis Supervisor)
Prof. Dr., Nuray Aydınoğlu ……………………………….
Prof. Dr., Özal Yüzügüllü
DATE OF APPROVAL
……………………………….
………………………………
iii
ACKNOWLEDGMENTS
iv
ABSTRACT
The study encompasses the development of seismic hazard maps for the Caucasus Region.
The study area extends from East Anatolia to the Caspian Sea and from Northern Iran to
the Greater Caucasus. The maps are the results obtained from analyzes based on the
historical earthquake data, geology, tectonics, fault activity and a rational source
regionalization. The findings are represented as iso-acceleration contours of horizontal
peak ground acceleration and spectral acceleration (for predetermined natural periods)
having a probability of exceedence for various periods.
Aspects of seismicity and engineering judgments were considered for assembling
seismicity data and decision upon the distribution of earthquakes in each zone. For the
seismic source identifications tectonic maps, seismicity and geologic knowledge were
used. Fault locations and earthquake epicenters were correlated and the regions of
homogeneous seismicity were constructed. From the seismicity statistics of each zone, the
annual number of earthquakes were calculated and adjusted annual rates were found. The
results are given for three different soil conditions. Ground motion attenuation
relationships of Boore, Joyner & Fumal, Campbell, and Abrahamson & Silva were used.
The resulting maps show that Peak Ground Accelerations and Spectral Accelerations reach
their maximum value near the North Anatolian Fault Zone, followed by the East Anatolian
Fault Zone, the southwest cost of the Caspian Sea, the Sevan Lake region and the Upper
Caucasus. The iso-acceleartion maps can be used to determine the peak ground
accelerations and the design earthquake spectra necessary for the design of the buildings in
the region if more detailed site-specific studies are not available. The incorporation of
neighboring regions in the study is a prominent development of the study.
v
ÖZET
Bu çalışmada Kafkasya Bölgesi için geliştirlen sismik tehlike haritaları
sunulmaktadır. Çalışmada kısaca Kafkasya olarak ifade edilen coğrafi bölge, yatayda Doğu
Anadolu’dan Hazar Denizi’ne, düşeyde ise Kuzey İran’dan Kafkas Dağları’na uzanan
bölgeyi kapsamaktadır. Haritalar Kafkasya ile ilgili mevcut jeolojik ve tektonik bilgilerin
tarihsel ve aletsel sismisite verileri ile birleştirilmesi ve bu bilgilere dayanarak yapılan
analizler sonucu oluşturulmuştur. Haritalar belirli periyodlar için belirli aşılma olasığına
sahip maksimum yatay yer ivmelerini ve belirli doğal periyotlar için spektrall ivmeleri
içermektedir. Elde edilen sonuçlar eş-ivme eğrileri şeklinde ifade edilmişlerdir.
Sismik verilerin değerlendirilmesi ile depremlerin kaynak bölgelerdeki
dağılımlarının belirlenmesinde sismoloji esasları yanında mühendislik yaklaşımları da rol
oynamıştır. Sismik kaynak bölgelerinin tanımlanmasında tektonik ve jeotektonik haritalar
ile bölge ile ilgili sismik ve jeolojik bilgilerden yararlanılmıştır. Deprem merkez üslerinin
dağılımının bölgedeki faylarla ilgisi kurulmuş ve homojen sismisiteye sahip olarak kabul
edilen bölgeler belirlenmiştir. Yer hareketlerinin değişimlerinin saptanmasında Boore,
Joyner & Fumal, Campbell ve Abrahamson & Silva azalım ilişkileri kullanılmıştır.
Analiz sonuçları yer ivmelerinin ve spektral ivmelerin Kuzey Anadolu Fay
Hattı civarında en yüksek, bunu takiben Doğu Anadolu Fay Hattı, Hazar Denizi güney batı
kıyıları, Sevan Gölü civarı ve Kuzey Kafkasya’da yine yüksek değerlere ulaştığını
göstermektedir. Elde edilen konturlar bölgedeki deprem kaynaklarının geometrisine uygun
dağılım göstermektedirler. Bu nedenle haritalar daha detaylı bölgesel çalışmaların
yapılamadığı durumlarda inşaat hesaplarında kullanılacak maksimum yer ivmelerinin ve
dizayn deprem spektrumlarının belirlenmesinde kullanılabilirler. Bu haritaların bir başka
özelliği de pek çok ülke topraklarının tamamını veya bir kısmını kapsayan bu geniş fakat
tektonik açıdan bir bütün olarak incelenebilecek Kafkasya bölgesinin ülke sınırlarına bağlı
kalmaksızın incelenmiş olmasıdır.