تقدم المباني التي تُركت قائمة في تركيا إرشادات التصميم للبناء المستقبلي المقاوم للزلازل

دمرت الزلازل التي وقعت في 6 فبراير 2023 في تركيا وسوريا أكثر من 100000 مبنى ، وتسببت في انهيار أكثر من 10000 وقتل أكثر من 50000 شخص. وضعت هذه الزلازل أيضًا تحت الاختبار تقنيات البناء المتقدمة التي يمكن أن تقلل الضرر وتحافظ على عمل المباني بعد الزلزال.

العديد من المستشفيات التي تم بناؤها باستخدام إحدى هذه التقنيات – تسمى نظام العزل الزلزالي – نجت من الزلازل دون أي ضرر تقريبًا ، وفقًا لتقارير إخبارية محلية ، حتى بينما تعرضت المباني المحيطة لأضرار جسيمة.

تم بناء مستشفى مدينة أضنة لتسجيل كل من اهتزاز الأرض واستجابة المبنى. بفضل نظام العزل الزلزالي ، شهد المبنى انخفاضًا بنسبة 75٪ في الاهتزاز ، وفقًا للشركة التي صممت نظام العزل ، مقارنة بالهياكل المجاورة. سمح هذا النظام للمبنى بالبقاء والعمل بعد الزلزال.

لا يتفاجأ المهندسون من أن المستشفيات التي تحتوي على أنظمة عزل زلزالية نجت بأقل قدر من الضرر ، ولكن من خلال عملي كمهندس مدني ، كنت أسمع أشخاصًا في تركيا وخارجها يتساءلون عن سبب عدم استخدام المزيد من المباني لهذه التقنيات الهندسية الأكثر ذكاءً.

بعد عام من وقوع زلزال إزميت في تركيا عام 1999 والذي تسبب في مقتل أكثر من 17000 شخص ، انتقلت إلى اسطنبول للحصول على درجة البكالوريوس في الهندسة المدنية. انتقلت إلى الولايات المتحدة من أجل دراستي العليا في عام 2005 ، ومنذ ذلك الحين ، أعمل على التقنيات والمواد المتقدمة التي يمكن أن تضمن التعافي السريع وإعادة احتلال المباني بعد زلزال قوي.

على الرغم من أننا رأينا فعالية تقنيات الحماية من الزلازل خلال الزلازل الكبرى الماضية ، فقد تم تثبيت هذه التقنيات في جزء صغير فقط من الأماكن التي يمكن أن تكون مفيدة فيها.

تكنولوجيا البناء المقاومة للزلازل

يمكن للمهندسين التحكم في كيفية استجابة الهياكل للزلازل بعدة طرق.

تعتمد الأساليب التقليدية على وجود مكونات معينة من المبنى ، مثل الأعمدة أو الحزم ، تمتص طاقة الزلزال. ومع ذلك ، يمكن أن تؤدي هذه الطريقة إلى تراكم الأضرار في هذه السمات الهيكلية التي قد تجعل المبنى غير صالح للسكنى.

تعمل الأنظمة المقاومة للزلازل مثل أجهزة العزل الزلزالي والمخمدات الزلزالية على تقليل الطاقة الزلزالية التي تذهب إلى هذه الأعمدة أو الحزم إما عن طريق امتصاصها أو تحويلها. نتيجة لذلك ، يتعرض المبنى لحركة وأضرار أقل ومن المرجح أن يظل فعالاً بعد الزلزال.

تمنع أنظمة العزل الزلزالي الطاقة الزلزالية من دخول المباني في المقام الأول باستخدام أجهزة مصنوعة من المطاط أو ألواح الصلب المطلية بمادة مولدة للاحتكاك تنزلق فوق بعضها لتقليل تأثير الزلزال. يتم تثبيت أجهزة العزل هذه بين أساس المبنى والمبنى نفسه. بدلاً من ذلك ، تمتص المخمدات الزلزالية ، المثبتة في كل طابق من المبنى ، طاقة الزلزال بالطريقة التي تعمل بها ممتصات الصدمات في السيارة وتحولها إلى طاقة حرارية لتقليل الضرر.

يمكن أن تساعد كل من أنظمة العزل الزلزالية والمخمدات الزلزالية المبنى على تحقيق “استعادة وظيفية” – وهو هدف أداء يتم بموجبه إنشاء المباني لمنع الضرر وتمكين إعادة شغلها. إن تصميم مثل هذه المباني لن ينقذ الناس والمباني فحسب ، بل سيحمي أيضًا الزلازل من انهيار المجتمعات والاقتصادات.

