زلزالية خرسانية

أنواع الخرسانة الزلزالية

تستخدم شركات الهندسة وشركات البناء مواد خرسانية زلزالية متنوعة لبناء المنشآت والمباني التي يمكنها مقاومة الأنشطة الزلزالية مثل الزلازل. تشمل أنواع الخرسانة الزلزالية:

• الخرسانة المقاومة للزلازل: يتم تعزيز الخرسانة المقاومة للزلازل العادية باستخدام قضبان فولاذية أو شبكات أو ألياف لتحسين قوتها وقدرتها على التمدد وصلابتها. تتيح صلابة الخرسانة المقاومة للزلازل للمنشآت امتصاص وتبديد الطاقة الزلزالية أثناء الزلزال. كما تمنع الخرسانة المقاومة للزلازل الفشل المفاجئ وتسمح بتلف خاضع للتحكم في المنشآت.
• الخرسانة الزلزالية الخفيفة الوزن: يتم إنتاج الخرسانة الزلزالية الخفيفة الوزن باستخدام مواد خفيفة الوزن مثل الطين الموسع أو الصخر الزيتي أو البيرلايت. بالإضافة إلى تقليل وزن الهيكل، توفر خصائص الخرسانة الزلزالية الخفيفة الوزن امتصاصًا أفضل للطاقة، وخفض القوى الزلزالية، ومرونة أكبر.
• الخرسانة الزلزالية عالية الأداء: تقدم الشركات الموردة خرسانة عالية الأداء (HP) تتمتع بقوة فائقة وقابلية للتشغيل ومقاومة للعوامل البيئية. تتمتع خرسانة HP أيضًا بقدرة ممتازة على التمدد وامتصاص الطاقة، مما يجعلها مناسبة للمناطق المعرضة للزلازل.
• الخرسانة الزلزالية ذاتية الشفاء: يتمتع هذا النوع من الخرسانة الزلزالية بالقدرة على شفاء تشققات التكوين بمرور الوقت. تتم تسهيل عملية الشفاء عن طريق دمج بكتيريا تشكيل الحجر الجيري المضادة للبكتيريا في خليط الخرسانة. تبقى البكتيريا في حالة سبات في الخرسانة وتنشط بمجرد تشكل شق، وبالتالي تعزز متانة الهيكل على المدى الطويل في المناطق المعرضة للزلازل.

المواصفات والصيانة

المواصفات

ستختلف مواصفات أجهزة حماية الخرسانة الزلزالية بناءً على الأنواع، والتي تم مناقشتها في الأقسام السابقة. إليك تفصيل لبعض المواصفات الرئيسية حسب الأنواع:

• أنظمة عزل القاعدة: يمكن أن يتراوح قطر العازل للعوازل المطاطية من 1000 مم إلى 3000 مم، مع قطر شائع يبلغ حوالي 1500 مم. يمكن أن يختلف ارتفاع العازل أيضًا وفقًا للاحتياجات المعمارية المختلفة وشدة الزلزال. الارتفاع النموذجي هو 1000 مم. بالنسبة لمحامل العزل الانزلاقي، ستكون مساحة المنزلق أكبر مقارنة بالعوازل المطاطية لتقليل نقل القوة الزلزالية إلى الهيكل. على سبيل المثال، يمكن أن تكون مساحة القاعدة الانزلاقية حوالي 1500 مم × 1500 مم، ويمكن أن يكون الارتفاع حوالي 500 مم.
• المخمّدات: قوة التخميد هي المواصفة الأساسية للمخمد. عادةً ما يتم قياس قوة التخميد بالكيلونيوتن (kN) أو كيلونيوتن متر (kNm) وتشير إلى القوة التي تبذلها لامتصاص الطاقة أثناء الزلازل. فيما يلي بعض الأنواع الشائعة ومواصفاتها:
• المخمّدات المطاطية: تتراوح قوة التخميد للمخمّدات المطاطية عادةً من 50 كيلونيوتن إلى 500 كيلونيوتن للمخمّدات متوسطة الحجم وكبيرة الحجم المستخدمة في البنية التحتية الهامة.
• المخمّدات اللزجة: تتراوح قوة التخميد للمخمّدات اللزجة عادةً من 100 كيلونيوتن إلى 1000 كيلونيوتن أو حتى أكبر للمخمّدات العالية. ستعتمد القيمة المحددة على متطلبات المشروع.
• المخمّدات الاحتكاكية: عادةً ما تكون قوة التخميد للمخمد الاحتكاكية أعلى من قوة التخميد للمخمّدات المطاطية واللزجة. تتراوح عادةً من 200 كيلونيوتن إلى 2000 كيلونيوتن، مع بعض المخمّدات الكبيرة التي تصل إلى 5000 كيلونيوتن.

يجب مناقشة مواصفات الأجهزة الأخرى بشكل مستقل عند الطلب؛ ومع ذلك، فإن النمط العام التالي ملحوظ: عادة ما تكون مواصفات أجهزة نظام الحماية الزلزالية قابلة للتكيف لتحقيق أفضل تلبية للاحتياجات المعمارية للهياكل والمتطلبات الهندسية المقابلة لمختلف المناطق الزلزالية.

