طرق ايجاد التعجيل الأرضي
تعرف على التعجيل الأرضي
سوف نوضح التعريفات التالية لمعرفة ماهو التعجيل الأرضي:
– سرعة الأرض القصوى (PGV)
لمعرفة ما هي سرعة الأرض القصوى، يجب أولاً معرفة أتن السرعة توضح ما هي سرعة جسم معين يسير باتجاه معين على سبيل المثال جسم سرعته 50 ميلاً في الساعة بإتجاه الشرق، أما في حالة الهزات الأرضية فالسرعة هي مدى سرعة الإهتزاز لنقطة على الأرض نتج عنها لزلزال، وتصبح ذروة سرعة الأرض هي أكبر سرعة للإهتزاز قد تم سجلت داخل نقطة محددة أثناء الزلزال.
– تسريع ذروة الأرض (PGA)
أولا يجب فهم معنى التسارع، وذلك عند قيادة السيارة حيث ينشأ التسارع عند تغير السرعة من قيمة إلى أخرى، ويشمل ذلك زيادة السرعة وتقليلها. ويتم تعريف التسارع بمقدار تغير السرعة خلال فترة زمنية محددة. وعند وقوع زلزال وهزة الأرض، يعتبر هذا أيضا تسارعا. ويتم حساب أقصى قيمة للتسارع من خلال محطة معينة خلال الزلزال، ويصف عادة التسارع باستخدام وحدة الجاذبية، والتي يتم قياسها بواسطة الجاذبية الأرضية وتحديدا بقيمة 32.2 قدم/ثانية مربع.
طرق ايجاد التعجيل الأرضي
- طريقة كريينج
تستخدم طريقة Kriging تقديرا خطيا للحد الأدنى من الخطأ الموجود في المكان، حيث تصبح القيمة غير محددة، وتتيح المنهجية بشكل رئيسي وسائل الاستيفاء الأفضل، والتي تستند إلى الانحدار مع البيانات المقدمة، مع الأخذ بعين الاعتبار قيم التباين المكاني، فتقوم جميع خوارزميات الاستيفاء، مثل مربع المسافة العكسية والمخطط وظائف الأساس الشعاعي والتثليث وغيرها، بحساب قيمة محددة، وهي مجموع مرجح لقيم البيانات في المواقع المحيطة، وتتفق جميع الأوزان الخاصة بالاقتراب مع وظائف تمنح وزنا متناقصا مع زيادة المسافة بينهما، وتعتمد طريقة Kriging على وظيفة ترجيح تعتمد على البيانات بطريقة متوسطة، بدلا من استخدام وظائف عشوائية.
- ايجاد التعجيل الارضي باستخدام البندول البسيط
- البنادول البسيط.
- البنادول المركب.وهو الذي يمنح قدر تسارع الجاذبية أو مقدار التعجيل الأرضي من خلال الطريقة هذه:. g =( mG/ r^2) r
حيث أن: تعتبر M قيمة الكتله للأرض، r:هو منتصف قطر كتلة الجسم ويصبح بدايةً من المركز وضولاَ لموقع قيد الاعتبار، r: هي أتجاه الوحدة ويكون هذا الأتجاه بدايةً من مركز الجسم وصولاً حتى الموقع قيد الاعتبار، G: تعتبر قيمة ثابتة للجذب العام G، والذي يمكن أن يكون في صورة (6,67×10 ^(-11).
على ماذا تعتمد قيمة التعجيل الأرضي
تتأثر قيمة التسارع الأرضي بارتفاع الموقع عن سطح الأرض، حيث تقل قيمة التسارع كلما ارتفع الموقع عن السطح. كما يتأثر تسارع ذروة الأرض (PGA) بموقع المكان بالنسبة لخطوط العرض. وتساوي قيمة PGA أعلى قيمة تسارع تسجل خلال زلزال معين في موقع معين، ويتم اهتزاز الزلازل في كل الاتجاهات الثلاثة، ولكن يتم عرض مكونات الاهتزاز بشكل أفقي ورأسي في الرسم البياني.
