Why do buildings fall in earthquakes? - Vicki V. May

Translator: zhila aziz Reviewer: Daban Q. Jaff

Earthquakes have always been a terrifying phenomenon,

بومەلەرزە هەمیشە دیاردەیەکی ترسناک بووە،

and they've become more deadly as our cities have grown,

و کاتێک شارەکان گەشە دەکەن بولەرزەکان کوشندەتر دەبن،

with collapsing buildings posing one of the largest risks.

بە ڕووخانی ئەو بینایانە کە یەکێک لەمەترسییە گەورەکان .

Why do buildings collapse in an earthquake,

بۆچی بیناکان لە بومەلەرزەدا دەڕووخێن،

and how can it be prevented?

و چۆن ڕێگری لێ دەکرێت؟

If you've watched a lot of disaster films,

ئەگەر فیلمی زۆر کارەساتبارت بینیبێت،

you might have the idea

لەوانەیە ئەم بیرۆکەیەت هەبێت

that building collapse is caused directly by the ground beneath them

کە ڕووخانی بیناکە هۆکارەکەی ڕاستەوخۆ لە زەوییەوەیە لە ژێرەوە

shaking violently, or even splitting apart.

کە ئەوان بە توندی دەجولێن، یان تەنانەت لەت بوون.

But that's not really how it works.

بەڵام لە ڕاستیدا بەم شێوەیە کارناکات .

For one thing, most buildings are not located right on a fault line,

لەبەر ئەوەی کە، زۆربەی باڵەخانەکان ڕاستەوخۆ ناکەونە سەر هێڵی هەڵە،

and the shifting tectonic plates go much deeper than building foundations.

و چینە تەکتۆنیەکان زۆر قوڵترن لە چاو ژێرەوەی بیناکان.

So what's actually going on?

کەواتە بەڕاستی چی ڕوودەدارت؟

In fact, the reality of earthquakes and their effect on buildings

لە ڕاستیدا، راستی بومەلەرزەکان و کاریگەری لەسەر بیناکان

is a bit more complicated.

کەمێک ئاڵۆزە.

بۆ تێگەیشتنی زیاتر، ئەندازیارانی تەلارسازی و ئەندازیارەکان مۆدێلەکان بەکاردەهێنن،

To make sense of it, architects and engineers use models,

like a two-dimensional array of lines representing columns and beams,

وەک ڕیزێکی دوو دووری بۆ پیشاندانی ستوونەکان و بیمەکان،

or a single line lollipop with circles representing the building's mass.

یان هێڵ و بازنەیەک بۆ پیشاندانی بارستایی بیناکە.

Even when simplified to this degree, these models can be quite useful,

تەنانەت کاتێک ئەو مۆدێلانە تا ئەم ڕادەیە سادە بن دەکرێت بە سوود بن،

as predicting a building's response to an earthquake

بۆ پێشبینی کاردانەوەی بیناکە بەپێی بوومەلەرزەکە

is primarily a matter of physics.

ئەوە بە شێوەیەکی سەرەکی دەربارەی فیزیایە.

Most collapses that occur during earthquakes

زۆربەی ئەو ڕووخانانەی کە لە بوومەلەرزەکەدا ڕوودەدات

aren't actually caused by the earthquake itself.

لەڕاستیدا بەهۆی خودی بوومەلەرزەکەوە نییە.

Instead, when the ground moves beneath a building,

لەجیاتی ئەوە، کاتێک زەویەکە لەژێر باڵەخانەیەک دەجوڵێت،

it displaces the foundation and lower levels,

بناغەی بیناکە دەگوازێتەوە بۆ ئاستی نزمتر،

sending shock waves through the rest of the structure

و شەپۆلەکانی شۆک بە ناو باقی پێکهاتەکاندا دەنێرێت

and causing it to vibrate back and forth.

و وادەکات کە بیناکە بۆ دواوە و پێشەوە بلەرزێت.

The strength of this oscillation depends on two main factors:

هێزی ئەم هەڵوەشانە پشت بە دوو هۆکاری سەرەکی دەبەستێت:

the building's mass, which is concentrated at the bottom,

کۆی بارستایی بیناکە کە لە بناغەکەیدا کۆکراوەتەوە،

and its stiffness,

هەروەها سەختی و سفتی بیناکە،

which is the force required to cause a certain amount of displacement.

