تحسين مقاومة الزلازل في المباني الصغيرة (الحوائط الحاملة)
يمكن زيادة مقاومة المباني الصغيرة (ذات الجدران الحاملة) للزلازل من خلال اتخاذ مجموعة من الاحتياطات والتدابير في مراحل اختيار الموقع، والتخطيط، والتنفيذ، كما هو موضح أدناه:
أولاً: اختيار الموقع
يجب تجنب إنشاء المباني في المواقع التالية:
- القريبة من السدود أو المنحدرات غير المستقرة.
- على أرض مائلة يتم فيها إنشاء أعمدة بارتفاعات مختلفة دون ربط مناسب.
- في المناطق المعرضة للفيضانات أو الانهيارات الأرضية.
- على تربة غير متجانسة التكوين (مثل أن يقع جزء من المبنى على صخر صلب والجزء الآخر على تربة رملية أو طينية ضعيفة)، مما يؤدي إلى هبوط تفاضلي خطير.
ثانياً: تصميم المخطط المعماري
- التناظر: التصميمات المتماثلة في المخطط والارتفاع أكثر أماناً من التصميمات غير المتماثلة. يُفضل استخدام أشكال مربعة أو مستطيلة بدلاً من الأشكال المعقدة (L، T، U، H) التي تسبب تركيز إجهادات في الزوايا الداخلية.
- النسب: يجب ألا تزيد نسبة الطول إلى العرض في المخططات المستطيلة عن 2:1 (أي لا يزيد الطول عن ضعف العرض).
ثالثاً: الأساسات
- العرض: يُنصح بألا يقل عرض الأساس عن 600-750 مم للمباني المكونة من طابق واحد، وألا يقل عن 750-900 مم للمباني المكونة من طابقين أو أكثر (حسب حسابات التربة).
- العمق: يجب ألا يقل عمق الأساس عن 1.0 متر للتربة اللينة (ضعيفة التحمل)، وعن 0.5 متر على الأقل للتربة الصخرية أو القوية، مع الوصول إلى طبقة التأسيس المصممة.
- التجهيز: قبل صب الأساسات، يجب إزالة جميع المواد السائبة والعضوية، وتسوية قاع الحفر، ودمك التربة جيداً.
- التنفيذ: الالتزام بالمواصفات الفنية لصب الخرسانة، والردم حول الأساسات بمواد مناسبة مع الدك الجيد على طبقات.
رابعاً: بناء الجدران
أ. البناء بالحجر
- يُوضع كل حجر بشكل مسطح على أكبر وجه له لضمان الثبات.
- يُوضع الحجر بطوله في سمك الجدار (في الجدران المزدوجة) لضمان التشابك بين الوجه الداخلي والخارجي، على ألا تزيد المسافة بين أحجار الربط عن 600-750 مم.
- تملأ الفراغات بين الحجارة برقائق صغيرة من الحجر مع مونة أسمنتية، مع تقليل الفراغات قدر الإمكان.
- يُكسر الحجر ليكون ذا أوجه زاوية نسبياً، وتجنب استخدام الحجارة المستديرة التي لا توفر تماسكاً جيداً.
ب. البناء بالطوب
- استخدام الطوب المحترق جيداً (الطوب الأحمر الصلب) ذي المقاومة العالية، وتجنب الطوب غير المكتمل الحرق أو المجوف في الجدران الحاملة.
- رص الطوب بطريقة المدماك المتداخل (البناء بنظام نصف طوبة أو أكثر) لضمان تماسك الجدار وتوزيع الأحمال.
ج. البناء ببلوكات الخرسانة
- وضع البلوكات بطريقة تضمن التداخل والتماسك على كامل سمك الجدار.
- استخدام بلوكات ذات مقاومة ضغط مناسبة (لا تقل عن 50 كجم/سم² للجدران الحاملة) مع استبدال التالف أو المتشقق.
- تنظيف الوجهين العلوي والسفلي للبلوك قبل وضعه لضمان التصاق جيد بالمونة.
ملاحظات عامة على الجدران: يُفضل ألا يزيد سمك الجدار الحامل عن 450 مم إلا في حالات خاصة. يُنصح ألا يزيد طول الجدار غير المدعم عن 6 أمتار (أو حسب الكود المعتمد). الجدران المتقاطعة (المتعامدة) تزيد من صلابة المبنى واستقراره. يُفضل ربط جدران التقسيم الداخلية بالجدران الرئيسية بشكل جيد.
خامساً: الأبواب وفتحات النوافذ
- الجدران التي تحتوي على فتحات كثيرة ومتقاربة تكون أضعف وتنهار مبكراً تحت الأحمال الزلزالية.
- يُفضل أن تكون النوافذ على نفس المستوى الأفقي لتوزيع الإجهادات بشكل منتظم.
