تشخيص وترميم اثار الزلازل بالمباني والمنشات

اثار احد الزملاء موضوع المباني ذات الحوائط الحامله وتذكرت الزلزال الذي اصاب مصر في 1992
وقتها تكاتف الجميع (خاصه المهندسين) لمعاينة المباني التي اضيرت بفعل الزلزال وقتها قام فريق من الزملاء المتخصصين في الهندسه الانشائيه باعداد دليل مختصر مفيد للخاصه والعامه معا عن تشخيص انواع الشروخ والتصدعات وامكانية وطرق علاجها وقامت نقابة المهندسين مشكوره بطبع الدليل المختصر ولا يفوتنا ان نذكر ان الدليل قام باعداده
1-أ.د شريف أبو المجد
2-أ.د عمرو عزت سلامه
نتقدم لهما بالدعاء بان يجزيهما الله خير الجزاء
ويسعدني ان اقدم لكم الدليل
انواع المباني
يجب اولا التفرقه بين نوعين من انواع المباني هما
ا-المباني الهيكليه من الخرسانه المسلحه
ب-المباني ذات الحوائط الحامله من الطوب والحجر
وذلك لان تصرف هذين النوعين تحت تاثير الزلزال مختلف الي حد كبير
2-1 - المباني الهيكليه من الخرسانه المسلحه فالمباني الهيكليه تقاوم احمال الزلازل ولو لم تكن مصصمه لتقاومها وذلك لان اتصال حديد الاعمده وحديد الكمرات وكونها مصبوبه مع بعضها يوفر الفعل الهيكلي (framing action ) اي تتصرف الكمرات والاعمده معا كاطار واحد وهذا الفعل الهيكلي لا يقتصر علي مستوي واحد(two-dimensianal ) وانما يتصرف المبني كهيكل واحد في الفراغ (three-dimensianal framing action )مما يزيد من قدرته علي مقاومة الحركه الافقيه كما ان حوائط المباني تزيد من جساءة المبني لمقاومة المبني لمقاومة الاحمال الافقيه حيث تعمل كعضو ضغط قطري (strut ) ولكن ما يحد من هذا الدور كونها غير مربوطه بالاعمده والكمرات وعدم شحط المباني جيدا اي ان عامل البناء لا يعني بملء الفراغ الرأسي بين الحائط والعامود ولا الفراغ الافقي بين اخر مدماك والكمره التي تعلوه
2-2 المباني ذات الحوائط الحامله من الطوب والحجر
اما المباني القديمه من الطوب والحجر فهي مبنيه لتقاوم الاحمال الراسيه فقط فحائط الدور يبني ثم يوضع فوقه كمرات الحديد او العروق الخشبيه ثم يبني الدور الذي يليه وهكذا لا يوجد نقل عزوم بين السقف والحوائط وعند التعرض لاحمال الزلزال تصبح هذه الحوائط اعضاء رأسيه مسنوده أفقيا فقط عند منسوب الاسقف - ومما يزيد من حساسية هذه المباني للحركه الافقيه عدم قدرة الطوب والحجر علي مقاومة اجهادات الشد وعند التعرض لمثل هذه الاجهادات نتيجه الحركه الافقيه - مهما كانت صغيره - تحدث الشروخ المائله والرأسيه في الحوائط ولما كانت الحوائط الحامله اعضاء انشائيه تعاون في حمل الاحمال الرأسيه فان هذه الشروخ تصبح نقاط ضعف يجب اصلاحها بعكس شروخ المباني في المنشأت الهيكليه التي لا تسبب الشروخ فيها او الشروخ الفاصله بينها وبين الاعمده والكمرات اي انزعاج وليس لها تأثير انشائي
الخلاصه
ان المباني الهيكليه اكثر قدره علي مقاومة احمال الزلازل حتي لو لم تكن مصممه علي ذلك في حالة مطابقتها للمواصفات ولذا نجد ان تاثرها بزلزال يوم الاثنين 12/10/1992 كان بسيطا جدا ولم يتعد الامر حدود الشروخ الفاصله بين المباني والخرسانات اما المباني من الحوائط الحامله فكانت اكثر تأثرا بالزلزال وكانت تصدعاتها أكثر خطرا اولا لانها حساسه للحركه الافقيه وثانيا لانها اقدم عمرا

وللحق اثناء قيامي بالعديد من المعاينات خاصه بالمدارس (الهيكليه) كانت اغلب المشاكل بسبب سوء الصيانه وهو ما حذر منه الاخ م/بدر الذايدي وان شاء الله نستكمل في وقت اخر انواع التصدعات ومدي خطورتها وطرق علاجها



