انهيارت زلزالية بسبب أخطاء إنشائية

انهيارت زلزالية ليس التصميم الإنشائي القاصر هو المشكلة الوحيدة التي قد تتسبب بانهيار المنشأة، و إنما يجب الانتباه أيضاً إلى نوعية التنفيذ، و مدى الالتزام بتطبيق التصميم على أرض الواقع، فغالباً ما تكون الانهيارات بشكلٍ عام ناتجة إما عن أخطاء تصميمية و/أو تنفيذية، و تتجلى الأخطاء التصميمية بعدم الالتزام بمتطلبات الأكواد الهندسية أو سوء تقدير الحمولات أو خلل في اعتبارات الجملة المقاومة أو أخطاء في الحسابات ..إلخ، أما الأخطاء التنفيذية فتظهر في عدم الالتزام بالاشتراطات التصميمية أو سوء اختيار المواد أو تكنولوجية التنفيذ القاصرة أو قلة نوعية التنفيذ بشكلٍ عام.

انهيارت زلزالية يقول جيمس أمرهين المدير التنفيذي لمعهد البناء في الولايات المتحدة:

“الهندسة الإنشائية هي ذاك الفن و العلم في نمذجة المواد التي لا نفهمها تماماً إلى أشكالٍ لا نستطيع تحليلها بدقة لتقاوم حمولات لا نستطيع توقعها بشكل تام، و كل هذا في مجتمعٍ غالبيته الساحقة لا تدرك محدودية المعرفة التي نحيط بها”

 انهيارت زلزالية الأساسات:

انهيارت زلزالية تعتبر الأساسات هي العنصر الأهم في أية منشاة، و هذا يتطلب إعطاؤها أهمية خاصة و تصميمها لمقاومة الزلازل.

 

1- قلة عمق التأسيس تزيد من احتمال انقلاب المنشأة أو انزلاقها، كما أن قلة الروابط بين القواعد (الشناجات) تزيد من خطر الهبوطات التفاضلية الناتجة عن هبوط التربة أو تميعها.
2- يؤدي اهتزاز التربة إلى تخلخلها و نتيجة لذلك تصبح الرقبات أعمدة حرة غير مطوقة، و بالتالي يجب الانتباه إلى الرقبات القصيرة (حالة العمود القصير) أو الرقبات الطويلة (حالة الطابق اللين)، كما يجب تفادي التأسيس على مناسيب مختلفة أو على أنماط مختلفة من تربة التأسيس أو اعتماد أساليب تأسيس متباينة (أوتاد و قواعد منفردة مثلاً).
3- انهيار ناتج عن اختلاف مناسيب التأسيس، زلزال أرمينية إن أكثر طرق التأسيس مقاومةً للزلازل هي الحصيرة العامة حيث يكون احتمال حدوث الهبوطات التفاضلية قليلاً، و عندما تكون هذه الحصيرة مستندة إلى أوتاد يصبح احتمال انقلاب المنشأة نادراً.

4- الطنين:

1- عندما يتوافق دور الاهتزاز الطبيعي للموقع مع دور الزلزال يحدث تضخيم للحركة الأرضية بشكل كبير و هذا ما يعرف بالطنين، و بالتالي تتعرض الأبنية لحركة أرضية أكبر من الحركة التي يمكن أن يسببها تحرر الطاقة الزلزالية.
2- في عام 1985 حصل زلزال في ميكسيكو سيتي بلغت درجته 8.1 ريختر ثم تبعته هزة ارتدادية بلغت درجتها 7.1 ريختر، تهدم بنتيجة ذلك 400 مبنى و تضرر حوالي 700 مبنى آخر و كانت حصيلة القتلى أكثر من 5000.
3- تألف هذا الزلزال من عشرين هزة بتسارع 0.18 g كل 2 ثانية (الدور الطبيعي للتربة) و قد توافق هذا الدور مع الطور الطبيعي للأبنية المؤلفة من 7-20 طابقاً، مما أدى لحصول حالة طنين كانت السبب في تلدن المنشآت و انهيارها، حيث لم تكن نوعية الإنشاء سبباً رئيسياً في هذا الدمار الواسع.
4- يعتبر الطنين هو العامل الأساسي لانهيار 880 منشأة في زلزال لوما بريتا، إذ تزامن الدور الخاص للأبنية (تواتر 2 هزة/ثا) مع الدور الخاص لطبقات الطين العميق (تواتر 3-5 هزة/ثا).

5- الأعمدة المعلقة:

من خلال استعراض عدد من حالات الانهيار لوحظت إحدى آليات الانهيار وصفت بأنه غير اعتيادية، و هي انهيار الكتلة الطابقية لعددٍ من الطوابق الدنيا و بقاء بلاطة الطابق الأخير مع الأعمدة الحاملة لها التي أصبحت محمولة من بلاطة الطابق نفسه.

6- التسليح الطولي:

1- تزداد مشاكل التسليح الطولي خطورةً في حال تطبيق الحمولات الآنية المتناوبة، فقلة التسليح الطولي في مناطق العزم السالب و عدم تنفيذ تسليح الأظفار وفقاً لمتطلبات الاشتراطات التصميمية تزداد آثارها السلبية أثناء حدوث الزلزال.
2- من المعروف أن عوامل الأمان التي تؤخذ عند تصميم المقاطع البيتونية (زيادة الحمولات في الطريقة الحدية، تخفيض مقاومات المواد في الطريقة الكلاسيكية) تساهم في التخفيف من الأخطار التي قد تنجم عن عيوب التصميم و/أو التنفيذ، إلا أن هذه العيوب تتبدى بوضوح بعد حدوث الزلزال بالرغم من أن بعض هذه العيوب كبيرة بالشكل الذي لا يمكن السماح به حتى في ظروف التحميل الساكن.
3- إن زيادة التسليح الطولي بشكلٍ عشوائي قد يؤدي إلى إضعاف المقطع البيتوني ديناميكياً و خاصةً عند استخدام التسليح الطولي بأقطارٍ كبيرة، و ذلك لاختلاف طبيعة الاهتزاز بين البيتون و الفولاذ مما يؤدي إلى حصول انفصال بينهما.

4- التسليح العرضي:

1- عادةً لا يتم إيلاء التسليح العرضي أهميةً كبيرةً في الحسابات التصميمية، و يتم التركيز على التسليح الطولي بشكلٍ خاص حيث تكون عزوم الانعطاف في الجوائز و قوى الضغط في الأعمدة هي السائدة غالباً، و هذا الأمر يندرج حتى على الكودات التصميمية إذ لا توجد علاقة حسابية تعطي كمية التسليح العرضي في الأعمدة مثلاً.
2- إن كثرة الانهيارات الناتجة عن عدم كفاية التسليح العرضي، جعلت بعض الكودات (الأميركي، التركي، التايواني ..) تعتمد ما يسمى بالإسوارة الزلزالية الخاصة Special Seismic Hoops and Crossties و هي مبينة في الشكل التالي.
3- يظهر سوء التسليح العرضي في التباعدات الكبيرة بين الأساور و صغر قطر الإسوارة و عدم تنفيذ التسليح العرضي بالشكل الملائم، و تزداد أهمية التسليح العرضي بالقرب من مناطق العقد و التراكبات و ضمن الأعمدة القصيرة.