مقياس شدت و بزرگی زلزله و اثرات آن بر ساختمان ها پودمان عمران کاروفناوری پایه نهم

مطالب کمک درسی جهت تدریس پودمان عمران کاروفناوری پایه نهم

زلزله چيست و چگونه به وجود مى آيد؟

قرن بيستم را مى توان دوران شناخت علمى زلزله و چگونگى وقوع آن، شناسايى مکان هاى زلزله خيز و اثرات زلزله بر محيط طبيعى و ساختمان ها به شمار آورد. با توجه به پيشرفت هاى روزافزونى که در اين زمينه حاصل شده است شايد بتوان هزاره ى سوم را دوران مهار زلزله و حتى استفاده از نيرو و انرژى عظيم آن دانست و اميدوار بود که اين نيروى تهديد آميز، براى بهره ورى از انرژى زلزله و رشد و توسعه ى جوامع انسان به يک فرصت تبديل شود .

اولين جرقه ها به انگيزه ى شناخت زلزله و نحوه ى وقوع آن به اوايل قرن بيستم ميلادى مربوط مى شود. در اين سال دانشمندى آلمانى به نام وِگنر   با شواهد علمى اى که به دست آورده بود؛ اعلام کرد حدود دويست ميليون سال پيش، سطح زمين خشکى عظيم به هم پيوسته اى بوده که رفته رفته به دو خشکى بزرگ تقسيم شده است و پس از ميليون ها سال هريک از دو خشکى مجدداً قطعه قطعه شده و قاره هاى امروزى را به وجود آورده اند. درسال ۱۹۶۸ نظريه ى وگنر به نظريه اى جامع تر با عنوان تکتونيک صفحه اى تبديل شد.

تکتونيک به فعاليت هاى درونى زمين يا اصطلاحاً به فعاليت هاى ساختمان زمين (زمين ساخت) مى گويند. تکتونيک صفحه اى به معنى زمين ساخت ورقه اى است. امروزه اکثر زمين شناسان، ژئوفيزيک دانان و ژئوشيمى دانان معتقدند که قاره ها در سرتاسر تاريخ زمين، يعنى طى چند ميليارد سال از سويى به سويى ديگر سطح زمين جابه جا شده اند، اين قاره ها هم چنان درحال جابه جايى اند و اقيانوس آرام وسيع ترين اقيانوس زمين درحال کوچک تر شدن است.

تکتونيک صفحه اى و زمين شناسى ايران

براساس نظريه ى تکتونيک صفحه اى، سنگ کره ى زمين (پوسته ى زمين) يک پارچه نيست، بلکه از تعدادى ورقه هاى پوسته مانند کوچک و بزرگ تشکيل شده است. اين صفحه هاى صُلب سنگى را که روى قسمت درونى زمين مى لغزند، مى توان به يخ هايى که بر روى دريا شناورند و شانه به شانه هم مى سايند، تشبيه نمود. مرز اين صفحات صُلب سنگى مکان فعاليت های زمين شناسى(زمين شناختی) و تکتونيکى است.

زمين لرزه ها و آتش فشان ها در امتداد اين مرزها تمرکز يافته، به طورى که برخى از اين مرزها مکان کوه سازى شده اند. برخورد قاره ها رشته کوه هاى عظيمى چون هيماليا را به وجود آورده است و درواقع زمين لرزه ها لحظاتى از اين حرکت بزرگ و بسيار پيچيده ى کوه زايى محسوب مى شوند.

براساس اين نظريه، کشور ايران، که تحت تأثير کوه زايى آلپ است، بين دو سپر آفريقا عربستان در جنوب غربى و صفحه ى توران (اروپا  آسيا) در شمال شرق کشور قرار گرفته است. فلات عربستان به طرف شمال شرقى ادامه يافته و به وسيله ى رسوبات موجود در دشت خوزستان پوشيده شده است. فلات توران در ترکمنستان (شوروى سابق) قرار دارد. سلسله جبال زاگرس و البرز و زلزله هاى شديدى که در ايران به وقوع مى پيوندد نتيجه ى نزديک شدن و برخورد اين دو ورقه ى قارّه اى است. نظر به زلزله خيز بودن کشورمان توجه جدّی به ساخت و ساز مناسب لازم است و بسيار اهميت دارد.

