• 02191017183
  • info@paracivil.org

زلزله چیست؟، آشنایی با زمین لرزه و نیروی زلزله وارد بر سازه

همه ما در طول عمر خود براي يك بار هم كه شده زلزله را ديده و اثرات كم يا زياد آن را تجربه كرده‌ايم. ولي به راستي زلزله چيست؟ زمين لرزه چيست و چگونه اتفاق مي‌افتد؟ فلسفه روی دادن این اتفاق چيست؟ نيروی وارد بر سازه طي چه فرآيندی رخ مي‌دهد كه ما آن را احساس مي‌كنيم؟ چه خطراتي ممكن است ما و سازه‌ای كه در آن هستيم را تهديد كند؟ چگونه مي‌توانيم خانه‌ها و سازه‌ها را در مقابل زلزله و نيروی زلزله وارد بر سازه تقويت كنيم تا دچار كمترين خسارت‌هاي مالي و جاني شويم؟ اينها سؤالات مهمي هستند كه پاسخ به آن‌ها آگاهي ما را در مقابل زلزله افزايش مي‌دهد و باعث مي‌شود در شرايط بحراني و خطرزای بروز زلزله از خود و سازه‌هايي كه در آن اقامت داريم به خوبي محافظت كنيم. بنابراين براي آشنايي بيشتر با اين مفاهيم در ادامه مقاله با ما همراه باشيد!

 

سابقه تاریخی کشور ایران نشان می‌دهد که ایران کشوری لرزه‌خیز بوده و در طول تاریخ زلزله های بزرگ با پیامد های فاجعه باری را بر خود دیده است. در این مقاله به بررسی فلسفه وقوع زمین لرزه، چگونگی اندازه گیری شدت و بزرگای زلزله خواهیم پرداخت. با توجه به لرزه خیز بودن کشور ایران و وقوع سالیانه چندین زلزله نسبتا بزرگ  طراحی و ساخت سازه های مقاوم در برابر زلزله اهمیت زیادی دارد که نیاز است جامعه مهندسی عمران کشور و کارفرمایان توجه ویژه ای به آن داشته باشند.

انواع زلزله كدام است؟

قبل از بيان چگونگي بروز زلزله و شرح فرآيند نيروي زلزله وارد بر سازه لازم است ابتدا با انواع زلزله آشنا شويم. بر اساس منبع ايجادكننده زلزله، انواع مختلفي از آن به شرح زير وجود دارد:

قبل از بيان چگونگي بروز زلزله و شرح فرآيند نيروي زلزله وارد بر سازه لازم است ابتدا با انواع زلزله آشنا شويم. بر اساس منبع ايجادكننده زلزله، انواع مختلفي از آن به شرح زير وجود دارد:

 

  • زلزله آتشفشاني
  • زلزله القايي
  • زلزله تكتونيك
  • زلزله فروريختي
  • زلزله حاصل از انفجار

 

زلزله آتشفشانی

 اين نوع زلزله حاصل فعاليت‌هاي آتشفشاني است و فقط در اين نواحي رخ مي‌دهد.

زلزله القايی

زلزله القايي حاصل تغييرات سطح آب، چه در پشت سدها و آب‌گيرها و چه تزريق آب به زمين يا برداشت و استخراج آب از زمين در مكان گسل‌ها است. بنابراين مي‌توان گفت زلزله القايي حاصل بارگذاري سريع به زمين يا برداشت ناگهاني بار از زمين است.

زلزله تكتونيک

 اين زلزله كه بالاترين آمار بروز زلزله در دنيا را به خود اختصاص مي‌دهد، حاصل حركت صفحات پوسته زمين در لايه‌هاي زير سطح است.

زلزله‌ فروريختی

زلزله فروريختي حاصل فروريختن غارها و كانال‌هاي زيرزميني است كه كوچك و اغلب كم‌اهميت و محلي هستند.

زلزله حاصل انفجار

زلزله‌های حاصل از انفجار، زلزله‌هايی هستند كه در نتيجه انفجارهای صنعتی و نظامی رخ مي‌دهند و شدت و محل آن‌ها مشخص است و در نتيجه قابل پيش‌بينی هستند.

آنچه كه در اين مقاله مد نظر ماست، زلزله تكتونيک و اثرات آن بر سازه ها و زندگي ماست كه حاصل حركات پوسته زمين و غيرقابل پيش‌بينی مي‌باشد.

