زلزله را جدی بگیریم

نسیم دنا /رضا رودشتیان: زلزله شناسی در حقیقت مطالعه پدیده زلزله علمی است که به ساختار زمین و مکانیسم وقوع زلزله ها می پردازد.

 در سوره الزلزال می خوانیم :« إِذَا زُلْزِلَتِ الْأَرْضُ زِلْزَالَهَا وَأَخْرَجَتِ الْأَرْضُ أَثْقَالَهَا» آن گاه که زمین به لرزش شدید خود لرزانیده شود،زمین بارهای سنگین خود را بیرون افکند.

امروزه اساس مهندسی زلزله استوار به زلزله شناسی و اطلاعات زمین شناسی در رابطه با پدیده زلزله است، این امر امکان تجزیه و تحلیل سازه و مطالعه رفتار آن تحت اثر ارتعاشات زلزله و طراحی آن را فراهم می سازد.

ساختار زمین:

زمین جسمی تقریباً کروی به شعاع ۶۳۷۰ کیلومتر می باشد،ساختمان داخلی آن توسط روشهای گوناگونی شناسایی می گردد. مطالعه و مقایسه انتشار امواج در نقاط مختلف سطح زمین در زمان وقوع زمین لرزه یا زلزله های مصنوعی ناشی از انفجارات )یکی از روشهای بسیار مهم تحقیقاتی است.

زمین شناسی سه لایه با مشخصات مختلف هسته،گوشه و پوسته می باشد.

هسته ی کروی بخش مرکزی کره ی زمین را در بر گرفته و شعاع ان در حدود ۳۴۷۰ کیلومتر تخمین زده می شود و از آنجائیکه امواج برشی از آن عبور نمی کنند حداقل ناحیه سطحی آن (هسته خارجی) مذاب تصور می شود.

احتمالاً مواد سازنده هسته از مواد آهنی که همراه آن فلزات نیکل و کبالت نیز وجود دارد ساخته شده است،با توجه به قابلیت عبور امواج طولی از هسته احتمال دارد که هسته داخلی (بخش درونی هسته)جامد بوده و دارای سختی زیادی می باشد.

اطراف هسته را لایه میانی یعنی گوشته فرا گرفته و ضخامتی در حدود ۲۹۰۰ کیلومتر را شامل می شود.خواص فیزیکی مواد تشکیل دهنده گوشته با فاصله گرفتن از مرکز تغییر می کند.

این تغییرات به این ترتیب است که در عمق های زیاد سختی آنها افزایش می یابد و چگالی انها به صورت صعودی از ۲ تا ۷ به ۵ تا ۷ گرم بر سانتی متر مکعب می رسد.

با توجه به مطالب فوق فرض می شود که ساختمان داخلی زمین از قوانین هیدرواستاتیک پیروی می کند.بنابراین بدنه زمین که در معرض نیروهای مختلف(بارهای خارجی که توسط خورشید و ماه اعمال می شود و بارهای داخلی که توسط پوسته اعمال می شود )قرار می گیرد، دارای رفتاری کم و بیش مشابه یک مایع لزج است.

پوسته زمین اساساً سخت بوده و شامل سنگ های آذرین (گرانتی و بازالتی) رسوبی و سنگهای ناشی از دگرگونی آنها می باشد. این قشر در بعضی نقاط تا عمق ۸۰ کیلومتری ادامه پیدا می کند و وضعیت ان به شکلی است که حالت خرد شده را دارد. به طور کلی پوسته زمین از لحاظ ترکیبات و ضخامت در قسمتهای اقیانوسی و قاره ای خود( شامل فلات قاره) متفاوت است.

پوسته در زیر اقیانوس از نوع بازالتی و به ضخامت تقریباً ۵ کیلومتر تخمین زده می شود و در قسمت قاره ای شامل دو لایه گرانیتی در قسمت بالا و بازالتی در قسمت زیری است که ضخامتی بین ۶۰ تا ۸۰ کیلومتر را دارا می باشد.

