مهندس مدني

👷‍♂️Earthquake proof buildings المباني المقاومة للزلازل ☑️ المباني مجهزة بشكل عام للتعامل مع القوى الرأسية من وزنها وجاذبيتها ، إلا أنها لا تستطيع تقليديًا التعامل مع القوى جنبًا إلى جنب المنبعثة من الزلازل. تعمل هذه الحركة الأفقية على اهتزاز الجدران والأرضيات والأعمدة والعوارض والموصلات التي تربطها ببعضها البعض. يؤدي الاختلاف في الحركة بين الجزء السفلي والأعلى من المباني إلى إجهاد شديد ، مما يتسبب في تمزق الإطار الداعم وانهيار الهيكل بأكمله في النهاية. ⬅️ أنظمة الحماية المبتكرة : ✅ إنشاء أساس مرن (Create a Flexible Foundation) : تسمى عزل القاعدة. يشمل عزل القاعدة بناء مبنى فوق منصات مرنة مصنوعة من الفولاذ والمطاط والرصاص. عندما تتحرك القاعدة أثناء حدوث زلزال ، تهتز العوازل بينما يظل الهيكل نفسه ثابتًا. يساعد هذا بشكل فعال على امتصاص الموجات الزلزالية ومنعها من السفر عبر المبنى. ✅ مواجهة القوات بالتخميد (Counter Forces with): استخدام ماصات الصدمات تعمل ماصات الصدمات على تقليل حجم موجات الصدمات وتساعد في تقليل الضغط على المبنى. يتم تحقيق ذلك بطريقتين: أجهزة التحكم في الاهتزازات وقوة البندول. ✅ توجيه الطاقة (Shield Buildings from) : يشبه هذا الابتكار الذي يطلق عليه "عباءة الخفيفة الزلزالية"، ينطوي هذا الابتكار على خلق عباءة من 100 حلقات بلاستيكية ومخرسو متحدة المركز ودفنها على الأقل 3m تحت أساس المبنى. كما تدخل الأمواج الزلزالية الحلقات، فإن سهولة السفر يجبرها على التحرك إلى الحلقات الخارجية. نتيجة لذلك، يتم توجيهها بشكل أساسي بعيدا عن المبنى وتبدد في الأرض. ✅ تعزيز هيكل المبنى لتحمل الانهيار (Reinforce the Building’s Structure) : يجب أن تبني المباني القوى التي تسافر من خلالها خلال حدث زلزالي. جدران القص، الصليب الحمالات، الحجاب الحاجز وإطارات مقاومة للحظات هي المركزية لتعزيز مبنى. جدران القص هي تقنية بناء مفيدة يمكنها المساعدة في نقل قوى الزلازل. مصنوعة من لوحات متعددة، هذه الجدران تساعد المبنى في الحفاظ على شكله أثناء الحركة. غالبا ما يتم دعم جدران القص من الأقواس عبر قطري مصنوعة من الصلب. هذه الحزم يمكن أن تدعم الضغط والتوتر. ✅ المواد المبتكرة (Innovative Materials) : الابتكارات مثل سبائك المعدنية لديها القدرة على تحمل الإجهاد الشديد والعودة إلى شكلها الأصلي. بالإضافة إلى ذلك يمكن لف الغلاف البلاستيكي المقوى بالألياف المصنوع من مجموعة متنوعة من البوليمرات حول الأعمدة ويوفر ما يصل إلى 38٪ من القوة المضافة والليونة. يمكن أيضًا استخدام والمواد المطبوعة ثلاثية الأبعاد بمثابة هياكل خفيفة الوزن ومتشابكة بأشكال لا حدود لها يمكن أن توفر مقاومة أكبر للمباني.