نوضح انواع التصدعات ونبدأبالمباني الهيكليه
أنواع التصدعات
3-1 المباني الهيكليه
التصدعات التي حدثت في المنشأت الهيكليه بسببالزلزال كان اغلبها شروخ فاصله بين المباني والاعمده والكمرات -او السقف في حالة الاسقف اللاكمريه-اما الشروخ التي حدثت في الاعضا الخرسانيه فكانت قليله ولكن الزلزال اظهر تصدعات كانت موجوده اصلا ولم تكن بسبب الزلزال
3-1-1 تصدعات سببها الزلزال
التصدعات التي حدثت في المنشأت الهيكليه بسبب الزلزال كانت قليله ونذكر منها الانواع التاليه:
1-شرخ او كسر افقي باعلي العامود (اسفل الكمره او اسفل السقف اذا لم تكن هناك كمره)
او في الجراجات واظهر الامثله علي ذلك الاعمده النيفه الحامله لخزانات المياه فوق العمارات او اعمدة الادوار الاخيره الحامله لبلاطات جاسئه (مثل بلاطات ذات اعصاب waffle slab ) حيث سببت حركة الزلزال الافقيه مع وجود كتله كبيره محموله بهذه الاعمده اجهادات قص عاليه ادت الي كسرها من اعلي او تشرخها
2- انبعاج في الاعمده اذا كانت كلها في اتجاه واحد ولسوء الحظ كان هذا الاتجاه هو الاتجاه العمودي علي حركة الزلزال اي ان الاتجاه الضعيف للاعمده هو اتجاه الزلزال - كما هو الحال في عماره مصر الجديده المنهاره- (انهارت هذه العماره ومات من مات نسأل الله ان يتوفاهم برحمته وكان سبب الانهيار للاسباب المذكوره طبقا لتقارير لجان متعدده ) ويزيد الامر سوءا ارتفاع الدور الارضي 0بارتفاع دورين) في بعض العمارات مما يزيد من خطورة الانبعاج
3-شروخ قص وانحناء في الاعمده المرتكزه علي اساسات منفصله دون ميدات رابطه حيث تؤدي الحركه الافقيه الي اتساع المسافه بين الاساسات وحدوث اجهادات قص وانحناء في اعمده مثل هذه المباني (وهي مباني مخالفه للعرف الهندسي الذي يلزم بوجود ميدات رابطه) وهناك نعلم ماهيه عمل الميد الرابطه
4- شرخ افقي في العامود نتيجه فقد جزئي للركيزه فالزلزال قد يؤدي الي تسييل للتربه الرمليه المشبعه بالماء- وبها اثار طفله -وخاصه اذا كان هناك حفر مجاور للمبني هذا التسييل يؤدي الي هبوط كبير تحت الاعمده او ان صح التعبير بعضها مما يعني انها فقدت ركيزتها - ولو جزئيا- وهذا يسبب شرخ او كسر افقي في العامود
5- شروخ قص وانحناء في الكمرات نتيجه فروق الهبوط هذه الفروق قد يسببها الزلزال اذا كان هناك مجري مائي او حفر مجاور ولكن الزلزال الذي حدث لم يسبب فروق هبوط في الحالات العاديه لان الحركه الرأسيه المصاحبه له كانت ضعيفه
6- شروخ انحناء في كمرات او بلاطات السلم والسلم اذا لم يكن داخل قلب من الخرسانه المسلحه -كما هو الحال في العمارات المرتفعه - يصبح من اضعف الاماكن في المبني عند تعرضه للزلزال ونتيجه عدم وجود اربطه قويه في السلم (خاصه السلم بنظام البلاطه slab type ) فيمكن ان تحدث في بعض كمرات السلم لان تصرف هذه المنطقه مختلف عن تصرفات باقي اجزاء المبني الهيكلي
7- ميل في المبني ككل وهو متوقع نتيجه الحركه الافقيه للزلزال فاذا كان هذا المبني طويلا - مثل عنابر المصانع مثلا-وبه فواصل تمدد فقد يحدث انفراج في فاصل التمدد وزياده في وسعه - ولكن ليس هناك خطر انشائي من ذلك وانما المشكله في تسرب المياه واذا كان المبني مجاور لمبني اخر فيمكن ان يفتح الفاصل بينهما من اعلي ويظهر الامر للناظر العادي علي ان هناك شرخا عريضا مخيفا وحقيقه الامر ان هذا هو فاصل التمدد- فلابد من تحري فواصل التمدد عند الفحص
8- ازاحه افقيه زائده عن المسموح وخاصه اذا كان هناك حفر مجاور وهذا عيب في المبني ككل يؤدي الي اتساع الفاصل بينه وبين المبني المجاور ولكنها حركة الجسم الجاسيء (rigid body movement) ولا تسبب شروخا داخليه ولكن قد تسبب كسورا في تمديدات المياه والصرف الصحي فيجب الكشف عليها عند ملاحظه هذه الازاحه
9- شروخ افقيه وراسيه في دراوي البلكونات والاسطح -وخاصه القديمه - مما يؤدي الي فصل الدروه عما تحتها وتصبح عرضه للسقوط علي الماره والسيارات لانه لم يعد هناك ما يربطها بالمبني
10-شروخ فاصله بين المباني والاعمده والكمرات وهي اكثر التصدعات تكرارا في المباني الهيكليه وتاخذ شكل شروخ مائله قصيره ومتتابعه بعضها فوق بعض عند اتصال المباني بالعامود في الحائط الموازي لاتجاه حركة الزلزال او شروخ مائله في نفس الحائط ولكنها تاخذ شكل شروخ افقيه وراسيه فاصله لباكية المباني في الحائط العمودي علي حركة الزلزال
11-شروخ افقيه عند طرف بلاطه البلكونات (عند اتصالها بالبلاطه المجاوره ) وانحناء ملحوظ بالبلاطه سببه الصدأ او زيادة التحميل عند تقفيل البلكونات

