البناء الخرساني المحصور المقاوم للزلازل

ما هو البناء الخرساني المحصور المقاوم للزلازل؟

البناء الخرساني المحصور عبارة عن مزيج من اثنين من الأحجار، والتي تتكون من جدران حجرية (من الطوب الطيني أو وحدات الطوب الخرسانية) وأعضاء حصر أفقية ورأسية من الخرسانة المسلحة مبنية على الجوانب الأربعة للوحة الجدار.

تعمل الأعضاء الرأسية مثل أعمدة الربط أو الأعمدة العملية كأعمدة في بناء إطار الخرسانة المسلحة باستثناء أنها ذات مقطع عرضي أصغر. كما أن العناصر الأفقية مثل العوارض المربوطة تشبه العوارض في بناء إطار الخرسانة المسلحة.

في هذه المقالة، سنناقش المكونات الهيكلية والاختلافات والمزايا وتطبيق البناء المحصور.

المكون الهيكلي للبناء المقاوم للزلازل:

1. جدران البناء:

تنقل جدران البناء أحمال الألواح العلوية إلى الأساس بنجاح. وتعمل الجدران في البناء المحصور بمثابة ألواح تقوية تقاوم قوى الزلزال الأفقية. كما أن الجدران من هذا النوع من البناء محصورة بواسطة عوارض خرسانية وأعمدة ربط لضمان أداء زلزال مرضي.

2. العناصر المحصورة:

توفر العناصر المحصورة ضبط النفس على جدران البناء وحمايتها من التفكك الكامل، حتى في حالة حدوث زلزال كبير. كما تقاوم هذه العناصر أحمال الجاذبية ولها دور أساسي في ضمان الاستقرار الرأسي للمبنى في حالة وقوع زلزال.

3. الألواح الأرضية والسقف:

تساعد ألواح البناء المحصور في نقل كل من الجاذبية والأحمال الجانبية إلى الجدران. وفي الزلزال، تتصرف القطعة مثل الحزم العوارض وتسمى الأغشية.

4. شعاع القاعدة أو الفرقة:

ينقل شريط القاعدة الحمل من الجدران إلى الأساس عن طريق حماية جدران الطابق الأرضي من الاستقرار المفرط في ظروف التربة الرخوة.

5. الأساسات:

يعمل الأساس بشكل نموذجي كما هو الحال في البناء التقليدي عن طريق نقل الحمل من الهيكل إلى الأرض.

العوامل المؤثرة في المقاومة الزلزالية للبناء المحصور:

فيما يلي تفصيل لعوامل أو مكونات البناء المحصور الذي يؤثر على مقاومة الزلازل:

1. كثافة الجدار:

أظهرت الدراسات العامة أن المبنى الذي يحتوي على كثافة جدران أكبر يعاني من أضرار أقل من المباني ذات كثافة الجدران الأقل. كما تُحسب كثافة الجدار على أنها المساحة المستعرضة للجدران في كل اتجاه رئيسي مقسومة على إجمالي مساحة المبنى.

السبب أعلاه هو السبب في أن رموز كل دولة توفر الحد الأدنى لمتطلبات كثافة الجدران للمباني ذات الطوابق المختلفة، بناءً على طريقتها التقليدية في بناء الجدار.

حيث أظهر مسح تم اجراؤه خلال زلزال (llollo) في عام 1985 أن الضرر الذي حدث للبناء المحصور بكثافة جدار 1.15% كان أقل بكثير مقارنة بمبنى البناء مع كثافة جدار 0.5%.

2. وحدات البناء والمونة:

أظهرت الاختبارات أن مقاومة الحمل الجانبي لجدران البناء المحصورة تعتمد بشدة على قوة وحدات البناء والملاط المستخدم.

كانت الجدران التي تم بناؤها باستخدام الطوب منخفض القوة أو وحدات البلوك المجوف غير المرصوفة أقل مقاومة، بينما كانت الجدران المصنوعة باستخدام وحدات الحشو أو الوحدات الصلبة هي الميزة الأكثر أهمية.

3. أعمدة الربط:

يؤدي توفير التعزيزات العرضية المتقاربة (الروابط) في الأطراف العلوية والسفلية لأعمدة الربط إلى تحسين استقرار الجدار والليونة في مرحلة ما بعد التكسير. حيث تؤثر أعمدة الربط بشكل كبير على ليونة واستقرار جدران البناء المحصورة المتشققة.

4. تعزيز الجدار الأفقي:

إنّ توفير تقوية الجدار الأفقي في المبنى بأكثر من أربعة طوابق له تأثير مفيد على ليونة الجدار. حيث أظهرت الجدران ذات التعزيز الأفقي توزيعًا أكثر اتساقًا لشقوق القص المائلة من العينات غير المقواة.

يتم توفير التعزيز الأفقي على شكل سلك أو سلكين مثبتين في مفاصل طبقة الملاط.

مزايا البناء الخرساني المحصور:

• إنّه يعزز استقرار وسلامة جدران البناء لأحمال الزلازل داخل الطائرة وخارجها.

• يعزز قوة (مقاومة) جدران البناء تحت أحمال الزلازل الجانبية.

• إنّه يقلل من هشاشة جدران البناء تحت أحمال الزلازل وبالتالي يحسن أداء الزلازل.

تطبيقات البناء الخرساني المحصور:

• بدأت ممارسة البناء المحصور في تشيلي في ثلاثينيات القرن الماضي بعد زلزال تالكا عام 1928 (بقوة 8.0 درجة) الذي أثر على عدد كبير من مباني البناء غير المدعمة.

• في وقت لاحق، كشف زلزال عام 1939 (بقوة 7.8 درجة) الذي ضرب المنطقة الجنوبية الوسطى من البلاد عن الأداء الممتاز لمباني البناء المحصورة.

• تم إدخال البناء المحصور في مكسيكو سيتي، المكسيك، في الأربعينيات من القرن الماضي للتحكم في تشقق الجدران الناجم عن المستوطنات التفاضلية الكبيرة في ظل ظروف التربة الرخوة، والتي اشتهرت فيما بعد بأداء الزلازل الممتاز.

• يعود استخدام البناء المحصور في كولومبيا إلى الثلاثينيات من القرن الماضي، ويستخدم حاليًا على نطاق واسع لبناء المساكن، من المساكن ذات الطابق الواحد إلى المباني السكنية المكونة من خمسة طوابق.