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

1,789,004 views ・ 2015-01-26

TED-Ed


Κάντε διπλό κλικ στους αγγλικούς υπότιτλους παρακάτω για να αναπαραγάγετε το βίντεο.

Μετάφραση: Christos Selemeles Επιμέλεια: Lucas Kaimaras
00:07
Earthquakes have always been a terrifying phenomenon,
0
7080
3506
Οι σεισμοί ήταν πάντα ένα τρομακτικό φαινόμενο
00:10
and they've become more deadly as our cities have grown,
1
10586
3465
και έχουν γίνει ακόμη πιο θανατηφόροι καθώς οι πόλεις μας έχουν μεγαλώσει
00:14
with collapsing buildings posing one of the largest risks.
2
14051
3669
και τα κτίρια που καταρρέουν είναι ένας από τους μεγαλύτερους κινδύνους.
00:17
Why do buildings collapse in an earthquake,
3
17720
2559
Γιατί καταρρέουν τα κτίρια όταν γίνεται σεισμός
00:20
and how can it be prevented?
4
20279
2477
και πώς μπορούμε να το αποτρέψουμε;
00:22
If you've watched a lot of disaster films,
5
22756
2238
Αν έχετε δει πολλές ταινίες καταστροφής,
00:24
you might have the idea
6
24994
1107
ίσως έχετε την εντύπωση
00:26
that building collapse is caused directly by the ground beneath them
7
26101
3472
ότι η κατάρρευση των κτιρίων οφείλεται στο ότι έδαφος από κάτω τους
00:29
shaking violently, or even splitting apart.
8
29573
3404
δονείται βίαια ή ακόμη και χωρίζεται στα δύο.
00:32
But that's not really how it works.
9
32977
2321
Αλλά δεν γίνεται ακριβώς έτσι.
00:35
For one thing, most buildings are not located right on a fault line,
10
35298
4076
Κατ' αρχάς, τα περισσότερα κτίρια δεν βρίσκονται πάνω από κάποιο ρήγμα
00:39
and the shifting tectonic plates go much deeper than building foundations.
11
39374
4592
και οι μετακινούμενες τεκτονικές πλάκες
βρίσκονται πολύ βαθύτερα από τα θεμέλια των κτιρίων.
00:43
So what's actually going on?
12
43966
2350
Τι πραγματικά συμβαίνει, λοιπόν;
00:46
In fact, the reality of earthquakes and their effect on buildings
13
46316
3761
Στην πραγματικότητα, η επίδραση των σεισμών στα κτίρια
00:50
is a bit more complicated.
14
50077
1988
είναι λίγο πιο περίπλοκη.
Για να την κατανοήσουν οι αρχιτέκτονες και μηχανικοί χρησιμοποιούν μοντέλα
00:52
To make sense of it, architects and engineers use models,
15
52065
3217
00:55
like a two-dimensional array of lines representing columns and beams,
16
55282
4496
όπως μία δισδιάστατη συστοιχία γραμμών που αναπαριστούν κολώνες και δοκούς
00:59
or a single line lollipop with circles representing the building's mass.
17
59778
5654
ή αυτές τις γραμμές σαν γλυφιτζούρια, που αναπαριστούν τη μάζα του κτιρίου.
01:05
Even when simplified to this degree, these models can be quite useful,
18
65432
3848
Ακόμα και με τόση απλούστευση, τα μοντέλα μπορεί να είναι πολύ χρήσιμα,
01:09
as predicting a building's response to an earthquake
19
69280
2729
καθώς η πρόβλεψη της απόκρισης ενός κτιρίου σε έναν σεισμό
01:12
is primarily a matter of physics.
20
72009
2544
είναι κυρίως αντικείμενο της Φυσικής.
01:14
Most collapses that occur during earthquakes
21
74553
2315
Οι περισσότερες καταρρεύσεις κατά τη διάρκεια των σεισμών,
01:16
aren't actually caused by the earthquake itself.
22
76868
3464
στην ουσία δεν προκαλούνται από τον ίδιο τον σεισμό.
01:20
Instead, when the ground moves beneath a building,
23
80332
2927
Αντίθετα, όταν το έδαφος σείεται κάτω από ένα κτίριο,
01:23
it displaces the foundation and lower levels,
24
83259
3025
μετατοπίζει τα θεμέλια και τα κατώτερα τμήματα
01:26
sending shock waves through the rest of the structure
25
86284
2691
στέλνοντας ωστικά κύματα στην υπόλοιπη δομή
01:28
and causing it to vibrate back and forth.
26
88975
2859
κάνοντάς τη να δονείται παλινδρομικά.
01:31
The strength of this oscillation depends on two main factors:
27
91834
4302
Η δύναμη αυτής της ταλάντωσης εξαρτάται από δύο κύριους παράγοντες:
01:36
the building's mass, which is concentrated at the bottom,
28
96136
3060
