WEBVTT

00:00:07.080 --> 00:00:10.586
زلزلهها همواره پدیدهای هولناک بودهاند،

00:00:10.586 --> 00:00:14.051
و با رشد شهرها
زلزلهها مرگبارتر شدهاند،

00:00:14.051 --> 00:00:17.720
با فروریزی ساختمانها که
یکی از خطرات بزرگ ناشی از آن میباشد.

00:00:17.720 --> 00:00:20.279
چرا ساختمانها در زلزله فرو میریزند،

00:00:20.279 --> 00:00:22.756
و چگونه میتوان از آن جلوگیری کرد؟

00:00:22.756 --> 00:00:24.994
اگر فیلمهایی از فاجعهها
دیده باشید،

00:00:24.994 --> 00:00:26.101
ممکن است فکر کنید

00:00:26.101 --> 00:00:29.573
که فروریزی ساختمانها 
مستقیما ناشی از زمین زیر آنهاست

00:00:29.573 --> 00:00:32.977
که به سختی تکان میخورند،
یا حتی از هم جدا میشوند.

00:00:32.977 --> 00:00:35.298
اما واقعا اینطورعمل نمیکند.

00:00:35.298 --> 00:00:39.374
به دلیل اینکه، بیشتر ساختمانها در
جای درستی نسبت به خط گسل بنا نشدهاند،

00:00:39.374 --> 00:00:43.966
و صفحات تکتونیک خیلی عمیقتر
از پی ریزی ساختمانها هستند.

00:00:43.966 --> 00:00:46.316
پس واقعا چه اتفاقی میافتد؟

00:00:46.316 --> 00:00:50.077
در حقیقت، واقعیت زلزله
و تأثیر آن بر ساختمانها

00:00:50.077 --> 00:00:52.065
کمی پیچیده است.

00:00:52.065 --> 00:00:55.282
برای درک بهتر، معماران
و مهندسین از مدلهایی استفاده میکنند،

00:00:55.282 --> 00:00:59.778
مانند آرایههای خطوط دو بَعدی 
که نمایانگر ستونها و تیرکها هستند،

00:00:59.778 --> 00:01:05.432
یا یک خط و دایره برای
نشان دادن جرم ساختمان.

00:01:05.432 --> 00:01:09.280
حتی هنگامی که این مدلها تا این میزان 
ساده میشوند میتوانند مفید باشند،

00:01:09.280 --> 00:01:12.009
پیشبینی واکنش ساختمانها 
نسبت به یک زلزله

00:01:12.009 --> 00:01:14.553
در درجه اول موضوع فیزیک هست.

00:01:14.553 --> 00:01:16.868
بیشتر فروریزیهایی که در زلزله رخ میدهد

00:01:16.868 --> 00:01:20.332
واقعا به علت خود زلزله نیست.

00:01:20.332 --> 00:01:23.259
بلکه، هنگامی که زمین
زیر یک ساختمان حرکت میکند

00:01:23.259 --> 00:01:26.284
پی ساختمان را جابجا نموده
و به سطح پائین تری میبرد،

00:01:26.284 --> 00:01:28.975
و امواج شوکآور به تمامی
سازه ساختمان فرستاده میشود

00:01:28.975 --> 00:01:31.834
و باعث میشود که ساختمان
به جلو و عقب تکان بخورد.

00:01:31.834 --> 00:01:36.136
قدرت این نوسان
بستگی به دو عامل اصلی دارد:

00:01:36.136 --> 00:01:39.196
جرم ساختمان،
که در کف ساختمان جمع میشود،

00:01:39.196 --> 00:01:40.568
و سفتی (محکمی) ساختمان،

00:01:40.568 --> 00:01:44.595
که نیروی مورد نیاز برای مقدار
معینی جابجایی در ساختمان است.

00:01:44.595 --> 00:01:48.155
همراه با نوع مصالح ساختمانی
و به شکل ستونهای آن،

00:01:48.155 --> 00:01:51.207
محکمی ساختمان تا حد زیادی 
برای ارتفاع آن اهمیت دارد.

00:01:51.207 --> 00:01:54.105
ساختمانهای کوتاهتر، محکمتر بوده
و تغییر کمتری میکنند،

00:01:54.105 --> 00:01:57.347
در حالی که ساختمانهای 
بلندتر، قابل انعطافترند.

00:01:57.347 --> 00:02:00.557
شاید فکر کنید که راه حل این است
که ساختمانها را کوتاهتر بسازید

00:02:00.557 --> 00:02:02.843
تا ساختمانها کمترین
جابجایی را داشته باشند.

00:02:02.843 --> 00:02:08.700
اما زلزله سال ۱۹۸۵ شهر مکزیکوسیتی
نمونه خوبیست که چرایی آن را نشان میدهد.

00:02:08.700 --> 00:02:09.812
در طول زمین لرزه،

00:02:09.812 --> 00:02:14.022
بیشتر ساختمانهای بین
شش تا پانزده طبقه فرو ریختند.

