الزلازل منشؤها وتأثيرها على المباني

الزلازل منشؤها وتأثيرها على المباني

كيف تؤثر الزلازل على المباني ؟ عندما تصل الموجات الزلزاليةإلى تربةأساسات المباني ، تنزاح هذه التربة ، كماتغدوالأساسات ملزمة أيضا بالانزياح ، لكن عطالتها تمانع هذا الانزياح ، مما يسبب تولد قوى عطالة فيها تسبب تشوه المبنى إذ تسري هذه الموجات التشوهية في كامل المبنى مترافقة مع موجات ضغط ( كما في الشكل ) ويمكن تمثيل المبنى بظفر شاقولي موثوق في قاعدته حيث يسبب الاهتزاز المستمر للأساسات اهتزازا متتاليا للمبنـى ، وتختلف اهتزازات المبنى عـن اهتزازات التربة ، وذلك حسب قساوة الجملة الإنشائية للمبنى والتي تسبب عادةتضخيم هذه الاهتزازات ، مما يولد تشـوهات وانتقالات في عناصر هذه الجملة تتغير أثناء الهزة مما يعطي بدوره سرعات وتسارعات لكتل هذه العناصر ، وهذا ما يـسـبب بالتالي تولد جهود إضافيةفيها .

How do earthquakes affect buildings? When seismic waves reach the soil of the foundations of buildings, this soil shifts, and the foundations also become bound to shift, but their inertia prevents this displacement, which causes the generation of inertial forces in them that cause deformation of the building, as these deformation waves flow throughout the building accompanied by pressure waves (as in the figure). The building has a reliable vertical nail at its base, where the continuous vibration of the foundations causes a successive vibration of the building, and the vibrations of the building differ from the vibrations of the soil, according to the harshness of the structural whole of the building, which usually causes amplification of these vibrations, which generates distortions and transitions in the elements of this sentence that change during the earthquake, which in turn gives speeds and accelerations For the masses of these elements, and this is what causes additional efforts to be generated in them.


شكلت الزلازل التي حصلت حتى اليوم مخابر طبيعية للأبحاث الزلزالية وقدمت معطيات غاية في الأهمية ، أفادت كثيرا تس في تصميم المباني المقاومة للزلازل ،

أما أهم هذه المعطيات فيمكن تلخيصها كالتالي : المباني . التحقق من المواصفات الزلزالية لمواد البناء ومدى مطابقتها لشروط المباني المقاومة للزلازل - التعرف على المناطق الأكثر حساسية للقوة الزلزالية في التحقق من السلوك الزلزالي للمباني ، سواء الحديثة منها المصممة لمقاومة الزلازل أو التقليدية العادية . التعـرف على مراحل انهيار المباني ، وذلك من خلال التشـكل المتسلسـل للمفاصل اللدنة في عناصرها الحاملة حتى الوصول إلى مرحلة الانهيار - دراسة أنواع الانهيار الحاصل في المبانـي : اللدن ، الذي يعكس المقاومة الجيدة ، أو الهش الذي يعكس المقاومة الضعيفة ، أوالمختلط ، الذي يعكس حالة وسطية بين الاثنتين . ه التحقق الميداني من اشتراطات الكودومدى مطابقتها مع الواقع . ● تجدر الإشارة إلى أن دراسة أشكال المباني المنهارة وتحليل أسباب انهيارها بعد الزلزال مباشرة ، إضافة إلى دراسة استجابة المباني المتضررة للهزات الارتدادية ، قد أفادت كثيرا في تحسين مقاومةمباني المستقبل للزلازل .

