هندسة الزلازل وأهمية تصميم السعة
-
هندسة الزلازل وأهمية تصميم السعة
زلزال التصميم هو حدث زلزال نظري يستخدمه مصممو المباني الحديثة للتحقق من مرونة الهيكل الجديد.
من المستحيل إنشاء هيكل مقاوم للزلازل تمامًا، ومع ذلك يمكن تصميم المبنى لتحمل زلزال التصميم أو على الأقل التصرف بطريقة يمكن التنبؤ بها في حالة حدوث حدث على مستوى التصميم.
في تصميم الحالة المحددة، يشير زلزال التصميم عادةً إلى حالة الحد النهائية.
عملية تصميم أحمال الزلازل
تتميز عملية تصميم أحمال الزلازل بثلاثة اختلافات مهمة عند مقارنتها بالأحمال الهيكلية الأخرى
1.يوافق المصمم على حدوث ضرر لكل من العناصر غير الهيكلية وبعض العناصر الهيكلية ، ولكن يجب تجنب الانهيار.
2.الزلازل هي أحداث ديناميكية شديدة التغير يمكن للمصممين تبسيطها إلى أحمال جانبية مكافئة.
3.الزلازل لديها مستوى أعلى من عدم اليقين من الأشكال الأخرى من التحميل الهيكلي.
بذلك يتحول التصميم إلى عملية بسيطة من التصميم والتحليل المحدد ولكنه يترك درجة من عدم اليقين تجعل من المهم إدخال درجة من المتانة والتكرار في التصميم.
تصميم إجهاد العمل
قبل عام 1960، اعتمد التصميم الزلزالي في نيوزيلندا على إنشاء هياكل قوية بما يكفي لتحمل زلزال التصميم.
قام المصممون بتطبيق حمولة زلزالية جانبية تم أخذها كجزء من وزن المبنى،
وتم تصميم الهيكل بعد ذلك بحيث يكون حمل الجاذبية بالإضافة إلى الحمل الزلزالي أقل من إجمالي الحمل المسموح به،
وكان من المفترض أن يتصرف الهيكل بمرونة أثناء حدوث زلزال على مستوى التصميم.
يُعرف نهج التصميم هذا باسم طريقة إجهاد العمل المطبقة في التصميم الزلزالي، فإذا تعرض المبنى لزلزال أكبر من مستوى التصميم، فمن غير المؤكد كيف سيتصرف بسبب تجاوز الحد المرن.
تصميم السعة
الهدف من تصميم السعة هو تأكيد خضوع المبنى لسلوك مطيل محكوم لتجنب الانهيار في زلزال على مستوى التصميم.
يتضمن ذلك تصميم الهيكل للسماح بفشل الدكتايل في المواقع الرئيسية التي يمكن التنبؤ بها داخل الهيكل،
ولمنع أنواع الفشل الأخرى التي تحدث بالقرب من هذه المواقع أو في أي مكان آخر في الهيكل.
بمعنى آخر ، في الهيكل الذي يحتوي على عناصر هشة ومرن، فإن تصميم السعة هو طريقة لتزويد الهيكل بخاصية مطيلة شاملة.
الهشاشة والليونة
العناصر الهشة لها قدرة محدودة للغاية على التشوه غير المرن دون أن تفقد قوتها – وببساطة، فإنها تنكسر عند ثنيها.
تشمل المواد الهشة الزجاج والخرسانة غير المسلحة والحديد الزهر والبناء غير المدعم.
على النقيض من ذلك ، يمكن لعناصر الدكتايل أن تتحمل عمليات النزوح المتكررة دون فقدان كبير للقوة، قد تنثني وتشوه، لكنها لا تنكسر بسهولة.
تشتمل مواد الدكتايل على الخرسانة المسلحة والصلب الهيكلي المفصل بشكل صحيح.
عندما يعمل الهيكل بطريقة مطيلة، فإنه يبدد بشكل عام طاقة الزلزال، ويُشار أحيانًا إلى تبديد الطاقة هذا على أنه ضرر محكوم،
حيث أن عناصر الدكتايل داخل الهيكل قد تدمر نفسها من أجل حماية بقية الهيكل.
في المباني الخرسانية المسلحة التقليدية والمباني الفولاذية، يتم استخدام إنتاج الفولاذ أو العناصر المدعمة بالفولاذ،
لتوفير الليونة وتبديد الطاقة الضروريين لحماية المبنى من الانهيار.
قد يهمك أيضاً: نصائح للتصميم الخارجي
