مهندسی زلزله به زبان ساده ۲ + شدت زلزله و بزرگی زلزله چیست؟

0

شدت زلزله و بزرگی زلزله چیست؟

در قسمت قبل به تعاریف اولیه مهندسی زلزله پرداختیم و در این قسمت به سراغ مفهوم شدت زلزله و بزرگی خواهیم رفت. براي تعيين اندازه زلزله مي توان از شدت زلزله که به مقياس مرکالي مشهور است و در سال ۱۸۰۴ توسط مرکالي پيشنهاد شده است، استفاده نمود. مقياس شدت زلزله مرکالي شدت زلزله را به صورت تابعي از احساس و دريافت انسان و موجودات زنده از زلزله و نيز تاثير بر ساختمانها بيان مي کند.

شدت مرکالي داراي ۱۲ درجه مي باشد و درجه اول آن توسط افراد حس نمي شود، و فقط بوسيله دستگاههاي اندازه گيري حساس ثبت ميگردد و در درجه دوازدهم آن همه ساختمانها خراب مي شوند و اشيا به هوا پرتاب مي شوند.

 

کاستي هاي شدت زلزله

۱ – يک زلزله در محلهاي متفاوت داراي درجه هاي شدت مختلفي مي باشد. مثلاً رخ دادن زلزله اي يکسان در مناطق شهري و روستايي اثرهاي مختلفي بر روي سازه هاي موجود مي گذارند و ممکن است ساختمانهاي روستايي بطور کامل تخريب شوند در حالي که سازه هاي مناسب شهري آسيب جدي نبينند.

۲ – شدت بدست آمده براي هرنقطه بستگي زيادي به قضاوت هاي اشخاص دارد و به تلقي پژوهشگر و مصاحبه شوندگان از کلماتي چون صدمه، خرابي ، ويراني، انهدام و… بستگي دارد.

۳ – شدت زلزله ارتباط مستقيمي با شتابهاي حاصل از زلزله ندارد. وليکن شدت زلزله به دلايل زير معتبر مي باشد:

– تعيين شدت زلزله بسيار ساده است و نيازمند وسايل پيچيده نيست.

– شدت مستقيماً توصيفي از عملکرد ساختمانها را در خود دارد و لـــــذا کار فهم گزارشهاي مهندسي را آسان مي کند.

 

بزرگی ریشتر :

در فاصله معيني از مرکز زلزله ، دامنه ارتعاش حاصل از زلزله با انرژي آزاد شده ارتباط مستقيمي دارد و همچنين اندازه زلزله به انرژي آزاد شده بستگي دارد بنابر اين Richer در سال ۱۹۳۵ بزرگي زلزله ( M ) را بر اساس دامنه ارتعاش حاصل از زلزله به صورت زير تعريف نمود:

M = log A 10

: M بزرگي زلزله به درجه ريشتر

A : دامنه لرزه نگاري برحسب ميکرون که يک لرزه نگار ووداندرسون در فاصله ۱۰۰ کيلومتري مرکز زلزله بدست آمده است. احتمال اينکه هميشه در فاصله صد کيلومتري مرکز زلزله ايستگاه داشته باشيم بسيار کم است، رابطه ريشتر به ترتيب زير اصلاح گرديده است:

احتمال اينکه هميشه در فاصله صد کيلومتري مرکز زلزله ايستگاه داشته باشيم بسيار کم است، رابطه ريشتر به ترتيب زير اصلاح گرديده است:

M = Log A 10 – Log A0 10

 

A : دامنه بيشينه لرزه نگاشت در يک ايستگاه دلخواه براي زلزله مورد نظر برحسب ميکرون

A0 : دامنه بيشيته لرزه نگاشت در آن ايستگاه دلخواه براي زلزله استاندارد بر حسب ميکرون

در دستگاه ووداندرسون فقط امواج با پريود کمتر از ۸/۰ ثانيه ثبت مي شود و فقط زلزله هاي نزديک به لرزه نگار (زلزله هاي محلي) داراي پريود کمي هستند بنابر اين به بزرگي ريشتر، بزرگي محلي ( Magnitude Local ) هم مي گويند.

