مقیاس های سنجش قدرت زلزله

الف) شدت زلزله (Earthquake intensity):یک مقیاس مشاهده ای و غیر دستگاهی است که بستگی به فاصله کانون تا مکان مورد نظر، مدت دوام لرزش، نوع خاک، عمق سنگ کف ودارد. مقیاس شدت زلزله مرکالی است که در سال 1902 بین 10 – 1 است. در 1932 مقیاس اصلاح شده مرکالی (MMI) که از 12 – 1 است.
در MMI 4 نوع masonavy داریم:
نوع A: طراحی خوب، اجزاء خوب، همراه با بتون و تیرآهن.
نوع B: دارای تیرآهن و بتون می باشد اما طراحی و اجرای خوبی ندارند در مقابل نیروهای جانبی مقاوم نیست.
نوع C: طراحی و اجزاء معمولی است. در سازه از سیمان استفاده شده ولی در مقابل نیروهای جانبی مقاوم نیست.
نوع D: بدون طراحی ساخته شده و سیمان و فلز ندارند و از نظر نیروی جانبی پایدار نیست. مزایای مقیاس مرکالی
1-بدون وجود ایستگاه لرزه نگاری می توان شدت زلزله ها را با توجه به خرابی سازه ها اندازه گیری کرد.
2-برای زمین لرزه های تاریخی برآوردی میتوان ارائه داد.
3-از روی شدت زلزله می توان منحنی های هم شدتIsolseismical line را رسم نمود.

معایب واحد مرکالی :1-گزارشات غیر واقعی و گزافه گویی در شرح زلزله
2-مناطقی که هیچ نوع حیاتی در آن وجود ندارد.
3-دقت شدت زلزله پائین است.

تعیین شدت خرابی بر اساس مقیاس مرکالی:1- احساس نمی شود, مگر در شرایط ویژه.تنها توسط دستگاه های لرزه نگار قابل ثبت است.
2- توسط افراد در حال استراحت و در طبقات بالای ساختمان ها حس می شود.برخی اشیاء آویزان ممکن است نوسان کنند.
3- در فضای باز و در طبقات بالایی ساختمان ها کاملا قابل احساس است.مردم آنرا بصورت زلزله شناسایی نمی کنند .ارتعاش مانند عبور کامیون است. مدت زمان لرزش قابل تخمین است.
4- در طی روز در فضای بسته توسط افراد زیادی حس می شود و در فضای باز عده معدودی حس می کنند.در شب عده ای را از خواب بیدار می کند .بشقاب ها ,پنجره ها و درب ها تکان خورده و صدا می کنند. در ماشین های ایستاده ارتعاش قابل درک است.
5- زلزله توسط هر فردی قابل احساس است. بسیاری ازخواب بیدار میشوند. برخی از پنجرهها, بشقابها و غیره شکسته میشوند. گچکاریهای ساختمانها ترک میخورند. اشیای ناپایدار واژگون میگردند. سر و صدای درختان و سایر اشیای مرتفع شنیده میشود و آونگ ساعتها متوقف میگردند. دربها باز و بسته میشوند و امتداد حرکت زمینلرزه قابل درک است.
6- زلزله توسط بسیاری از افراد حس میشود و بسیاری از مردم وحشتزده به فضای باز پناه میآورند. اشیای سنگین جابجا میشوند و قطعات از گچکاری کنده میشود. دودکشها فرو میریزند و خسارات جزئی به بار میآید. افراد به حالت نامتعادل قدم میزنند و یا میایستند. پنجرهها, دربها و بشقابها شکسته میشوند. ساختمانهای خشتی و ضعیف ترک برمیدارند. زنگهای کوچک به صدا در میآیند.
7- مردم وحشتزده به فضای باز فرار میکنند. خسارت بسیار کمی در ساختمانهایی که خوب طراحی و ساخته شدهاند وارد میشود. به ساختمانهای متوسط و معمولی خسارات جزیی و متوسط وارد میگردد. خسارات قابل ملاحظهای در ساختمانهای ضعیف و بد طراحی شد, وارد میشود. خسارت به ساختمانهای نوع(D) شامل ترک و فرو افتادن گچکاریهاست و آجرهای سست لق میشوند. ترکهایی در ساختمانهای نوع (C) به وجود میآید. ایستادن مشکل میشود و اثاثیه شکسته میشوند. زنگهای بزرگ به صدا در میآیند. زهکشهای سیمانی آبرسانی خسارت میبینند. لغزشهای کوچک اتفاق میافتد.
8-خسارت در ساختمانهایی که طراحی ویژه شدهاند, بسیار جزیی است و در ساختمانهای معمولی نوع (C ) با فروریزشهای جزیی همراه است و در ساختمانهای ضعیف نوع (D) بسیار شدید است. دیوارهای جداکننده به خارج از قاب ساختمان پرتاب میشوند. دودکشها, ستونها, دیوارها و دودکشهای کارخانهها و سنگهای یادبود سقوط میکنند. اشیای سنگین واژگون میگردند. تغییراتی در سطح آب چاهها ایجاد میشود. ماسه و گل به مقدار کم بیرون زده میشوند. رانندگی مشکل میگردد. ترکهایی در زمینهای مرطوب و شیبهای ملایم ایجاد میشود. تغییراتی در آب و درجه حرارت چشمهها و چاهها ایجاد می شود. خانههای اسکلت دار بر روی سطح پی حرکت میکند. شاخههای درختان شکسته می شوند.
9- خسارت قابل ملاحظهای در ساختمانهایی که طراحی ویژه شدهاند, ایجاد میشود. ساختمانهای اسکلتی خوب طراحی شده کج میشوند. ساختمان بر روی پی تغییر مکان میدهد. ترکهایی آشکار در زمین ایجاد میگردد. خطوط لوله زیرزمینی شکسته میشوند. وحشت عمومی بر مردم غالب میشود. ساختمانهای نوع (D) ویران میگردند و بر ساختمانهای نوع (C ) خسارت سنگین وارد میگردد و گاهی کاملاً فرو میریزند. ساختمانهای نوع (B) خسارت جدی میبینند و خسارت اساسی به پی وارد میگردد. در مناطق آبرفتی ماسه و گل بیرون میآیند.
10- سازههای چوبی خوب ساخته شده ویران میشوند. بسیاری از سازههای اسکلتدار بنایی به همراه پی ویران میشوند. در زمین ترکهای بزرگی ایجاد میگردد. خطوط راه آهن کج میشوند. زمین لغزشهای قابل ملاحظهای در کنار رودخانهها و شیبهای ملایم اتفاق میافتد. آب سر و صداهای زیادی (چلپ و چلوپ) میکند. خسارات جدی به سدها و مخازن وارد میگردد. در زمین, لغزشهای بزرگ اتفاق میافتد و آب از مخازن و کانالها و رودخانهها و دریاچهها و غیره بیرون ریخته میشود.
11- ساختمانهای کمی, استوار باقی میمانند. پلها ویران میگردند. خطوط لوله زیرزمینی کاملاً غیر قابل استفاده میشوند. خطوط راهآهن به شدت کج میشوند. زمین باتلاقی میشود. لغزشهایی در زمینهای نرم ایجاد می شود.
12- خسارت کلی, امواج برروی سطح زمین مشاهده میشوند. اشیاء به هوا پرتاب میشوند و سنگهای بزرگ جابجا می شوند.