الصيانة

• التفتيش المنتظم: إجراء فحص بصري منتظم للأجهزة الزلزالية. على سبيل المثال، ابحث عن علامات التلف أو التشوه أو الإزاحة في محامل عزل القاعدة، وتحقق مما إذا كانت هناك فجوات مرئية، وتأكد من أن التوصيلات الهيكلية ليست رخوة، إلخ. أنشئ جدول فحص منتظم بناءً على متطلبات المشروع وتأكد من اتباع الجدول بدقة.
• اختبار الوظائف: إجراء اختبار وظيفي للأجهزة الزلزالية وفقًا للمعايير ذات الصلة أو تعليمات الشركة المصنعة بشكل دوري. على سبيل المثال، بالنسبة للعوازل، اختبر أداء العزل عن طريق محاكاة الإثارة الزلزالية للتحقق مما إذا كان يمكنها عزل القوى الزلزالية بشكل فعال.
• صيانة المخمّدات: تنظيف أسطح المخمّدات لإزالة أي أوساخ أو ملوثات، وإجراء عملية صيانة تشحيم إذا لزم الأمر، وفقًا لاقتراحات الشركة المصنعة لأنواع معينة من المخمّدات. أيضًا، انتبه لجودة الزيت الهيدروليكي ودفع استبداله عند الضرورة.
• إجراءات الحماية: إذا كانت هناك مخاطر تلف محتملة للأجهزة الزلزالية، ففكر في تبني بعض إجراءات الحماية. على سبيل المثال، قم بتثبيت أغلفة أو دروع واقية للمخمّدات لتجنب التأثير المادي والتلف، أو قم بإعداد درابزينات واقية للعوازل لمنع المشاة من لمسها عن غير قصد.
• التوثيق: توثيق عملية الصيانة والفحص بالتفصيل، بما في ذلك تاريخ الفحص، والمفتش، ونتائج الفحص، وأي مشكلات أو اقتراحات معالجة. سيُقدم هذا مراجع للصيانة المستقبلية ويساعد على ضمان قابلية تتبع الجهاز ومساءلته.

تطبيقات أنظمة الخرسانة الزلزالية

• الجسور والطرق العلوية

  في تصميم الجسور، غالبًا ما يتم التخطيط لمفاصل التمدد والمحامل والأعمدة لتلبية الأنشطة الزلزالية بحيث لا تفشل الهياكل عند حدوث هزات. أيضًا، تحتوي أسطح الجسور أحيانًا على عناصر انحناء مثبتة بداخلها للمساعدة على توزيع أي قوى زلزال بشكل أكثر اتساقًا في جميع أنحاء الجسر.

• الأشغال العامة

  إن أساليب الحماية الزلزالية مهمة جدًا حقًا للحفاظ على سلامة المدن. تحتوي العديد من الأعمال العامة مثل السدود وأنفاق المرافق ومحطات معالجة المياه على هذه الأساليب. في الوقت نفسه، سيتم دراسة جميع طبقات الأرض أسفل مشاريع الأشغال العامة الرئيسية بدقة حتى يتمكن المهندسون من وضع خطط وتصاميم جيدة لمنع أي زلازل من التسبب في مشاكل لاحقًا.

• المرافق الصناعية

  في المصانع التي يتم تركيب المعدات الكبيرة فيها، يجب الانتباه إلى الحماية الزلزالية؛ ويشمل ذلك أشياء مثل كيفية تصميم الآلات، مثل الأجزاء الميكانيكية الثابتة التي تسمى أسس الآلات، والتي تعمل كقاعدة ودعم لها أثناء وقوع زلزال. تدعم هذه القواعد وتتصل بالأرض، لذلك يمكنها نقل أي قوى من الهزات الزلزالية إلى الأرض أدناه، مما يساعد على منع آلاتنا الصناعية الثقيلة من الانقلاب أو التلف عند حدوث زلازل.

• المباني

  يوفر الجمع بين عزل القاعدة وأنظمة تبديد الطاقة إجراءً فعالًا لتخفيف القوى الزلزالية وحماية المبنى والسكان.

• السكنية

  عند بناء منزل جديد في منطقة معرضة للزلازل، من المنطقي جدًا اتخاذ بعض<strong>الخرسانة الزلزالية</strong> الاحتياطات. أحد الخيارات الجيدة هو ما يسمى بعزل القاعدة، حيث يتم بناء المنزل على محامل مرنة أو نظام مخمد يمكنه امتصاص الصدمات. يسمح هذا للمنزل نفسه بعدم الاهتزاز بشدة أثناء الزلزال، مما يحمي السكان في الداخل. تشمل الطرق الأخرى التي يمكن أن يجعل بها المصممون المنازل أكثر مقاومة للزلزال إضافة إطارات فولاذية، مما يوفر قوة إضافية، أو استخدام تقوية متقاطعة بشكل أفضل لتشتيت أي قوى زلزال في جميع أنحاء الهيكل بأكمله. من خلال مراعاة ميزات التصميم هذه من البداية، سيشعر أصحاب المنازل بأمان أكبر وسيكونون أقل قلقًا بشأن الأضرار المحتملة الناجمة عن الزلازل.

