भूकंप मार्गदर्शक सूचना क्र. १०
भूकंपादरम्यान लवचिक इमारतींचे हेलकावे :
भूकंपाच्या हादऱ्यांदरम्यान जेव्हा जमीन हादरते, तेव्हा इमारतीच्या पायासह इमारत मागे आणि पुढे हेलकावे खाते. जर इमारत दृढ असेल तर इमारतीचा प्रत्येक बिंदू जमिनीच्या हालचालीच्या प्रमाणाइतका सरकतो. परंतु बहुतांश इमारती लवचिक असतात आणि म्हणून त्यांचे (इमारतींचे) विविध घटक सापेक्षप्रमाणात मागे आणि पुढे सरकतात.
एक अशी कल्पना करा की एका काथ्याच्या दोरीचे टोक इमारतीच्या छताला बांधले आहे आणि दुसरे टोक एका ट्रॅक्टरला बांधले गेले आहे. अशा परिस्थितीमध्ये ट्रॅक्टर चालू करून ते पुढे चालवत नेल्यास इमारत देखील त्या ट्रॅक्टरच्या दिशेला ओढली जाईल (आकृती १अ).
जर इमारत लवचिक असेल तर हे ओढ बल अधिक असेल. आता जर दोरी तोडून टाकली तर इमारत क्षितिज पातळीत मागे आणि पुढे हेलकावे खात राहील आणि काही वेळाने आपल्या मूळपदावर येईल (आकृती १ब). हे इमारतीचे हेलकावे आवर्तित असतील. हेलकाव्यांच्या एका संपूर्ण आवर्तनाला (म्हणजेच एका संपूर्ण मागे आणि पुढे होणाऱ्या हालचालीस) लागणारा वेळ (सेकंदामध्ये) हा सारखाच असतो. आणि त्याला इमारतीचा मूलभूत नैसर्गिक काल T असे म्हणतात. T चे मूल्य इमारतींची सुनम्यता आणि वस्तुमान यांवर अवलंबून असते. जेवढी सुनम्यता जास्त तेवढा T दीर्घ आणि जास्त वस्तूमान म्हणजे दीर्घ T. सामान्यपणे उंच इमारती अधिक सुनम्य असतात आणि त्यांचे वस्तुमान देखील अधिक असते. आणि म्हणूनच त्यांचा नैसर्गिक काल T देखील दीर्घ असतो. याच्याविरुद्ध कमी ते मध्यम उंचीच्या इमारतींना साधारणपणे लघू T असतो. (०.४ सेकंदापेक्षा कमी). मूलभूत नैसर्गिक काल T हा इमारतीचा मूळ गुणधर्म आहे. इमारतीतील कुठल्याही बदलामुळे तिचा T बदलतो. साधारणत: १ ते २० मजली इमारतींचा नैसर्गिक काल T ०.०५ ते २.० सेकंदादरम्यान असतो. आकृती २ मध्ये विविध संरचनांच्या नैसर्गिक कालाची काही उदाहरणे देण्यात आली आहेत.
सुनम्यतेचे महत्त्व :
भूकंपादरम्यान जमिनीच्या हादऱ्यांमध्ये अनेक लघु ते दीर्घ अशा विविध वारंवारिता असलेल्या तरंगांचा समावेश असतो (आकृती ३) एका तरंगाला गतीचे एक आवर्तन पूर्ण करण्यास लागणारा कालावधी म्हणजे भूकंपलहरींचा काल होय. साधारणपणे, भूकंपाच्या हादऱ्यांदरम्यान उठणाऱ्या तरंगांचा काल ०.०३ ते ३३ सेकंद यादरम्यान असतो. यामध्ये काही भूकंपलहरी इतरांपेक्षा अधिक तीव्र असू शकतात.
भूकंपलहरींची एका विशिष्ट इमारतीजवळील तीव्रता अनेक घटकांवर अवलंबून असते, त्यात भूकंपाचे परिमाण, अपिकेंद्रीय अंतर आणि विवक्षित स्थळी पोहोचण्याआधी भूकंपलहरींनी ज्या जमिनीतून प्रवास केला त्या जमिनीचा प्रकार इ. अनेक बाबींचा समावेश होतो.
नमुनेदाखल एखाद्या शहरात विविध आकार आणि मापांच्या अनेक इमारती असतात. त्यांचे वर्गीकरण करण्यासाठी मूलभूत नैसर्गिक काल T हा एक मार्ग आहे. या इमारतींच्या खालील जमिनीची गती शहरांतील विविध ठिकाणी बदलत जाते (आकृती ४अ). भूकंपादरम्यान लघु काल असलेल्या भूकंप लहरींमुळे लघु काल असलेल्या इमारतींचा प्रतिसाद अधिक असतो आणि याउलट भूकंप लहरींमध्ये दीर्घ काल असलेल्या इमारतींचा प्रतिसाद देखील अधिक असेल. म्हणजेच इमारतीच्या T चे मूल्य आणि भूकंपलहरींच्या गतीचे गुणधर्म (उदा., भूकंपलहरींचा काल आणि आयाम) यामुळे काही इमारती इतरांच्या तुलनेत अधिक हादरतील. दक्षिण अमेरीकेतील १९६७ च्या कॅरॅकस भूकंपादरम्यान इमारतींचा प्रतिसाद इमारतीच्या खालील मृदेच्या थराच्या जाडीवर अवलंबून असल्याचे आढळून आले.
आकृती ४आ मध्ये दाखविल्याप्रमाणे ३ ते ५ मजली उंच इमारतींच्या क्षतीची तीव्रता जमिनीखाली मृदेची जाडी ४० ते ६० मीटर असलेल्या भागात अधिक आढळून आली आणि त्यापेक्षा अधिक मृदेची जाडी असलेल्या भागात कमीत कमी आढळून आली याविरूद्ध, क्षतीची तीव्रता १० ते १४ मजली इमारतीच्या अगदी उलट होती. जिथे मृदेचे आच्छादन १५० ते ३०० मीटरच्या दरम्यान होते, तिथे क्षतीची तीव्रता अधिक होती आणि मृदेचे कमी आच्छादन असलेल्या ठिकाणी कमी होती आणि इथे जमिनीच्या खालील मृदेच्या थराचा गाळणी म्हणून उपयोग होतो. ज्यातून जमिनीच्या काही लहरी त्याला पार करून उर्वरीत गाळल्या जातात.
सुनम्य इमारती क्षितिज पातळीत तुलनेने अधिक विस्थापित होतात. परिणामी इमारतीतील काचेच्या खिडक्या आणि त्या समान काही असंरचनात्मक घटकांना क्षती होऊ शकते किंवा त्यांचा मोठ्या प्रमाणावर विनाश होऊन त्या जमिनदोस्त देखील होऊ शकतात. बहुमजली इमारतीच्या विशेषत: उंच मजल्यावरील नुसती ठेवलेली फडताळे उलटून पडू शकतात. ह्या क्षतीमुळे इमारतीच्या सुरक्षिततेवर जरी परिणाम झाला नाही तरी त्यामुळे मोठ्या प्रमाणावर आर्थिक नुकसान तसेच त्यातील रहिवाशांना दुखापत किंवा त्यांच्यात घबराट निर्माण होऊ शकते.
संदर्भ :
- IITK-BMTPC – भूकंपमार्गदर्शक सूचना क्र. १०.
समीक्षक – सुहासिनी माढेकर
