بعد عاصفة الزلازل التي ضربت مدن الجنوب التركي وخلفت خسائر فادحة بالأرواح والممتلكات، بدأ كثيرون يتساءلون عما إذا كانت مبانيهم التي بُنيت قبل عام 1999 (الذي فُرضَت فيه معايير صارمة لتشييد مبانٍ مقاومة للزلازل عقب زلزال مرمرة) مقاومة للزلازل بالشكل الكافي، وكيف تُعزَّز تلك الضعيفة.
وتهدف عملية تدعيم المباني الضعيفة وتقويتها إلى إعطاء موادّ البناء أو العناصر الهيكلية أو أنظمة البناء قوة إضافية بما يجعلها أكثر مقاومة للزلازل، لمنع الخسائر في الأرواح التي ستحدث مع انهيار مبنى في زلزال محتمَل. تساعد هذه العملية على جعل المبنى أقوى وأكثر مرونة في أثناء الزلازل والكوارث الأخرى.
وغالباً ما يكون هدم المبنى وإعادة بنائه مكلّفاً للغاية ويحتاج إلى وقت طويل، لذلك تُعتبر تقنيات تقوية المباني بديلاً أقلّ إزعاجاً وتكلفةً وأقصر وقتاً للمباني المتضررة بشكل طفيف أو متوسط، أو تلك التي بُنيت بطرق تقليدية قديمة دون مراعاة المقاومة الزلزالية، إذ تزداد متانة ومقاومة المبنى بفضل التحسينات الهندسية، إذ تقيّم المبنى والأرض التي بُني فوقها فرق هندسية مهمتها تحديد ما إذا كان المبنى مناسباً للتعزيز والتقوية.
أعمال الفحص والتقييم
تستخدم شركات تقوية المباني مجموعة متنوعة من التقنيات لجعل المنازل أو أماكن العمل أكثر مقاومة للزلازل. مع ذلك يجب اتخاذ بعض الإجراءات قبل أعمال التقوية. بادئ ذي بدء، يُتحقَّق مما إذا كان المبنى المراد تعزيزه شُيّد وفقاً للتصميم الهندسي الموضوع مسبقاً.
بعد ذلك يُعَدّ مسح أرضي زلزالي لمعرفة الحالة الحالية للأرض حيث يقع المبنى. يُجرَى مسح للمبنى تحت قيادة مهندسين خبراء وباستخدام جهاز الأشعة السينية، حيث يُُفحَص أعداد وأقطار حديد التسليح المستخدم في العناصر الإنشائية في الهيكل. وفي بعض الأحيان يُجرَّد بعض العناصر الحاملة للتحقق من تآكل وضعف حديد التسليح.
كما تؤخَذ عيّنات خرسانية من المبنى بأعداد كافية ومن الأماكن اللازمة، ومن ثم تُختبر العيِّنات المأخوذة من المبنى في المختبر وتُحدَّد القوة الحالية للخرسانة.
كيف يُعزَّز البناء؟
لإعداد التقرير النهائي الذي سيحدّد أفضل طرق التقوية والتعزيز، يُصمَّم ويُنمذَج المبنى إنشائياً على برامج الكومبيوتر لفحص حالته تحت أحمال الزلازل المختلفة. المعيار الأكثر أهمية في أعمال التقوية هو التطبيق الصحيح. خلاف ذلك، إذا طُبّقَت طريقة خطأ على المبنى المراد تقويته، فقد يصبح المبنى أكثر عرضة للتأثر بالزلازل.
بناءً على نتائج تقرير الخبراء، وبالتشاور مع مالكي البناء وسكانه، تُحدَّد التقنيات التي ستُستخدم لتقوية المبنى. وبعد التحضير للمشروع، يُحصَل على التصاريح والتراخيص اللازمة من الأماكن الضرورية لبدء أعمال التقوية.