The earthquakes that occurred until today constituted natural laboratories for seismic research and provided very important data, which greatly benefited T.S. in the design of earthquake-resistant buildings, 40

The most important of these data can be summarized as follows: Buildings. Checking the seismic specifications of building materials and their conformity with the conditions of earthquake-resistant buildings - Identifying the areas most sensitive to seismic force in verifying the seismic behavior of buildings, whether modern ones designed to resist earthquakes or traditional ones. Identifying the stages of building collapse, through the sequential formation of plastic joints in their load-bearing elements until reaching the collapse stage - Studying the types of collapse occurring in buildings: plastic, which reflects good resistance, or brittle, which reflects weak resistance, or mixed, which reflects an intermediate state between The two. E Field verification of the requirements of the code and its conformity with reality. ● It should be noted that studying the shapes of collapsed buildings and analyzing the causes of their collapse immediately after the earthquake, in addition to studying the response of damaged buildings to aftershocks, has greatly benefited in improving the resistance of future buildings to earthquakes.

أشهرزلازل العالم والدروس المستخلصة منها :

ارتفاع أمواجه حتى خمسة عشر مترا ، واحدا من أقوى الزلازل عبر التاريخ ، إذ طرحت يعتبر زلزال لشبونة - عام 1755 – والذي تسبب بمـد بحري ( تسونامي ) وصل بعده ولأول مرة ، مسـألة تصميم المباني المقاومة الهزات الأرضية وكانت البداية برباطات خشبية أفقية وشاقولية ومتصالبة ، استعملت حتى بداية القرن العشرين بعد زلزال Calabria الإيطالية عام 1783 فقد أنجز أول بحث زلزالي من قبل لجنة حيث إستبدلت بكمرات وبأعمدة من البيتون المسـلح ووفق نفس الاعتبارات ، المختصين . وبعد زلزال Yokohama عام 1880 تشكلت الجمعية اليابانية للزلازل ، بينما تشكل بعد زلزال Nobi عام 1891 أول معهد ياباني للأبحاث الزلزالية ، والأول في العالم . بعد زلزال عام 1906 الذي دام لمدة دقيقة ودمر مدينة San Francisco .إذ تسبب بحرائق هائلة وبانزياحات في التربة وصلت حتى السبعة أمتار ، وضع أول كود زلزالي في ولاية كاليفورنيا ، كما استفاد اليابانيون من دراسة نتائج ذلك الزلزال . حيث أدخلوا الأول في تصميم المعامل ( K ) الذي يساوي النسبة بين تسارع الزلزال وتسارع الجاذبية الأرضية ، مما أسس لإدخال المفهوم النيوتوني في حساب القوة الزلزالية الجانبية ، أي علاقة التناسـب الطردي مابين القوة الزلزالية المؤثرة وكتلة المبنى المتأثر . كان الزلــزال المدمر الذي ضرب كـلا مـن Yokohamag Tokyo بقوة ( 7.9 ريختر عام 1923 بمثابة الاختبار للمباني المصممة بطريقة استاتيكيةتعتمدعلى المعامل ( K ) ، كانت قد طورت من قبل Muto واعتمدت في الكود الياباني . تطور جديد ظهـر في العلوم الزلزالية عـام 1928 عندما أدخـل Zavriev المفهوم الديناميكي في تصميم المنشآت.وهو يختلف عن الطريقة الستاتيكية كونه يأخذ بالحسبان اهتزازات المبنى المرتبطة بخصائصه المرنة الهندسية ، وقد أكمل الطريقة من بعده الباحث Nazarov . بعد زلزال Santa Barbara عام 1935 في الولايات المتحدة ، أدخل المفهوم النيوتوني للحمولة الزلزاليةالجانبية في الاشتراطات الزلزالية للكود الأمريكي U.B.C كما سجلت في هذا الزلزال أولى مخططات التسارع الزلزالي ، بينما سجلت مخططات تـسـارع زلزالي نموذجية لزلازل الولايات المتحدة إثر زلزال كاليفورنيا الشهيرعام 1940 ( زلزال El Centro ) .