نتابع ان شاء الله ونتكلم عن مدي خطورة التصدعات المذكورة
الشروخ النافذه في الاعمده -وخاصه الشروخ الافقيه- خطيره ويجب اصلاحها واذا حدث كسر افقي في العامود يصبح الامر اكثر خطوره كما ان انبعاج الاعمده ادي الي كسرها في بعض الحالات والاعمده التي بها انبعاجا واضحا وشروخ انحناء نتيجة لذلك هي فقط التي تمثل خطورة اما خطورة شروخ الكمرات او بلاطات السلم فتقدر حسب مكانها واتساعها وميل المبني يقدر حسب قيمة الميل اقصي ازاحه حتي 1/150 من الارتفاع يمكن اعتبارها غير خطيره الا اذا ظهرت تصدعات انحناء في الناحيه المقابله للميل عند اتصال الاعمده بالاساسات
اما الشروخ في المباني والتي ادت الي انفصال هذه المباني عن الاعمده والكمرات او الشروخ المائله في المباني فهي متوقعه لان الخرسانه والمباني مادتين مختلفتين ولا يوجد رباط بينهما ولا خطر من هذه الشروخ الا في حالتين :
1- حالة تشرخ دراوي البلكونات والاسطح بدرجه تجعلها غير متزنه ويمكن ان تسقط علي الماره والسيارات
2- حالة تشرخ المباني في البلكونات التي تم تقفيلها وذلك تحت الشبابيك الالمونيوم بدرجه تجعل الارتكاز علي هذه الحوائط غير امن - وخاصه اذا لم يكن هناك شمعه خرسانيه او عامود معدني او حتي المونيوم يربط هذه المباني




3-1-2 تصدعات كانت موجوده أصلا واظهرها الزلزال وهذه التصدعات تنقسم الي عيوب في المبني ككل وعيوب في اعضائه الانشائيه
أ- عيوب في المبني ككل
مثل فروق الهبوط او الميل الشديد او الالتواء او عدم الاتزان (في حالة الميول غير المتزنه والبناء علي شفا جرف هار)
ب- عيوب في الاعضاء الانشائيه
وفي اغلب الحالات تكون هذه التصدعات نتيجة لصدأ صلب التسليح بسبب سوء حالة توصيلات المياه والصرف الصحي وعدم وجود صيانه للمباني او وجود املاح في الخلطه الخرسانيه عن طريق مياه الخلط او الركام المستخدم وهذه العيوب يمكن معرفتها بسهوله باحد الظواهر التاليه :
1- نشع المياه في الاسقف او الارضيات
2- شروخ في بياض الاسقف من انفصال هذا البياض (عند الدق عليه باليد تجد له صوتا اجوفا)
3- اذا زادت درجة الصدأ يمكن ان تظهر هذه الشروخ في بطنية السقف في صورة شروخ مستقيمه ومتعامده- تاخذ شكل تسليح البلاطه
4- اذا زادت درجة الصدأ اكثر تسقط القشره الخرسانيه ويظهر الحديد الصدأ تحتها
5- شروخ رأسيه عند سوكة العامود وكذلك عند موضع اسياخ الحديد الراسيه علي جوانب العمود او شروخ افقيه عند سوكة (الكمره بجوار صلب التسليح الرئيسي)كذلك قد تظهر شروخ رأسيه بالكمر عند مواضع الكانات
6- اذا زادت درجة الصدا تتكسر هذه السوكه وقد يظهر صلب التسليح في ركن العامود او الكمره اما العيوب نتيجة قصور التصميم او سوء التنفيذ فلا حصر لها ولن نتعرض لها بالتفصيل هنا وانما سنتعرض فقط لبعض صورها الشائعه مثل:
1- ترخيم الاعضاء المعرضه لانحناء نتيجة نقص العمق او نقص التسليح او حدوث الصدأ مما يسبب شروخا في المباني فوقها
2- انبعاج الاعضاء المعرضه لضغط نتيجة زيادة الادوار او نقص مساحة مقطع او سوء التنفيذ مما يؤدي الي ترخيم وشروخ بالاعمده والاسقف
3-التأكل السطحي وتفتت الخرسانة اما نتيجة سوء التنفيذ وضعف الخرسانة (عدم كفاية الاسمنت مثلا)او نتيجة تعرض الخرسانة لاحماض او املاح او كبريتات تفاعلت معها مما ادي الي تاكلها



