Bir depremin sarsıntıları alt katlara göre neden bir binanın üst katlarında hissedilir? Bunun üçüncü sınıf bir kolla bir ilgisi var mı?
Bir depremin sarsıntıları alt katlara göre neden bir binanın üst katlarında hissedilir? Bunun üçüncü sınıf bir kolla bir ilgisi var mı?
Yanıtlar:
İlk olarak, ifadeniz evrensel olarak doğru değil. Bir binanın tabanının hareketi üst katlarda daha büyük veya daha az olabilir. Hareketin türüne, binanın diğer eksenlerde ne kadar serbest hareket edeceğine, kütle bina merkezine göre olduğunuz yere ve hareketin binanın herhangi bir rezonans frekansına çarpıp çarpmadığına bağlıdır.
Hareket bir rezonans frekansını uyarırsa, siz yükseldikçe hareket muhtemelen daha büyük olacaktır. Bir ucunda vantuz, dışarı çıkan esnek bir çubuk ve diğer tarafta yumuşak bir malzeme topu olan kedi oyuncaklarından birini hayal edin. Eğer vantuz ucunu biraz yana doğru hareket ettirirseniz, hareketiniz doğru frekanstaysa, topun daha büyük hareketini elde edebilirsiniz.
Zemin seviyesinin üzerinde azaltılmış bir hareket göstermek için, bir masanın üzerine bir kağıt parçası üzerinde oturan uzun ince bir kutu düşünün. Eğer kağıdı istediği gibi dönmesine izin verirken kutunun altını hareket ettirmek için kağıdı hızlı bir şekilde ileri geri hareket ettirirseniz, kutunun ortası en az hareket eder. Bunun nedeni, kutunun kütle merkezi hakkında bir kol gibi davranmasıdır. Kütle merkezi ile eşleşen "zemin" üzerinde, hareket alttan daha küçüktür. Daha sonra hareket oradan tekrar büyür.
Binanın doğal titreşim frekansları, büyük bir binada enerjinin dağılması ve birleşmeyi deneyimleyebilecek çeşitli titreşim modları ile harmonik bağlantı, alt katlarda veya üst katlarda az çok yer değiştirmeye ve az çok hıza neden olabilir. Üst ve alt katlar arasında hız veya yer değiştirme arasında evrensel bir ilişki yoktur.
Ayrıca, depremlerde iki belirgin dalga türü vardır: S dalgaları ve P dalgaları. S dalgaları yayılım için 45 derecelik bir açıda hareket eder ve depremin aslında iki faza ayrıldığı noktaya kadar yavaş yavaş P dalgalarının arkasına düşer. Bunu kişisel olarak deneyimledikten sonra, merkez üssünde veya uzakta olup olmadığınızı söylemek kolaydır, çünkü bina hareketi değişir ve deprem iki farklı zirveye sahiptir. Yeterince uzakta büyük bir deprem için sismometreye ihtiyacınız yok. İki dalga tipinin önemi, benzersiz titreşim modlarını heyecanlandırabilmeleri, bükülmeye karşı bükülmeleridir, bu nedenle bir bina için evrensel bir cevap bile yoktur.
Yüksek bir bina, zemin ve üst katlardaki hız ve frekansın mutlaka birbiriyle ilişkili olmadığını görselleştirmenin en kolay yoludur.
Temel tasarım nispeten sabittir, ancak bazı tasarımlar, yapının temel ile buluştuğu çeşitli türlerdeki mekanik yatakların kullanımı yoluyla zemin hareketini yapı hareketinden ayırmaya çalışır. Sabit temelde, yüksek bir bina depreme göre hareket eder. Vakıf olmasına rağmen ağır, dünya hala daha ağır.
Üst katlarda, bina hareketle uyumluysa, bir ışık direğini doğal frekansında itmek gibi olacaktır. Muhtemelen kırılmasını sağlayacaksınız ve üstteki hareket şiddetli olacak.
Yüksek binalarda, tipik olarak bu frekans deprem frekansından çok daha büyüktür, bu nedenle bazı enerji birikirken, çok sayıda yapısal bağlantıdaki tüm yıkıcı girişim ve dağılma nedeniyle çok azı korunur. Tehlikeli binalar on kat civarında meydana gelir. Bundan daha kısa olan bina, depremden daha hızlı titreşmek istiyor. Bundan daha uzun olan bina, depremden daha yavaş titreşmek istiyor. Aşırı yüksekliklerde, 2n veya daha yüksek titreşim modlarının çok fazla etkiye sahip olması için histerezis nedeniyle çok fazla mekanik kayıp olduğu için enerji dağılımı daha belirgin hale gelir.
İşte depremden sonra sallanan enerjiyi inşa eden binaların gerçekten harika videosu. Üstteki yanal hareketin büyük olduğunu, ancak birikimle ilgili üstteki hızların sabit temellere göre aşırı olmadığını hayal edebilirsiniz.