زمين لزره در كاليفرنياي شمالي همه كاليفرنييها را براي آماده سازي هر چه جدي تر براي زمين لرزه خاطر نشان كرد . براي ما بيشتر آماده سازي به معني ذخيره سازي آب در بطريها ، برداشتن چراغ قوه و آموزش اينكه چگونه خودمان را در برابر زلزله هنگام زمين لرزه مصون سازيم مي باشد . اما براي مهندسين آماده سازي براي زمين لرزه معني و مفهوم ديگري دارد . به هر حال آنها بايد مطمئن باشند كه سازه اي را كه ما درآن مشغول كار يا زندگي هستيم در مقابل لرزه هاي زمين لرزه مقاوم است . براي مهندسين جايي كه آماده سازي براي زمين لرزه در آنجا آغاز مي شود همان محلي است كه در اعماق پوسته هاي زمين ، زمين لرزه شروع مي شود . زمين لرزه وقتي شروع مي شود كه دو تكه بزرگ پوسته زمين بر روي هم مي لغزند . با وجود اين كه اين پوسته هاي عظيم الجثه ممكن است فقط چند اينچ جابجا شوند اما مقدار انرژي خارق العاده ي را آزاد مي كنند . بعد ازآزاد شدن ، انرژي همچون موجهايي از ميان لايه هايي از خاك ، تركيباتي از شن ، سنگ ، صخره و آب به طرف سطح زمين به حركت در مي آيد.از آنجائيكه فونداسيون ساختمانها، پلها و آزاد راهها و سازه هاي ديگر در ميان اين لايه ها يا رويشان قرار مي گيرند همينجاست كه بيشتر و يرانيهاي زمين لرزه اتفاق مي افتد . اين كه يك فونداسيون ساختمان را در طول زمين لرزه سرپا نگه خواهد داشت يا نه ، بطور خيلي زيادي به نوع خاكي كه در آن بستر مي گيرد بستگي دارد . و ساختمان سازان واقفند كه همه خاكها مثل هم نيستند . بطور اخص خاكهاي سست و متزلزل همچون آميزه هاي شني كناره هاي دريا ها بي ثبات هستند . مقدار زيادي فضاي خالي بين اجزاي چنين خاكهايي وجود دارد كه آب در آنها نفوذ مي كند . وقتي يك موج زمين لرزه چنين زميني را به لرزه در مي آورد ، ساختار خاك را عوض مي كند . فضاي موجود بين اجزاي خاك فشرده شده و باعث ازدياد فشار در آب نفوذ كرده درآنجا مي شود. آنچه بعدا اتفاق مي افتد اين است كه خاك شكل جامد بودنش را ازدست داده و همچون يك جسم مايع عمل مي كند. خاك دستخوش تغيير شده و با ميعان ( آبگونه شدگي ) بطور موقتي تبديل به ريگ روان مي شود .وقتي اين كار اتفاق مي افتد به نظر آقاي جوز پير استاد و پروفسور مهندسي راه و ساختمان در دانشگاه كاليفرنياحتي بهترين سازه هم داخل زمين مكيده مي شوند. گويي براي چند لحظه اين ساختمانها روي فونداسيونني از مايع قرارگرفته اند. همين ميعان كمك فراواني به فروريختن چند دوجين ساختمان در منطقه ماريناي سانفرانسيسكو در اثناي زمين لرزه ماه اكتبر كرد اما در نزديكي همان محل در منطقه فوسترسيتي ساختمانهاي ساخته شده برروي خاك نسبتا مشابه پابرجاماندند . درآنجا قبل از اينكه ساختمانها ساخته شوند مهندسين خاك را به لايه هاي چگال ( متراكم ) فشرده بودند . خاك فشرده شده فضاي كمي بين اجزايش براي نفوذ آب داشت . اما حتي ساختمانهاي ساخته شده بر روي زمين استوار هم هنگام زمين لرزه با مشكلاتي مواجه هستند . با وجود احتمال اينكه فونداسيون در داخل زمين نرود ، هيچ گارانتي براي اينكه ساختمان بر پا خواهد ماند وجود ندارد . مهندسين در تلاش ساختن ستونها و ميله هايي براي كنار هم گذاشتن اين ستون ها هستند تا جايي كه بطور محكم و تا حد امكان انعطاف پذير در مقابل شكسته شدن كنار هم قرار گرفته و از ساختمان هنگام زمين لرزه حميت كنند . هر سازه اي همچون يك چنگال نواخته شده يك فركانس ارتعاشي طبيعي با همان سرعتي كه به عقب و جلو حركت مي كند دارد . فركانس بستگي به ارتفاع سازه دارد . براي درك اين موضوع پاندولي كه آويزان بوده و در حال تاب خوردن است را تصور كنيد . اگر طنابي كه پاندول از آن آويزان است كوتاه باشد ، فاصله ي را كه پاندول در آن حركت لنگري