شروخ المنشأت الخرسانيه المسلحه التي تسبب تصدعا واضحا في الاعضاء الخرسانيه تعتبر بوجه عام خطيره ويجب اصلاحها ولكن الامر لا يستدعي اخلاء المبني الا في الحالات النادره مثل:
1- وصول الصدأ الي درجه تهدد بسقوط الاسقف وذلك عندما يتأكل صلب التسليح في الاسقف والكمرات الي درجه كبيره او عند حدوث شروخ صدأ كبيره في الاعمده و الاساسات عرض اكبر من 5 مم
2- فقد الاتزان الكلي للمنشأ مما يجعله في حاله غير مستقره
3-انبعاج الاعمده او خطر حدوث هذا الانبعاج مما يجعل هناك احتمال انهيار هذه الاعمده وبالتالي انهيار المبني
4- تأكل الاساسات لدرجة خطيره تهدد بحدوث كسر فيها وحدوث نقد للركائز تحت الاعمده
3-2 المباني من الحوائط الحامله:
3-2-1 تصدعات سببها الزلزال :
وهذه المباني اشد تاثرا بالزلزال للاسباب التي ذكرناها انفا وقد حدثت بها بالفعل التصدعات الاتيه:
1- شروخ مائله في الحوائط الواقعه في اتجاه الزلزال بطول الحائط كله او بطول اقصر من ذلك نتيجة الحركه الافقيه
2- شروخ فاصله بين الحوائط سواء بين الحوائط الداخليه و الخارجيه او عند الاركان نتيجة ضعف الرباط بينها
3- شروخ رأسيه في الحوائط سواء بكامل ارتفاع الحائط او بطول اقصر من ذلك - نتيجة للحركه الافقيه مع عدم وجود رباط افقي - لو كانت الاسقف ليست من الخرسانه المسلحه - بين هذه الحوائط
4- شروخ انبعاج (شروخ افقية) او شروخ نتيجة حركة الحائط خارج المستوي (شروخ رأسيه) وهذه الشروخ خطيره
5- شروخ فاصله بين الارضيات و الحوائط وهي اما نتيجة للحركه الافقيه التي ادت الي حدوث شروخ في التبليط او اللياسه ولا تعتبر خطيره واما نتيجة حركة اكبر ادي الي انفصال الكمرات الحديديه او العروق الخشبيه عن الحائط وقد يحدث هذا الانفصال عند تهرؤ الحائط في الجزء الكامل لكمرات السقف وعاده ما يصاحب ذلك هبوطا ملحوظا في الارضيه
6- ميل شديد في الحوائط بحيث لا يصبح الحمل متمركزا عليها وهذا الميل قد يكون بسبب ميل في المبني ككل نتيجة للحركه الافقيه للزلزال مع عدم وجود الرباط الافقي واما يكون في بعض الحوائط نتيجة ضعف مونة الرباط بين مداميكها
7- شروخ قص (افقيه) في اكتاف المباني هذه الاكتاف قد تكون بين نافذتين او عند السلم او بين النافذة والجار هذه الاكتاف من المباني ضعيفة جدا في مقاومة القص

بقلم م حازم جبر
منقول

يسلموا كلام

تسلمي يا قمر