إن الكوارث الطبيعية مفاجئة وقوية بشكلٍ خطير مما يجعلها تهديداً خطيراً للمجتمعات في كل أنحاء البلاد، اذن ما هي المعالجات لبناء الأبنية المقاومة للزلازل ؟
تعلّم الخبراء كيفية إستباق حدوث بعض الكوارث مثل الأعاصير التي تحدث في البحار والعواصف الثلجية والأعاصير المتشكلة على اليابسة،
ولكن لايزال بإمكان الكوارث الأخرى أن تحدث دون سابق إنذار.
متى وأين تحدث الزلازل؟
يمكن أن تحدث الزلازل بمختلف أحجامها في أي وقتٍ من السنة، وتقريباً دون أية مؤشراتٍ مسبقة
حيث يمكنها إما أن تؤثر على مناطق نائية صغيرة أو أن تُدمر المدن الكبيرة.
اكتشف الخبراء تعرُض مناطق محددة من الولايات المتحدة الأمريكية للزلازل ذات الشدة العالية، ولكن من الناحية التقنية يمكن أن تحدث في أي مكان.
قد تُشكل الزلازل في بلد مليء بالمنشآت المعدنية والزجاجية والخرسانية الدائمة أكبر تهديد للدمار على نطاقات واسعة.
تعمل الوكالة الفيدرالية لإدارة الطوارئ مع البرنامج الوطني للحدّ من مخاطر الزلازل عن طريق البحث والتصميم في تطبيقات وقوانين الأبنية المقاومة للزلازل.
حيث كان هدفهم التقليل من الأضرار والإصابات من خلال ضمان السلامة الهيكلية للمبنى.
يعمل كلاً من خبراء سلامة الوكالة الفيدرالية لإدارة الطوارئ والبرنامج الوطني للحدّ من مخاطر الزلازل مع المهندسين المدنيين والمعماريين لتحديد خصائص البناء التي تؤثر بشكل مباشر على استجابته أثناء الإهتزازات والترددات(الذبذبات).
لماذا الأبنية المقاومة للزلازل؟
تم تعريف الزلازل على أنها اهتزاز متسارع للأرض بسبب تحرك الصخور والصفائح التكتونية تحت سطح الأرض.
تبدو الأرض صلبة ولكن قشرتها العلوية عميقة، حيث تسبب الفترات الزمنية الطويلة تراكم الضغط بين الصفائح والشقوق
وعندما يولّد الضغط الترددات الزلزالية والاهتزازات الشديدة سيتردد صداها إلى السطح وستؤثر مباشرةً على بعد أميالٍ من الأرض
يمكن أن تحدث هزات إرتدادية بعد انتهاء الزلزال الأولي مما يؤدي إلى المزيد من الأضرار.
عملياً يمكن أن تحدث الزلازل في أي مكان في الولايات المتحدة الأمريكية، ولكن تحتفظ المناطق شديدة الخطورة والتي تشمل
كاليفورنيا وأوريغون وواشنطن وألاسكا وميسوري وأركنساس وتنيسي وكنتاكي وجنوب كارولاينا ونيوإنجلاند
بمعايير إنشاء أكثر صرامة وفقاً للأحكام المنشورة والموصى بها من قبل البرنامج الوطني للحدّ من مخاطر الزلازل.
حيث يمكن أن تضطر الأبنية المقاومة للزلازل إلى تحمل التحركات الجذرية والانتقالات في الأساسات بهدف التقليل من الأضرار
أيضاً لحماية الأشخاص سواء كانوا بداخل المبنى أو بالخارج حوله
ولا تستطيع الخطة الموضوعة لحالات الطوارئ أن تقوم بحماية الأشخاص من الأذى إذا تعرض المبنى للكسر(التشقق) أو الانهيار.
الخصائص والمعالجات لبناء الأبنية مقاومة للزلازل :
الصلابة والقوة والدقة في التنفيذ والأساسات ومسارات الاحمال المطبقة.
الصلابة والقوة:
يوصي خبراء السلامة عند تصميم الأبنية المقاومة للزلازل بصلابة وقوة مقاومة رأسية وجانبية كافية وتحديداً الجانبية.
تميل الأبنية إلى تحمل الحركة الرأسية الناتجة عن الزلازل بشكل أفضل من الحركة الجانبية أو الأفقية
لذلك يصرّ الخبراء على أن تدعم الصلابة والقوة الرأسية للمبنى نفسها بشكلٍ ذاتي بغض النظر عن الزلازل.