بنابراین قاره ها به ضخامت نازکی شباهت دارند که بروی گوشته با خصوصیات لزجی ارتجاعی شناور بوده و دائماً به علت تغییر در توزیع جرم روی سطح انها و یا توسط تغیر شکل های جزئی در گوشته (بخاطر اغتشاشات درونی) در حال تغییر شکل می باشند و اصولاً نظریه جابجایی قاره ها از این موضوع حاصل شده است.

فشار و دمای زمین:

دمای زمین با عمق افزایش می یابد و در یکصد کیلومتری بین ۱۰۰۰ تا ۱۵۰۰ درجه سانتی گرداد و در عمق ۷۰۰ کسلومتری که معمولاً حداکثر عمق قانونی زلزله ها می باشد دمای آن به حدود ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد می رسد و در داخل هسته دما بین ۲۵۰۰ تا ۳۰۰۰ درجه سانتی گراد بوده و اصولاً نسبت به افزایش دما در قسمت های سطحی زمین حدود ۳۰ درجه سانتی گراد در هر کیلومتر عمق برآورد می گردد.

بر اساس مطالعات وسیع در مورد تخمین فشار درون زمین تصور می شود که در قسمت هایی بالایی گوشته ،فشار در حدود ۹ تن بر سانتی متر مربع و در قسمتهای بیرون هسته ۱۴۰۰ تن بر سانتی متر و در مرکز هسته به میزان ۳۷۰۰ تن بر سانتی متر مربع می رسد. که البته این فشار بسیار بزرگتر از فشار (تک محوری) قابل تحمل سنگ ها در شرایط معمولی است.

سرعت انتشار امواج زلزله:

سرعت امواج زلزله بستگی به جرم مخصوص و خاصیت روان شدن سنگ های دارد که از آنها عبور می کند. سرعت امواج زلزله در سنگ های تراکم و صلب، زیاد و در سنگ های سبک و نرم تر کم می باشد. به علاوه ازدیاد فشار باعث افزایش سرعت امواج و ازدیاد درجه حرارت باعث کاهش سرعت امواج زلزله می گردد.

سرعت انتشار امواج طولی زلزله در قسمت های گرانیتی پوسته ۶ کیلومتر بر ثانیه و در قسمت های بازالتی ۷/۶ کیلومتر بر ثانیه بوده و این در حالی است که سرعت مذبور در لایه گوشته به طور متوسط به میزان ۲/۸ کیلومتر بر ثانیه است و در نزدیکی مرز پوسته و گوشته ،صفحه ای قرار دارد که در ان سرعت انتشار امواج بطور غیر پیوسته ای ناگهانی تغییر می نماید. و در این صفحه سرعت امواج عرضی از ۷/۳ به ۴/۴ و سرعت امواج طولی از ۳/۶ به ۸/۷ کیلومتر بر ثانیه می رسد.

زمین لرزه:

به علت ذخیره شدن مقادیر زیادی انرژی در درون زمین و با توجه به نظریه های جابجایی قاره ها تغیرات عمده ای در قسمتهای سطحی زمین رخ می دهد که زمین لرزه یکی از این تغییرات است.به عبارتی دیگر زمین لرزه پدیده انتشار امواج در زمین به علت آزاد شدن مقدار زیادی انرژی ناشی از اغتشاش سریع در پوسته زمین و یا در قسمت های بالایی گوشته در مدت کوتاه می باشد.

یک زلزله شدید ممکن است ناشی از شکست سنگ بستری به طول بیش از ۱۰۰ تا ۴۰۰ کیلومتر و عرض و ضخامت چندین کیلومتر باشد.محلی که منشأ زلزله بوده و در حقیقت انرژی به یکباره از آنجا آزاد و رها می گردد.کانون زلزله و نقطه ی واقع بر سطح زمین که در بالای کانون قرار دارد مرکز زلزله نام دارد.

دو نوع حرکت موجی در زمان وقوع زلزله در داخل پوسته زمین انتقال می یابد که مشتمل بر امواج طولی(اولیه) و امواج عرضی( ثانویه) است.

البته علاوه بر این که امواج که امواج حجمی نامیده می شود. دو نوع موج دیگر نیز در سطح پوسته بوجود می آید که امواج سطحی نامیده می شود.

