Μερικές αλήθειες για τον σεισμό και τις κατασκευές που πρέπει να ξέρουμε.
Υπάρχουν πολλοί αστάθμητοι παράγοντες που μπορούν να καταστρέψουν μία πολύ ισχυρή κατασκευή.
Πολλές φορές το πρώτο που ρωτάμε όταν γίνει ένας σεισμός είναι το μέγεθός του δηλαδή πόσα Ρίχτερ είναι για να καταλάβουμε αν αυτός ο σεισμός είναι μεγάλος και ικανός για να καταστρέψει τα σπίτια μας. Η αλήθεια όμως είναι ότι το μέγεθος του σεισμού στην κλίμακα Ρίχτερ από μόνη της δεν λέει την αλήθεια δηλαδή δεν φανερώνει την ένταση που δέχεται η κατασκευή γιατί απλά τα Ρίχτερ φανερώνουν απλά το μέγεθος του σεισμού στο μέρος που είναι το επίκεντρο.
Π.χ Ένας σεισμός μεγέθους 6 Ρίχτερ μπορεί να καταστρέψει μία κατασκευή και ένας άλλος 8 Ρίχτερ να μην την πειράξει καθόλου. Γιατί γίνεται αυτό? ... γιατί απλά όταν ο σεισμός των 8 Ρίχτερ έχει μεγάλη απόσταση από την κατασκευή η ενέργεια που φτάνει κάτω από την κατασκευή είναι μικρή ενώ αν το επίκεντρο του σεισμού των 6 Ρίχτερ είναι κοντά στην κατασκευή η ενέργεια δηλαδή η ένταση του σεισμού θα πάει όλη πάνω στην κατασκευή. Την ένταση του σεισμού που φτάνει κάτω από την βάση της κατασκευής την μετράμε με την κλίμακα Μερκάλι. Η κλίμακα Ρίχτερ δεν θα πρέπει να συγχέεται με την κλίμακα Μερκάλι, που προσδιορίζει όχι το μέγεθος, αλλά την ένταση του σεισμικού φαινομένου σε ορισμένη τοποθεσία και, επομένως, εξαρτάται από το μέγεθος, την απόσταση από το επίκεντρο του σεισμού, το υπέδαφος και από παράγοντες που επηρεάζουν την διάδοση των σεισμικών κυμάτων. Επίσης, αφού η κλίμακα Μερκάλι προσμετρά τις επιπτώσεις ενός σεισμικού φαινομένου, δεν ενδείκνυται για μετρήσεις σε ακατοίκητες ή αραιοκατοικημένες περιοχές. Η κλίμακα Μερκάλι δεν μετρά την ενέργεια που απελευθερώνεται από έναν σεισμό, όπως η κλίμακα Ρίχτερ. Αντίθετα, ασχολείται με τις επιπτώσεις ενός σεισμού σε μια δεδομένη περιοχή καθώς και με την επιτάχυνση που φθάνει στην περιοχή αυτή δηλαδή μετράει την επιτάχυνση της μετατόπισης του εδάφους. Την επιτάχυνση την μετράει σε ( g )
1 g είναι η επιτάχυνση που αποκτάει ένα σώμα όταν βρεθεί μέσα στο βαρυτικό πεδίο της Γης. Συμβολίζεται διεθνώς με το γράμμα g. Είναι μέγεθος διανυσματικό όπως ακριβώς και η επιτάχυνση. Η τιμή της δεν εξαρτάται από το βάρος του σώματος και έχει τιμή περίπου 9,8 m/s2 στην επιφάνεια της Γης. Συμπέρασμα Αυτή που καθορίζει την ένταση του σεισμού που δεν είναι άλλη από την επιτάχυνση του εδάφους που φθάνει κάτω από την κατασκευή είναι η κλίμακα Μερκάλι και όχι τα Ρίχτερ. Για τον λόγο αυτό την άλλη φορά που θα ακούσετε στα μμε ότι οι κατασκευές άντεξαν 8 Ρίχτερ χωρίς να πάθουν τίποτα αυτό να ξέρετε ότι δεν φανερώνει την αλήθεια της έντασης του σεισμού πάνω στις κατασκευές και βασικά είναι μία ψευδή είδηση. Άλλοι αστάθμητοι παράγοντες που μπορεί να επιδράσουν στην ένταση που αναπτύσσεται πάνω στην κατασκευή είναι. Άγνωστη η διεύθυνση του σεισμού, άγνωστο το ακριβές περιεχόμενο των συχνοτήτων της σεισμικής διέγερσης, άγνωστη η διάρκειά της. Ακόμα οι μέγιστες πιθανές επιταχύνσεις που δίδουν οι σεισμολόγοι, και καθορίζουν τον συντελεστή αντισεισμικού σχεδιασμού έχουν πιθανότητα υπέρβασης, μεγαλύτερης του 10%.