تعتبر PGA الأفقية أكبر من PGA الرأسية بشكل عام، ولكن هذا ليس دائما صحيحا، خاصة قرب الزلازل الكبيرة، حيث تستخدم PGA كمقياس لشدة الهزة الأرضية، وعادة ما يتم تحديد حركة الزلازل بواسطة DBEGM من حيث PG.
بالنسبة لمقياس ريختر وقياس العزم، يعكسان قوة وشدة اهتزاز الأرض في نقطة جغرافية محددة. يتم استخدام مقياس شدة ميركالي لقياس قوة الزلزال، وفي حالة استخدام أدوات قياس PGA، يمكن استخدام أجهزة قياس التسارع. وقد يترتب على ذلك علاقة بين كثافة الاهتزازات الأرضية ومقياس ميركالي، ولكن هذه الارتباطات غير موثوقة.
التسارع الأفقي الذروة (PHA) يعتبر النوع الأكثر أستعمالاً لتسارع الأرض بالتطبيقات الهندسية، في الأغلب ما يتم أستعماله بهندسة الزلازل ويتم رسمه بصورة شائعة فوق خرائط المخاطر الزلزالية، داخل الزلزال، متصل بالأضرار التي تلحق بالأبنية والبنية التحتية متصلة بشكل وثيق مع الحركة الأرضية، كم أن PGA هي مقياسًا لها كبديل من حجم الزلزال نفسه.
التسارع الأرضي والزلازل
تعد إزاحة الأرض المسافة التي يحدث فيها حركة فوق سطح الأرض خلال الزلزال. يمكن أن يؤدي هذا إلى تغييرات في الأرض في كلا الاتجاهين الأفقي والرأسي، وتؤثر على الأشياء أو المناطق الأخرى القريبة منها. يستخدم تسارع الأرض كمقياس لتحديد سرعة إزاحة الأرض، ويحدد بسرعة واتجاه حركة الأرض من موقعها الأصلي إلى مكان جديد. كما يتم إزاحة الأرض التي تتحرك بسرعة أعلى بسرعة كبيرة أكثر، ويعد تسارع الأرض مقياسا لمعرفة سرعة تغير الأرض خلال الهزة الأرضية. يعتبر التسارع الأرضي المحور الرئيسي لتأثير اهتزاز الزلزال التقليدي حيث تتحرك الأرض بشكل عنيف في الاتجاهات الأفقية والرأسية والعلوية والسفلية.
أولاً العوامل المتسارعة
- يقوم اهتزاز الزلزال في حركة كل المحاور الأساسية الثلاثة للمبنى لأعلى ولأسفل، ولليسار ولليمين، وللأمام وللخلف، وقد يكون للحركة الجانبية في الأتجاه الأفقي اليسار واليمين ، للأمام والخلف أن تسبب ضغطًا زائد على العناصر الهيكلية التي تسعى عادةً لتحمل الأحمال الرأسية فقط كالجدران والأعمدة والعوارض.
- هناك عدة عوامل مؤثرة في أسباب الضرر التي يمكن أن يتعرض لها المبنى نتيجة اهتزاز الأرض.
- تم تصميم هذه العناصر في المباني عادة لحمل حركة جانبية مناسبة ، مثل تلك الناتجة عن الرياح أو الأحمال الزلزالية.
- عند التعرض لحدث كارثي، قد لا تتمكن الهياكل التي لا تتمتع بالدعم من المقاومة، وتبدأ في التشوه أو التشقق أو الانهيار. وقد تتضرر العناصر التي لم تتعرض للحدث الكارثي أيضًا، مما يقلل من قدرتها على تحمل الأحمال التي صممت لتحملها في الأصل.
ثانياً درجة الحركة والضغط أثناء الزلزال
- سنة البناء وحالة الهيكل للبناء.
- يتميز تصميم الهيكل بالقوة الداخلية والصلابة والاستقرار.
- تهدف خصائص التصميم إلى تقليل الأضرار الناجمة عن الزلزال.
- تتألف المواد البنائية في بناء الهيكل من الخرسانة والفولاذ والخشب ومواد أخرى.
- جودة بناء المباني.
- عند استخدام أجهزة مقاومة الزلازل، يتم عزل أو ترطيب أو نقل التأثيرات الضارة للهزات الأرضية.
- قوة الزلزال الذي هدم المبنى في الأصل.