قبل از وقوع یک زلزله بزرگ غالباً زمین لرزه های کوچکی که حکایت از فعال شدن منطقه می کند در محل حادث می شود که تا حدودی انرژی های ذخیره شده را رها می سازد. مجموع این زلزله ها را پیش لرزه می نامند. البته لازمه وقوع هر زلزله بزرگ وجود پیش لرزه نیست، چه بسا زلزله های بسیار شدیدی که بدون پیش لرزه به وقوع پیوسته اند. برای مثال زلزله طبس که در شهریورماه ۱۳۵۷ به وقوع پیوست.تکان های پس از زلزله اصلی پس لرزه نام دارد که ممکن است از چند دقیقه تا چند ماه رخ دهد.مثال روشن برای پیش لرزه و پس لرزه در ایران در مورد زلزله دشت بیافن خراسان در سال ۱۳۴۷ می باشد که حدود ۵/۱۳ ساعت قبل از وقوع آن در ۹ شهریور پیش لرزه خفیفی در منطقه ای روی داد و پس لرزه ای نیز در دهم شهریور به فاصله زمانی تقریباً ۲۰ ساعت بعد از وقوع زلزله مخرب اصلی به وقوع پیوست. در اثر این زلزله شهر فردوس که از طی زلزله اصلی آسیب مختصری دیده بود بکلی ویران شد.

علل وقوع زلزله:

شناخت و مطالعه علل وقوع زلزله از اساسی ترین مسأئل مهندسی زلزله به شمار می آید . البته در حال حاضر تحولات(مکانیزم) در داخل زمین که باعث وقوع زلزله می گردد هنوز به طور کامل روشن نشده است و نظریه هی مختلفی پیشنهاد شده که در بعضی حالات متناقض یکدیگر می باشند.

طی چندین سال گذشته معلوم شده که علل وقوع زلزله ارتباط نزدیکی به تحولات ماتونیک کلی زمین دارد که مداوماً رشته کوهها و دره های اقیانوسی را در سطح زمین ایجاد می کنند.

روانگرایی:

پاسخ سازه به زلزله به نوع خاکی که سازه روی آن بنا می شود وابسته است. در یک محیط زلزله خیز وقوع گسیختگی موجب آسیب شدید به سازه خواهد شد. و عمدتاً در خاک های از نوع ماسه شل اشباع شده رخ می دهد.

کاهش خطرات ناشی از رانگرایی به طریق مسیر زیر است: الف) کاهش خطر روانگرایی از طریق طراحی شالوده مناسب.

مکانیسم های تخریب زلزله:

یک زلزله از طریق گوناگون می تواند باعث می تواند باعث خسارت مالی و جانی گردد و عمده ترین این مواد عبارتند از : ۱- نیروهای اینرسی ایجاد شده در اثر زلزله در سازه ۲- آتش سوزی های ناشی از زلزله ۳- تغییر خواص فیزیکی خاک زیرپی (نشت،تحکیم،روانگرایی) ۴- حرکات و تغیر مکانهای ناشی از گسل ها ۵- زمین لغزه و دیگر حرکات سطحی ۶- امواج آب ناشی از زلزله(سونامی و امواج ایجاد شده در مخازن و سد ها)۷- تغییر رقوم زمین در مقیاس گستر

تدابیر ضروری برای مقابله با زلزله :

اصل موضوع در پیش بینی ها و هشدارهای دانشمندان و متخصصان، در مورد امکان وقوع زلزله و پیامدهای ناگوار و زیانبار آن بیشتر توجه به این امر بوده است که باید در هر حال برای مقابله با حادثه آماده بود. گریز از زلزله در هیچ کشوری ممکن نیست اما باید همیشه برای یاری رساندن به آسیب دیدگان مهیا بود. باید وظیفه هر ارگان و نهاد و دستگاه در رویارویی با حادثه مشخص باشد.