زلزله چیست؟

این تصور نادرست همواره وجود داشته است که زمین لرزه عامل مرگ انسان ها و از بین رفتن زیر ساخت های جوامع است، اما بر خلاف این دیدگاه عامیانه، باید جمله معروفی را یادآور شد که ” زلزله انسان ها را نمی کشد ، اما سازه ها ضعیف طراحی شده را چرا ! ” . از همین رو کیفیت طراحی و اجرای سازه ها برای مقابله با زلزله بسیار حائز اهمیت است که موجب شکل گیری آیین نامه های طراحی لرزه ای در دهه های اخیر شده است.

کمتر پیش می آید که مهندسین محاسب و طراح سازه کم تجربه و یا بصورت کلی مهندسین عمران و معمار به دنبال علت وقوع زمین لرزه باشند! علت رویدادی که سازه ها را برای مقابله با آن طراحی می کنند. از همین رو است که بر آن شدیم تا در آموزشی مختصر و کوتاه به صورت روان و ساده و بر اساس مراجع مختلف، علت و نحوه وقوع زلزله را بررسی نماییم تا اگر روزی از یک دانشجو یا مهندس عمران و معمار در خصوص علت لرزش زمین و وقوع زلزله پرسیده شد، جوابی صحیح و ساده برای توضیح دادن داشته باشد.

به طور كلي صفحات پوسته زمين يك تكه نيستند و به وسيله شيارهايي از هم جدا شده‌اند. اين صفحات داراي سه نوع حركت هستند كه ميزان حركت آن‌ها 50 ميلي‌متر در سال است و هر نوع حركت منجر به بروز پديده‌اي مي‌شود. بنابراين حركات پوسته زمين به طور كلي شامل حركات هم‌گرا، واگرا و انتقالي هستند كه در حركات هم‌گرا، صفحات به هم نزديك مي‌شوند و كوه‌ها را شكل مي‌دهند. در حركات واگرا صفحات از هم دور مي‌شوند و دره‌ها را پديد مي‌آورند و در حركات انتقالي كه نقش مهمي در ايجاد زلزله دارند، صفحات در كنار هم مي‌لغزند.

 

زمین لرزه چیست

 

در جريان اين حركات آهسته و نسبي كه بين صفحات پوسته زمين (صفحات تكتونيك يا زمين‎ساخت) به وجود مي‌آيد، ترك‌ها و شكاف‌هايي در نقاط مرزي صفحات شكل مي‌گيرد كه به آن‎ها گسل مي‌گويند. گسل‌ها نسبت به هم تمايل حركت دارند و در قسمت‌هايي كه داراي سطوح نامنظم و سنگي هستند با هم چفت و بست مي‌شوند. اين چفت و بست در دو طرف شكاف مانع از حركت دو امتداد پوسته مي‎شود و در نتيجه نيروي زيادي در اين محل‌ها انباشت مي‌گردد. هرگاه اين سنگ‌ها مقاومت خود را از دست بدهند يا دچار ضعف شوند، چنانچه لغزشي در اين نقاط ضعيف رخ دهد، گسيختگي ايجاد شده و لغزش ناگهاني منجر به آزادشدن نيروي زيادي كه انباشت شده بود، مي‌شود كه مي‌تواند به صفحات بالايي پوسته زمين و سازه‌ها برسد و ما آن را به شكل زلزله مشاهده كنيم.

زمین لرزه چگونه به وجود می آید؟

به لرزش زمین در اثر آزاد شدن ناگهانی انرژی از پوسته زمین، زلزله یا زمین لرزه می گویند. به طور کلی زمین از سه لایه به نام های پوسته ، گوشته (جبه) و هسته تشکیل شده است که بیرونی ترین لایه آن پوسته می باشد. پوسته زمین در برابر جبه و هسته دارای ضخامت اندک اما صلبیت بسیار زیاد می باشد که بر روی لایه های زیرین سیال گونه، شناور است و این پوسته از صفحاتی چسبیده به هم تشکیل شده است که بر اثر نیروهای وارد از جبه زمین به پوسته ، نسبت به هم دارای حرکت می باشند (در سال حدود 50 میلی‌متر). از همین رو است که می توان پوسته زمین را همانند پوست تخم مرغ شکسته شده دید که بر روی زرده و سفیده شناور است.

در اثر حرکات نسبی بین صفحات زمین که به آن صفحات تکتونیک یا زمین ساخت نامیده می شوند، ترک ها و شکاف هایی در مرزها و درون این صفحات بوجود می آید که عامل ایجاد زلزله ها و لرزش زمین اند. این شکاف ها گسل نام دارند.

