تسجيل الدخول

تسجيل

انهيار المباني والطريق السريع

المؤلف:  جيرل ووكر

المصدر:  سيرك الفيزياء الطائر

الجزء والصفحة:  ص366

2025-08-11

673

قبيل، بدء المباراة الثالثة في نهائي دوري البيسبول عام 1989 في أوكلاند بولاية كاليفورنيا، ضربت المنطقة أمواج زلزالية من زلزال بلغت قوته 7,1 ريختر قُرب لوما بريتا على بعد 100 كيلومتر، مُسبِّبةً دمارًا هائلًا وأودَتْ بحياة 67 شخصا. وأوضحت الصور الفوتوغرافية التي انتشرَتْ حول العالم قطاعًا طويلًا من طريق نيميتس السريع؛ حيث انهار الطابق العلوي على الطابق السفلي، فحاصر ركَّاب السيارات وتسبب في وفاة العشرات. من الواضح أن الانهيار كان بسبب الهزة العنيفة جراء الموجات الزلزالية. لكن لماذا تعرض هذا القطاع بالتحديد من الطريق السريع لهذا الضَّرَر البالغ في حين أن بقية أجزاء الطريق السريع المتطابقة معه تقريبًا في أسلوب التشييد نجَتْ من الانهيار؟ في 19 سبتمبر عام 1995 تسببت أمواج زلزالية صادرة عن زلزال بدأ على امتداد الساحل الغربي للمكسيك في دمار فظيع وواسع النطاق في مكسيكو سيتي على بعد ما يقرب من 400 كيلومتر من مركز الزلزال. لماذا تسببت هذه الأمواج الزلزالية في هذا الدمار الكبير في مكسيكو سيتي وتسبّبت في دمار قليل نسبيًّا في طريقها إلى هناك؟ بالإضافة إلى ذلك، لماذا ضربت الأمواج الزلزالية المباني ذات الارتفاع المتوسط في مكسيكو سيتي ولم تلحق ضررًا يُذكر بالمباني المرتفعة والقصيرة؟

الجواب: كان انهيار طريق نيميتس السريع قاصرًا على الامتداد المبني على حاجز طيني سيئ التشييد تعرض للإسالة (أو للتمييع) أثناء الاهتزاز. وهذا يعني أن جزيئات الحاجز الطيني عندما تعرضت للاهتزاز تباعد بعضها عن بعض وأصبحت أكثر ميوعة (أي قادرة على التدفق) بدلا من حالتها الصُّلبة. وعندما كان الحاجز الطيني في حالة ميوعة، كان تأثير الأمواج الزلزالية أكبر منه في المناطق المحيطة التي كان يرتكز فيها الطريق السريع على رواسب صخرية. وتُعدُّ السرعة القصوى التي تمنحها الأمواج الزلزالية للجزيئات عندما تتذبذب هذه الجزيئات بفعل الأمواج من مقاييس خطورة الأمواج الزلزالية. وفي مناطق الحاجز الطيني كانت السرعة القصوى خمسة أضعاف ما كانت عليه في المناطق الصخرية على أقل تقدير، ولذلك اهتز الطريق السريع حرفيا حتى سقط أحد الطابقين على الآخر.

وفي بعض أمثلة الإسالة انزلقَتِ المنازل على الأرض كما لو كانت الرمال المتحركة قد ابتلعتها، بالإضافة إلى ذلك، من الممكن أن تتكون فؤارات حارة في المواضع التي ينطلق فيها الماء والرمال لأعلى من الأرض.

كان زلزال المكسيك زلزالاً كبيرًا (بلغت قوته 8,1 على مقياس ريختر)، لكن موجاته الزلزالية كانت أضعفَ من أن تُسبب دمارًا هائلا عندما وصلت إلى مكسيكو سيتي في النهاية. إلا أن مدينة مكسيكو سيتي مبنية إلى حد بعيد على قاع بحيرة قديمة؛ حيث ما زالت التربة طرية بفعل الماء. وعلى الرغم من أن سعة الموجات الزلزالية كانت ضعيفة في الأرض الأكثر ثباتًا في الطريق المؤدي إلى مكسيكو سيتي، فقد تزايدَتْ تزايدًا هائلا في تُربة المدينة الرخوة. علاوة على ذلك، عندما دخلت الموجات الزلزالية التربة الرخوة، انعكس بعضها بين أعلى التربة والمادة الصلبة التحتية (القاع). وعزّزت الأمواج ذات الأطوال الموجية المعينة بعضها بعضًا، مما زاد حركة الأرض وأطال مُدَّتها. وبلغت قوة التسارع بسبب الأمواج ما يقرب من G0,20 (أي 0,20 مرة من تسارع الجاذبية)، وتركز التردُّد (على نحو مفاجئ حول 0,5 هرتز. ولم يتوقف الأمر عند اهتزاز الأرض بشدة لوقت طويل على نحو يثير الدهشة، بل اهتزت مبان كثيرة متوسطة الارتفاع بترددات اهتزاز طبيعية ترددات الرنين) بلغت تقريبًا 0,5 هرتز. وكثير من هذه المباني المتوسطة الارتفاع سقط أثناء الهزة، بينما المباني القصيرة (ذات تردُّدات الرنين الأعلى) والمباني المرتفعة (ذات ترددات الرنين الأقل ظلت واقفة.