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

ငလျင်တွေအတွင်းမှာ အဆောက်အဦတွေ ဘာဖြစ်လို့ ပြိုလဲကြတာလဲ? - Vicki V. May

Translator: Myo Aung Reviewer: sann tint

Earthquakes have always been a terrifying phenomenon,

ငလျင်တွေဟာ အစဉ်ပဲ ကြောက်စရာ ကပ်ဘေးကြီးဖြစ်ခဲ့ပါတယ်၊

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

မြို့တွေဟာ ပိုပိုကြီးလာကြကာ အဆောက်အဦကြီးတွေ ပြိုလဲနိုင်ကြတဲ့

with collapsing buildings posing one of the largest risks.

အန္တရာယ်ဟာ ပိုပိုကြီးထွားလာနေပါတယ်။

Why do buildings collapse in an earthquake,

အဆောက်အဦတွေ ငလျင်ထဲမှာ ပြိုလဲကြတာ ဘာကြောင့်လဲ၊

and how can it be prevented?

အဲဒါကို ဘယ်လိုလုပ် ဟန့်တားလို့ ရမလဲ။

If you've watched a lot of disaster films,

ခင်ဗျားတို့ဟာ ကပ်ဘေးဆိုင်ရာ ရုပ်ရှင်တွေ တသီကြီး မြင်ခဲ့ဘူးရင်၊

you might have the idea

အဆောက်အဦတွေ ပြိုလဲရခြင်းရဲ့ အကြောင်းရင်းက

that building collapse is caused directly by the ground beneath them

၎င်းတို့ရဲ့ အောက်က မြေဟာ ပြင်းထန်စွာ လှုပ်ခါမှုကြောင့်

shaking violently, or even splitting apart.

ဒါမှမဟုတ် မြေအက်ကွဲသွားမှုကြောင့် ဖြစ်တာ ခန့်မှန်းနိုင်ကြမှာပါ။

But that's not really how it works.

ဒါပေမဲ့ တကယ်တမ်းတွင်ကျတော့ အဲဒါဟာ မမှန်ကန်ပါဘူး။

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

အဆောက်အဦ အများစုတို့ဟာ ငလျင်ကြောင်း ပေါ်မှာ တည်ရှိကြတာ မဟုတ်ပါ၊

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

ပြီးတော့ ကမ္ဘာ့အပေါ်ယံလွှာ လှုပ်ခါမှုဟာ အဆောက်အဦတွေရဲ့ အခြေခံအုတ်မြစ်မှ သိပ်ကိုဝေးလို့ပါ။

So what's actually going on?

ဒီတော့ တကယ်ြဖစ်ပျက်တာက ဘာလဲ။

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

လက်တွေ့ဘဝထဲမှာ ငလျင်ဆိုတဲ့ အရှိတရားနဲ့

အဆောက်အဦအပေါ် ၎င်းတို့ အကျိုးသက်ရောက်ကြပုံဟာ

is a bit more complicated.

နည်းနည်းလေး ပိုပြီးရှုပ်ထွေးပါတယ်။

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

အဲဒါကို နားလည်နိုင်ရန်အတွက် ဗိသုကာများ နဲ့ အင်ဂျင်နီယာများဟာ

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

ကော်လံများ နဲ့ အလင်းတန်းများလို လိုင်းနှစ်လိုင်းပါတဲ့ ရုပ်လုံးကြွ လိုင်းတန်းများကို

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

ဒါမှမဟုတ် လိုင်းတလိုင်းတည်းနဲ့ အဆောက်အဦရဲ့ အလေးချိန်ကို စက်ဝိုင်းများအဖြစ် သုံးကြပါတယ်။

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

အဆောက်အဦ တခုက ငလျင်ကို တုံ့ပြန်ပုံဟာ ရူပဗေဒ သဘောကို အဓိကအားဖြင့် ဆောင်တာမို့လို့

as predicting a building's response to an earthquake

မော်ဒယ်ကို အဲဒီလို ရိုးရှင်းစွာ ပုံဖေါ်လိုက်ကိုင်မှုကတောင်မှ

is primarily a matter of physics.

များစွာမှ အကျိုးရှိနိုင်ပါတယ်။

Most collapses that occur during earthquakes

ငလျင်တွေ အတွင်းမှာ ကြုံရတဲ့ ပြိုလဲမှု အများစုတို့ဟာ

aren't actually caused by the earthquake itself.

