طريقة لتحسين بناء المباني في المناطق الزلزالية
طريقة لتحسين بناء المباني في المناطق الزلزالية
- إنشاء المباني بأساس مرن.
- استخدام أجهزة ماصة للصدمات.
- تعزيز هيكل المبنى.
- استخدام مواد مقاومة للزلازل أثناء البناء.
- تأمين صرف المياة للمبنى.
إنشاء المباني بأساس مرن: يمكن أن يساعد إنشاء أساس مرن للمبنى الموجود في المناطق الزلزالية على بقاءه في أمان أثناء وقوع الزلزال؛ حيث تكون القاعدة من مواد مرنة تتحرك أثناء الزلزال ويبقى المبنى ثابتًا، وتعمل على امتصاص الموجات الزلزالية بشكل فعال، كما تضمن هذا الطريقة أيضًا وجود خندق حول الأساس للمزيد من الحماية للمبنى أثناء وقوع الزلزال.
استخدام أجهزة ماصة للصدمات: من أحد الطرق المستخدمة في بناء المباني في المناطق الزلزالية هي استخدام الأجهزة التي تعمل على امتصاص الهزات الأرصية والصدمات والتي تسمى بالمخمدات الزلزالية.
حيث تعمل تللك المخمدات الزلزالية على امتصاص الطاقة المدمرة، وتحمي المبنى والحفاظ عليه بشكل عام، وكلما زاد قطر المخمد، زادت القوة الزلزالية التي يمكنه التعامل معها، وتتضمن الطريقة الأخرى وضع طبقة رقيقة من الجرافين أعلى الوسادة المطاطية الطبيعية؛ وهي طريقة منخفضة التكلفة للمباني التجارية والسكنية.
تعزيز هيكل المبنى: تتعدد طرق تقوية وتعزيز الهيكل الخاص بالمباني في المناطق الزلزالية، والتي يستخدمها الكثير من المهندسون والمصممون، على سبيل المثال؛ يساعد استخدام جدران القص والإطارات المقواة على نقل القوى الجانبية للزلزال من الأرضيات والسقف إلى الأساس وتعمل على تعزيز المبنى، وهناك أيضًا إطارات مقاومة لحركة الزلازل، والتي تجعل مفاصل هيكل المبنى صلبة وتترك الأجزاء الأخرى تتحرك، والجدير بالذكر أن المباني القصيرة تتميز بمرونة أقل من المباني المرتفعة، لذلك يدرك المهندسون عادةً أنه يجب عليهم توفير المزيد من التعزيز الهيكلي لتلك المباني.
استخدام مواد مقاومة للزلازل أثناء البناء: من أهم طرق الحفاظ على المباني من خطر الزلازل هي استخدام مواد بناء مناسبة، وغالبًا ما تكون مواد عالية المرونة، والتي يمكنها أن تمتص كميات كبيرة من الطاقة والهزات دون أن تنكسر؛ ويعتبر الفولاذ الإنشائي هو أكثر المواد مرونة، بينما يعتبر الطوب والخرسانة من المواد منخفضة المرونة.
ومؤخرًا اكتشف الباحثون أن الفولاذ الإنشائي ليس المادة الوحيدة المقاومة للزلازل؛ فقد صمموا الخرسانة المسلحة بالألياف بخصائص مشابهة للفولاذ الإنشائي، وقد أطلقوا على هذه الخرسانة مركب مطيل إسمنتي صديق للبيئة، وأظهرت التجارب تطبيق طبقة بسمك 10 ملم على الجدران الداخلية لحمايتها من التلف أثناء زلزال بقوة 9 درجات.
تأمين صرف المياة للمبنى: يمكن أن تتسبب المياه المتجمعة في حدوث مضاعفات هيكلية عند حدوث زلزال؛ لذلك يعتبر الاهتمام بالصرف من أهم الطرق لمساعدة المبنى في تحمل الزلازل في المناطق الزلزالية، والجدير بالذكر أنه عندما تحدث الزلازل في أماكن ذات تربة رملية هشة غير جيدة الصرف، ولا يوجد أنانبي صرف صحي مناسبة للمبنى.
يمكن أن يؤدي الاهتزاز إلى ظاهرة تسمى التميع للتربة أسفل المبنى، وهي تجعل المباني تسقط بسهولة أو تتحرك إلى جانب واحد أثناء الزلزال، وعندما تصلب التربة مرة أخرى بعد الزلزال، تظل المباني في مواقعها المائلة، ولذلك قد يحتاج المبنى إلى مئات أو آلاف المصارف ليمنع التسييل.[1]
تصميم المباني المقاومة للزلازل
- اختيار الموقع.
- تخطيط المبنى.
- أساس المبنى.
- طريقة توزيع فتحات النوافذ والأبواب.
- نظام السقف.
- خرسانة المبنى.
