Currently Empty: $0.00
MEGAverse Course
- June 10, 2025
- Comment 0
أساسيات تصميم الهياكل المقاومة للزلازل
يُعدُّ تصميم الهياكل المقاومة للزلازل من أعمدة الهندسة الحديثة، إذ تقوم فلسفته على إدراك القوى الجيولوجية الكامنة التي تهدد استقرار المنشآت. فالزلزال ليس مجرد اهتزاز أرضي، بل هو طاقة متدفقة تعبر التربة وتنتقل إلى البنى فوقها، مما يستلزم أن تُشيَّد الأبنية بمرونة تمكنها من استيعاب هذا التدفق العنيف دون أن تنهار أو تفقد تماسكها. ولتحقيق ذلك، يعتمد المهندس على مبادئ أساسية تبدأ بفهم ديناميكية الأرض، وطبيعة المواد المستخدمة في البناء، وكيفية توزيع الأحمال بطريقة تضمن للمنشأة القدرة على امتصاص الصدمات وتقليل انتقال القوى إلى عناصرها الحيوية، ويُعبر عن القوة الزلزالية المؤثرة غالباً وفق العلاقة F = m✖️a، حيث تمثل F القوة المؤثرة، وm الكتلة، وa التسارع الناتج عن حركة الأرض.
يُولي المصمم أهمية قصوى لتوزيع الكتلة بانتظام عبر الهيكل، لأن التماثل في التوزيع يخفف من تراكم الإجهادات في نقاط معينة، ويحول دون تشكل مراكز ضعف قد تنهار تحت وطأة الاهتزازات. وتُعدّ مرونة العناصر الإنشائية عاملاً محورياً، حيث تُستخدم مواد تجمع بين الصلابة والمتانة، كالخرسانة المسلحة والفولاذ، شريطة أن تُصمم التفاصيل الهندسية للوصلات والمفاصل بما يسمح لها بالحركة النسبية الطفيفة دون فقدان الترابط البنيوي. كما أن تحديد مركز الكتلة ومركز الصلابة بدقة يسهم في تجنب نشوء عزوم التواء زائدة قد تؤدي إلى إخفاقات كارثية، ويُراعى هنا حساب معامل قصة القاعدة الزلزالي والذي يُحتسب باستخدام الصيغة التقريبية V = Cs✖️W، حيث V هو الحمل القاعدي الكلي، وCs هو معامل القصة الزلزالي، وW هو الوزن الكلي للهيكل.
إذ إن استراتيجية تصميم الهياكل المقاومة للزلازل لا تقتصر على تعزيز قدرة البناء على تحمل القوى الأفقية فحسب، بل تشمل أيضاً دراسة استجابة المنشأة عبر مختلف أطوار الاهتزاز، وهو ما يعرف بالتحليل الطيفي للاستجابة. ويسعى المهندس إلى أن يحقق نوعاً من “التنشط المرن”، بحيث تهتز البنية بشكل يمكن التنبؤ به ومن دون أن يتجاوز التشوه حدود المرونة، إذ يتحدد الحد الأقصى للإزاحة النسبية المسموح بها بناءً على نوع الاستخدام وطبيعة المنشأة، وفق المعايير الدولية كالكود الأمريكي للزلازل (ASCE 7). ولضمان ذلك، تُضاف في بعض الحالات أجهزة لتخميد الطاقة، مثل المخمدات اللزجة أو أنظمة العزل الزلزالي عند الأساسات، مما يقلل من شدة القوى المنقولة إلى الهيكل، وتتحقق هذه الآلية وفق مبدأ زيادة التخميد النسبي للنظام الذي يؤدي إلى تقليل الاستجابة الديناميكية الكلية.
وقد تجلى أثر غياب هذه الأسس في الزلزال المدمر الذي ضرب تركيا وسوريا في فبراير عام 2023، إذ تهدمت آلاف المباني التي لم تُشيد وفق معايير مقاومة الزلازل، مما تسبب بكارثة تاريخية سجلت أرقاماً مأساوية في الأرواح والخسائر المادية، وجددت الدعوة إلى ضرورة الالتزام بالتصميم الزلزالي الحصيف.
إذ تتجسد روح التصميم المقاوم للزلازل في مبدأ أساسي يُعرف بالانهيار التدريجي المسيطر عليه، حيث يجب أن تتهدم بعض العناصر غير الحيوية بطريقة مدروسة تحفظ سلامة الأرواح وتمنح شاغلي المبنى الوقت اللازم للإخلاء الآمن. إن تحقيق هذا الهدف يتطلب رؤية هندسية شاملة تنظر إلى المبنى بوصفه كياناً متكاملاً، تتفاعل أجزاؤه جميعاً لمقاومة الكارثة الطبيعية بأقل قدر ممكن من الخسائر، وهنا تلعب “الآليات البلاستيكية” دوراً جوهرياً، حيث يتم تصميم العتبات لكي تخضع للتشوهات اللدنة قبل الأعمدة وفق قاعدة “الأعمدة أقوى من العتبات”، حفاظاً على استقرار المنشأة.
هكذا تتبلور فلسفة التصميم الزلزالي عبر توافق العلم بالحدس الهندسي، واستلهام الدروس من الكوارث السابقة، والسعي الدؤوب إلى تشييد أبنية لا تناطح الطبيعة، بل تتناغم مع عنفوانها فتحتويه بحكمة وذكاء.