قفزة هامة شهدتها الهندسـة الزلزالية عام 1954 عندما وضـع Korcinsky الـمـوذج الرياضي لحركة اهتزاز الترب فـي إطار الطريقة الديناميكية ، وفي عام 1957 عندما قدم Housner في أول مؤتمر دولي للهندسة الزلزالية أسس مبادئ الطاقة الزلزالية في تصميم المنشآت کشفت زلازل العاصمة المكسيكية عامي 1957 و 1962 عن أهمية تأثير الدور السـائد لتربة التأسيس على القيم العظمى لكل من التسـارع والسرعة والانتقال المتـولـدة فـي المنشـأ ، والتي تـعـرف بمصطلح الاستجابة الزلزالية للمباني ، وعن أهمية عمل الجمل الإنشائية المطاوعة ( Ductile ) مع الجدران القاطعة وقد أظهرت الهزة الثانية السلوك الجيد لأعلى مبنى في العاصمة ( بارتفـاع 180 مترا بما فيها الهوائي الذي ارتفاعه 40 متراحيث كانت تربة التأسيس سيئة جدا ، لكن المبنى كان قد أسس على أوتاد عميقة مع حصيرة عامة وقبو من ثلاثة طوابق . كانت نتائج دراسـة زلزالـي Nigata ( اليابان 1964 ) والعاصمة المكسيكية ( 1985 ) هامة جدا فيما يخص الأخطار الناجمة عن سـيلان ( تميع ) تربة التأسيس ، والذي تـسـبب بميلان أو بغـوص بعـض المباني إثر الزلزال .
حقق الي يون بين الأعوام 1965 و 1968 تقدما كبيرا فيما يخص الترابط الداخلي ( التأثير المتبادل ) مابين المبنى المهتز وتربة التأسيس ، خاصة بعد زلزال Mutishiro . كما تبين بعد زلزال Toshack Oki عام 1965 تأثير انهيار الأعمدة القصيرة بالقص على انهيار المباني ، كماتبين تراجع مقاومة أعمدةالبيتون المسلح مع زيادة دورات التحميل بقوة القص . دخلت فـي العقديـن الأخيرين مـن القرن المنصرم مجموعة من طرق عزل المنشآت ضد الزلازل , إنتكمن فكرتهاالعامةفي امتصاص وتشتيت القسم الأكبر من الطاقة الزلزالية قبل دخولها إلى المنشـأ وذلك باستعمال مخمدات خاصة تركب في القسم السفلي من الجملةالإنشائية ، وقدأثبتت فاعليةكبيرة في العزل ، لكنها لاتـــــزال باهظة الكلفة ، إذ يقتصر تطبيقها على المباني ذات الأهمية المتميزة . يعتبر زلزال Kobe عـام 1995 من أخطر زلازل اليابان فقد زادت قوته على 7.2 ريختر كما زاد تسارعه على معطيات الكود الياباني ( 0.8 9 ) ولأنه كان سـطحيا بؤرته على عمق 20 كيلومترا ) فقد دمر المنازل ولوى الجسـور ، مما ألزم المختصين إلى إدخال تعديلات هامة على تصميم الجسور في اليابان . يشكل زلزال جنوب شرق آسية ( زلزال سومطرة - عام 2004 ) واحدا من أقوى خمسة زلازل سجلت حتى ذلـك التاريخ , حيث حصل فــي منطقة صدع طوله حوالي ألف كيلومترفي قاع المحيط الهندي ، وبقوة ( 8.9 ) ريختر ، وأحدث موجات تسونامي بارتفاع عشرة أمتار وبسرعة ( 800 ) كيلومترا في الساعة ، أدت إلى مقتل أكثر من مئتي ألف شخص إضافة إلى تشريد الملايين وإلى دمار هائل للمنشآت وللبنى التحتيةوللأراضي ال بينت الدراسـات الزلزالية أن زلزال ســـومطرة نتج من تصادم الصفيحتين الأوسترالية والأوراسية ضمن ما يعرف بـ ( حزام المحيط الهادي ) إذ انغرست إحدى الصفيحتين تحت الأخرى التي ارتفعت بمقدار عشرة أمتار ، وعلى امتداد الصدع مما تسبب في رفع ليين الكيلومترات المكعبة من مياه المحيط التي اندفعت على شكل