المباني المقاومة للزلازل هي عبارة عن مبنى أو هيكل قادر على تحمل الاهتزازات الأرضية المفاجئة التي تتميز بها المناطق الزلزالية، وبالتالي تقليل الأضرار والوفيات والإصابات البشرية الناتجة عن حدوث الزلازل، والجدير بالذكر أن هناك فرق بين تصميم المبنى العادي وتصميم المبنى المقاوم للزلازل في طريقة البناء والمواد المستخدمة والأساليب المتبعة لضمان تلبية أهداف التصميم المناسبة لمقاومة الزلازل، لذلك يفضّل إتباع الأسلوب التالي في تصميم المباني المقاومة للزلازل واختيار الموقع وتخطيط الإنشاء:
اختيار الموقع: عند تصميم المباني المقاومة للزلازل يجب مراعاة اختيار الموقع تبعًا لعدة مواصفات؛ أبرزها ألا يكون موجودًا بالقرب من السدود وألا تكون الارض منحدرة، وإذا كانت منحدرة فيتم ظبط الأعمدة على أساس الإنحدار ليصبح المبنى متساوي، وألا يكون الموقع في الأماكن التي عادةً ما يحدث فيها الفيضانات، ويجب مراعاة أن تكون التربة في الموقع صلبة وليست رملية ولا هشة، حيث أن التربة أثناء الزلزال تزداد في التفكك.
تخطيط المبنى: يجب مراعاة إختبار تخطيط متماثل للمبنى المقاوم للزلازل؛ حيث أن التخطيط المتماثل أفضل من الغير متماثل في حالة حدوث الزلازل، ويجب مراعاة أن يكون التصميم مربعًا أو مستطيلًا بدلًا من التصميمات على شكل حروف L ، E ، H، كما يجب ألا يزيد طول التصميم عن العرض في حالة التصميم المستطيل.
أساس المبنى: يجب أن يكون المبنى المقاوم للزلازل ذو أساس قوي ومتين، ومبني على أساسيات صلبة، ويجب مراعاة عدة نقاط قبل البدء في بناء الأساسيات للمبنى المقاوم للزلازل؛ من أبرزها أن يتم إزالة جميع المواد السائبة والماء من الخندق الذي سيبنُى فيه المبنى.
كما يجب أن يتم ردم الأساس بطريقة مناسبة وضغط التربة جيدًا وعدم ترك مسافات بينية فيها لضمان عدم تأثير الزلزال عليها، ويجب مراعاة ألا يقل عرض أساس المبنى عن 700 مم للمبنى المكون من طابق واحد، و950 مم للمباني متعددة الطوابق.
طريقة توزيع فتحات النوافذ والأبواب: عند توزيع فتحات النوافذ في المباني المقاومة للزلازل يجب أن تكون النوافذ والفتحات في نفس المستوى، وألا يتعدى العرض الإجمالي للفتحات كلها في الجدارالواحد ثلث طول الجدار، ويجب مراعاة ترك مسافة بين النوافذ؛ حيث أن الجدران التي بها نوافذ كثيرة بالقرب من بعضها البعض تنهار بشكل أسرع من غيرها، لذلك يجب ألا نزيد من عدد الفتحات والنوافذ في الجدار الواحد.
نظام السقف: يفضّل استخدام الجمالونات بدلاً من العوارض الخشبية في الأسقف المنحدرة التي يزيد امتدادها عن 6 أمتار، وتتميز الأسقف المنحدرة ذات الأربع جوانب بأنها أكثر قوة من ذات الجانبين فقط، وتتحمل الهزات والزلازل.
خرسانة المبنى: يفضّل في المباني المقاومة للزلازل استخدام الرمل في تحضير الخرسانة، وأن تكون نسبة الحصى في الخرسانة أقل من 1%، كما يجب أن يتم التخلص من الطمى بشكل نهائي.[2]
مواصفات المباني المقاومة للزلازل
- يجب تصميم المبنى بحيث يكون محافظًا على توازنه من الداخل والخارج، حيث يعتمد في الغالب على التخطيط الأفقي من أجل تحقيق هذا الهدف.
- الأساس القوي والمستقر هو سمة أساسية للمباني المقاومة للزلازل.
- يجب اختيار تربة المبنى بناءً على تقرير دراسة التربة الذي يوضح ما إذا كانت مؤهلة للبناء أم لا.
- من أهم مواصفات المباني المقاومة للزلازل أن تكون التربة المبنية عليها صلبة وليست هشة ولا رملية.
- أهم ما يميز المباني المقاومة للزلازل هي أنها عبارة عن وحدة متماسكة لا تتفكك في الزلازل، وذلك بسبب قوة مفاصل المبنى وهيكلها.
- تكون جدران المباني المقاومة للزلازل مبنية بنظام جدران القص الذي يساعد على تعزيز صلابتها.
- في حالة عدم وجود جدران القص يمكن تصميم المباني المقاومة للزلازل بإطارات مقاومة للزلازل كبديل لجدران القص.
- يجب ألا تحتوي المباني المقاومة للزلازل على أسقف خف.[3]