ب):انواع مقیاسهای بزرگی
1-Mb (امواج درونی):
بزرگترین دامنه امواج لرزه ای موج p است. از آنجا که زلزله های ژرف دارای امواج سطحی کوچک یا بی اهمیت هستند, در زلزله شناسی اندازهگیری دامنه موج P (که تحت تأثیر عمق کانونی قرار نمیگیرد) متداول است و به وسیله آن بزرگی موج P تعیین میگردد.

2- Ms ( امواج سطحی):
بزرگترین دامنه موج سطحی یاموج S است. از آنجا که در زلزله های دوردست (فاصله سطحی بیش از 2000 کیلومتر), موجهای سطحی با دوره تناوب حدود 20 ثانیه غالب هستند, گوتنبرگ به منظور کمی کردن این زلزله ها, مقیاس موج سطحی را تعریف نمود. این مقیاس مبتنی بر اندازه گیری دامنه امواج سطحی با دوره تناوب 20 ثانیه میباشد که برای زمین لرزه هایی که در فاصله دورتر از km 600 ثبت شده به کار می روند.

3- Mw (امواج گشتاوری) :
بزرگای گشتاوری برای زلزله های بزرگتر از 5/7 تعریف شده است. زیرا زمین در این حالت از موج اشباع شده است. این مقیاس به علت نقص های مهم مقیاس محلی ریشتر, مقیاس بزرگی موج حجمی و تا اندازهای مقیاس بزرگی موج سطحی در تشخیص زلزله های بزرگ ابداع شده است.
از آنجا که در زلزله های بسیار بزرگ, بیشتر انرژی توسط امواج با فرکانس کوتاه تر آزاد میگردد, اکثر محققین ترجیح دادند که برای تخمین انرژی آزاد شده از پارامترهای استاتیکی نظیر گشتاور لرزهای استفاده نمایند. گشتاور لرزهای برای هر زلزله بزرگ به واسطه امواج درونی دوره بلند, امواج سطحی, نوسانات آزاد و داده های مساحی از طریق فرمول ذیل سنجیده میگردد.

4- MD (بزرگی مدت):
از این مقیاس بزرگی برای اندازه گیری سریع زلزله های کوچک (M<=3) استفاده فراوان میشود. در این مقیاس بر اساس مدت کل زلزله بر حسب ثانیه, یک بزرگی به آن منسوب میشود. در رخدادهای کوچک, معمولاً بین بزرگی مدت و بزرگی اندازه گیری شده با مقیاس ریشتر (M<=3) همبستگی وجود دارد. اما آزمون های میزان کننده همیشه فراهم نیستند و چون MD عمدتاً برای اندازه گیری زلزله های کوچک وضع شده است و بیشتر برای زلزله شناسان اهمیت دارد تا مهندسین.