مقياس شدت و بزرگی زلزله و اثرات آن بر ساختمان ها

زلزلهرا از روی شدت تکان و شدت خسارت می توان برآورد نمود. برای اندازه گيری شدت زلزله از مقياس مرکالی استفاده می شود. مرکالی مقياسی مشاهده ای و غيردستگاهی است که به دوازده درجه تقسيم می شود. اما برای تعيين ميزان انرژی آزاد شده در کانون زلزله از مقياس ديگری بنام - بزرگی زلزله - استفاده می شود. 

اندکى بعد از نظريه ى جابه جايى قارّه ها چارلز ريشتر درسال ۱۹۳۵ مقياسى را، که شدتمکان يک زلزله را اندازه گيرى مى کندابداع کرد.اين ابداع به افتخار وى به نام ریشتر نام گذارى شد. در اين مقياس که به صورت لگاريتمى است هريک درجه افزايش به معناى افزايش ده برابرى حرکات زمينى است. به عبارت ديگر قدرت يک زلزله ى شش ريشترى ده برابر زلزله ى پنج ريشترى و يک صد برابر زلزله ى چهار ريشترى است.

به اين ترتيب بزرگی زلزله ى نيم درجه اى با يک درجه اى متفاوت است و با هم اختلاف بسيار زيادى دارند.

ريشترنقشه اى عمومى براى مناطقى که خطر وقوع زلزله هاى کم عمق داشتند تهيه نمود و به دنبال آن صفحات تکتونيکى (زمين ساخت) فعال را با دقت شناسايى کرد و آن ها را به نقشه هايى با
جزئيات بيش تر، که خطوط گسل ها و مناطق زلزله خيز را نشان مى داد، تبديل نمود.

در سال 1902دانشمند ایتالیایی جوزپه مرکالی مقیاسی برای اندازه گیری شدت زلزله ابداع کرد که بنام او نام گذاری شد. مقیاس مرکالی برای تعیین میزان وىرانی ها استفاده می شود. شدت، معیاری کیفی است که میزان آن از طریق بررسی آثار و جابجایی وسایل و میزان خرابی های بجای مانده بعد از زلزله تعیین می شود.

در سال 1935چارلز ریشتر مقیاسی برای سنجش بزرگی زلزله ابداع کرد که به افتخار وی بنام ریشتر نام گذاری شد. درجه مقیاس ریشتر معمولاً پس از زمین لرزه و از طریق مقایسه اطلاعات ایستگاه های مختلف لرزه نگاری محاسبه می شود.

با توجه به نظریه جابه جایى قاره ها؛ زلزله به سبب ذخیره شدن مقادیر زیاد انرژى در درون زمین و پدیده ى انتشار امواج ناشى از آزاد شدن این انرژى و ناشى از آشفتگى سرىع در پوسته ى زمین و یا در قسمت هاى بالاى گوشته، به وجود مى آید.

محلى که منشأ زلزله است و انرژى به یک باره از آن جا آزاد و رها مى گردد کانون زلزله  و نقطه ى واقع بر سطح زمین، که در بالاى کانون قرار دارد مرکز زلزلهنام دارد. دامنه ى حرکت زمىن بر روى سطح ابتدا شامل لرزه هایى جزئى است که یک باره افزایش مى یابد و پس از لحظه ى کوتاهى به تدرىج فروکش مى کند.

زمىن شناسى و احداث ساختمان

اطلاع از موقعیت گسل ها و شناسایى جنس خاک هایى که بستر بنا محسوب مى شوند براى طرح و اجراى یک ساختمان ضرورى است این بررسى ها از مرحله ى انتخاب محل ساختمان آغاز مى شود و تا مرحله ى قرار گرفتن اطلاعات مربوط به نحوه ى طراحى در اختیار تیم طراح، ادامه دارد.

توصیه مى شود این بررسى ها حداقل تا اجراى پى ها ادامه یابد تا این امکان فراهم شود که فرضیات به عمل آمده و الگوهاى محاسباتى با نتاىج به دست آمده از رؤیت شرایط واقعى زمین، انطباق داده شود و کنترل گردد.