في حين أن الانتعاش الوظيفي هو فكرة ناشئة لبناء هياكل مقاومة للزلازل ، تنص قوانين البناء الحديثة العالمية على أنه يجب أن يكون للهياكل ، على الأقل ، تدابير قائمة لمنع المبنى من الانهيار – يسمى هدف سلامة الحياة. تم تصميم المباني التي تتبع هدفًا من أهداف السلامة على الحياة لتحمل الضرر بطريقة خاضعة للرقابة ، للحفاظ على المبنى قائمًا وحماية من بداخله.

في حين أن هذه المباني لن تنهار على الأرجح ، إلا أنها قد لا تكون آمنة للاستخدام بعد الزلزال. في حين أن هذا لا يماثل التعافي الوظيفي ، إذا تم بناء المزيد من المباني لتصل إلى عتبة سلامة الحياة في تركيا وسوريا ، كان من الممكن إنقاذ آلاف الأرواح.

الحال في تركيا

وقع الكثير من الأضرار في تركيا في المباني الخرسانية غير القابلة للضغط التي تم تشييدها بموجب قانون البناء التركي قبل عام 1998. عناصر البناء الخرسانية المطيلة ، التي تتطلبها قوانين البناء الجديدة ، أكثر مرونة ، وذلك بفضل قضبان التسليح الفولاذية في المواقع الحرجة. يمكنهم استيعاب حركات المبنى التي تحدثها الزلازل. تميل المباني القديمة غير القابلة للضغط أيضًا إلى وجود تعزيزات فولاذية سيئة الترتيب ، مما يجعلها عرضة للانهيار المفاجئ لأعمدة المباني.

وبالمثل ، تضرر العديد مما يسمى بالمباني ذات الطوابق الناعمة أثناء هذه الزلازل. القصة الناعمة هي المستوى الذي يكون بشكل ملحوظ أكثر عرضة لقوى الزلازل الجانبية من الطوابق الأخرى في مبنى متعدد الطوابق. يميل الطابق الأول من هذه المباني – الذي يشيع استخدامه للأغراض التجارية مثل البيع بالتجزئة أو المرآب أو المكاتب – إلى زيادة المساحات المفتوحة ومكونات هيكلية أقل ، مثل العوارض والأعمدة ، مما يجعلها عرضة للانهيار.

توجد هذه الأنواع من المباني في جميع أنحاء العالم ، بما في ذلك المناطق المكتظة بالسكان والمعرضة للزلازل مثل اسطنبول وسان فرانسيسكو ولوس أنجلوس وفانكوفر – وكلها تقع بالقرب من خطوط الصدع النشطة.

يمكن تقوية المباني المصممة وفقًا للقوانين القديمة لتلبية عتبة أداء سلامة الحياة. ومع ذلك ، يمكن أن تكلف هذه الترقيات الكثير من المال ، وتنفيذ هذه الترقيات ، خاصة للمباني الخاصة ، يتطلب سياسات جيدة التخطيط.

تعلم الدروس

في حين أن المباني المصممة لهدف سلامة الحياة يمكن أن تحمي الآلاف من الأرواح ، كشف زلزال كرايستشيرش في فبراير 2011 في نيوزيلندا عن قيود الرموز الزلزالية الحديثة التي تركز فقط على هدف التصميم هذا. كانت الأضرار التي لحقت بالمباني المصممة وفقًا لهدف سلامة الحياة واسعة النطاق لدرجة أنه تم هدم الآلاف بعد الزلزال.

كان هذا الزلزال هو الذي دفع المهندسين إلى التركيز على “الاستعادة الوظيفية” وتنفيذ تقنيات الحماية من الزلازل على نطاق أوسع. التكلفة الإضافية لتقنيات الحماية من الزلازل هذه عادة ما تكون أقل من 5٪ من تكاليف البناء الأولية وهي تتضاءل مقارنة بتكلفة الاضطرابات الاجتماعية والاقتصادية الناجمة عن زلزال كبير. بالإضافة إلى ذلك ، قد يؤدي تأمين أقساط تأمين أقل إلى تعويض معظم هذه التكاليف الأولية.

قدرت الخسائر الاقتصادية الإجمالية بعد زلزال كرايستشيرش بـ 32 مليار دولار أمريكي ، دون حساب التضخم ، منها 24 مليار دولار تكاليف البناء. تقدر تكلفة الزلازل الأخيرة في تركيا بأكثر من 84 مليار دولار وما زالت مستمرة.

أظهرت الزلازل في تركيا أن تقنيات الحماية من الزلازل تعمل. لتجنب العواقب الاقتصادية والاجتماعية الكبيرة ، يمكن للسلطات المحلية تحديث الأحكام والقواعد لتصميم المباني الجديدة لتمكين إعادة احتلالها بعد الزلزال والتعافي الوظيفي. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للسياسات والحوافز المالية والمزايا الضريبية التي تعزز تصميم المباني المحسّن أن تحسن السلامة الزلزالية على نطاق أوسع.