وفيما تستخدم تقنية تقوية المباني الخرسانية المسلحة على نطاق واسع بسبب تكلفتها المنخفضة، يمكن تطبيق طريقة التقوية بالفولاذ، بالإضافة إلى تقنيات ألياف الكربون المقوَّى التي تُعتبر طريقة تقوية فعالة للهياكل القديمة.
في ما يلي أشهر تقنيات التقوية:
أغلفة الخرسانة المسلحة
من المحتمل أن يكون الغلاف الخرساني هو الأسلوب الأكثر استخداماً لتقوية أعضاء المنشآت الخرسانية. يُبنَى إما بالخرسانة المصبوبة في كثير من الأحيان، وإما بالخرسانة المرشوشة. تتضمن الطريقة إضافة طبقة من الخرسانة على شكل غلاف فوق شبكة حديد التسليح التي تحيط بالأجزاء المراد تقويتها من قواعد وأعمدة وعوارض.
بناء جدران خرسانية جديدة
تتكون هذه الطريقة من إنشاء جدران جديدة ذات أبعاد كبيرة في مواقع مختارة في محيط المبنى و/أو في داخل المبنى. يمكن أن يكون للجدران تأثير مفيد للغاية على الأداء الزلزالي للمباني القائمة، مما يوفّر في الوقت نفسه زيادة كبيرة في القوة والصلابة والليونة.
دعائم الفولاذ
توفر دعامة الفولاذ مزايا مماثلة لبناء جدران جديدة، مما يزيد قوة وصلابة وليونة المبنى. تُثبَّت الدعائم مباشرة على الإطار الخرساني، من الداخل أو الخارج، لتقوية الهيكل الرئيسي. تساهم هذه الطريقة في المقاومة الجانبية للهيكل من خلال القوة المحورية التي تتطور في أعضائها المائلة.
أجهزة التخميد
تستخدم أجهزة التخميد لتقليل اتساع الاهتزازات والتشوهات، وبالتالي الجهد المفروض على الأعضاء الهيكلية عن طريق تبديد الطاقة في أثناء أحداث الزلزال الكبيرة. يمكن إدماج معظم أنظمة التخميد بسهولة مع دعائم الفولاذ، مما يوفر قوة وصلابة وليونة وقدرة أكبر على تبديد الطاقة.
ألياف الكربون المقوى
تُعتبر ألياف الكربون مادة أقوى بكثير وأخفّ وزناً من المعادن. تُحضَّر من ألياف ذات قوة شد عالية داخل مصفوفة بوليمر مثل بلاستيك الإيبوكسي أو فينيلستر أو بوليستر بالحرارة، ولكن الأكثر شيوعاً راتنجات الإيبوكسي. ثم تُحاك هذه الخيوط في أقمشة يقلّ سمكها عن مليمتر واحد. على الرغم من أن هيكل ألياف الكربون أخفّ بخمس مرات من الفولاذ، إلا أنه من المعروف أنه أكثر مقاومة.
ولقوة شدّها العالية ووزنها المنخفض مقارنة بالموادّ الهيكلية التقليدية، بخاصة الفولاذ، أصبحت ألياف الكربون مادة هيكلية مهمة للاستخدام في صناعة البناء كتعزيز داخلي أو خارجي متكرر.
وتعتمد هذه الطريقة على لف ألياف الكربون عن طريق إلصاقها على أجزاء الهيكل الخرساني، بما يمنح الجداران والأعمدة والعوارض زيادة في المتانة في حالة حدوث زلزال. وتقلّل كثيراً وقوع انهيارات شديدة في المباني عند حدوث هزة أرضية ارتدادية بعد الزلزال.
أغلفة فولاذية
يمكن أن تحسّن الألواح أو الأشرطة الفولاذية المفردة الملتصقة بالأعضاء الخرسانية قوة الانحناء، على غرار شرائح ألياف الكربون المقوى. وبالمثل، فإن الألواح والأشرطة والزوايا الملحومة معاً لتشكيل غلاف يمكن أن تزيد تحمل قوة القص، وتحسّن سلوك الأجزاء الإنشائية كثيراً في أثناء الزلزال.