ذخیره سازی دارو و غذا و تدارکات و وسایل پزشکی و درمانی و تأمین دستگاههای زنده یاد و حتی تربیت و نگهداری سگ ها که در یافتن زیر آوار ماندگان اهمیت بسیار حیاتی دارند. پیش بینی های لازم برای جلوگیری از شیوع بیماریهای سری پس از وقوع حادثه ازجمله این تدابیر است.

اهمیت احداث بناهای مقاوم در برابر زلزله:

بررسی زلزله نشان می دهد که ۹۹ درصد مرگ و میرهای زلزله به علت ویران شدن ساختمانهای است که بشر از آنها به عنوان محل زندگی استفاده می کند. در جریان اکثر زلزله ها بسیاری از خانه های غیر مهندسی در اولین لرزش ها به ویرانه تبدیل می شوند.

در راستای گاهش خطرات تخریبی زلزله ها در مورد ساختمانها رعایت و توجه به مورد ذیل حز اهمیت فراوان میباشد الف)تدوین استاندارد های مناسب در طراحی مقاوم ساختمانها و شرایط خاص در اجرای آنها ب) فراهم نمودن مکان تهیه مصالح ساختمانی مناسب ج)نظارت دقیق در در ساخت ابنیه یا بهره گیری از تجربیات معماری داخلی و خارجی د)آگاهی مردم وکمک در شناخت ساختمانهای مقاوم در برابر زلزله ها ه)نگهداری و ترمیم اجزا ضعیف سازه ها

نقش آیین نامه ها در طراحی مقاوم سازه ها در مقابل زلزله:

نتایج حاصل از پژوهش های متعدد سالهای اخیر بیانگر این حقیقت است در ساخت بیشتر سازه های بزرگ و کوچک شهر ها آیین نامه های مهندسی و ناظر به مقاومت و پایداری سازه ها در برابر زمین لرزه ، مورد توجه قرار نگرفته است.

متأسفانه افزایش روز افزون و بی رویه جمعیت شهرها میزان خطرات فوق را بیشتر کرده است ضرورت جلوگیری از ساختن بناهای غیر مقاوم در برابر زلزله بویژه رعایت کامل و دقیق اصول فنی و مهندسی در اجرایی طرحهای بزرگ عمرانی که در پیشرفت اقتصادی کشور اهمیت بسزا دارد از مهمترین مسائل مورد تأکید کارشناسان مهندسی زلزله است

نقش بیمه در کاهش خسارتهای زمین لرزه:

همانطور که قبلاً ذکر شد زمین لرزه یکی از مخربترین نیروهای طبیعت بشمار می رود زیرا خسارتهای اقتصادی و مرگ و میر رویدادهای طبیعی دیگر مانند سیل و طوفان هر چند بیشتر از زلزله است ولی زیان های زلزله بزرگ و وسعت بیشتری را در بر منی گیرد بطور کلی انرژی آزاد شده در یک زمین لرزه با درجه ۸ رزیشتر تقریباً برابر است با انرژی حاصل از انفجار یکصد مگاتن تی.ن.تی که چنین لرزشی تا مسافت بیشتر از یکصد کیلومتر از مرکز زمین لرزه احساس می شود و زیان های وارده به شهرهای بزرگ ممکن است به میلیاردها دلار برسر و همچنین هزاران نفر هم کشته شود. این خسارات در یک کشور کوچک درصد قابل ملاحظه ای از درآمد ناخالص ملی اون کشور را در بر می گیرد. بنابراین با توجه به ماهیت فاجعه آمیز زلزله مربوط به ویرانی سازه می شود که باعث تلفات جانبی جبران ناپذیر می شود.

سپس با توجه به مطالب ذکر شده می طلبد که هم مردم و هم مسؤلان زلزله را جدی بگیرند تا دیگر در کشور عزیزمان ایران شاهد وقایع تلخی همچون زلزله بم که هزاران نفر از هوطنانمان که زیر آورا گرفتار شدند نباشیم.

منابع:

۱- کتاب اصول مهندسی زلزله ــــــ نویسنده: دکتر خسرو برگی

۲- کتاب سازه های فولادی جلد چهارم، طراحی لرزه ای ـــــ نویسندگان: دکتر مجتبی ازهری- دکتر سید رسول میر قادری