ما هي العوامل المؤثرة في درجة أضرار الزلزال التي تلحق بالمباني الخرسانية؟
تؤثر العوامل المختلفة مثل الأعمدةالهشة وَعناصر الصلابة والأرضية المرنة والأعمدةالقصيرة والأشكال والأحجام وعدد الطوابق ونوع الأساس وموقع المباني المجاورة والتخطيطات الهيكلية وما إلى ذلك على درجة الأضرار التي تلحق بالمباني أثناء الزلازل.
سيتم مناقشة هذه العوامل التي تؤثر على درجة الأضرار التي يتعرض لها الهيكل أثناء الزلزال. حيث أن العوامل المؤثرة في درجة أضرار الزلزال التي تلحق بالمباني تشمل العوامل التي تؤثر على مدى الأضرار التي لحقت بالمباني وهي كما يلي:
1. الانحراف بين التصميم وطيف الاستجابة الفعلية للمبنى:
يعتبر التقييم غير السليم لِخصائص الزلازل المتوقعة المستخدمة في تصميم الزلزال للهيكل من أكثر العوامل شيوعًا والأكثر أهمية لتلف المباني. ومع ذلك، ليس هذا هو العامل الوحيد نظرًا لوجود بعض سمات الهيكل التي يمكن أن تكون نقطة ضعف زلزالية.
2. الأعمدة الهشة في المباني الخرسانية:
يُذكر أن غالبية الهياكل التي فشلت أثناء الزلزال ناتجة عن فشل العمود. وقد يفشل العمود بسبب تدهور الخرسانة نتيجة التحميل الدوري وعدم كفاية عدد الروابط المدمجة في العمود في المواقع الحرجة.
3. الترتيب غير المتماثل لعنصر الصلابة في الخطة للمباني الخرسانية:
النوى في الهياكل هي عناصر الصلابة الأساسي، وسيؤثر موقعها فيما يتعلق بالمبنى على سلوك الهيكل أثناء الزلازل ويؤثر في النهاية على مدى الضرر. ومع ذلك، يُذكر أن نسبة صغيرة من المباني الفاشلة كانت بسبب الانحرافات في قلب الدرج والمصاعد.
4. الطابق الأرضي المرن في المباني الخرسانية:
الأرضية المرنة هي عامل آخر يساهم في الضرر الذي قد يواجهه الهيكل أثناء الزلزال. وعندما يتم تقليل الصلابة فجأة عند مستوى معين من الهيكل، فإنّ الضغوط على العناصر الهيكلية للقصة المرنة ستزداد وبالتالي تفشل.
لذلك، فإنّ وجود القصة الناعمة سيزيد من مدى الفشل الزلزالي الهيكلي. بحيث يتم إنشاء طابق أرضي مرن عند استخدام هذا الطابق لأغراض تجارية ويلزم توفير مساحات واسعة.
5. فشل الأعمدة القصيرة في المباني الخرسانية:
يعتبر فشل الأعمدة القصيرة بسبب الزلازل أقل شيوعًا مقارنة بفشل العمود العادي. ومع ذلك، قد يفشل العمود القصير في القص بطريقة متفجرة ويؤدي في النهاية إلى انهيار الهيكل.
6. شكل مخطط الأرضية في المباني الخرسانية:
تم توضيح أن مخطط الأرضية ذو الشكل المربع يعرض أفضل سلوك زلزالي مقارنة بالأشكال الأخرى مثل (X ،I، +). لذلك، يتأثر مدى الضرر الناجم عن الزلازل بخطة شكل الأرضية.
7. شكل المبنى الخرساني في الارتفاع:
ثبت أن الهياكل ذات الطوابق العليا العادية تظهر استجابة زلزالية فائقة مقارنة بالمباني التي تكون طوابقها العلوية في شكل انتكاسات.
8. ألواح مدعمة بأعمدة بدون عوارض:
يُعد نظام الألواح المسطحة نظامًا هيكليًا ضعيفًا إلى حد كبير ولا يتمتع بمقاومة مرضية ضد التأثيرات الزلزالية. وهذا النظام الهيكلي مرن إلى حد كبير وله ليونة منخفضة.
9. الأضرار الناجمة عن الزلزال السابق في المباني الخرسانية:
سيواجه المبنى الذي تعرض لنوع معين من الأضرار من الزلازل السابقة نفس نمط الفشل إذا لم يتم إجراء تقنية الإصلاح بشكل صحيح. حيث أنه لقد وجد أن الهياكل التي تم إصلاحها منذ فترة طويلة ستتعرض لنفس الضرر ولكن هذا أقل شيوعًا في أحدث الهياكل التي تم إصلاحها. وهذا لأن طرق الإصلاح قد تطورت وبالتالي فإنّ آثارها أكثر عمقًا.