ငလျင် ကိုယ်နှိုက်ကြောင့် ဖြစ်ပျက်ခဲ့တာ မဟုတ်ပါဘူး။

Instead, when the ground moves beneath a building,

အဲဒါအစား၊ အဆောက်အဦ တခုရဲ့ အောက်က မြေ ရွေ့လားတဲ့ အခါမှာ၊

it displaces the foundation and lower levels,

၎င်းဟာ အခြေခံအုတ်မြစ်နဲ့ အောက်ပိုင်း အလွှာများကို နေရာရွေ့စေပါတယ်၊

sending shock waves through the rest of the structure

အဲဒါကြောင့် အဆောက်အအုံရဲ့ ကျန်တဲ့ အပိုင်းများဆီကို ရိုက်ခတ်မှုလှိုင်းများကို ပို့လွှတ်ပြီး

and causing it to vibrate back and forth.

၎င်းကို ရှေ့နောက် လှုပ်ခါစေပါတယ်။

The strength of this oscillation depends on two main factors:

အဲဒီလှုပ်ခါမှုရဲ့ အင်အားဟာ အကြောင်းရင်း နှစ်ခုပေါ်မှာမူတည်ပါတယ်၊:

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

အောက်ခြေမှာ စုစည်းနေတဲ့ အဆောက်အဦရဲ့ အလေးချိန်နဲ့

and its stiffness,

၎င်းရဲ့ တောင့်ခံမှု၊

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

အတိုင်းအတာ တခုအထိ ရွေ့ရှားမှု ဖြစ်စေဖို့ လိုအပ်တဲ့ အား အပေါ်မှာ မူတည်ပါတယ်။

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

အဆောက်အဦကို ဆောက်လုပ်ရန် သုံးခဲ့တဲ့ ပစ္စည်း အမျိုးအစား နဲ့ ၎င်းရဲ့ တိုင်များရဲ့ ပုံစံတွေအပြင်

stiffness is largely a matter of height.

တောင့်ခံမှုဟာ အဓိကအားဖြင့် အမြင့်နဲ့ သက်ဆိုင်ပါတယ်။

Shorter buildings tend to be stiffer and shift less,

ပိုတိုတဲ့ အဆောက်အဦတွေဟာ ပိုတောင်ခံနိုင်ကြကာ ရွေ့ရှားမှု ပိုနည်းပါတယ်၊

while taller buildings are more flexible.

ပိုမြင့်ကြတဲ့ အဆောက်အဦတွေဟာ ပိုလို့ကို ပျော့ပျောင်းနိုင်ကြပါတယ်။

You might think that the solution is to build shorter buildlings

ဒါကြောင့်မို့လို့ ရွေ့ရှားမှု အနည်းဆုံးဖြစ်ဖို့အတွက် တိုတဲ့ အဆောက်အဦများကို

so that they shift as little as possible.

ဆောက်လုပ်ခြင်းဟာ လိုတဲ့ အဖြေဖြစ်နိုင်တယ်လို့ ခင်ဗျားတို့ ထင်နိုင်ကြပါတယ်။

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

ဒါပေမဲ့ ၁၉၈၅ ခုနှစ်တုန်းက Mexico မြို့ထဲက ငလျင်ကိုကြည့်ရင် အဲဒီလို မဟုတ်တာကို တွေ့နိုင်ပါတယ်။

During the quake,

အဲဒီငလျင် အတွင်းမှာ ခြောက်ထပ်မှ ဆယ့်ငါးထပ် အကြားရှိ

many buildings between six and fifteen stories tall collapsed.

အဆောက်အဦအများဟာ ပြိုလဲသွားခဲ့ကြပါတယ်။

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

အဲဒီမှာ ထူးဆန်းနေတာက၊ ပိုနိမ့်ကြတဲ့ အဆောက်အဦတွေ အနီးအနားမှာ ရပ်နေခဲ့ကြချိန်မှာ

buildings taller than fifteen stories were also less damaged,

ဆယ့်ငါးထပ်ထက် ပိုမြင့်ကြတဲ့ အဆောက်အဦတွေဟာလည်း ပျက်စီးမှု ပိုနည်းခဲ့ကြပါတယ်၊

and the midsized buildings that collapsed

ပြီးတော့ ပြင်းထန်စွာ ခံစားခဲ့ကြရတဲ့ အလယ်လတ် အဆောက်အဦတွေဟာ

were observed shaking far more violently than the earthquake itself.