τη μάζα του κτιρίου, που είναι συγκεντρωμένη χαμηλά,
01:39
and its stiffness,
29
99196
1372
και την ακαμψία της,
01:40
which is the force required to cause a certain amount of displacement.
30
100568
4027
που είναι η απαιτούμενη δύναμη για να προκληθεί μια συγκεκριμένη μετατόπιση.
01:44
Along with the building's material type and the shape of its columns,
31
104595
3560
Μαζί με τα υλικά του κτιρίου και το σχήμα των κολονών του,
01:48
stiffness is largely a matter of height.
32
108155
3052
η ακαμψία εξαρτάται κυρίως από το ύψος.
01:51
Shorter buildings tend to be stiffer and shift less,
33
111207
2898
Τα χαμηλότερα κτίρια είναι γενικά πιο άκαμπτα και μετατοπίζονται λιγότερο,
01:54
while taller buildings are more flexible.
34
114105
3242
ενώ τα ψηλότερα κτίρια είναι πιο εύκαμπτα.
01:57
You might think that the solution is to build shorter buildlings
35
117347
3210
Ίσως σκέφτεστε ότι η λύση είναι να χτίζονται χαμηλότερα κτίρια,
02:00
so that they shift as little as possible.
36
120557
2286
ώστε να μετατοπίζονται κατά το λιγότερο δυνατό.
02:02
But the 1985 Mexico City earthquake is a good example of why that's not the case.
37
122843
5857
Αλλά ο σεισμός του 1985 στην Πόλη του Μεξικού
είναι ένα καλό παράδειγμα του γιατί αυτό δεν ισχύει.
02:08
During the quake,
38
128700
1112
Κατά τη διάρκεια του σεισμού κατέρρευσαν πολλά κτίρια με 6 ως 15 ορόφους.
02:09
many buildings between six and fifteen stories tall collapsed.
39
129812
4210
02:14
What's strange is that while shorter buildings nearby did keep standing,
40
134022
3977
Το περίεργο είναι ότι ενώ χαμηλότερα κτίρια παραδίπλα δεν κατέρρευσαν,
02:17
buildings taller than fifteen stories were also less damaged,
41
137999
4406
κτίρια ψηλότερα από 15 ορόφους επίσης έπαθαν μικρότερες ζημιές
02:22
and the midsized buildings that collapsed
42
142405
2150
και τα κτίρια μεσαίου ύψους που κατέρρευσαν
02:24
were observed shaking far more violently than the earthquake itself.
43
144555
4175
κουνιόντουσαν πολύ πιο βίαια από τον ίδιο τον σεισμό.
02:28
How is that possible?
44
148730
1860
Πώς είναι δυνατό αυτό;
02:30
The answer has to do with something known as natural frequency.
45
150590
3732
Η απάντηση σχετίζεται με κάτι που ονομάζεται φυσική συχνότητα.
02:34
In an oscillating system,
46
154322
1666
Σε ένα ταλαντούμενο σύστημα,
02:35
the frequency is how many back and forth movement cycles occur within a second.
47
155988
5593
η συχνότητα είναι πόσες παλινδρομικές κινήσεις γίνονται σε ένα δευτερόλεπτο.
02:41
This is the inverse of the period,
48
161581
2150
Είναι το αντίστροφο της περιόδου,
02:43
which is how many seconds it takes to complete one cycle.
49
163731
3789
που είναι πόσα δευτερόλεπτα χρειάζονται για να γίνει μία παλινδρομική κίνηση.
02:47
And a building's natural frequency, determined by its mass and stiffness,
50
167520
4243
Η φυσική συχνότητα ενός κτιρίου, που εξαρτάται από τη μάζα και την ακαμψία του,
02:51
is the frequency that its vibrations will tend to cluster around.
51
171763
3567
είναι η συχνότητα στην οποία τείνει να δονείται περισσότερο.
02:55
Increasing a building's mass slows down the rate at which it naturally vibrates,
52
175330
4947
Αύξηση της μάζας του κτιρίου μειώνει τον ρυθμό με τον οποίο δονείται φυσικά,
03:00
while increasing stiffness makes it vibrate faster.
53
180277
3558
ενώ αύξηση της ακαμψίας του, το κάνει να δονείται γρηγορότερα.
03:03
So in the equation representing their relationship,
54
183835
2357
Έτσι, στην εξίσωση που τις συνδέει,
03:06
stiffness and natural frequency are proportional to one another,
55
186192
3719
η ακαμψία και η φυσική συχνότητα είναι ανάλογες η μία της άλλης,
03:09
while mass and natural frequency are inversely proportional.
56
189911
4273
ενώ η μάζα και η φυσική συχνότητα είναι αντιστρόφως ανάλογες.
03:14
What happened in Mexico City was an effect called resonance,
57
194184
3474