کە ئەو هێزە بڕی دڵنیای لە وێرانکاریەکە دیاری دەکات.

Along with the building's material type and the shape of its columns,

جگە لە جۆری کەرستەکانی بیناکە و شێوەی ستونەکانی،

stiffness is largely a matter of height.

سەختی و سفتی بیناکە تا ڕادەیەکی زۆر گرینگە بۆ بەرزی بیناکە.

Shorter buildings tend to be stiffer and shift less,

بەڵەخانە کورتەکان سفتترن و کەمتر دەجوڵێن،

while taller buildings are more flexible.

لە کاتێکدا بالەخانە بەرزترەکان زیاتر لە گۆڕاندا دەبن .

لەوانەیە وا بیر بکەیتەوە کە دروست کردنی بینا کورتەکان چارەسەرەکە بێت

You might think that the solution is to build shorter buildlings

بۆ ئەوەی کە کەمترین جوڵەیان هەبێت. بەڵام بوومەلەرزەکەی ساڵی

so that they shift as little as possible.

But the 1985 Mexico City earthquake is a good example of why that's not the case.

١٩٨٥ ی شاری مەکسیکۆ سیتی نموونەیەکی باشە بۆ ئەوەی نیشانی بدەین کە وا نییە.

During the quake,

لەکاتی بومەلەرزەکە،

many buildings between six and fifteen stories tall collapsed.

زۆربەی ئەو باڵەخانانەی کە لە نێوان شەش بۆ پازدە نهۆم بوون رووخان.

What's strange is that while shorter buildings nearby did keep standing,

ئەوەی سەیر ئەوە بوو کە باڵەخانە کورتترەکانی نزیک لەوان پارێزراو بوون،

buildings taller than fifteen stories were also less damaged,

هاروەها باڵەخانەکان کە بەرزتر بوون لە پازدە نهۆم کەمتر زیانیان پێگەیشتبوو ،

و ئەو باڵەخانانەی کە بەرزی مامناوەندیان هەبوو و ڕووخان

and the midsized buildings that collapsed

were observed shaking far more violently than the earthquake itself.

وا تێبینی کران کە باڵەخانەکان زیاتر لە خودی بومەلەرزەکە دەلەرزانەوە.

How is that possible?

بەڵام ئەمە چۆن دەبێت؟

The answer has to do with something known as natural frequency.

وەڵآمەکە پەیوەندی بە شتێکەوە هەیە کە بە فرێکانسە سروشتیەکان ناو دەبرێت.

In an oscillating system,

لە سیستەمێکی لەرینەوەدا،

the frequency is how many back and forth movement cycles occur within a second.

فرێکانسەکان ژمارەی ئەو جوڵانەیە بۆ دواوە و پێشەوە کە لە ماوەی یەک چرکەدا ڕوودەدەن.

This is the inverse of the period,

ئەمە پێچەوانەی ئەو ماوەیەیە،

which is how many seconds it takes to complete one cycle.

کە چەند چرکەی پێویستە بۆ تەواو کردنی یەک خول.

And a building's natural frequency, determined by its mass and stiffness,

و فرێکانسی سروشتی بینایەک بەهۆی بارستای و سەختەیەکەیەوە دیاریکراوە،

is the frequency that its vibrations will tend to cluster around.

ئەو فرێکانسانەن کە لە لەرینەوەکان لە دەوری یەک کۆدەبێتەوە.

Increasing a building's mass slows down the rate at which it naturally vibrates,

زیادکردنی بارستایی باڵەخانەیەک ڕێژەی لەرینەوە سروشتیەکان کەم دەکات،

لە هەمان کاتدا زیادکردنی سەختی بیناکە هۆکارە بۆ خێراتر کردنی لەرینەوەکان.

while increasing stiffness makes it vibrate faster.