- يجب ألا يتجاوز العرض الكلي لجميع الفتحات في جدار واحد ثلث طول الجدار (الفتحات الزائدة تضعف المقطع).
- تجنب وضع الأبواب في نهاية الجدار مباشرة؛ يجب أن تكون على بعد 500 مم على الأقل من الجدار المتقاطع.
- يجب ألا يقل العرض الصافي للعضادة (العمود الحجري أو الطوبي) بين فتحتين متجاورتين عن 600 مم لضمان قدرة تحمل كافية.
سادساً: الأسقف
- في الأسطح المنحدرة التي يزيد بحر (امتداد) الجمالون عن 6 أمتار، يُفضل استخدام جمالونات معدنية بدلاً من الكمرات الخشبية لضمان الصلابة والاستقرار.
- الأسطح المنحدرة ذات الأربعة جوانب (المنحدرة من جميع الاتجاهات) أقوى وأكثر مقاومة للأحمال الجانبية من الأسطح ثنائية المنحدر.
سابعاً: حواجز البلكونات والأسطح (الوارش)
جدران الحواجز (البارابيت) معرضة للسقوط أثناء الزلازل. يُفضل بناء الجزء السفلي من الحاجز بارتفاع 300 مم من الطوب أو الخرسانة، واستكمال الباقي باستخدام درابزين حديدي خفيف لتقليل الكتلة على ارتفاع المبنى.
ثامناً: الخرسانة والمونة
- استخدام رمل الأنهار النظيف لصنع المونة والخرسانة، مع غربلته لإزالة الحصى الكبير والشوائب.
- إزالة الطمي والمواد العضوية من الرمل (نسبة الطمي لا تزيد عن 5%).
- يجب ألا يزيد حجم الركام الخشن المستخدم عن 30 مم (أو 1/3 أقل بعد بين حديد التسليح).
- يجب أن يكون الركام مُدرجاً (متدرج الأحجام) ونظيفاً.
- خلط الأسمنت والركام جافاً أولاً قبل إضافة الماء لضمان تجانس الخلطة.
تاسعاً: الروابط الخرسانية (الأحزمة)
يجب توفير مجموعة من الروابط المسلحة الأفقية والرأسية والقطرية عند المستويات التالية:
- فوق مستوى القواعد (عند منسوب الأرضية السفلية).
- عند مستوى عتبات النوافذ (كمرة عتب تربط الجدران).
- عند مستوى السقف (ربط علوي للجدران).
- في الجملونات (الأفاريز) أيضاً.
لتنفيذ الروابط الخرسانية الأفقية (الأحزمة)، يكون الحد الأدنى للسمك 75 مم (يفضل 100-150 مم حسب سمك الجدار)، ويتم تسليحها بحد أدنى قضيبين بقطر 8 مم (2φ8) على الأقل، مع كانات عرضية بقطر 6 مم (φ6) بمسافات لا تزيد عن 150 مم. في الجدران الطويلة أو في المناطق عالية الخطورة الزلزالية، يمكن إضافة روابط قطرية ورأسية لزيادة الترابط.
عاشراً: التعديل التحديثي (Retrofit)
التعديل التحديثي (أو التدعيم) هو إعداد وتقوية الهيكل القائم بحيث تعمل جميع عناصر المبنى كوحدة متكاملة تحت الأحمال الجانبية. يُعد من أكثر الطرق اقتصادية وسرعة لتحقيق سلامة المباني القائمة. فيما يلي بعض أساليب التدعيم الشائعة:
- ربط الأدوار: إضافة تسليح رأسي (أعمدة صغيرة أو قضبان) تربط الأحزمة الأفقية على مختلف المستويات.
- تغليف الفتحات: تقوية محيط الأبواب والنوافذ بإطارات خرسانية مسلحة أو قطاعات فولاذية.
- تقوية الجدران: إضافة طبقات من الخرسانة المسلحة (شوتكريت) أو ألياف البوليمر (FRP) لزيادة مقاومتها.
- ربط الجدران: ربط الجدران الخارجية والداخلية ببعضها باستخدام روابط معدنية أو خرسانية.
- تقوية الزوايا: استخدام أحزمة زلازل (Seismic Belts) من أسياخ أو قطاعات صلب حول الزوايا والأركان.
- البراكت: تركيب دعامات قطرية (براكت) في الزوايا العلوية والسفلية للفتحات أو بين الجدران.
- ربط الأسقف بالجدران: استخدام روابط أو مخدات خرسانية لربط البلاطات بالجدران الحاملة.
هناك العديد من الابتكارات والتقنيات الحديثة في هذا المجال، وكلها تهدف إلى تحقيق الترابط الكلي للمبنى كوحدة واحدة متجانسة تحت تأثير الزلازل.