شدت زلزله و بزرگی زلزله چیست؟ + مهندسی زلزله به زبان ساده 2

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. برای تعیین اندازه زلزله می‌توان از شدت زلزله که به مقیاس مرکالی مشهور است و در سال ۱۸۰۴ توسط مرکالی پیشنهادشده است، استفاده نمود. مقیاس شدت زلزله مرکالی شدت زلزله را به‌صورت تابعی از احساس و دریافت انسان و موجودات زنده از زلزله و نیز تأثیر بر ساختمان‌ها بیان می‌کند. شدت مرکالی دارای ۱۲ درجه است و درجه اول آن توسط افراد حس نمی‌شود و فقط به‌وسیله دستگاه‌های اندازه‌گیری حساس ثبت می‌گردد و در درجه دوازدهم آن‌همه ساختمان‌ها خراب می‌شوند و اشیا به هوا پرتاب می‌شوند.

 

کاستی های شدت زلزله

  1. یک زلزله در محل‌های متفاوت دارای درجه‌های شدت مختلفی است. مثلاً رخ دادن زلزله‌ای یکسان در مناطق شهری و روستایی اثرهای مختلفی بر روی سازه‌های موجود می‌گذارند و ممکن است ساختمان‌های روستایی به‌طور کامل تخریب شوند درحالی‌که سازه‌های مناسب شهری آسیب جدی نبینند.
  2. شدت به‌دست‌آمده برای هر نقطه بستگی زیادی به قضاوت‌های اشخاص دارد و به تلقی پژوهشگر و مصاحبه شوندگان از کلماتی چون صدمه، خرابی، ویرانی، انهدام و… بستگی دارد.
  3. شدت زلزله ارتباط مستقیمی با شتاب‌های حاصل از زلزله ندارد. ولیکن شدت زلزله به دلایل زیر معتبر است:
    • تعیین شدت زلزله بسیار ساده است و نیازمند وسایل پیچیده نیست.
    • شدت مستقیماً توصیفی از عملکرد ساختمان‌ها را در خود دارد و لـــــذا کار فهم گزارش‌های مهندسی را آسان می‌کند.

 

بزرگی ریشتر :

در فاصله معينی از مرکز زلزله، دامنه ارتعاش حاصل از زلزله با انرژی آزاد شده ارتباط مستقيمی دارد و همچنين اندازه زلزله به انرژی آزاد شده بستگی دارد بنابر اين Richer در سال ۱۹۳۵ بزرگی 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:

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) دارای پريود کمی هستند بنابر اين به بزرگي ريشتر، بزرگي محلی (Magnitude Local) هم می گويند.

 

بزرگي امواج سطحی

در فواصل زياد از مرکز زلزله ، معمولاً امواج حجمي ميرا می‌شوند و به‌اندازه‌ای پراکنده می‌شوند به‌طوری‌که حرکات غالب مربوط به امواج سطحي است بنابراین می‌توان از مقياس بزرگی موج سطحي که بر پايه دامنه امواج رايلی با پريود حدود ۲۰ ثانيه است، استفاده نمود که به‌وسیله رابطه زير تعيين می‌شود:

Ms = Log A + 1.66 LogΔ + 2

A : جابجايي ماکزيمم زمين برحسب ميکرومتر

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

 

بزرگي امواج حجمی

برای زلزله‌های با کانون عمیق، اغلب امواج سطحی به‌قدری کوچک‌اند که امکان ارزیابی آن‌ها با بزرگی موج سطحی نیست. بنابراین بزرگی موج حجمی بنانهاده شده است که بر پایه دامنه چند سیکل اول امواج P است که چندان تحت تأثیر عمق کانونی نگرفته باشد و به‌صورت زیر بیان می‌شود:

mb = Log A – Log T + 0.01Δ + 5.9

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 بزرگی مختلف

  • زلزله با بزرگی ۲ ریشتر : کوچک‌ترین زلزله‌ای است که به‌وسیله انسان حس می‌شود.
  • زلزله با بزرگی ۴ تا ۵ ریشتر : در ایران زلزله‌های با بزرگی کمتر از ۵ ریشتر به علت مدت زمان کوتاه و شتاب ملایمشان به‌ندرت باعث آسیب دیدن ساختمان می‌گردند. زلزله‌های به بزرگی ۴ تا ۵ ریشتر بخصوص در روستاها به خانه‌های خشتی و گلی آسیب می‌رسانند و حتی ساختمان‌های نسبتاً سست آجری نیز با زلزله زیر ۵ ریشتر به‌زحمت آسیب می‌بینند.
  • زلزله با بزرگی ۵ تا ۶ ریشتر: برای ساختمان‌های شهری چندان خطری ندارد، اما می‌تواند ساختمان‌های روستایی را تخریب کند.
  • زلزله با بزرگی ۶ تا ۷ ریشتر: می‌تواند به ساختمان‌های شهری آسیب برساند اما برای ابنیه مهندسی مشکلی ایجاد نمی‌کند.
  • زلزله با بزرگی بیش از ۷ ریشتر: زلزله‌های مخربی هستند و در ایران حتی به ساختمان‌های مهندسی هم خسارت می‌زند.
  • زلزله با بزرگی بیش از ۸ ریشتر : تقریباً تمامی ساختمان‌های معمولی (مثلاً ساختمان راکتور اتمی را شامل نمی‌شود) از بین می‌روند و چیزی باقی نمی‌ماند.
  • نکته: مقیاس بزرگی ریشتر با دامنه موج زلزله ثبت‌شده به‌وسیله لرزه‌نگار به‌صورت لگاریتمی تغییر می‌کند بنابراین با افزایش یک واحد در بزرگی ریشتر، دامنه موج اندازه‌گیری 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 7^10 ارگ است )

با افزایش یک واحد به بزرگی زلزله، انرژی آزادشده توسط آن ۳۲ برابر می‌شود و با افزایش ۲ واحد در بزرگی زلزله، انرژی آزادشده زلزله ۱۰۰۰ برابر می‌شود.


 

 

پاسخ دهید