⭕️ #شرط_مهم : لكي تبقى المباني آمنة خلال حدوث الزلازل والهزات الارضية، لا بد ان تكون الاعمدة اقوى من الكمرات، والقواعد اقوى من الأعمدة، و عند تطبيق هذه الاستراتيجية في تصميم المباني فإن حدوث الاضرار خلال الزلزال ستحدث للكمرات اولا، وعندما يتم تسليح الكمرات وفقا لتصميم دقيق فإنها ستكون ذات مرونة (Elasticity) اعلى، ولهذا فإن المبنى ككل يمكن ان يتشوه بشكل كبير رغم الضرر التدريجي الناتج من انهيار ( خضوع ) الكمرات. ولكن بالمقابل فإن الاعمدة لو كانت اضعف، فإنها ستعاني من اضرار محلية عنيفة، في الاعلى والاسفل لدور محدد، وهذا الضرر المحلي يمكن ان يقود الى انهيار المبنى ككل، بالرغم من ان الاعمدة في الاعلى لم تتضرر تقريبا. انظر الشكل المرفق

#تأثير_الزلازل_على_المباني_الخرسانية. ********** ⭕️ مباني الخرسانة المسلحة تتكون من مادتين اساسيتين، وهي الخرسانة واسياخ حديد التسليح، الخرسانة تتكون من رمل وكسر الصخور وتسمى Aggregate والاسمنت (الرابط). ◀️ جميع هذه المكونات يتم خلطها مع كمية محددة مسبقا من المياه، و بالامكان تشكيل الخرسانة بأي شكل من الاشكال، واسياخ التسليح يمكن ان يتم ثنيها بأشكال متعددة، ولهذا فإن الخرسانة مناسبة للمباني ذات الاشكال المعقدة. ◀️ غالبا أي بناية خرسانة مسلحة تتكون من عناصر أفقية (كمرات وبلاطات) وعناصر رأسية (اعمدة وحوائط خرسانية) وجميعها مستندة على القواعد المستندة مباشرة على الارض. النظام المتكون من الأعمدة المسلحة المرتبطة بالكمرات تسمى مباني اطارية RC Frame وهذه الاطارات الخرسانية المسلحة تساهم في مقاومة قوى الزلازل. ◀️ الهزات الزلزالية تولد قوى مؤثرة على المبنى متناسبة مع كتلة المبنى نفسه، وبما ان غالبية كتلة المبنى متركزة في الأرضيات (البلاطات) فإن القوى الناتجة من الزلزال تؤثر بشكل اساسي على منسوب الارضيات (البلاطات) وهذه القوى تنتقل خلال الحوائط ثم الى القواعد ومنها تنتشر الى الارض. وعندما تتجمع القوى الزلزالية الى الاسفل من اعلى البناية فإن الاعمدة والحوائط الخرسانية في الأدوار السفلى تتعرض إلى أعلى قوة زلزالية ولذلك يتم تصميمها لتتحمل بطريقة افضل وأقوى من العناصر العلوية. ⭕️ وظائف بلاطات الأسقف وجدران المباني: بلاطات الاسقف هي صفائح افقية من دورها تمكين عملية استخدام وظائف المبنى، وعندما تنثني الكمرات في الاتجاه الرأسي خلال حدوث الزلزال فإن هذه البلاطات تنحني ايضا معها، وعندما تتحرك الكمرات تتحرك الاعمدة ايضا في الاتجاه الافقي وبنفس الوقت تتحرك معها القوى في الكمرات والبلاطات معاً. غالبا ما نهمل التشوه لشكل البلاطة في الاتجاه الأفقي وهذا ما يعرف بتصرف الغشاء الجاسئ #RigidDiaphragmAction ولا بد من الاخذ به اثناء التصميم الانشائي للمباني. الشكل المرفق يوضح ازاحات البلاطة في المستوى وخارج المستوى. ⭕️ #سلوك_البلاطات_وتأثرها_بقوى_الزلازل: عندما يتم صب الاعمدة والحوائط والبلاطات في المباني الخرسانية وتأخذ صلابتها وقوتها، يتم انشاء مباني طوب في الفراغات مابين الاعمدة والبلاطات وذلك لتقسيم المبنى حسب وظائفه واستخداماته. غالبا فإن حوائط المباني (الطوب) هذه تسمى #infillWalls وتكون غير مرتبطة بالعناصر الانشائية المحيطة. ◀️ هذا وعندما تستقبل الاعمدة قوى افقية عند منسوب البلاطات، تحاول الاعمدة الحركة في الاتجاه الافقي ولكن هذه الحوائط تتصرف بطريقة مقاومة لهذه الحركة، ونظرا لوزنها الثقيل وسماكتها، فإن هذه الحوائط تجذب قوى افقية اكبر، ولكن هذه الحوائط عبارة عن مواد هشة نسبيًا "brittle" وبالتالي تنشأ فيها الشروخ بمجرد ان تصل قدرة تحملها إلى الحد الاقصى. ◀️ ولهذا فإن هذه الحوائط تتصرف كصمامات يتم التضحية بها في المباني وتنشأ فيها الشروخ تحت الهزات الارضية العنيفة ولكنها تساعد في تحمل احمال الكمرات والأعمدة حتى تتشقق. ◀️ ومما يعزز الاداء الزلزالي لهذه الحوائط استخدام مونة اقوى، وعملية بناء بشكل مناسب وتعبئة الفراغات بين الحوائط والعناصر الخرسانية، بالرغم ان الحوائط الكبيرة او العالية مقارنة بسماكتها يمكن ان تقع خارج المستوى وهو ما قد يهدد بحدوث اضرار اكبر، بالاضافة الى أن عدم الانتظام في وضع الحوائط بشكل مناسب يمكن ان يكون له اثار سلبية مثل تأثير العمود القصير وكذلك تأثير الإلتواء. 👈🏻للتوضيح أكثر انظر الشكل المرفق ⭕️ #اختلاف_تأثيرات_الزلزال_الافقية : الاحمال الرأسية ( احمال الوزن الذاتي و محتوى المبنى ) على المباني يمكن ان تتسبب في انثناء الأطارات الخرسانية وتنتج عنه استطالة او قصور في عدة اماكن. ◀️ الشد يتولد في السطح الذي يحدث له استطالة والضغط يتولد في السطح الذي يحدث له قصور. وتحت تأثير الاحمال الرأسية فإن الشد في الكمرات يكون في الوجه الاسفل للكمرة وكذلك في الاعلى عند الركائز. ولكن في المقابل فإن قوى الزلزال ممكن ان تسبب اجهادات شد في الكمرات او الأعمدة بعدة مواضع وبشكل مختلف عن الاحمال الرأسية. تولد العزوم على الأطارات الخرسانية يعتمد على قوة الهزات الارضية، لذلك فإنه يمكن حدوث شد في وجهي الكمرة خلال الزلازل العنيفة. وهذا ما يجعل تسليح الكمرة بطريقة مناسبة في الوجهين مهم طالما أن الخرسانة لا تقوى على مقاومة الشد المتولد من العزوم، وهذا ايضا ينطبق على الاعمدة 👈🏻للتوضيح أكثر انظر للشكل المرفق

