Dlaczego występują trzęsienia ziemi?
Miliony lat temu na Ziemi istniał tylko jeden duży kontynent. Ze względu na ruchy we wnętrzu Ziemi' stopniowo ulegała ona rozerwaniu, tworząc na płynnej skale pojedyncze płyty, które oddalały się od siebie. Tak powstały nasze kontynenty, jakie znamy dzisiaj. Ponieważ wiadomo, że nasza planeta jest okrągła, prędzej czy później płyty te spotkały się ponownie głęboko pod ziemią.
Uderzenie tak ogromnych warstw skalnych uwalnia bardzo dużo energii i można odczuć oddziaływanie tej siły na podłoże. Ziemia trzęsie się, często trwające kilka sekund lub minut , ale 'jest to wystarczające, aby spowodować spustoszenie. W krajobrazie pojawiają się pęknięcia, a zniszczenia nie ograniczają się do całych miast.
W przypadku wystąpienia trzęsienia ziemi siła trzęsienia jest określana na podstawie oceny sejsmograficznej. Istnieje skala, która umożliwia sklasyfikowanie zdarzenia. W wyniku tego powstaje wartość zwana wielkością. Przeskok od jednej wartości do drugiej oznacza dziesięcio, a nawet trzydziestokrotny wzrost wielkości trzęsienia ziemi. Zatem wielkość od 8 do 9 odpowiada dziesięciokrotnie silniejszemu trzęsieniu ziemi.
- Wielkość poniżej 4,0: zwykle bez uszkodzeń
- Wielkość powyżej 5,0: kilka poważnych uszkodzeń
- Wielkość powyżej 7,0: rozległe, niszczące szkody na dużych obszarach
Każdego dnia dochodzi do około 1000 mniejszych trzęsień ziemi , ale ludzie prawie ich nie zauważają. W przypadku większych imprez sytuacja wygląda inaczej. Wspomnieliśmy o jednym z najbardziej znanych przykładów trzęsienia ziemi w XXI wieku.
Trzęsienie ziemi na Haiti w 2011 roku
W 2011 roku Haiti nawiedziło poważne trzęsienie ziemi , w którym zginęło setki tysięcy ludzi. Haiti to jeden z najbiedniejszych regionów świata, położony bezpośrednio na granicy płyty karaibskiej i północnoamerykańskiej. Zwykle obie płyty przesuwają się obok siebie w pionie, ale jak to często bywa, praktyka niekoniecznie jest zgodna z teorią.
Na przykład płyta karaibska przesuwa się na wschód o około 20 mm rocznie i jest ściskana przez płytę północnoamerykańską. Z technicznego punktu widzenia przesunięcie to nazywa się odrzuceniem. Przez 40 lat na tym odcinku panowała niebezpieczna cisza, co jest wyraźnym sygnałem ostrzegawczym. W końcu historyczne trzęsienia ziemi miały tu miejsce już wcześniej.
Przez około minutę i 8 mil pod powierzchnią ziemi wydarzyło się: Regionem wstrząsnęło trzęsienie ziemi o sile 7,0. Tylko 25 km od stolicy. Nastąpiło dziewięć kolejnych wstrząsów wtórnych. Duża część zabudowy ulega zniszczeniu, a ze zboczy gór osuwają się całe slumsy. Około 316 000 ludzi umiera , 310 000 zostaje rannych, a prawie 2 miliony z 11 milionów ludzi jest obecnie bez dachu nad głową. Ale w jaki sposób trzęsienie ziemi w znanej strefie trzęsienia ziemi może pochłonąć tak wiele istnień ludzkich?
Nie było planów zapobiegawczych dla takiego przypadku. Trzęsienie ziemi wydarzyło się około godziny przed zmrokiem i nie było prądu. Niedostateczna infrastruktura i lekarstwa w słabo wyposażonych placówkach medycznych, a także nieodpowiedni system opieki zdrowotnej, doprowadziły do aktów przemocy i grabieży. W tych okolicznościach zginęło więcej osób.
Do tej pory region nie podniósł się z tego, pomimo pomocy finansowej. Korupcja, bieda i przemoc pozostają śmiertelną mieszanką , która mocno trzyma Haiti. Jak do tego doszło i czy możemy, jako inżynierowie, zapewnić, że skutki takich trzęsień są mniej dotkliwe?
Formy trzęsień ziemi
Istnieją różne formy trzęsienia ziemi. W przypadku aktywności wulkanicznej dochodzi do trzęsień ziemi w wyniku ruchów we wnętrzu Ziemi. Na przykład Islandia często musi radzić sobie z tego typu trzęsieniem ziemi.
Większość trzęsień ziemi na naszej planecie ma charakter tektoniczny. To tutaj spotykają się płyty tektoniczne, tak jak w przypadku katastrofy na Haiti. Uwalnianie energii, gdy skorupa ziemska przesuwa się poniżej poziomu morza, również powoduje tsunami.
