ما أنواع وأسباب انهيارات المباني الخرسانية؟
يتضرر مبنى خرساني مُقوّى وينهار بسبب العديد من الأسباب مثل انزلاق الأسطح وسقوط الجدران وسحق الأعمدة وتأثيرات الأعمدة القصيرة والتشقق القطري وغرق الأساس والإمالة، الأنواع التالية من التشققات الشائعة جدًا في المباني الخرسانية المسلحة وسيتم مناقشتها تالياً.
1- انزلاق أسطح قبالة الدعامات:
عندما تستقر العوارض ببساطة على الجدران أو الأعمدة، فإنّها ستنزلق عندما تتجاوز شدة الزلزال مقاومة الاحتكاك وتترك الدعم مرات عديدة وتسقط خاصة إذا كان طول المحمل صغيرًا.
2- سقوط جدران الحشو:
تنقلب جدران لوحة الحشو بين الأعمدة الخرسانية المسلحة خارج الإطار إذا لم يتم تثبيتها بإحكام أو توصيلها بالإطارات لذلك يجب مُراعات التثبيت جيداً قبل الصبّ.
3- سحق نهاية العمود والمفصلة الافتراضية:
أثناء الاهتزاز الشديد، تتعرض نهايات العمود لضغوط انضغاطية غير مركزية ثقيلة يتم بموجبها تحطيم الخرسانة وتلفها من الأسطح الخارجية. في الدورات المتكررة، يتقدم الضرر إلى الداخل وبالتالي ينخفض القسم الفعال كثيرًا ويبدأ كلا العمود في النهاية بالتصرف كدبابيس وينهار إطار العمل بالكامل مثل الآلية.
4- تكسير قطري في الأعمدة:
تتعرّض الأعمدة للتشقق القطري بسبب المقصات الزلزالية الكبيرة الناتجة عن اهتزاز شديد للأرض، إذا كان المبنى يخضع لعملية التواء أيضًا، فقد يأخذ التشقق شكل حلزوني يُقلّل من سعة تحميل الأعمدة بشدة.
5- تكسير قطري لمفصل الشعاع العمود:
يحدث تكسير قطري عدة مرات من خلال تقاطع الأعمدة مع الحزم ممّا يُضعف بشدة قوة الإطار.
6- الانسحاب من قضبان التسليح:
عندما يكون طول المرساة لأعمدة العمود أو التداخل بين الأشرطة الطولية غير كافٍ لتطوير قوة الشد الكاملة للشريط ، غالبًا ما يتم سحبها بسبب التوترات التي تحدث في العمود تحت عكس الضغوط.
7- انهيار إطارات الجملون:
تميل إِطارات الجَملون الخرسانية المسلحة وغالبًا ما تستخدم في ورش العمل المدرسية وَقاعات الجمنازيوم وقاعات التجمع وقاعات السينما إلى الانتشار دون وجود مقاومة ثانوية متاحة بمجرد فشل المفصل، غالبًا ما يتم العثور على هذه الفشل والانهيار ما لم يتم تصميمها وتفصيلها بعناية شديدة.
8- غرق الأساس والإمالة:
يحدث غرق أو إمالة أساسات الأعمدة بسبب الاهتزاز الزلزالي في التربة الرخوة ويمكن أن يؤدي إلى تشقق شديد في البنية الفوقية وحتى الانهيار.
9- تأثير العمود القصير:
تأثير العمود القصير أهم سبب يمكن التحدث عنه حيث أنه في بعض المباني يحدث إما بسبب ظروف الأرض أو بسبب متطلبات العارضة المتوسطة يتطلب بناء أعمدة قصيرة حيث تتطلّب التكوينات الهيكلية المختلفة أيضًا الحاجة إلى أعمدة قصيرة، الأعمدة القصيرة أكثر صلابة مقارنة بالأعمدة الطويلة وبالتالي فإنّ معظم قوى الزلازل التي تعمل في المبنى يتم أخذها بواسطة الأعمدة القصيرة.
كلَّما زادت صلابة أيّ عنصر هيكلي، قلّ ما ستكون مرونته للخضوع لأيّ نوع من التشوه حيث يُعَدّ تصميم الزلازل للمبنى أكثر كفاءة من خلال التصميم المرن للهيكل والمزيد من الصلابة التي ستكون القوة مطلوبة لإحداث أيّ تشوّه.
إذا لم يتم تصميم الأعمدة القصيرة لِتحمل مثل هذه القوة الكبيرة فسيحدث تلفًا للعمود وبالتالي يتأثر الهيكل وهذا ما يسمى بتأثير العمود القصير، فشل العمود القصير بفشل القصّ عن طريق التكسير على شكل إكس، قوة القص التي تم إنشاؤها في عمود قصير ستكون 8 أضعاف قوة القص التي تم إنشاؤها في أعمدة طويلة.
سلوك الأعمدة القصيرة أثناء الزلازل:
يضطر مبنى تم تشييده على أرض منحدرة تحت تأثير الزلزال إلى التحرك مع الأرضية. في هذه الحالة وجود كل من الأعمدة الطويلة والقصيرة تنجذب الأعمدة القصيرة غالبية القوة وتعاني من المزيد من الضرر مقارنة بالأعمدة الطويلة وكما لوحظ تأثير العمود القصير في الأعمدة التي تدعم الألواح العلوية أو أرضيات الميزانين تمت إضافة عناصر إنشائية بين طابقين حاليين.
حالة أخرى هي وجود عمود قصير وطويل في نفس مستوى الطابق هنا أيضًا يقدم العمود القصير مقاومة أكبر مقارنة بالأعمدة الطويلة وبالتالي تتعرّض الأعمدة القصيرة لمزيد من القوة والتلف والإجهاد والعزم الزائد، عندما يتم إرفاق الجدران ذات الفتحات الواسعة بالأعمدة تصبح أجزاء الأعمدة التي ستتشوه تحت الأحمال الزلزالية الجانبية قصيرة جدًا مقارنة بارتفاعها الطبيعي، وتصبح هذه الأعمدة القصيرة أكثر صلابة بكثير من الأعمدة الأخرى وتجذب قوى قص أكبر بكثير والتي بموجبها يحصلون على توتر قُطري شديد قد يؤدي إلى فشل العمود.