كيفية اختيار الخرسانة الزلزالية

تلعب الخرسانة الزلزالية دورًا حاسمًا في المناطق المعرضة للزلازل حيث يمكنها مقاومة النشاط الزلزالي وحماية الأرواح. هناك العديد من العوامل المهمة التي يجب مراعاتها عند اختيار إمدادات الخرسانة الزلزالية للمشترين.

• المطابقة مع الكود: عند اختيار الخرسانة الزلزالية، يجب على المشترين التأكد من مطابقة المنتج للمعايير واللوائح المحددة. تضع العديد من الدول قوانين البناء والمعايير الخاصة بالمناطق الزلزالية لضمان قدرة الخرسانة على مقاومة الطلبات الزلزالية والتشوه دون الانهيار. عادةً ما تشمل هذه القوانين متطلبات الحد الأدنى للقوة، واستخدام مواد معينة، وإرشادات لخلط الخرسانة وعلاجها. من خلال الامتثال لهذه القوانين، يمكن للمشترين التأكد من أن الخرسانة ستلبي احتياجات المناطق الزلزالية.
• جودة المواد الخام: يجب على المشترين أيضًا مراعاة جودة المواد الخام للخرسانة الزلزالية. ويشمل ذلك تقييم جودة الفولاذ المقوى الزلزالي وجودة الفولاذ المستخدم. لا يمكن تصنيع الخرسانة الزلزالية عالية الجودة وعالية الأداء إلا باستخدام فولاذ مقوى زلزالي عالي الجودة وأسمنت عالي الجودة.
• قابلية التشغيل وقابلية الضخ: من الاعتبارات المهمة الأخرى قابلية تشغيل الخرسانة الزلزالية وقابلية ضخها. يجب أن يكون هذا النوع من الخرسانة سهل العمل به حتى يتمكن المقاولون من وضعه بدقة. كما أنها تحتاج إلى أن تتمتع بقدرة جيدة على الضخ بحيث يمكن ضخها من خلال المعدات الضرورية في موقع العمل. يمكن أن تساعد قابلية التشغيل وقابلية الضخ الجيدة في ضمان الخلط الموحد والوضع المتسق للخرسانة الزلزالية في جميع المناطق المطلوبة.
• الخيارات المستدامة وصديقة للبيئة: بصرف النظر عن العوامل المذكورة أعلاه، يجب على المشترين مراعاة الخيارات المستدامة وصديقة للبيئة عند اختيار الخرسانة الزلزالية. ينطوي إنتاج الخرسانة التقليدية على انبعاثات كربونية عالية أثناء الإنتاج، حيث يتطلب الكثير من الطاقة لصنعها ونقلها. وبالتالي، بدأت بعض الشركات المصنعة في تطوير خرسانة زلزالية صديقة للبيئة باستخدام مواد أسمنتية تكميلية ومواد مجمعة معاد تدويرها، إلخ. لا تتحسن هذه المواد أداء الخرسانة الزلزالي فحسب، بل أيضًا تقلل من تأثيرها البيئي.

الأسئلة الشائعة حول الخرسانة الزلزالية

س1: كيف تعمل عوازل الخرسانة الزلزالية؟

ج1: عادة ما يتم وضع عوازل الزلازل بين أساس الهيكل وبنائه العلوي. تتكون هذه العوازل من طبقات من المطاط التي يمكن أن تتشوه أفقيًا مع بقائها عمودية في الغالب. تسمح مرونة طبقات المطاط للهيكل العلوي بالتحرك بشكل مستقل عن الأساس عندما تهتز الأرض تحته بسبب زلزال.

س2: ما هما النوعان الرئيسيان لأنظمة عزل الزلازل؟

ج2: هناك العديد من أنواع أنظمة عزل الزلازل، ولكن النوعين الرئيسيين هما عزل القاعدة والعزل الانزلاقي.

س3: ما هي مدة بقاء عوازل الزلازل؟

ج3: بعد 25 عامًا من التعرض الخارجي، أظهرت اختبارات الأداء أن قدرة المحامل المطاطية والتخميد ظلا دون تغيير، ولم تكن هناك تغييرات ملحوظة في مادة المطاط.

س4: هل تتطلب عوازل الزلازل الصيانة؟

ج4: يجب فحص عوازل الزلازل، مثل الجوانب الأخرى من برنامج الصيانة لنظام عزل الزلازل، بانتظام. نظرًا للفائدة الكبيرة التي توفرها في حماية المباني المأهولة والمرافق الهامة، من الضروري التأكد من أن عوازل الزلازل في حالة جيدة وأن يتم معالجة أي عوازل تحتاج إلى إصلاح أو استبدال بشكل مناسب.