Ο συσχετισμός των ποσοτήτων όπως είναι οι “αδρανειακές εντάσεις – δυνάμεις απόσβεσης – ελαστικές δυνάμεις- δυναμικά χαρακτηριστικά κατασκευής – αλληλεπίδραση εδάφους κατασκευής – επιβαλλόμενη κίνηση εδάφους” είναι μη γραμμικής κατεύθυνσης και δυσκολεύουν πολύ τον σωστό αντισεισμικό σχεδιασμό. Η ποιότητα των κατασκευών και η ασφάλειά τους, είναι και συνάρτηση της οικονομικής κατάστασης των χωρών, μεταξύ των άλλων παραγόντων. Είναι ευνόητο ότι φτωχές χώρες δεν μπορούν να συγκριθούν με χώρες όπου έχουν ακριβούς σύγχρονους αντισεισμικούς κανονισμούς.
Συσχετισμός του πειράματος με την κλίμακα Mercalli.
Διόρθωση επιτάχυνσης
Το μοντέλο σε αυτό το πείραμα
https://www.youtube.com/watch?v=RoM5pEy7n9Q Από το 2,45 λεπτό μέχρι το 2,50 λεπτό μέσα σε 5 δευτερόλεπτα έκανε 20 ταλαντώσεις των 22 cm... οπότε σε 20 sec έκανε 80 ταλαντώσεις των 22 cm. Αυτές τις ταλαντώσεις από το ένα άκρο στο άλλο μετράμε, και τον αντίστοιχο χρόνο τους σε sec. Η συχνότητα (Hz) είναι το κλάσμα: ν = αριθμός τέτοιων διαδρομών /αντίστοιχο χρόνο τους. 80/20=4Hz To 9,81 είναι η γήινη επιτάχυνση και την διαιρούμε με την επιτάχυνση που βρήκαμε για να βρούμε τα g Δηλαδή πόσες φορές είναι πιο γρήγορη η επιτάχυνση από ένα σώμα που πέφτει στην γη.
Σε φυσικό σεισμό που έκανα το πείραμα με πλάτος ταλάντωσης 0,22 cm και με συχνότητα 4 Hz έχουμε ... a=( -(2*π*4)^2 * 0,22 ) / 9.81
3,14χ2=6,28χ4=25,12X25,12=631,0144X0,22=138,823/9,81= 14,15g φυσικού σεισμού
Αυτή η επιτάχυνση που βγάλαμε είναι η επιτάχυνση ενός σεισμού φυσικού μεγέθους εξασκούμενη πάνω σε ένα μοντέλο υπό κλίμακα και για αυτόν τον λόγο οι τιμές της επιτάχυνσης είναι πολύ μεγαλύτερες. Πόσο πάρα πάνω είναι η επιτάχυνση στην μικροκλίμακα δεν μπορώ δεν ξέρω να την υπολογίσω?
Σε αυτήν την επιτάχυνση των 14,15g φυσικού πραγματικού σεισμού το μοντέλο δεν εμφάνισε αστοχίες οπότε δεν μπορούμε να ξέρουμε την πραγματική επιτάχυνση που αυτό αστοχεί.
Στην Ελλάδα υπάρχουν τρείς σεισμικές ζώνες επικινδυνότητας Α, Β, και Γ. Σκοπός του σύγχρονου αντισεισμικού κανονισμού είναι να κατασκευάσει δομές που στην πιο επικίνδυνη σεισμική ζώνη την Α οι κατασκευές να αντέχουν : ( 0,36 g επιτάχυνσης ) στην Β 0,24g και στην Γ 0,16g
Στην Ελλάδα ο μεγαλύτερος καταγεγραμμένος σεισμός είχε επιτάχυνση 1g
Παγκόσμια ο μεγαλύτερος καταγεγραμμένος σεισμός είχε επιτάχυνση 3g …στην Χιλή σε σεισμό εντάσεως 9,5 Ρίχτερ Η επιτάχυνση σε ( g ) είναι η ενέργεια του σεισμού που φτάνει τελικά κάτω από την κατασκευή. Τα Ρίχτερ μετράνε την ένταση στο επίκεντρο του σεισμού. Οι πολιτικοί μηχανικοί σχεδιάζουν βάση της επιτάχυνσης ( g ) όχι βάση των Ρίχτερ.
Το μοντέλο είχε επιτάχυνση πάνω από 14,15g μετρημένο μόνο κατά τον οριζόντιο άξονα οπότε τα συμπεράσματα της χρησιμότητας της μεθόδου της ευρεσιτεχνίας πειραματικά είναι συντριπτικά συγκρίνοντάς αυτά με τον σύγχρονο αντισεισμικό σχεδιασμό..
Το δοκίμιο στο πείραμα είχε γενική μάζα βάρους 880 kg Ο δεύτερος όροφος λόγο της ανεστραμμένης δοκού που φέρει είναι πιο πολλά κιλά από το μισό οπότε θα έλεγα ότι είναι περίπου 450kg και το ισόγειο είναι 430kg Άρα για να βρούμε την δύναμη αδράνειας F πρώτα στο ισόγειο λέμε ….
F=m.α 430Χ138,823=59694Newton ή 60 kN.
και ο πρώτος όροφος 450Χ138,823=62470 Newton ή 62,47kN.
Σύνολον δύναμης F ( Αδράνεια ) 60+62,47=122,47kN
Ροπή Αδράνειας
Δύναμη Χ Ύψος ^2 άρα
Ισόγειο 60Χ0,67Χ0,67= 27kN
Πρώτος όροφος 62,47Χ1,35Χ1,35 = 113,85kN
Σύνολον Ροπή Αδράνειας 27+113,85=140,85 kN