گسل ها شکاف ها یا شکستگی های در پوسته زمین هستند که در لبه یا لبه های شکاف نسبت به هم تمایل به حرکت دارند. از طرفی این لبه ها که بخشی از پوسطه سنگی و سخت زمین هستند دارای سطوح نامنظم و سنگی بوده که باهم قفل و بست شدیدی دارند. قفل و بست بین این لایه های عظیم سنگی در دو طرف شکاف مانع حرکت دو امتداد پوسته در گسل شده و به همین علت انرژی کرنشی عظیمی طی سالیان در محل این قفل و بست ها جمع شده تا نهایتا سنگ ها در آن محل ها مقاومت خود را از دست داده و ناگهان گسیخته می شوند و این قفل و بست ناگهان تبدیل به حرکت و جابجایی شده و باعث شده آن انرژی کرنشی عظیم انباشت شده به یکباره آزاد شود و خود را به صورت امواج لرزه ای نشان دهند. 

زلزله چیست؟

کانون و مرکز زمین لرزه

همان طور که اشاره شد در هنگام وقوع زمین لرزه انرژی بسیار زیادی به صورت ناگهانی آزاد می‌شود. این انرژی به صورت امواج مختلف در همه‌ی جهات شروع به انتشار می‌کند. به نقطه ای درون زمین که انرژی از آن جا آزاد می‌شود کانون زلزله و تصویر آن نقطه روی سطح زمین را مرکز زلزله می گویند. همچنین به فاصله ی بین کانون زلزله تا سطح زمین عمق کانونی زلزله گفته می شود. زلزله های مختلف  دارای عمق های کانونی مختلف هستند و این عمق از حدود چند کیلومتر تا چند صد کیلومتر متغیر است.

شدت زمین لرزه

شدت زمین لرزه یک مقیاس کیفی برای سنجش میزان خرابی زلزله است و بیشتر مورد استفاده لرزه شناسان و زمین شناسان قرار می گیرد. معروف ترین مقیاس شدت زمین لرزه مقیاس مرکالی است که در آن شدت تکان زمین به صورت تابعی از احساس انسان ها و موجودات زنده از زلزله و نیز تاثیر آن بر سازه های مختلف است. این مقیاس دارای 12 شدت مطابق زیر است که نخستین بار در سال 1931 ارائه گردیده است.

شدت توصیف زلزله
I زمین لرزه احساس نمی شود
II زمین لرزه در طبقات بالای ساختمان ممکن است احساس شود
III زمین لرزه تا حدودی حس می شود
IV دارای صدا و تکان خفیف
V وسایل خانه ها تکان میخورند و اشیا آویزان نوسان می کنند
VI زلزله متوسط با خسارت اندک
VII زلزله شدید با خسارت قابل توجه به ساختمان های ضعیف
VIII زلزله خیلی شدید همراه با تخریب کلی سازه های ضعیف و شکاف در زمین های مرطوب
IX زلزله خیلی شدید همراه با آسیب و خسارت در سازه های محکم و مقاوم
X زلزله وحشتناک همراه با منهدم شدن ساختمان ها و صدمه دیدن سدها و پل ها
XI تغییرمکان زیاد زمین و فوران آب از آن
XII پرتاب اشیا به هوا و انهدام سازه ها به همراه تغییر مسیر رودخانه ها

در نهایت لازم می دانم متذکر شوم که در این نوشتار کوتاه سعی بر آن شده است تا به ساده ترین شکل مسائل بیان شود تا تمامی مخاطبان با هر سطح معلوماتی توانایی درک آسان علت و نحوه وقوع زلزله را داشته باشند و علاقه مندان به کسب اطلاعات کامل تر در خصوص زلزله شناسی و مهندسی زلزله می توانند به مراجع متن که در انتها معرفی شده است مراجعه نمایند . همچنین مطمئنا از نظرات و پیشنهادات خوانندگان و صاحب نظران استقبال می نماییم.

به امید آن روز که هیچ انسان بی گناهی بر اثر وجود ساختمان های ضعیف طراحی و ساخته شده کشته یا بی خانمان نشود.