-🌟لماذا نحتاج اساس عميق؟ وظيفة مهندس التربه او الاساسات هو إعطاء معلومات عن نوع التربة وقدرة تحمل التربة للمهندسين الإنشائيين. عندما يحصل المهندس الإنشائي على هذه المعلومات ، سيقرر ما إذا كان يجب أن يستخدم أساسًا عميقًا أو أساسًا سطحى إذا كانت التربة مثل التربة الطينية أو الرملية قدرة التحمل منخفضة جدًا ثم يقوم المصمم الإنشائي بتصميم أساس أعمق. وذلك لجعل الأساس آمنًا وتجنب الانهيار هذا هو السبب في أننا نحتاج إلى التعمق في وضع الأساس العميق . وإذا كانت التربة تربة جيدة جدًا يقوم المصمم الانشائى بتصميم أساس سطحى. لذلك ، هذه هي الطريقة التي تقرر بها ما إذا كنت بحاجة إلى البحث عن أساس عميق.

مجموعة كتب المهندس/ شريف صابر (الله يرحمه) على مكتبة جوجل درايف كصدقة جارية له https://drive.google.com/drive/folders/1HAOE2fmXgbhoTPft9N-KdpsZEs6HtNI-

الدليل الارشادي للكشف والمراقبة على المباني والمنشآت الهندسية لضمان سلامتها الإنشائية