10. مبنى خرساني مقوى بنظام هيكلي:
نظام الهيكل الهيكلي هو مصدر الضعف هو المباني. وهذا لأنه يخضع لانجراف كبير بين الطوابق أثناء الإثارة الزلزالية. حيث أنه مثل هذا الإزاحة الكبيرة تلحق الضرر بجدران الحشو بحيث يكون إصلاحها مكلفًا للغاية.
لذلك، فإنّ النقطة الرئيسية التي تجعل النظام الهيكلي للإطار عرضة للخطر هي التكلفة العالية اللازمة لإصلاح جدران الردم التالفة.
11. عدد الطوابق للمبنى الخرساني:
تم الإبلاغ بناءً على البيانات الإحصائية أن ضعف الهيكل أمام قوى الزلزال ينخفض مع زيادة عدد الطوابق. وتبين في العديد من الزلازل مثل زلازل بوخارست في عام 1997 ومكسيكو سيتي أن مدى الأضرار كان أشد في المباني الشاهقة (أكثر من ثلاثة طوابق) مقارنة بالمباني منخفضة الارتفاع.
من المعروف أن وجود حشوات البناء في المبنى لن يزيد من قوة الهيكل فحسب، بل يحسن صلابته أيضًا. وهذه التحسينات أكثر وضوحًا وفعالية في المباني منخفضة الارتفاع مقارنة بالهياكل الشاهقة.
12. نوع الأساس للمبنى الخرساني:
يؤثر نوع الأساس المستخدم على درجة أضرار الزلزال في شكلين بما في ذلك التأثير المباشر وغير المباشر. حيث أنه فيما يتعلق بالتأثير المباشر لشكل الأساس، فإنّه يتجلّى في عدد من الخصائص مثل كسر تربة الأساس وفشل عضو الأساس مثل كسر شعاع الأساس والتسوية التفاضلية الأرضية التي هي التأثير الأكثر شيوعًا وتميع التربة الذي نادرًا ما يحدث ولكن لديه التأثير الكارثي والانهيار الأرضي العام أو الجزئي لتربة الأساس.
تشمل التأثيرات غير المباشرة لِنوع الأساس حركات خارجة وَمستوية لِقاعدة أعمدة فردية في حالة الأساسات المعزولة غير المتصلة ببعضها البعض، أو عندما تكون الحزم بين الأساسات مرنة. لذلك، فإنّ الأساس المعزول من شأنه أن يزيد من شدة أضرار الزلزال.
13. موقع المباني المجاورة في المربع:
يؤثر موقع المباني المجاورة على الكتلة على الاستجابة الزلزالية للهيكل بشكل كبير. على سبيل المثال، قد تتعرض المباني الموجودة في زاوية الكتلة لأضرار أكبر وأكثر حساسية للزلازل مقارنة بالهياكل القائمة بذاتها.
عادة ما تزيد عوامل مثل التوزيع غير المتماثل للصلابة في خطة البناء ونقل الطاقة الحركية من خلال القصف من ضعف مباني الزاوية.
14. مستويات بلاطة من الهيكل الخرساني المجاور:
لقد وجد أن التحميل الدافع الذي يحصل عليه الهيكل من المباني المجاورة له تأثير كبير على مدى أضرار الزلزال. كما يُذكر أن مدى الأضرار في الهياكل ذات الألواح الأرضية المختلفة أكبر بكثير من المباني التي لها نفس مستوى لوح الأرضية.
يمكن ملاحظة ذلك بوضوح في زلزال مكسيكو سيتي الذي وقع في عام 1985 وزلزال ثيسالونيكي في عام 1978.
15. التخطيط الهيكلي الضعيف في المباني الخرسانية:
بشكل عام، يؤدي ضعف التعاون بين المهندس المعماري والمهندس الإنشائي في مرحلة التصميم المفاهيمي إلى ضعف التخطيط الهيكلي. حيث تتضمن أمثلة التخطيط الهيكلي السيئ قطع الأعمدة، والترتيبات غير المتماثلة لعناصر الصلابة في المخطط والارتفاع والمخالفات في الشكل في التخطيط والارتفاع.
يُذكر أن حوالي ثلث الهياكل الخرسانية التي انهارت في زلزال أثينا وقع في عام 1999 بسبب سوء التخطيط الهيكلي.
