هندسة الزلازل

هندسة الزلازل علم الزلازل يهدف إلى تقليل المخاطر الناجمة عن حدوث الهزات الأرضية وعلى معرفة مكان حدوث الزلازل المدمرة وتعيين طبيعة الحركات الأرضية المتولدة ونوع التشويه الذي تعانيه الطبقات العليا من القشرة وتسهيل عملية تصميم الأبنية المقاومة للزلازل وهذا يتطلب معرفة وتخمين أقصى درجات الاهتزاز الذي يعانيه المنشأ الهندسي عند حصول الزلزال وبالتالي وضع الأسس المحددة للتصاميم الملائمة بأقل تكلفة ممكنة لتقليل:
-الخسائر البشرية.
-الخسائر الاقتصادية.وذلك من تحديد:
أ- مدى احتمال وقوع الزلازل.
ب- مقارنة هذه المخاطر الطبيعية مع التوزيع السكاني ومواقع المرافق العامة والهامة ومدى تعرضها للمخاطر وتأثرها بها وصولاً إلى تحديد الخطر
ج- وضع تصاميم ومعايير للبناء وإنشاء وفرض تطبيقها بقدر الإمكان.

 

 

 

 

أضرار الزلازل
إن الزلازل وما ينجم عنها من إزهاق للأرواح وهدم لمقومات الحياة بصورة آنية – قد لا تتجاوز ثوانٍ معدودة – لا سيما في المجتمعات المعاصرة التي تداخلت فيها مقومات الحياة بصورة معقدة، أدى إلى تطوير العديد من الحلول الهندسية لتقليل الآثار التي قد تسببها هذه الهزات الأرضية.

الأضرار المباشرة
1- حسب قوة وشدة الزلزال وطبيعة المنطقة المتضررة وبعدها عن مركز الزلزال ونوعية المنشآت والمباني القائمة والكثافة السكانية وطبيعة النشاط الإنساني.
2- تسبب الزلازل وبشكل خطير تساقط الصخور من الجبال العالية وقد يؤدي هذا إلى إحداث أضرار بالغة سواء أثناء مرور السيارات على الطرق المجاورة للجبال أو بسبب السقوط المباشر للصخور على المباني.
3- الانزلاقات والتشققات الأرضية تعتبر أحد الأسباب الرئيسية المباشرة لدمار المباني والمنشآت والطرق والسكك الحديدية وخلافها.
4- تميع التربة وهي ظاهرة تؤدي بسبب الهزة الأرضية إلى فقدان نوع من التربة مقاومتها وتصبح مادة سائلة ومن أنواع التربة التي تحدث لها مثل هذه الظاهرة الرمل الناعم غير المتماسك والرمل المخلوط بالطمي وتحدث ظاهرة التميع عندما تكون التربة القابلة للتميع مشبعة بالماء. يعرف التميع بأنه هبوط مفاجئ في مقاومة القص وهو يكافئ هبوط في قدرة تحمل التربة مما يؤدي إلى تميعها وسيلانها ويحدث في الترب المفككة والمشبعة. إن استمرار دورات قوى القص المتعاكسة في الرمل المشبع (كما يحصل أثناء الزلزال) يؤدي إلى زيادة الضغط المسامي، والذي بدوره يؤدي إلى تناقص الإجهاد الفعال وقوى القص، ويحصل تميع التربة عندما تصل قيمة قوة القص للصفر. إن الظروف التي يعد وجودها مناسباً لحدوث التميع هي:

طبقة تربة رملية ضعيفة التحمل يتراوح عمقها 15 – 20 م.
جزيئات تربة متماثلة وذات حجم متوسط.
ظروف إشباع وخاصةً عندما تكون التربة مغمورة بالمياه.
قيم منخفضة لاختبار النفاذية.
الأضرار غير المباشرة
هذا النوع ينتج عنه ضرر الإنسان بسبب الإنهيارات التي تحدث في المباني فأساسات المنشآت تتعرض إلى نوعين من الحركة ينتقلان من الأرض إلى المنشآة فهناك حركة أفقية وهي معروفة أكثر وهناك حركة عمودية وهي أقل حدوثاً وإن كان بعض المختصين يؤكد أن الحركتين متلازمتا الحدوث ولكن كل بمقدار معين ومختلف عن الآخر.
على كل حال حدث ان سجلت حركات شديدة عمودية وأفقية في الهزة الواحدة ولكن في حدود النسب المتوقعة لكل منها وعادة ما يكون الاثنان شديدي القوة كما أن المشكلات الناتجة عن الحركات العمودية تعتمد أكثر على قواها الذاتية (absolute value) وقابلية تضخيم المنشأة والتربة لها (structural amplification) أكثر من علاقتها بالحركات الأفقية ومقدار تسارعها.
التسارع العمودي وهو مستقل عن الحركات الأفقية – يتكاتف في بعض الأحيان مع التحميل العمودي فينتج عنه أضرار بليغة أو حتى الانهيار الكامل كما حدث في انقلاب مبنى أثناء زلزال المكسيك 1985 م وذلك لضعف ترابط الأساسات وضعف التربة. ونظراً لعدم توفر معلومات كافية عن هذين النوعين من الحركات الأرضية ومقدار تسارعهما في كل مناطق النشاط الزلزالي لذا فإننا نجد أن كثير من المختصين في هندسة الزلازل يميلون إلى قياس ما يسمى بانتقاض الأرض أو ما يسمى أحياناً بـ (ground shaking) أو (ground movements) وقياس هذا النوع من الحركة الأرضية يتطلب استعمال أجهزة قياس العجلة الأرضية وتعطي معلومات جيدة وواسعة للمناطق المعرضة للهزات الأرضية.

وعلى الرغم من أن المشاهدات تتراوح ما بين الأضرار البسيطة للمباني إلى الدمار الشامل إلا أنه وجد أن بعض المباني استطاعت مقاومة هزات أرضية عنيفة نظراً لتمتعها بقواعد مربوطة جميعاً بشكل جيد وقد أظهرت المشاهدات أن مثل هذه المباني عايشت هزات عنيفة مثيرة تسببت في تميع التربة.