تأثير السمات المعمارية على مقاومة المباني للزلازل

ما هو تأثير السمات المعمارية على مقاومة المباني للزلازل؟

هناك العديد من الميزات المعمارية التي تؤثر بشكل حاسم على قدرة مقاومة الزلازل للهياكل. حيث تشمل السمات المعمارية للمبنى الشكل العام والحجم والهندسة، بالإضافة إلى كيفية انتقال قوى الزلزال إلى الأرض. وكل من هذه السمات المعمارية لها تأثير كبير على أداء المبنى أثناء الزلازل.

فيما يتعلق بأهمية التكوين، إذا كان لدينا تكوين ضعيف للبدء به، فكل ما يمكن للمهندس القيام به هو توفير أداة مساعدة وتحسين حل ضعيف بشكل أساسي على أفضل وجه ممكن. وعلى العكس من ذلك، إذا بدأنا بتكوين جيد ونظام تأطير معقول، فلن يتمكن حتى المهندس السيئ من الإضرار بأدائه النهائي كثيرًا.

لذلك، في مرحلة التخطيط نفسها، يجب أن يعمل المهندسون المعماريون والمهندسون الإنشائيون معًا لتجنّب الميزات المعمارية غير المرغوب فيها والتوصل إلى تكوين بناء جيد.

عندما يتم تضمين ميزات غير منتظمة في المباني، يلزم مستوى أعلى بكثير من الجهد الهندسي في التصميم الإنشائي ومع ذلك قد لا يكون المبنى جيدًا مثل المبنى الذي يحتوي على ميزات معمارية بسيطة.

السمات المعمارية المؤثرة على المقاومة الزلزالية للمنشآت:

• حجم المباني.

• التخطيط الأفقي للمباني.

• التخطيط العمودي للمباني.

• تجاور المباني.

1. حجم المباني:

في المباني الشاهقة ذات النسبة الكبيرة من الارتفاع إلى الحجم الأساسي، تكون الحركة الأفقية للأرضيات أثناء اهتزاز الأرض كبيرة ممّا يؤثر سلبًا على استقرار الهيكل، ويزيد من ميل الانقلاب. وفيما يتعلق بالمباني القصيرة ولكن الطويلة جدًا، فإنّ الآثار الضارة أثناء اهتزاز الزلزال كثيرة.

بالإضافة إلى ذلك، في المباني ذات المساحة الكبيرة مثل المستودعات، يمكن أن تكون القوى الزلزالية الأفقية مفرطة في أن تحملها الأعمدة والجدران. لذلك، من المحتمل جدًا أن تظهر الأحجام المذكورة أعلاه للمباني أداءً ضعيفًا أثناء الزلازل.

2. التخطيط الأفقي للمباني:

بشكل عام، حققت المباني ذات الهندسة البسيطة في الخطةأداءً جيدًا خلال الزلازل القوية. حيث تعرضت المباني ذات الزوايا المعاد دخولها، مثل تلك التي على شكل (U، V، H،و+) في الخطة، لأضرار كبيرة. وفي كثير من الأحيان، يمكن تجنب الآثار السيئة للزوايا الداخلية في مخطط المباني عن طريق جعل المباني في جزئيين.

على سبيل المثال، يمكن تقسيم المخطط على شكل حرف (L) إلى شكلين مستطيلين باستخدام مفصل فصل عند التقاطع. كما في بعض الأحيان، لا يمكن استخدام الخطة البسيطة باعتبارها الإستراتيجية الوحيدة لتحسين أداء المباني أثناء الزلزال، ولكن هناك عوامل أخرى تلعب دورها أيضًا.

على سبيل المثال، من المتوقع أن تتعرض الهياكل البسيطة ذات التوزيع غير المتكافئ للأعمدة أو الجدران في المخطط لأضرار جسيمة أثناء الزلازل. حيث تميل المباني التي تحتوي على مثل هذه الميزات إلى الالتواء أثناء اهتزاز الزلزال. ولهذا السبب يحتاج كل من المهندس المعماري والإنشائي إلى التعاون لتصميم هيكل عالي المقاومة للزلازل.

3. التخطيط العمودي للمباني:

تطورت قوى الزلزال على مستويات مختلفة من الطوابق في المبنى، ويجب إنزالها على طول الارتفاع إلى الأرض من خلال أقصر طريق. حيث أنه أي انحراف أو انقطاع في مسار نقل الحمولة يؤدي إلى أداء زلزالي ضعيف للمبنى. وهناك العديد من الميزات المعمارية والإنشائية العمودية التي تقلل من القدرة الزلزالية للمباني:

1. النكسات العمودية:

المباني ذات النكسات الرأسية مثل مباني الفنادق ذات الطوابق القليلة الأوسع من البقية تسبب قفزة مفاجئة في قوى الزلازل عند مستوى الانقطاع.

2. قصة ضعيفة أو مرنة:

المباني التي تحتوي على عدد أقل من الأعمدة أو الجدران في قصة معينة أو ذات قصة طويلة بشكل غير عادي، تميل إلى التلف أو الانهيار الذي بدأ في تلك القصة.

.3. ارتفاع العمود غير المتكافئ على طول المنحدرات:

تحتوي المباني الموجودة على أرض قذرة على أعمدة ارتفاع غير متساوية على طول المنحدر، ممّا يسبب آثارًا سيئة مثل التواء وتلف في أعمدة أقصر.

5. أعمدة معلقة أو عائمة:

المباني ذات الأعمدة التي تتدلى أو تطفو على عوارض في طابق متوسط ​​ولا تصل إلى الأساس، بها انقطاعات في مسار نقل الأحمال. وبعض المباني لديها جدران خرسانية معززة لتحمل الزلزال الأحمال على الأساس. حيث أن المباني، التي لا تصل فيها هذه الجدران إلى الأرض ولكنها تتوقف عند مستوى أعلى، معرضة للتضرر الشديد أثناء الزلازل.

4. تجاور المباني:

عندما يكون مبنيين قريبين جدًا من بعضهما البعض، فقد يقصفان بعضهما البعض أثناء الاهتزاز الشديد. حيث يتفاقم هذا الاصطدام مع زيادة ارتفاع المبنى. علاوة على ذلك، عندما لا تتطابق ارتفاعات المبنى، قد يرتفع سقف المبنى الأقصر عند منتصف ارتفاع عمود العمود الأطول، وهذا يمكن ان يكون خطيرا جدًا.