ငလျက် ကိုယ်နှိုက် လှုပ်ခါခဲ့တာကို ပိုလို့ကို လှုပ်ခါခဲ့ကြကြောင်း တွေ့ခဲ့ရပါတယ်။

How is that possible?

ဘယ်လိုလုပ်ပြီး အဲဒီလို ဖြစ်နိုင်ခဲ့တာလဲ။

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

အဖြေကို သဘာဝ ကြိမ်နှုန်းလို့ ခေါ်ကြတဲ့ ထဲမှာ ရှာဖွေကြရန် ဖြစ်ပါတယ်။

In an oscillating system,

တုန်ခါနေတဲ့ စနစ်တခုအတွက်

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

တစက္ကန့်အတွင်းမှာ တွေ့နုနိုင်တဲ့ ရှေ့နောက် စက်ဝန်းတွေကို ကြိမ်နှုနတ်းလို့ ခေါ်ပါတယ်။

This is the inverse of the period,

အချိန်ကာလ ကျတော့ ၎င်းနဲ့ ပြောင်းပြန်သဘောဖြစ်ပြီး၊

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

စက်ဝန်း တစ်ခု ပြီးမြောက်အောင် ကြာတဲ့ အချိန်ဖြစ်ပါတယ်။

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

အဆောက်အဦ တခုရဲ့ သဘာဝ ကြိမ်နှုန်းကို ၎င်းရဲ့ အလေးချိန် နဲ့ တောင့်ခံမှု ပေါ်မှာမူတည်ပြီး၊

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

အဲဒီကြိမ်နှုန်းဟာ ၎င်းရဲ့ ပုံမှန်ရှိတတ်တဲ့ လှုပ်ခါမှုလှုပ်ခါမှုပါပဲ။

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

အဆောက်အဦရဲ့ ဒြပ်ထုကို တိုးပေးမယ်ဆိုရင် ၎င်းရဲ့ သဘာဝ တုန်ခါမှုနှုန်းဟာကျဆင်း လာပါမယ်၊

while increasing stiffness makes it vibrate faster.

တချိန်တည်းမှာ တောင့်ခံမှုကို မြှင့်ပေးမယ်ဆိုရင် တုန်ခါမှုကို ပိုမြန်လာစေပါတယ်။

So in the equation representing their relationship,

အဲဒါကြောင့်မို့လို့ အဒီဆက်စပ်မှုကို ညီမျှခြင်းဖြင့် ရေးချမယ်ဆိုရင်၊

stiffness and natural frequency are proportional to one another,

တောင်ခံမှု နဲ့ သဘာဝ ကြိမ်နှုန်းတို့ဟာ တခုနဲ့တခု အချိုးကျ ဖြစ်ပေမဲ့၊

while mass and natural frequency are inversely proportional.

ဒြပ်ထု နဲ့ သဘာဝ ကြိမ်နှုန်းကျတော့ ပြောင်းပြန် အချိုးကျကြပါတယ်။

What happened in Mexico City was an effect called resonance,

Mexico မြို့မှာ ကြုံခဲ့ရတဲ့အဖြစ်က resonance ခေါ် ကြိမ်နှုန်းထပ်သွားမှု၊

where the frequency of the earthquake's seismic waves

တနည်း၊ ငလျင်ရဲ့ ငလျင်လှိုင်းများရဲ့ ကြိမ်နှုန်းဟာ

happen to match the natural frequency of the midsized buildings.

အလယ်အလတ်အရွာ် အဆောက်အဦများရဲ့ သဘာဝ ကြိမ်နှုန်းနဲ့ တိုက်ဆိုင်သွားခဲ့လို့ပါ။

Like a well-timed push on a swingset,

ဒန်းကစားရာတွင် အချိန်ကိုက်ပြီး တွန်းပေးမှုလိုပဲ၊

each additional seismic wave amplified the building's vibration

ငလျင်ရဲ့ လှိုင်းတခုချင်းစီဟာ အဆောက်အဦရဲ့ တုန်ခါမှုကို ပိုလို့ကို မြင့်လာစေခဲ့ကာ

in its current direction,

၎င်းရဲ့ လက်ရှိ ဦးတည်ချက်ဖက်နဲ့ တူနေလို့၊

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

၎င်းဟာ ရှေ့နောက် တိုးတိုးယမ်းလာခြင်းဖြင့်၊

eventually reaching a far greater extent than the initial displacement.