 

بحث درباره این مقاله

نظرات

  • 913 1401/01/16 14:46
    تعریف نشده است علی تقوی

    سلام وقتتون بخیر ممنون از مقاله مفیدتون و زحماتتون برای جامعه مهندسی سوالی که داشتم این هستش که بزرگترین زلزله ای که در طول تاریخ ثبت شده میدونین چه بزرگایی داشته؟

    پاسخ
    932 1401/01/20 15:14
    پشتیبانی پاراسیویل پشتیبانی پاراسیویل admin ارسال913

    سلام مهندس جان وقتتون بخیر زلزله شیلی در سال 1960 با بزرگای 9.5 ریشتر بزرگترین زلزله تاریخ بوده است. برای اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنین.

    پاسخ
    919 1401/01/17 10:51
    تعریف نشده است آرمیتا امینی

    با سلام خدمت شما تیم کوشای پاراسیویل بسیار مقاله جالبی بود فقط یک سوال داشتم آیا بر اساس متنی که نوشتید میتوانیم بگوییم که به جای ریشتر بهتر است از واحد مرکالی برای بیان شدت و بزرگی زلزله استفاده کنیم؟ مثلا به جای آنکه بگوییم زلزله های یک ریشتری احساس نمی شوند بگوییم زلزله با انرژی یک مرکالی توسط انسان قابل احساس نیستند.

    پاسخ
    933 1401/01/20 15:15
    پشتیبانی پاراسیویل پشتیبانی پاراسیویل admin ارسال919

    سلام مهندس جان وقتتون بخیر، مقیاس مرکالی مقیاسی کیفی برای اندازه گیری شدت زلزله هست که خیلی هم دقیق نیست. برای اندازه گیری شدت زلزله از ریشتر استفاده میشه.

    پاسخ
    926 1401/01/18 13:28
    تعریف نشده است ماندانا قربانی

    سلام وقتتون بخیر ممنون از مطلب خوبی که قرار دادین سوالی داشتم و اون اینکه آیا طبق این مطلب این برداشت درسته که بگیم هرچه زلزله های کوچک با شدت و قدرت کمتر اتفاق بیفته بهتره؟ چون در این صورت از ذخیره شدن بیش از حد انرژی و آزاد شدن ناگهانی آن جلوگیری می شه. آیا این باور عمومی علمی هم هست یا خیر؟

    پاسخ
    964 1401/01/24 13:03
    پشتیبانی پاراسیویل پشتیبانی پاراسیویل admin ارسال926

    سلام مهندس وقتتون بخیر این یک فرضیه هستش و تا الان اینچنین موردی رو دانشمندان این حوزه تایید یا رد نکردن

    پاسخ
    937 1401/01/20 17:16
    تعریف نشده است فرانک ایراندوست

    سلام و درود با تشکر از مطالب خوبتون کدام یک در میزان خسارت های ناشی از زلزله موثرتر است ؟ فاصله کانون زلزله و یا فاصله تا مرکز زلزله؟ با سپاس

    پاسخ
    965 1401/01/24 13:05
    پشتیبانی پاراسیویل پشتیبانی پاراسیویل admin ارسال937

    سلام مهندس جان وقتتون بخیر همه ی این موارد در میزان خسارت های ناشی از زلزله موثر هستند و نمیشه درصد تاثیر برای هرکدوم مشخص کرد.

    پاسخ
    956 1401/01/22 17:30
    تعریف نشده است آرش نمازی

    سلام وقتتون بخیر مهندس جان ای کاش در این مقاله درباره تأثیر اعداد و ارقام ریشتر بر شدت و قدرت زلزله هم صحبت می شد؟ مثلا به ازاء هر یک دهم که به عدد ریشتر زلزله اضافه میشه چند برابر زلزله قوی تر خواهد بود ؟ با سپاس از تیم حرفه ای و خوبتون

    پاسخ
    969 1401/01/24 14:46
    تعریف نشده است نیما مولایی

    سلام و ممنون از سایت و مطالب خوبتون لطفا در مورد اعمال نیروی زلزله در تراز پایه هم مطلب منتشر کنید و اینکه چرا این انرژی آزاد شده و احتمالا نا منظم و پراکنده در تمامی جهات ، تنها در یک جهت به سازه وارد می شود ؟

    پاسخ
    976 1401/01/27 15:31
    تعریف نشده است سمانه نوری

    با سلام و وقت بخیر ضمن تشکر از تیم فوق العاده شما بابت این مقاله مفید، لطفا درباره سیستم های باربر لرزه ای نیز مقاله ای منتشر بفرمائید.