ومع ذلك، تقدم الزلازل قوى باتجاهاتٍ جديدة قد لا يكون مستعداً لها، حيث ستتحرك المباني يميناً ويساراً أثناء حدوث الزلزال وإذا لم يتم بناؤها بشكلٍ صحيح فسوف يتزعزع استقرارها.
الإنتظام:
تشير هذه الخاصية إلى حركة المبنى عند تعرضه للدفع في اتجاهات جانبية.
حيث يسعى خبراء السلامة ومصممّي الأبنية لتحريك البناء بشكل متساوٍ بهدف تبديد الطاقة دون تطبيق القوى بشكل كبير على جانب أو آخر.
وإذا كان المبنى غير منتظم ستصبح نقاط الضعف واضحة عندما يتأرجح المبنى
سوف تصل نقاط الضعف إلى حدّ المرونة وسيشهد المبنى أضراراً مركزية – والتي بدورها ستعرض المبنى بأكمله للخطر.
التكرار:
يعتبر واحد من أهم خصائص السلامة عندما يتعلق الأمر بالتصميم من أجل تحقيق السلامة، حيث يضمن التكرار وجود عدة استراتيجيات في حال فشل أحدها
وهذا يحتمل إضافته إلى تكلفة البناء ولكن يثبت التكرار أهميته عند حدوث كارثة طبيعية مثل الزلزال.
ينصح خبراء السلامة بالتوزيع المتساوِ للكتلة والقوة في جميع أنحاء المبنى بحيث لا تعتمد القوة على عامل واحد فقط.
الأساسات:
الأساس المستقر هو أحد الخصائص الرئيسية لإنشاء بناء ضخم بغض النظر عن مخاطر الكوارث الطبيعية
يعدُّ هذا ضرورياّ لبقاء المبنى على المدى الطويل, كما أن وجود أساس متين ضروري لمقاومة قوى الزلازل القوية.
تتميز المناطق المختلفة بخصائص أساسية فريدة من أجل تسليح قاعدة المبنى
حيث يتوجب على الخبراء مراقبة استجابة الأرض وتحركها عن كثب قبل البناء.
تمتلك الأبنية المقاومة للزلازل الشديدة أساسات عميقة وأوتاد مدفوعة بمسار محفور مسبقاً
ويتم ربط الأساسات من أجل حفظ التوازن بين هذه التدابير الصارمة بحيث تتحرك كوحدة واحدة.
مسار الأحمال المستمرة:
يجب أن تربط العناصر الإنشائية وغير الإنشائية للمبنى مع الأساس المستقر المخصص إلى أن تتبدد قوى القصور الذاتي (مقاومة العنصر لأي تغيير في حركته أو اتجاهه).
تشترك نقاط القوة المتعددة والمتكررة في القوة بدلاً من الزلزال الذي سوف يؤدي إلى انشقاق الأساس
هذه الصفة المميزة لمسار التحميل المستمر التي يجب أن يحذر خبراء السلامة والمهندسون المعماريون والمهندسون الإنشائيون أثناء تصميمها
.وستتحرك العناصر بشكل مستقل وسيصبح الانهيار وشيكًا إذا لم يتم ربط المبنى بأكمله معًا
مسار الحمل المستمر هو رحلة الزلزال عبر المبنى أفقياً وعمودياً ومن المهم أن يكون المسار سليماً وإلا فلن يتمكن من تبديد اهتزازات الزلزال القوية.
ما أهمية الأبنية المقاومة للزلازل؟
تحدث الزلازل بشكل أقل تواتراً من الكوارث الطبيعية الأخرى، ولكن تقوم الأبنية المقاومة للزلازل بالحماية من جميع الكوارث الطبيعية.
يبقي خبراء السلامة سلامة الأشخاص كأولوية عند البحث عن الاستراتيجيات اللازمة لسلامة الأبنية وتطويرها
فنظرًا لكمية التآزر اللازمة يعمل خبراء السلامة عن كثب مع المجالات الأخرى من أجل تطوير أحكام البناء المقاومة للزلازل
حيث يتوجب عليهم تقدير العديد من العوامل التي قد لا يكونوا خبراءً فيها والتواصل مع محترفين آخرين لإيجاد الحلول الأكثر فعاليةً.
المصدر: أنقر هنا
- إعداد : المهندسة راما الشمص
- تحرير : المهندسة ساره عبد الجليل