Το φαινόμενο που συνέβη στην Πόλη του Μεξικού ονομάζεται συντονισμός,
03:17
where the frequency of the earthquake's seismic waves
58
197658
2540
κατά τον οποίο η συχνότητα των σεισμικών κυμάτων του σεισμού
03:20
happen to match the natural frequency of the midsized buildings.
59
200198
4337
τυχαίνει να ταυτίζονται με τη φυσική συχνότητα των κτιρίων μεσαίου ύψους.
03:24
Like a well-timed push on a swingset,
60
204535
2921
Όπως μία ώθηση της κούνιας κατά την κατάλληλη χρονική στιγμή,
03:27
each additional seismic wave amplified the building's vibration
61
207456
3755
κάθε επιπρόσθετο σεισμικό κύμα ενίσχυε τη δόνηση του κτιρίου
03:31
in its current direction,
62
211211
1841
προς την κατεύθυνση που είχε,
03:33
causing it to swing even further back, and so on,
63
213052
3564
κάνοντάς το να δονείται ακόμα πιο πέρα και ούτω καθεξής,
03:36
eventually reaching a far greater extent than the initial displacement.
64
216616
4687
μέχρι που η μετατόπισή της έγινε πολύ μεγαλύτερη από την αρχική.
03:41
Today, engineers work with geologists and seismologists
65
221303
3382
Σήμερα οι μηχανικοί συνεργάζονται με γεωλόγους και σεισμολόγους
03:44
to predict the frequency of earthquake motions at building sites
66
224685
4017
για να προβλέψουν τη συχνότητα των σεισμικών κινήσεων σε νέες οικοδομές
03:48
in order to prevent resonance-induced collapses,
67
228702
2924
ώστε να αποτρέψουν τις καταρρεύσεις που οφείλονται σε συντονισμό,
03:51
taking into account factors such as soil type and fault type,
68
231626
3397
λαμβάνοντας υπόψη παράγοντες όπως το είδος του εδάφους και τα ρήγματα,
03:55
as well as data from previous quakes.
69
235023
2924
καθώς και δεδομένα από προηγούμενους σεισμούς.
03:57
Low frequencies of motion will cause more damage to taller
70
237947
3050
Κινήσεις με χαμηλότερες συχνότητες
προκαλούν μεγαλύτερη ζημιά σε ψηλότερα και πιο εύκαμπτα κτίρια,
04:00
and more flexible buildings,
71
240997
1868
04:02
while high frequencies of motion pose more threat
72
242865
2924
ενώ υψίσυχνες κινήσεις απειλούν περισσότερο
04:05
to structures that are shorter and stiffer.
73
245789
2764
κατασκευές με χαμηλότερο ύψος και μεγαλύτερη ακαμψία.
04:08
Engineers have also devised ways to abosrb shocks
74
248553
2763
Οι μηχανικοί έχουν επίσης βρει τρόπους να απορροφούν τις δονήσεις
04:11
and limit deformation using innovative systems.
75
251316
3631
και να περιορίζουν την παραμόρφωση χρησιμοποιώντας καινοτόμα συστήματα.
04:14
Base isolation uses flexible layers
76
254947
2476
Η απομόνωση της βάσης χρησιμοποιεί εύκαμπτα στρώματα
04:17
to isolate the foundation's displacement from the rest of the building,
77
257423
3923
για να απομονώσει τη μετατόπιση των θεμελίων από το υπόλοιπο κτίριο,
04:21
while tuned mass damper systems cancel out resonance
78
261346
3879
ενώ ρυθμισμένα συστήματα απόσβεσης εξουδετερώνουν τον συντονισμό
04:25
by oscillating out of phase with the natural frequency
79
265225
3311
ταλαντευόμενα εκτός φάσης με τη φυσική συχνότητα, ώστε να μειώσουν τις δονήσεις.
04:28
to reduce vibrations.
80
268536
1767
04:30
In the end, it's not the sturdiest buildings that will remain standing
81
270303
3532
Τελικά, δεν είναι τα στιβαρότερα κτίρια που θα παραμείνουν όρθια,
04:33
but the smartest ones.
82
273835
1642
αλλά τα εξυπνότερα.
Σχετικά με αυτόν τον ιστότοπο

Αυτός ο ιστότοπος θα σας παρουσιάσει βίντεο στο YouTube που είναι χρήσιμα για την εκμάθηση της αγγλικής γλώσσας. Θα δείτε μαθήματα αγγλικών που διδάσκουν κορυφαίοι καθηγητές από όλο τον κόσμο. Κάντε διπλό κλικ στους αγγλικούς υπότιτλους που εμφανίζονται σε κάθε σελίδα βίντεο για να αναπαράγετε το βίντεο από εκεί. Οι υπότιτλοι μετακινούνται συγχρονισμένα με την αναπαραγωγή του βίντεο. Εάν έχετε οποιαδήποτε σχόλια ή αιτήματα, παρακαλούμε επικοινωνήστε μαζί μας χρησιμοποιώντας αυτή τη φόρμα επικοινωνίας.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7