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

Translator: Harun Delikaya Reviewer: Daban Q Jaff

Earthquakes have always been a terrifying phenomenon,

Erdhej hergavan bûne fenomenên xofdar,

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

û bi mezinbûna bajaran bêtir kujende bûne,

bînayên ku hildiweşin xetereyeke pir mezin tînin meydanê.

with collapsing buildings posing one of the largest risks.

Why do buildings collapse in an earthquake,

Dema ku erdhej çêdibe bîna çima hildiweşin,

and how can it be prevented?

û meriv çito dikare ber lê bigirê?

If you've watched a lot of disaster films,

Eger ku te gelek ji fîlmên bobelatî temaşe kiribe,

you might have the idea

dibe ku wiha bifikirî,

that building collapse is caused directly by the ground beneath them

ji ber ku zemînê di bin bînayê da zêde diheje an jî diqelişe

shaking violently, or even splitting apart.

bîna hildiweşe.

But that's not really how it works.

Rastiya vê tiştekî din e.

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

Di esasa xwe da, piraniya bînayan rasterast li ser xeta fayê cih nagirê,

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

û livîna lewheyên tektonîk ji bingeha avahiyê gelek gelekî kûrtir e.

So what's actually going on?

Ka li wir çi diqewime?

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

A rast, rastiya erdhejan û bandora wan ya li ser avahiyan

is a bit more complicated.

piçek aloztir e.

Bo fêmkirina vê yekê, mîmar û endezyaran, hin model bi kar anîn ku

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

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

mîna xêzên du rehendî yên ku stûn û kêranan temsîl dikin,

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

an jî lolîpopên biçember li ser xêzekî baristeya bînayê temsîl dikin.

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

Ev çende hêsankirî jî bin, dibe ku ev model gelekî kêrhatî bin.

as predicting a building's response to an earthquake

Texmînkirina berteka avahiyan ya li hember erdhejê

is primarily a matter of physics.

serê pêşîn mijara fizîkê ye.

Most collapses that occur during earthquakes

Piraniya avahiyên di dema erdhejê de hildiweşin

aren't actually caused by the earthquake itself.

sedema vê ya rastîn ne erdhej bixwe ye.

Instead, when the ground moves beneath a building,

Li dewsa vê, dema ku zemînê di binê avahiyê de tevdigere,

it displaces the foundation and lower levels,

ev yek bingeha avahiyê û tebeqeyên jêrîn diguherîne,

sending shock waves through the rest of the structure

pêlên şokê dişîne beşa mayî ya avahiyê

and causing it to vibrate back and forth.

û dibe sedema leqîna ber bi paş û pêş.

The strength of this oscillation depends on two main factors:

Hêza hejikînê girêdayî du hêmanên sereke ye:

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

Baristeya avahiyê, ev li jêr tov dibe,

and its stiffness,

û hişkahiya wan,

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

ya ku hêza pêwîst ya ji bo mîqdarek guhertina cih e.

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

Digel cûreyê kereseyê û dirûvê stûnan,

stiffness is largely a matter of height.

hişkahî bêhtir girêdayî bilindahiyê ye.

Avahiyên nizmtir bimeyl in ku hîn hişktir bin û kêmtir tevbigerin,

Shorter buildings tend to be stiffer and shift less,

while taller buildings are more flexible.

digel vê avahiyên berztir hîn çemînbartir in.

You might think that the solution is to build shorter buildlings

Dibe tu bihizrî ku çareserî çêkirina bînayên nizm e,

so that they shift as little as possible.

ji ber ku heya ji dest tê kêm tevdigere.

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

Lê erdheja 1985î ya Meksîkoyê mînakek baş e, nîşan dide rewş cudatir e.

During the quake,

Wexta ku erdhej çêbû,

many buildings between six and fifteen stories tall collapsed.

bînayên di navbera şeş û pazdeh qatan de gelek ji wan hilweşiyan.