خواهد داشت كوتاه تر از زماني كه طناب بلند است خواهد بود پاندول كوتاه هم چنين سريعتر حركت خواهد كرد . همچنين ساختمانهاي كوتاه سريعترمرتعش مي شوند ساختمانهاي بلند در عوض به آرامي مرتعش مي شوند . بزرگترين خطر براي هر ساختماني چه بلند و چه كوتاه زماني اتفاق مي افتد كه فركانس يا زمان ارتعاشات طبيعي ساختمان با فركانس ارتعاشات زمين لرزه هماهنگ شود. اين شرايط كه به آن رزونانس گفته مي شود شبيه به زماني است كه شما كسي را در روي تاب هل مي دهيد . اگر اين كار را با ريتمي كه تاب به طرف جلو و عقب در حركت است همزمان كنيد ، انرژي زيادي براي فرستادن شخص تاب خورنده به اوج تاب مورد نياز نخواهد بود . به همين ترتيب وقتي ساختماني كه شروع به ارتعاش كرده توسط زمين لرزه همزمان و ريتميك هل داده شود ، ساختمان همچون فرد تاب خورنده به اوج تاب مي رسد . اين ارتعاشات ساختمان را شكاف مي دهند . ساختمانهاي بلند معمولآ اين مشكل را ندارند . يك به اين علت كه آنها از مواد قوي و انعطاف پذيري ساخته مي شوند كه تحمل لرزه را دارند . علت ديگر اين كه آنها معمولا بر روي زمين با ثبات ساخته مي شوند . موج هاي زمين لرزه با سرعت از زمين با ثبات عبور مي كنند . ساختمانهاي بلند به آرامي مرتعش شده تا آنجا ئيكه شانس كمتري براي وقوع رزونانس در آنها بوجود مي يد . حتي احتمالا اگر شما در اثناي زمين لرزه در يك آسمان خراش بلند احساس امنيت نكنيد ، ولي برآوردها مي گويند كه بكنيد . ساختمانهاي بلند كه در اثناي زمين لرزه مكزيكوسيتي در سال 1985 فرو ريختند مستثني هستند . آنها روي خاكهاي نرم ساخته شده بودند كه موج هاي زمين لرزه به آرامي از آنها عبور كردند . اين ساختمانها دقيقا قرباني رزونانس شدند ، چون كه فركانس ارتعاشات آرام اين ساختمانها با فركانس ارتعاشات زمين يكي شد . اين رزونانس شايد باعث فرو ريختن ساختمانها در آزاد راههاي ليميتز در اوكلند درزمين لرزه كاليفرنيا نيز شده است . براي محافظت سازه هاي كوتاه از خرد شدن توسط رزونانس ، گروهي از مهندسين زلزله شناسي در كاليفرنيا يك سيستم بنام سيستم تجزيه لرزه نگاري طراحي كرده اند . اين سيستم هنگام طراحي انعطاف پذيري آن را با يجاد ارتعاش در فركانس پايين تر همچنان كه ساختمانهاي بلند انجام مي دهند ، برآورد مي كند . مهندسين لايه اي از تشكهاي لرزه گير را كه از رزين ، سرب و فولاد ساخته شده اند بين ساختمان و فونداسيون قرار مي دهند . آقاي استفن ويزبرگ مهندس سازه با سيستمهاي تجزيه گر ديناميك در براكلي كاليفرنيا اظهار مي دارد (( اين تشكها همچون لرزه گيرهاي اتومبيل ها عمل مي كنند .آنها انرژي را كه بر درون ساختمان رسوب كرده و باعث ويراني خواهد شد ، جذب مي كنند . )) حدود 100 ساختمان در دنيا صاحب چنين سيستمي هستند كه بسيار گران قيمت است . هر 149 تشكي كه در ساختمان بيمارستان لوس آنجلس به كار برده مي شوند هر كدام 5000 دلار ارزش دارند . يا راه كم خرج تري براي ساختمانهاي ضد زلزله وجـود دارد ؟ جواب سوال را پروفسور تسوتي سونگ از مركز ملي مهندسي زلزله در بوفالو نيويورك چنين بيان مي دارد : حتما !!! در سيستمي به نام” كنترل فعال “كه در طراحي آن خودش كمك كرده, كامپيوتر در قلب آن قرار دارد . حس گرهايي در خود ساختمان بطور مداوم حركت ساختمان را كنترل مي كنند. درست مثل سلسله اعصاب بدنمان. آنها اطلاعات را به كامپيوتر ” مغز ساختمان “ مخابره مي كنند ، اگر كامپيوتر ارتعاشات مفرطي را كشف كند جواب درستي را كه عبارت است از جمع كردن يا شل كردن به مقدار مورد نياز كابلهاي فولادي كه براي جلو گيري از نواسانات ساختمان بكار برده شده اند ، صادر مي كند . اين سيستم كنترل فعال در كشور ژاپن به آزمايش گذاشته شده است .
|