00:02:14.022 --> 00:02:17.999
نکته عجیب این بود که ساختمانهای
کوتاهتر اطراف آنها حفظ شده بودند،

00:02:17.999 --> 00:02:22.405
ساختمانهای بلندتر از پانزده
طبقه نیز کمتر آسیب دیده بودند،

00:02:22.405 --> 00:02:24.555
و ساختمانهای با ارتفاع متوسط فرو ریختند

00:02:24.555 --> 00:02:28.730
دیده شده ساختمانهای متوسط بیشتر از
خود زلزله تکان میخورند.

00:02:28.730 --> 00:02:30.590
اما چطور این ممکن است؟

00:02:30.590 --> 00:02:34.322
پاسخ در چیزی به نام 
فرکانس طبیعی باید باشد.

00:02:34.322 --> 00:02:35.988
در یک سیستم نوسانی،

00:02:35.988 --> 00:02:41.581
تعداد چرخه جلو و عقب رفتن
در یک ثانیه را فرکانس میگویند.

00:02:41.581 --> 00:02:43.731
این معکوس دوره نوسان است،

00:02:43.731 --> 00:02:47.520
و بیانگر آن است که یک چرخه کامل نوسانی
چند ثانیه طول می کشد.

00:02:47.520 --> 00:02:51.763
فرکانس طبیعی یک ساختمان،
توسط جرم و محکمی آن تعیین میشود،

00:02:51.763 --> 00:02:55.330
این فرکانسی است که
ارتعاشات همدیگر را تقویت میکنند.

00:02:55.330 --> 00:03:00.277
افزایش جرم ساختمان میزان سرعت ارتعاشات
طبیعی را کم میکند،

00:03:00.277 --> 00:03:03.835
در حالی که افزایش محکمی ساختمان باعث
ایجاد ارتعاشات سریعتری میشود.

00:03:03.835 --> 00:03:06.192
بنابراین در معادلهای که بیانگر رابطه
این دو است،

00:03:06.192 --> 00:03:09.911
محکمی با فرکانس طبیعی
نسبت مستقیم دارد،

00:03:09.911 --> 00:03:14.184
درحالی که جرم و فرکانس طبیعی با هم 
نسبت معکوس دارند.

00:03:14.184 --> 00:03:17.658
آنچه که در مکزیکوسیتی اتفاق افتاد 
اثری به نام رزونانس بود،

00:03:17.658 --> 00:03:20.198
جایی که فرکانس امواج لرزهای زلزله

00:03:20.198 --> 00:03:24.535
به مقدار زیادی بر فرکانس طبیعی در
ساختمانهایی با ارتفاع متوسط واقع میشود.

00:03:24.535 --> 00:03:27.456
مانند زمان متناسبی که تاب هل داده میشود،

00:03:27.456 --> 00:03:31.211
هر موج لرزهای اضافی، ارتعاش ساختمان

00:03:31.211 --> 00:03:33.052
در جهت حرکت آن را تقویت می کند،

00:03:33.052 --> 00:03:36.616
وحتی باعث میشود که بیشتر به عقب برود،
و این بیشتر و بیشتر شود،

00:03:36.616 --> 00:03:41.303
در نهایت جابه جایی به حدی بسیار بیشتر
از جابجایی اولیه صورت میگیرد.

00:03:41.303 --> 00:03:44.685
امروز، مهندسان
با زمین شناسان و زلزله شناسان

00:03:44.685 --> 00:03:48.702
برای پیش بینی فرکانس زلزله
در محل ساخت و ساز کار میکنند

00:03:48.702 --> 00:03:51.626
تا از فروریزی ساختمان
ناشی از زلزله

00:03:51.626 --> 00:03:55.023
با در نظر گرفتن عواملی
مانند نوع خاک و نوع گسل،

00:03:55.023 --> 00:03:57.947
و همچنین داده هایی از زلزلههای قبلی
جلوگیری کنند.

00:03:57.947 --> 00:04:00.997
فرکانسهای پایین لرزش زمین 
آسیب بیشتری به ساختمانهای بلندتر

00:04:00.997 --> 00:04:02.865
و ساختمانهای قابل انعطاف تر میزند،

00:04:02.865 --> 00:04:05.789
در حالی که فرکانسهای بالای لرزش زمین
تهدید بیشتری

00:04:05.789 --> 00:04:08.553
برای سازههایی که
کوتاهتر و سنگینترهستند میباشد.

00:04:08.553 --> 00:04:11.316
همچنین مهندسین روشی برای جذب شوکها

00:04:11.316 --> 00:04:14.947
و محدودهی تغییر شکل را با استفاده
از سیستم های نوآورانه ابداع کردهاند

00:04:14.947 --> 00:04:17.423
جداسازی پایههای ساختمان
به کمک لایههای انعطاف پذیر

00:04:17.423 --> 00:04:21.346
سبب جداسازی جابجایی فونداسیون
از بقیه ساختمان میشود،

00:04:21.346 --> 00:04:25.225
در حالی که سیستمهای میرا کننده جرمی
اثر رزونانس را

00:04:25.225 --> 00:04:28.536
با نوسان خارج از فاز فرکانس طبیعی
از بین میبرند

00:04:28.536 --> 00:04:30.303
تا ارتعاشات را کاهش دهند.

00:04:30.303 --> 00:04:33.835
در پایان، این محکم ترین ساختمانها نیستند 
که ایستاده باقی میمانند،

00:04:34.707 --> 00:04:39.157
بلکه هوشمندترین آنها
ایستاده باقی میمانند!