W podpowierzchni geologicznej występuje wiele zagłębień. W przypadku zawalenia się jednego z nich może wystąpić tak zwane trzęsienie ziemi. W latach 2000 i 2009 coś takiego zdarzyło się w Hamburgu, gdzie zawaliły się wykopy solne, czyli podziemne konstrukcje solne.
Jak zabezpieczyć budynki przed trzęsieniem ziemi
Trzęsienia ziemi to naturalne zjawiska , którym po prostu nie można zapobiec. Nawet przy dzisiejszej technologii' przewidywanie trzęsień ziemi działa tylko na kilka sekund przed zdarzeniem. W najlepszym razie wystarczy, aby uciec z budynku na dużą otwartą przestrzeń lub pod ościeżnicę. Pozostaje nam więc tylko zapewnić, aby nasze konstrukcje były jak najbardziej odporne na trzęsienia ziemi.
Na szczęście w Niemczech istnieje tylko kilka obszarów zagrożonych trzęsieniem ziemi. Zachęcamy do skorzystania z naszego narzędzia do geolokalizacji, aby sprawdzić, w jakim stopniu Twój region jest jednym z tych obszarów. Jeżeli podczas planowania budowy zostanie ustalone, że możliwe są trzęsienia ziemi o określonej sile, należy zwrócić uwagę na tak zwaną ciągliwość podczas budowy. Oznacza to, że budynki muszą być w stanie wytrzymać odkształcenia w wyniku trzęsienia ziemi o odpowiedniej sile bez uszkodzenia konstrukcji.
narzędzie do geolokalizacjiNa przykład należy unikać miękkich pocisków, które są podparte tylko na słupach, a prawie na ścianach. Tylko na podporach jest zbyt chwiejny dla budynku, gdy grunt zaczyna się poruszać. Awaria konstrukcji byłaby wcześniej zaprogramowana.
Ponadto należy zastosować jak najdłuższe podpory , aby siły tnące nie były zbyt duże i nie prowadziły do awaryjnych pęknięć. Skoki sztywności, czyli nagłe przejścia między elementami o różnych kształtach, również w znacznym stopniu wpływają na stateczność budynku. Ponadto korzystne są zwarte konstrukcje , z wyraźnymi krawędziami i bez pomysłowych zakrzywionych konstrukcji.
W przypadku trzęsienia ziemi, drgania powodują obrót budynku wokół środka masy , czyli zazwyczaj środka rzutu. Idealnie, tutaj znajduje się również środek oporu konstrukcji. Symetria może więc uratować budynek. A co najważniejsze: Lepiej mieć za dużo statyki niż za mało! Jeżeli jeden element konstrukcyjny ulegnie uszkodzeniu, pozostałe powinny być w stanie odpowiednio go zamortyzować.
Tyle planowania. Co jeszcze może sprawić, że budynek będzie odporny na trzęsienia ziemi? W tym miejscu wrzucamy do przestrzeni pojęcie " izolacja sejsmiczna ". W ten sposób budynek zostaje oddzielony od podłoża. Jak to działa? Podpory sejsmiczne wibrują wraz z gruntem i absorbują te ruchy. Trzęsienie nie przenosi się lub prawie wcale nie przenosi się na budynek powyżej odsprzęgnięcia. Istnieją nawet amortyzatory dla konstrukcji.
Wniosek: Budynek odporny na trzęsienia ziemi
Stwierdzamy zatem, że niebezpieczeństwo trzęsień ziemi w poszczególnych regionach naszej ziemi można dość dobrze sklasyfikować dzięki zapisom sejsmicznym. Dzięki temu możemy przewidzieć, czy i w jakim stopniu budynek musi być odporny na trzęsienia ziemi w określonym miejscu. Możemy przynajmniej uchronić nasze budynki przed zniszczeniem przez naturalne trzęsienia ziemi - a tym samym również przed życiem ludzi, którzy się w nich znajdują.
Należy mieć nadzieję, że w pewnym momencie nasza technologia będzie w stanie niezawodnie i na czas przewidywać trzęsienia ziemi , tak aby jak najwięcej osób mogło dotrzeć w bezpieczne miejsce na wypadek sytuacji awaryjnej. Programy do analizy statyczno-wytrzymałościowej firmy Dlubal' pomagają w testowaniu i projektowaniu wpływu trzęsień ziemi na projektowany model budynku. W ten sposób zwiększamy bezpieczeństwo budynków obliczanych za pomocą naszego oprogramowania.
Dziękujemy za zainteresowanie tym ważnym tematem. Czekamy na Was ponownie w kolejnym odcinku naszego podcastu - słyszymy lub czytamy!
