التعديلات التحديثية الزلزالية

تتضمن التعديلات التحديثية الزالزالية تعديل المباني القائمة لتهيئتها وجعلها أكثر مقاومة للنشاط الزلزالي أوالحركة الأرضية أوانهيار التربة الناجم عن الزلازل. مع الفهم الأفضل لمدى تأثير الزلازل على المباني والتجارب الأخيرة مع الزلازل الكبيرة القريبة من المراكز الحضرية، أصبحت الحاجة إلى إعادة التأهيل وإجراء تعديلات تحديثية للتعامل مع الزلازل حاجة ملحة وأمرًا مرغوبًا بشدة. قبل إدخال الاشتراطات الزلزالية الحديثة في أواخر الستينات للبلدان المتقدمة (الولايات المتحدة واليابان وغيرها) وفي أواخر السبعينات بالنسبة إلى دول أخرى كثيرة في العالم (هجريا والصين وغيرها)، كانت مبانٍ كثيرة قد صُممت بشكل غير كافٍ من ناحية التفاصيل والتسليح للحماية من خطر الزلازل. بالنظر والتمحص بهذه المشكلة الوشيكة، أُجريت أعمال درس عديدة، ونشرت في جميع أنحاء العالم أحدث الإرشادات والمبادئ التوجيهية التقنية لتقييم الزلازل وإعادة التأهيل، مثل كتيب المبادئ التوجيهية من الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين (ASCE) والإرشادات التوجيهية لجمعية نيوزيلندا لهندسة الزلازل. يجب تحديث هذه الإرشادات التوجيهية والاشتراطات بانتظام، على سبيل المثال، سلط زلزال نوريدج عام 1994 الضوء على هشاشة إطارات الحديد.

تنطبق أساليب إعادة التأهيل المبينة هنا على المخاطر الطبيعية الأخرى مثل الأعاصير المدارية والرياح الشديدة الناجمة عن العواصف الرعدية، وفي حين تتعلق التطبيقات الحالية لعمليات إعادة التأهيل الزلزالي أساسًا بالتحسينات الإنشائية للحد من الخطر الزلزالي الناجم، فإن من الضروري بالمثل الحد من الأخطار والخسائر الناجمة عن العناصر غير الإنشائية. من المهم أيضًا حتى نضع في الحسبان أنه لا يوجد مبنىً مضاد للزلازل تمامًا بالرغم من إمكانية تعزيز وتحسين الأداء الزلزالي إلى حد كبير بفضل التصميم الأولي السليم أوالتعديلات اللاحقة.

الاستراتيجيات

وُضعت في العقود القليلة الماضية استراتيجياتُ إعادة التأهيل والتعديلات التحديثية للزلازل بعد استحداث شروط وبنود جديدة للزلازل وتوافر مواد حديثة (مثل اللدائن المدعمة بالألياف، والخرسانة المدعمة بالألياف، وحديد التسليح القوي).

زيادة القدرة الكلية (التعزيز والتقوية). ويتم ذلك عادة بإضافة مشابك تثبيت متقاطعة أوجدران إنشائية جديدة.
خفض قوة تأثير الزلزال على المبنى عبر الإخماد التكميلي و/أواستخدام نظم العزل الأساسية.
زيادة قدرة العناصر الإنشائية. تميز هذه الاستراتيجية القدرة الكامنة داخل المنشآت القائمة، لذا فإنها تعتمد نهجًا أكثر فعالية من ناحية التكلفة لتحسين القدرة على نحوانتقائي (التشوه أوالقوة أوالصلابة) للعناصر الإنشائية.
الإضعاف الانتقائي، وهي استراتيجية مضادة بديهية لتغيير تصرف المنشأ غير المرن، مع تمييز القدرة الكامنة للمنشأ في الوقت نفسه.
السماح بوصلات منزلقة مثل جسور الممر لاستيعاب الحركة الإضافية بين الهياكل المستقلة زلزاليًا.
إضافة مخمدات الاحتكاك الزلزالي لزيادة درجة إخماد المبنى ومقدار محدد من الصلابة الإضافية.