So in the equation representing their relationship,

کەواتە ئەو هاوکێشەییەی کە نوێنەرایەتی پەیوەندیەکانیان دەکەن،

stiffness and natural frequency are proportional to one another,

سەختی و فرێکانسە سروشتیەکان ڕێژەی ڕاستەوخۆیان هەیە لەگەل یەکتردا،

while mass and natural frequency are inversely proportional.

لە کاتێکدا بارستایی و فریکانسە سروشتییەکان ڕێژەی پێچەوانەیان هەیە.

What happened in Mexico City was an effect called resonance,

ئەوەی لە مەکسیکۆ سیتی ڕوویدا کاریگەریەک بوو بەناوی ریسۆنانس،

where the frequency of the earthquake's seismic waves

کە تێیدا فرێکانسی شەپۆلەکان لە شەپۆلی بومەلەرزەکەوە

happen to match the natural frequency of the midsized buildings.

بە ڕێژەییەکی زۆر فرێکانسە سروشتیەکان بەر بینا بەرزیە مامناوەندەکان دەکەون.

Like a well-timed push on a swingset,

وەک سەعاتێکت ڕێک و پێک،

each additional seismic wave amplified the building's vibration

هەر شەپۆلێکی دەرکەوتووی لەراوە لەرینەوەی بیناکەی زیاتر دەکرد

in its current direction,

لەو ئاڕاستەیەی هەیەتی،

causing it to swing even further back, and so on,

تەنانەت دەبووە هۆی ئەوەی کە لەوەش زیاتر بەرەو دواوە بڕوات،

eventually reaching a far greater extent than the initial displacement.

لە کۆتایی دا زیاتر دەبوو بۆ زۆر لە جوڵە سەرەتەییەکان .

Today, engineers work with geologists and seismologists

ئەمڕۆ، ئەندازیاران لەگەڵ زەوەیناسان و بومەلەرزە ناسان

to predict the frequency of earthquake motions at building sites

کاردەکەن بۆ پێشبینی کردنی جوڵەی دووبارەی بومەلەرزە لە شوێنی بیناسازی

in order to prevent resonance-induced collapses,

بۆ ئەوەی ڕێ لە ڕووخانی ڕیسۆنانس بگیرێت،

taking into account factors such as soil type and fault type,

بە لەبەرچاوگرتنی چەند فاکتەرێک وەک جۆری خاک و جۆری هەڵە،

as well as data from previous quakes.

هەروەها داتاکانی بومەلەرزەکانی پێشوو.

Low frequencies of motion will cause more damage to taller

لەرینەوە فرێکانسە نزمەکان زیاتر زیان بە باڵەخانە بەرزەکان دەگەیەنن

and more flexible buildings,

و ئەو بینایانەی سەخت نین،

while high frequencies of motion pose more threat

لە کاتێکدا ڕێژەی بەرزی لەرینەوەکان هەڕەشەی زیاترن

to structures that are shorter and stiffer.

بۆ ئەو بینایانەی کە کورتتر و سەختترن.

Engineers have also devised ways to abosrb shocks

هەروەها ئەندازیاران ڕێگەیان بۆ داتاشینی شۆکەکان هەیە

and limit deformation using innovative systems.

و بە کارهینانی سیستمی داهێنەرانە خراپبوونەکانی سنووردار کردووە.

Base isolation uses flexible layers

بەکارهێنانی چینی نەرمی جیاکراوەی بناغەکان

to isolate the foundation's displacement from the rest of the building,

بۆ جیاکردنەوەی بناغەی جێگۆڕکێییەکە لە بەشەکانی تری بیناکە،

while tuned mass damper systems cancel out resonance

لە کاتێک دا کە سیستمەکانی بارستایی دامپەر ریسۆنانس هەلدەوەشێنێتەوە

by oscillating out of phase with the natural frequency

بە لادانی لە قۆناغی فرێکانسە سروشتیەکان

to reduce vibrations.

بۆ کەمکردنەوەی لەرینەوەکان.

لە کۆتاییدا، ئە بینایانەی کە بە پارێزراوی دەمێننەوە ئەوانە نین کە زۆر سەخت و سفتن

In the end, it's not the sturdiest buildings that will remain standing

but the smartest ones.

بەڵکو ئەو بینایانەی کە بە زیرەکیەوە دروست کراون دەمێننەوە.