 

بزرگي امواج سطحي

در فواصل زياد از مرکز زلزله ، معمولاً امواج حجمي ميرا مي شوند و به اندازه اي پراکنده مي شوند به طوري که حرکات غالب مربوط به امواج سطحي است بنابر اين مي توان از مقياس بزرگاي موج سطحي که بر پايه دامنه امواج رايلي با پريود حدود ۲۰ ثانيه است، استفاده نمودکه بوسيله رابطه زير تعيين مي شود:

Ms = Log A + 1.66 LogΔ + ۲

A : جابجايي ماکزيمم زمين برحسب ميکرومتر

∆ : زاويه بين مرکز زلزله و ايستگاه لرزه نگاري نسبت به مرکز کره زمين برحسب درجه

 

بزرگي امواج حجمي

براي زلزله هاي با کانون عميق، اغلب امواج سطحي به قدري کوچکند که امکان ارزيابي آنها با بزرگاي موج سطحي نمي باشد. بنابراين بزرگاي موج حجمي بنا نهاده شده است که بر پايه دامنه چند سيکل اول امواج P است که چندان تحت تاثير عمق کانوني نگرفته باشد و به صورت زير بيان مي شود:

mb = Log A – Log T + 0.01Δ + ۵٫۹

A : دامنه موج P بر حسب ميکرومتر

T : پريود موج  P(معمولاً حدود ۱ ثانيه )

∆ : زاويه بين مرکز زلزله و ايستگاه لرزه نگاري نسبت به مرکز کره زمين برحسب درجه

 

تخريب زلزله هاي با بزرگي مختلف

زلزله با بزرگي ۲ ريشتر : کوچکترين زلزله اي است که بوسيله انسان حس مي شود.

زلزله با بزرگي ۴ تا ۵ ريشتر : در ايران زلزله هاي با بزرگي کمتر از ۵ ريشتر به علت مدت زمان کوتاه و شتاب ملايمشان به ندرت باعث آسيب ديدن ساختمان مي گردند. زلزله هاي به بزرگي ۴ تا ۵ ريشتر بخصوص در روستاها به خانه هاي خشتي و گلي آسيب مي رسانند و حتي ساختمانهاي نسبتاً سست آجري نيز با زلزله زير ۵ ريشتر به زحمت آسيب مي بينند.

زلزله با بزرگي ۵ تا ۶ ريشتر: براي ساختمانهاي شهري چندان خطري ندارد، اما مي تواند ساختمانهاي روستايي را تخريب کند.

زلزله با بزرگي ۶ تا ۷ ريشتر: مي تواند به ساختمانهاي شهري آسيب برساند اما براي ابنيه مهندسي ساز شهري مشکلي يجاد نمي کند.

زلزله با بزرگي بيش از ۷ ريشتر : زلزله هاي مخربي هستند و در ايران حتي به ساختمانهاي مهندسي ساز شهري هم خسارت مي زند.

زلزله با بزرگي بيش از ۸ ريشتر : تقريباً تمامي ساختمانهاي معمولي (مثلاً ساختمان راکتور اتمي را شامل نمي شود) از بين مي روند و چيزي باقي نمي ماند.

نکته: مقياس بزرگي ريشتر با دامنه موج زلزله ثبت شده بوسيله لرزه نگار بصورت لگاريتمي تغيير مي کند بنابر اين با افزايش يک واحد در بزرگي ريشتر، دامنه موج اندازه گيري شده ۱۰ برابر خواهد شد.

 

انرژی زلزله

بخشي از انرژي الاستيک آزاد شده در حين يک زلزله صرف خردشدن سنگها و جابجايي گسل ها مي شود و بخشي ديگر بصورت امواج زلزله انتشار مي يابد.

رابطه بين بزرگي زلزله و انرژي آزاد شده را بر اساس رابطه ذيل( گوتنبرگ- ريشتر۱۹۵۶ ) مي توان بدست آورد:

Log A = 11.8 + 1.5M

E : انرژي آزاد شده برحسب ارگ ( هر ژول برابر با ۷^۱۰ ارگ است )

با افزايش يک واحد به بزرگي زلزله، انرژي آزاد شده توسط آن ۳۲ برابر مي شود و با افزايش ۲ واحد در بزرگي زلزله، انرژي آزاد شده زلزله ۱۰۰۰ برابر مي شود.

پاسخ دهید