أهداف الأداء

في الماضي، كانت عمليات إعادة التأهيل الزلزالي تُطبق في الأساس لتحقيق السلامة العامة، حيث كانت الحلول الهندسية محدودة باعتبارات اقتصادية وسياسية. مع ذلك، ومع تطور هندسة الزلازل، يتم التعهد تدريجيًا على عدة مستويات من أهداف الأداء:

السلامة العامة فقط. والهدف من ذلك هوحماية الحياة البشرية، وضمان عدم انهيار الأبنية والمنشآت على ساكنيها أوالمارة، والخروج من المبنى بأمان. في ظل ظروف زلزالية شديدة، قد ينهار المبنى كاملًا ما يحتاج هدمه واستبداله.
الإبقاء على المنشأ أوالمبنى. يتمثل الهدف في حتى المُنشأ، على الرغم من أنه ما يزال آمنًا ويمكن لساكنيه الخروج، قد يحتاج إلى عمليات إصلاح وترميم واسعة (ولكن ليس استبدالًا أوهدمًا) قبل حتىقد يكون مفيدًا أويُعد آمنا بالنسبة للسكان مرة أخرى، وهذا هوعادة أدنى مستوى من إعادة التأهيل ويطبق على الجسور.
الإبقاء على وظيفة المنشأ واستمرار تشغيله: المنشأ الأساسي غير تالف وغير منقوص. يضمن هذا المستوى العالي حتى أي إصلاحات مطلوبة بعد الزلزال تكون «تجميلية» فقط - على سبيل المثال: تشققات بسيطة في الجبص والجدران. هذا هوالحد الأدنى المطلوب للمستشفيات.
عدم تأثر المبنى بشكل كامل. يفضل تطبيق هذا المستوى على الهياكل التاريخية ذات الأهمية الثقافية العالية.

تقنيات

تنقسمُ تقنيات التعديلات التحديثية الزلزالية إلى عدة فئات:

عوازل القاعدة

عوازل القاعدة (بالإنجليزية: Base isolators): هي مجموعة من العناصر الإنشائية للمبنى تفصل بنيته عن الأرض المُزلزلة، فتُعزز حماية المبنى وأدائه الزلزالي. يمكن تطبيق هذه التكنولوجيا الهندسيّة للزلازل -التي تعتبر نوعًا من التحكم في الاهتزازات الزلزالية- على المباني المصمّمة حديثًا واستخدامها في التطوير الزلزالي للمباني القائمة. عادةً، تجري أعمال الحفر حول المبنى ويُفصل عن الأساسات. يحلّ الحديد أوعوارض الخرسانة المسلحة محل الروابط مع الأساسات، ويوضع تحتها عوازل القاعدة. في حين تميل عوازل القاعدة إلى منع انتنطق حركة الأرض الانتنطقية وتأثيرها على المبنى، فإنها تحافظُ أيضًا على مسقط المبنى بشكل ملائم فوق القاعدة. ويلزم إيلاء اهتمام دقيق للتفاصيل التي تكون فيها قابلات المبنى مع الأرض، بالأخص عند المداخل والممرات والمنحدرات، لضمان الحركة النسبية الكافية لتلك العناصر الإنشائيّة.

نظام تحكم نشط

تتأرجح المباني العالية جدًّا «ناطحات السحاب» عند بنائها باستخدام مواد حديثة خفيفة الوزن بشكل غير مريح -ولكن ليس بشكل خطير- في ظروف معينة بسبب الرياح. يكمن حل هذه المشكلة في وضع كتلة كبيرة في أحد الطوابق العليا، وتُضبط لتكون حرة في التحرك ضمن نطاق محدود. يُدفع المكبس الهيدروليكي -الذي يشغَّل بمضخات كهربائية- بقوة للقاءة قوى الرياح والرنين الطبيعي.

المراجع

^ NZSEE Bulletin 39(2)-June 2006 نسخة محفوظة 20 فبراير 2012 على مسقط واي باك مشين.
^ ASCE-SEI 41 نسخة محفوظة 2013-03-03 على مسقط واي باك مشين.
^ NZSEE 2006 نسخة محفوظة 2008-11-20 على مسقط واي باك مشين.
^ Reitherman, Robert (2012). . Reston, VA: ASCE Press. صفحات 486–487. ISBN . مؤرشف من الأصل في 26 يوليو2012.
^ Moehle, J. (2000) State of Research on Seismic Retrofit نسخة محفوظةتسعة أكتوبر 2011 على مسقط واي باك مشين..strategies are different from retrofit techniques, where the former is the basic approach to achieve an overall retrofit performance objective, such as increasing strength, increasing deformability, reducing deformation demands while the latter is the technical methods to achieve that strategy, for example لدائن مدعمة بألياف. "نسخة مؤرشفة" (PDF). مؤرشف من الأصل (PDF) في 19 مارس 2015. اطلع عليه بتاريخ 24 فبراير 2020.
^ Filiatrault & Cherry (1986)
^ e.g. Kam & Pampanin (2008)- Selective weakening retrofit for RC frames نسخة محفوظة 20 فبراير 2012 على مسقط واي باك مشين.
^ Clark Construction Group, LLC نسخة محفوظة 2008-04-21 على مسقط واي باك مشين.
^ Projects نسخة محفوظةسبعة أبريل 2016 على مسقط واي باك مشين.