الانهيار التدريجي لهياكل المباني الخرسانية

كيف يحدث الانهيار التدريجي لهياكل المباني الخرسانية؟

يحدث الانهيار التدريجي أو الانهيار غير المتناسب للمبنى عندما يؤدي فشل عنصر هيكلي واحد إلى فشل المكونات الأخرى بطريقة تدريجية. حيث يبدأ الفشل بالعنصر الهيكلي الأساسي، مصحوبًا بفشل العناصر المجاورة، ممّا يؤدي أخيرًا إلى انهيار هيكلي.

يرتبط الانهيار التدريجي بانهيار الهياكل الناجم عن الحوادث أو أفعال الحمل الزائد أو فشل المواد أو قصور التصميم أو الظواهر الطبيعية. كما تؤدي هذه التأثيرات المحفزة إلى انهيار غير متناسب. ومن ثم، يطلق عليه أيضًا الانهيار غير المتناسب. حيث تشرح هذه المقالة الأسباب المهمة للانهيار التدريجي وبعض الحالات البارزة حول العالم.

أسباب الانهيار التدريجي لهياكل المباني الخرسانية:

يمكن أن يحدث الانهيار التدريجي للهياكل بدرجات متفاوتة ويعتمد على عدة عوامل. وبناءً على سنوات من الدراسات والتحقيقات التي أجريت، فإنّ السببين الرئيسيين للانهيار التدريجي للهياكل هما:

• أخطاء التصميم أو البناء.

• ظروف التحميل القاسية.

1. الانهيار التدريجي للمنشآت بسبب أخطاء التصميم أو البناء:

تم تصميم الهياكل وإنشائها بكفاءة لتحمل الأحمال المختلفة دون التعرض لتشوه مفرط. حيث ينشأ التصميم السيئ عندما يفشل المصمم في مراعاة الأحمال التي من المتوقع أن يقاومها المبنى. وبعض أخطاء التصميم التي تؤدي إلى الانهيار التدريجي هي:

• بيانات تصميم غير دقيقة.

• مخططات التصميم الخاطئة.

• افتراضات تصميم غير صالحة.

أخطاء البناء التي تؤدي إلى الانهيار التدريجي هي:

• منهجيات بناء سيئة.

• الإشراف غير الكافي على عمال البناء.

• التجميع الناقص.

• النقص المادي بسبب أخطاء الإنتاج.

• عدم المطابقة لمواصفات التصميم المطلوبة.

2. الانهيار التدريجي للهياكل بسبب ظروف التحميل القاسية:

من المتوقع أن يتعرض الهيكل لظروف تحميل قاسية خلال حياته. وهذا الحمل أكثر من افتراضات التصميم العادية ويمكن أن يؤدي إلى مخاطر تحميل غير طبيعية مثل الأحمال ذات الصلة بالتأثير أو الانفجار أو التشوه.

الأحمال التصادمية هي أحمال عالية الكثافة تعمل لفترة قصيرة، ممّا ينتج عنه استجابة هيكلية غير عادية مقارنة بالأحمال الديناميكية التقليدية مثل أحمال الرياح والزلازل.

بعض الأمثلة على أحمال التصادم هي تأثير الطائرات، وتصادم المركبات، وما إلى ذلك. بحيث تؤدي أيضًا أحمال الانفجار مثل انفجار القنبلة وانفجار الغاز إلى عواقب مماثلة. كما تشمل الأحمال المتعلقة بالتشوه هبوط الأساس والحريق.

هبوط الأساس هو ظاهرة النزوح الهابط للأرض الداعمة، بينما ينتج عن الحريق تليين الفولاذ في الهياكل، ممّا يؤدي إلى انهيار تدريجي. ولا تتم ملاحظة ظروف التحميل غير الطبيعية على الهياكل بشكل شائع.

وبالتالي لا يتم أخذها في الاعتبار في التصميم الهيكلي بسبب المشكلات الاقتصادية وعدم القدرة على التنبؤ بدقة بالسيناريوهات المتطرفة.

أمثلة مهمة للانهيار التدريجي للهياكل الخرسانية:

كانت هناك العديد من الأمثلة على الانهيارات التدريجية في مختلف البلدان. حيث بدأت شدة الانهيار التدريجي والاهتمام بدراسة القضية من خلال الانهيار الجزئي لمبنى رونان بوينت السكني في شرق لندن في عام 1968.

1. الانهيار التدريجي لشقة رونان بوينت إيست لندن:

كان رونان بوينت عبارة عن مبنى مكون من 22 طابقًا مصنوعًا من الجدران الخرسانية مسبقة الصب. وفي 16 مايو 1968، أدّى انفجار بسبب تسرب غاز في الطابق الثامن عشر من المبنى إلى انفجار أدى إلى تفجير لوح الجدار الخارجي بعيدًا عن المبنى.

تسبب هذا الانفجار في انهيار جزئي للمبنى. نتج عن الانهيار مقتل عدد قليل وإصابة الكثيرين. كما تم تحديد لاحقًا أن مبنى رونان بوينت لم يتم تصميمه لتحقيق التكامل الهيكلي. ولم يكن هناك تكرار مخصص لتوزيع الأحمال لمواجهة أي عطل محلي داخل المبنى.

أسئلة وأجوبة حول الانهيار التدريجي لهياكل المباني الخرسانية:

1. ما هو الانهيار التدريجي؟

يحدث الانهيار التدريجي أو الانهيار غير المتناسب للمبنى عندما يؤدي فشل عنصر هيكلي واحد إلى فشل المكونات الأخرى بطريقة تدريجية. حيث يبدأ الفشل بالعنصر الهيكلي الأساسي، مصحوبًا بفشل العناصر المجاورة، ممّا يؤدي أخيرًا إلى انهيار هيكلي.

2. ما الذي يسبب الانهيار التدريجي؟

يحدث الانهيار التدريجي إمّا بسبب:

1. أخطاء التصميم أو البناء.

2. ظروف التحميل القاسية.

3. كيف تؤدي ظروف الحمل القصوى إلى الانهيار التدريجي للهياكل؟

إن ظروف الحمل القصوى التي يمكن أن تؤدي إلى الانهيار التدريجي هي أحمال التصادم وأحمال الانفجار والأحمال المتعلقة بالتشوه. ومن أمثلة أحمال التصادم تأثير الطائرات، تصادم المركبات، إلخ. كما أن انفجار الغاز، تفجير القنبلة هي أمثلة لأحمال الانفجار على الهياكل. وهبوط الأساس والحريق هي أمثلة على الأحمال المتعلقة بالتشوه.