Tiştê ecêb ev e ku bînayên nizm ên li kêlekê li piya man,

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

buildings taller than fifteen stories were also less damaged,

bînayên ji panzdeh qatî berztir jî kêm zirar girtin,

and the midsized buildings that collapsed

û bînayên navîncî yên ku hilweşiyan e

were observed shaking far more violently than the earthquake itself.

di dema erdhejê de hîn dijwartir hejiyane.

How is that possible?

Çawa pêkan e gelo?

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

Cewab di frekansa xwezayî de weşarî ye.

In an oscillating system,

Di sîstemeke hejikê de,

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

frekans hêjmara çerxa hareketa ber bi paş û pêş e ya di çirkekî de pêk tê.

This is the inverse of the period,

Ev berovajî periyodê ye,

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

hêjmara çirkên pêwîst e bo temamkirina dewrekî.

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

Di bînayekî de frekansa xwezayî, ji layê bariste û hişkahiya wê ve diyar dibe,

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

ev frekansa xwezayî meyla kombûna li dor lerzan e.

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

Zêdekirina baristeya bînayekî rêjeya lerizîna xwezayî kêm dike,

while increasing stiffness makes it vibrate faster.

zêdekirina hişkahiya wê jî lerizîna wê lezgîntir dike.

So in the equation representing their relationship,

Ango di hevsenga têkiliyan de ,ku ev têkiliyan temsîl dike,

stiffness and natural frequency are proportional to one another,

hişkahî û frekansa xwezayî rêjedarên hev in,

while mass and natural frequency are inversely proportional.

wê demê bariste û frekansa xwezayî dij-rêjedarên hev in.

What happened in Mexico City was an effect called resonance,

Tiştê ku li Meksîkoyê rû dabû bandora resonansê bû.

where the frequency of the earthquake's seismic waves

Frekansa pêlên sîsmîk yên erdhejê,

happen to match the natural frequency of the midsized buildings.

di bînayên navîncî de hevberê frekansa xwezayî bû.

Like a well-timed push on a swingset,

Wekî ku hêlekaneke ku tam di wextê xwe hatiye defdan,

each additional seismic wave amplified the building's vibration

her pêleke sîsmîk ya pêvek lerza bînayê ya di hêla

in its current direction,

heyî de zêde dike.

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

Dibe sedema zêdetir kilîna ber bi paş û hwd,

eventually reaching a far greater extent than the initial displacement.

dawiya dawî guhertina cih ji ya ewil derbas dibe.

Today, engineers work with geologists and seismologists

Îro, endezyar digel jeologan û sîsmologan dixebitin

to predict the frequency of earthquake motions at building sites

ku di qadên avahiyan de frekansa hareketa erdhejê pêşbînî bikin.

in order to prevent resonance-induced collapses,

Bo rê li ber girtina hilweşînên sedem-resonansî bigire,

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

faktorên notanî cûreya axê û cûreya fayê dide ber çavan,

as well as data from previous quakes.

him jî ji daneyên erdhejên pêşîn sûd werdigire.

Low frequencies of motion will cause more damage to taller

Hareketa frekans nizm, zirarê bêhtir dide bînayên berztir

and more flexible buildings,

û çemînbartir.

while high frequencies of motion pose more threat

Wê demê hareketa frekans berz, gefan bêhtir li

to structures that are shorter and stiffer.

bînayên nizmtir û hişktir dixwe.

Engineers have also devised ways to abosrb shocks

Endezyar di heman wextî de rêyên mêtina şokan digerin

and limit deformation using innovative systems.

û ji bo teşe guhertinan sînordar bikin sîstemên nûjen bi kar dînin.

Base isolation uses flexible layers

Di îzolasyona bermalê de tebeqên çemînbar tên bikaranîn

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

da ku cih guhertina bingehê ji beşa din ya avahiyê îzole bike.

while tuned mass damper systems cancel out resonance

Sîstema bariste damper ya sazkirî, bi hejika derveyî fazê

by oscillating out of phase with the natural frequency

to reduce vibrations.

resonansê parseng dike.

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

Dawîn, bînayên herî saxlem na bînayên herî zîrek

but the smartest ones.

li piya dimînin.