مقیاس مرکالی – مقیاس مهندسی شدت زلزله

موج لرزه ای

مدتی پیش در سایتهای خبری, خبری با عنوان ” برجی مقاوم در برابر زلزله ۲۰ ریشتری ” منتشر شد که البته سوژه خنده بسیاری از مهندسین شد! همانطور که میدانید به اشتباه مقاومت سازه ها را با مقیاس ریشتر بیان میکنند که البته با توجه به اینکه ریشتر تنها انرژی آزاد شده در زلزله را مشخص میکند و با توجه به فاصله سازه از کانون زلزله و دیگر شرایط از جمله خاک زیر پی ساختمان و … نمیتواند مقیاس خوبی برای بیان مقاومت باشد. در واقع مقیاس مهندسی برای تعیین میزان خسارات وارد بر ساختمانها بر اثر زلزله مرکالی است که در این مقاله قصد داریم این مقیاس را معرفی کنیم.

مقیاس شدت مرکالی یک مقیاس زمین لرزه ای برای اندازه گیری شدت یک زلزله است. این مقیاس اثرات یک زلزله را اندازه میگیرد و با مقیاس بزرگای گشتاوری که معمولا برای یک زلزله گزارش میشود و شدت زلزله را بر اساس میزان انرژی آزاد شده آن اندازه میگیرد متفاوت میباشد. در واقع شدت یک زلزله تماما توسط بزرگی آن اندازه گیری نمیشود.

مقیاس مرکالی تاثیر زلزله را بر روی اجسام روی زمین اعم از سازه ها – انسانها – طبیعت و … را از I (غیر قابل احساس) تا XII (تخریب کامل) تعیین کمیت میکند. این مقادیر به فاصله محل تا کانون زلزله بستگی دارد. که بدین ترتیب بیشترین خسارت در ناحیه رومرکزی (نقطه عمود بر سطح زمین از کانون زلزله) ایجاد میشود. اطلاعاتی که  از افرادی که زلزله خاصی را تجربه کرده اند جمع آوری میشود به ما کمک میکند تا شدت زلزله را بر حسب مقیاس مرکالی در آن منطقه تعیین کنیم.

این مقیاس ابتدا با نام مقیاس Rosi-Forel و البته با ۱۰ درجه استفاده شد که پس از بازنگری آن توسط آتشفشان شناس ایتالیایی, مرکالی, با نام مقیاس مرکالی معروف شد. در سال ۱۹۰۲ دو درجه دیگر توسط فیزیک دان ایتالیایی, Adolfo Cancani به این مقیاس اضافه شد. این مقیاس بعدها توسط متخصص ژئوفیزیک آلمانی, August Heinrich Sieberg , بطور کلی بازنگری شد و به مقیاس  مرکالی – کانکانی – سیبرگ (MCS) معروف گشت. همچنین پس از تغییراتی که در این مقیاس توسط افراد دیگری از جمله دو فرد انگلیسی و چارلز ریشتر (مخترع مقیاس ریشتر) بر روی آن ایجاد شد امروزه این مقیاس با نام مقیاس اصلاح شده مرکالی شناخته میشود. (بصورت مخفف MMI یا MM)

در درجات پایین تر مقیاس اصلاح شده مرکالی به میزان احساس شدن زلزله توسط افراد پرداخته میشود و در درجات بالاتر آن به میزان خسارات وارده به سازه.

جدول زیر بصورت تقریبی مقیاس اصلاح شده مرکالی را با مقیاس بزرگای گشتاوری مقایسه میکند:

در زیر هر درجه از مقیاس اصلاح شده مرکالی بصورت خلاصه توضیح داده شده است:

I: احساس نمیشود (کمترین شدت زلزله)

II: تنها در طبقات بالای ساختمانهای بلند و توسط عده کمی احساس میشود.

III: در طبقات بالایی کاملا احساس میشود اما لرزش ایجاد شده همانند عبور کامیون است.

IV: توسط افراد زیادی احساس میشود.

V: توسط هر فردی قابل احساس است. (امتداد زمین لرزه معلوم است)

VI: اشیاء سنگین جابجا میشوند و خسارت جزئی وارد میگردد.

VII: مردم وحشت زده میشوند. خسارت کمی در ساختمانهای با طراحی و اجرای خوب, خسارت جزئی در ساختمانهای معمولی و خسارت جدی در ساختمانهای با طراحی و اجرای بد ایجاد میشود.

VIII: ساختمانهای معمولی خسارت قابل توجهی میبینند. ساختمانهای با طراحی و یا اجرای نامناسب فرو ریزش کامل و یا خسارت بسیار زیاد. اما ساختمانهای با طراحی و اجرای خوب خسارت جزئی میبینند.

IX: خسارت قابل توجهی در ساختمانها با طراحی و اجرای خوب خطوط لوله زیر زمینی شکسته میشوند.

X: سازه های چوبی خوب ساخته شده نیز خسارت میبینند. خطوط راه آهن کج میشوند. سد ها و مخازن خسارت میبینند.

XI: ساختمانهای کمی استوار میمانند. پلها ویران میشوند.

XII: خسارت فراگیر است. اجسام به هوا پرتاب میشوند. امواج زلزله بر روی سطح زمین قابل ملاحظه است.

برای مشاهده شبیه ساز مقیاس مرکالی اینجا کلیک کنید ( با حجم ۲٫۰۴ مگابایت )

فلش شبیه سازی زلزله با مقیاس مرکالی

مقیاس مرکالی بر حسب مواردی از جمله دامنه لرزش – فرکانس لرزه – حداکثر سرعت و یا حداکثر شتاب زمین لرزه بیان نمیشود. درک انسانها از زمین لرزه در زلزله های با شدت کم به حداکثر شتاب و در زلزله های با شدت زیاد به حداکثر سرعت همبسته است.

مقایسه مقیاس مرکالی با مقیاس بزرگای گشتاوری یا دیگر مقیاسهای بزرگای زلزله از جمله ریشتر:

برای یک زلزله خاص تاثیرات متفاوتی در نقاط مختلف وجود دارد. به همین دلیل برای یک زلزله مقیاس مرکالی با توجه به محل مورد نظر متفاوت است اما برای هر زلزله تنها ۱ بزرگا داریم.