ကနဦး ရွေ့ရှားမှုထက် များစွာမှကို ပိုပြီး လှုပ်ခါစေပါတယ်။

Today, engineers work with geologists and seismologists

ဒီနေ့တွင်၊ အင်ဂျင်နီယာများဟာ ဘူမီဗေဒ နဲ့ ငလျင်ပါရဂူတို့နဲ့ လက်တွဲလျက်

to predict the frequency of earthquake motions at building sites

အဆောက်အဦကို ဆောက်နေတဲ့ နေရာတွေမှာ ငလျင် လှုပ်ရှားမှုတွေရဲ့ ကြိမ်နှုန်းကို ခန့်မှန်းကြကာ

in order to prevent resonance-induced collapses,

ခုနကပြောခဲ့တဲ့ ကြိမ်နှုန်းထပ်မှုကြောင့် ပြိုလဲမှုများကို ဟန့်တားဖို့ အားထုတ်ကြပါတယ်၊

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

မြေဆီလွှာ အမျိုးအစား၊ မြေကြီးလွှာရဲ့ အမျိုးအစားတွေအပြင်

as well as data from previous quakes.

အရင့်အရင် ငလျင်များထဲက ဒေတာများကို အခြေခံပြီး ခန့်မှန်းဖို့ ကြုးစားကြပါတယ်။

Low frequencies of motion will cause more damage to taller

လှုပ်ရှားမှု ကြိမ်နှုန်း နည်းလျှင် ပိုမြင့်ကာ ပိုပြီး ပျော့ပြောင်းကြတဲ့

and more flexible buildings,

အဆောက်အဦတွေကို ပိုပြီး ထိခိုက်နစ်နာစေမှာဖြစ်သလို၊

while high frequencies of motion pose more threat

လှုပ်ရှားမှု ကြိမ်နှုန်း ပိုမြင့်မားလျှင် ပိုနိမ့်ကာ ပိုပြီး တောင့်ခံနိုင်ကြတဲ့

to structures that are shorter and stiffer.

အဆောက်အဦတွေကို ပိုပြီး ထိခိုက်နစ်နာစေပါလိမ့်မယ်။

Engineers have also devised ways to abosrb shocks

အင်ဂျင်နီယာများဟာ လှုပ်ခါမှုများကို ဆုပ်ယူကာ

and limit deformation using innovative systems.

ပျက်ဆီးမှုများကို ကန့်သတ်ပေးနိုင်မယ့် ဆန်းသစ်တဲ့ စနစ်များကိုပါ တီထွင်ပေးထားကြပါတယ်။

Base isolation uses flexible layers

အောက်ခြေမှာ ပျော့ပြောင်းတဲ့ အလွှာများကို သုံးထားလို့

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

အခြေခံအုတ်မြစ်ရဲ့ ရွေ့လျားမှုကို ကျန်တဲ့ အဆောက်အဦနဲ့ ခွဲခြားပစ် လိုက်ပါတယ်၊

while tuned mass damper systems cancel out resonance

တချိန်တည်းမှာ ဒြပ်ထုကို ညှိပေးရေး စနစ်များကျတော့

by oscillating out of phase with the natural frequency

ကြိမ်နှုန်းဟိန်းမှုကို သဘာဝ ကြိမ်နှုန်း အဆင့်ရဲ့အပြင်ကို ပထုတ်ပစ်ပြီး

to reduce vibrations.

တုန်ခါမှုကို လျှော့ချပစ်နိုင်ပါတယ်။

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

နောက်ဆုံးမှာ မားမားကြီး ရပ်ကျန်ရစ်ခဲ့ကြမှာက အတောင့်ခံနိုင်ဆုံး အဆောက်အဦတွေ မဟုတ်ဘဲ

but the smartest ones.

စမတ်အကျဆုံး အဆောက်အဦတွေပါ။