    پاسخ
    994 1401/01/29 16:05
    تعریف نشده است لیلا زرگری

    با سلام و وقت بخیر و با تشکر از مطلب خوبتون لطفا بفرمائید که تا چه شعاعی از کانون زلزله تحت تاثیر شدت زمین لرزه در آن قرار می گیرد ؟ و آیا روابط خاصی در این زمینه هست یا خیر. با سپاس

    پاسخ
    1004 1401/01/31 15:05
    تعریف نشده است عرفان شفیعی

    با سلام خدمت شما و با سپاس فراوان بابت مطالب خوبتون آیا طبق این مقاله درسته که بگیم در محل گسل ها و تا شعاعی مشخص از آن ها هیچ گونه ساخت و سازی انجام نشود؟

    پاسخ
    1028 1401/02/04 17:10
    تعریف نشده است سیما خلیلی

    سلام وقتتون بخیر و سپاس بابت مقاله خوبتون لطفا بفرمائید که بین کانون زلزله و مرکز زلزله چه تفاوت هایی از نظر شدت و نیروی لرزه ای وجود دارد و کدام یک می تواند برای ساختمان ها تهدید بیشتری محسوب شود؟

    پاسخ
    1034 1401/02/06 11:32
    تعریف نشده است احمد حسینی

    سلام با سپاس فراوان بابت این مقاله بسیار جالب و مفید لطفا در باره سایر زلزله ها از جمله زلزله هایی از نوع القایی و انفجاری نیز مطلب منتشر بفرمایید

    پاسخ
    1044 1401/02/08 10:51
    تعریف نشده است مهیا نیازی

    سلام وقتتون بخیر ممنون از زحمات شما بسیار مقاله جالبی بود لطفا در مورد جهت نیرو هایی که در هنگام زلزله به سازه وارد می شوند نیز توضیح بفرمائید و یا مقاله ای به همین شیوه منتشر کنید با تشکر

    پاسخ
    1079 1401/02/17 17:16
    تعریف نشده است مسعود نوری

    سلام مهندس جان بسیار مقاله مفیدی بود لطفا بفرمائید که دانش ما از ساختار گسل ها و ساز و کار هایی که در هنگام وقوع زلزله رخ می دهد چه میزان و چطور بر تحلیل سازه ها تحت اثر نیروی زلزله اثر دارد؟

    پاسخ
    1088 1401/02/19 16:04
    تعریف نشده است فاطمه دانش پژوه

    سلام مهندس نوروزی وقتتون بخیر سوال من از خدمت شما اینه که آیا جنس پوسته زمین و نوع صفحات تکتونیکی می‌تواند با شدت زلزله در ارتباط باشد؟ مثلا در بعضی صفحات تکتونیکی ممکن است میزان سنگریزه های ریزی که در هر دو صفحه در تماس و در اصطحکاک با یکدیگر هستند (و همانند چسب مانع حرکت صفحات نسبت هم می شوند) بیشتر باشد بنابراین بدیهی است که در این حالت هر دو صفحه مدت زمان بیشتری می‌توانند در مقابل نیروی به حرکت درآورنده صفحات مقاومت کنند، در نتیجه نیروی بیشتری در داخل آنها ذخیره می شود و در صورت تمام شدن مقاومت آن ها و غلبه نیروی حرکت صفحه ها بر اصطحکاک بین سنگ ریزه هایشان ناگهان نیروی عظیمی آزاد خواهد شد پس احتمالا این اتفاق زلزله شدید تری را در پی خواهد داشت. لطفا مقاله ای برای روشن تر شدن این موضوع منتشر بفرمائید با سپاس از مطالب خوبتون.

    پاسخ
    1102 1401/02/22 12:02
    تعریف نشده است مونا اعتمادنیا

    سلام و درود و با تشکر از مقاله خوبتون لطفا در مورد تحلیل های غیر خطی و اثر آن ها در طراحی سیستم های باربر جانبی در ساختمان نیز مقاله ای منتشر بفرمائید

    پاسخ
    1111 1401/02/24 12:55
    تعریف نشده است نسترن ملکی

    سلام مهندس جان وقتتون بخیر ممنون بابت این مقاله مفید آیا از نظر شدت زمین لرزه تفاوتی بین زلزله های ناشی از آتشفشان و زلزله های ناشی از حرکات صفحات تکتونیکی می باشد؟

    پاسخ

    ارسال نظرات

    پاسخ

مطلع شدن از جدید ترین خبر ها

برای دریافت جدیدترین اخبار و مطلع شدن از جشنواره پاراسیویل ایمیل خود را وارد کنید

اطلاعات خود را وارد کنید.