امواج هائلة أدى عنف زلزال سومطرة إلى الإخلال بالتوازن الجيولوجي للمنطقة والتي تتميز بدورة زلزالية تتراوح بين ( 150 و 200 سنة ) . ففي العام التالي ( آذار 2005 ) ضرب المنطقة زلزال آخر بقوة ( 8.5 ) ريختر ، ثم زلزال آخر ( تشرين أول 2005 ) بقوة ( 7.6 ) ريختر ضرب آسية ( باكستان ) وتسبب بمقتل وجرح عشرات الألوف ، إضافة إلى أنه غيرجغرافيةبعض المناطق نتيجة الانهيارات الأرضية الجارفة . حفزت النتائج الكارثية لزلزال سومطرة وماتلاه ، الكثير من الدول على ضرورة التقيد باشتراطات الكودات وعلى ضرورة اعتماد أجهزة انذار مبكر ومراقبة أملا في الحد ما أمكن من الخسائر ، خاصة البشرية منها عند تعرض الشواطئ لأمواج المد البحري . يتركز اهتمام الباحثين منذ فترة وجيزة على البحث عن آلية تحول دون وقوع الزلازل المدمرة ، أوللحد منها ، وذلك من خلال تحكم الإنسان بالإطلاق المتدرج للطاقة المختزنة على طول الفوالق الزلزالية والتي تمثل نسبة من الطاقة الزلزالية الكلية لكـن الأمل الكبير يكمن في التوصل إلى مراصد للتنبؤ بزمـان ومكان وقوة الزلازل المستقبلية ، على غرار محطات الأرصاد الجوية

How do earthquakes affect buildings? When seismic waves reach the soil of the foundations of buildings, this soil shifts, and the foundations also become bound to shift, but their inertia prevents this displacement, which causes the generation of inertial forces in them that cause deformation of the building, as these deformation waves flow throughout the building accompanied by pressure waves (as in the figure). The building has a reliable vertical nail at its base, where the continuous vibration of the foundations causes a successive vibration of the building, and the vibrations of the building differ from the vibrations of the soil, according to the harshness of the structural whole of the building, which usually causes amplification of these vibrations, which generates distortions and transitions in the elements of this sentence that change during the earthquake, which in turn gives speeds and accelerations For the masses of these elements, and this is what causes additional efforts to be generated in them.

The earthquakes that occurred until today constituted natural laboratories for seismic research and provided very important data, which greatly benefited T.S. in the design of earthquake-resistant buildings, 40


The most important of these data can be summarized as follows: Buildings. Checking the seismic specifications of building materials and their conformity with the conditions of earthquake-resistant buildings - Identifying the areas most sensitive to seismic force in verifying the seismic behavior of buildings, whether modern ones designed to resist earthquakes or traditional ones. Identifying the stages of building collapse, through the sequential formation of plastic joints in their load-bearing elements until reaching the collapse stage - Studying the types of collapse occurring in buildings: plastic, which reflects good resistance, or brittle, which reflects weak resistance, or mixed, which reflects an intermediate state between The two. E Field verification of the requirements of the code and its conformity with reality. ● It should be noted that studying the shapes of collapsed buildings and analyzing the causes of their collapse immediately after the earthquake, in addition to studying the response of damaged buildings to aftershocks, has greatly benefited in improving the resistance of future buildings to earthquakes.

The most famous earthquakes in the world and the lessons learned from them: the height of its waves up to fifteen meters, and one of the most powerful earthquakes in history, as it was proposed that the Lisbon earthquake - in 1755 - which caused a sea tide (tsunami) arrived after it for the first time, the issue of designing buildings to resist earthquakes, and the beginning was with ties Wooden, horizontal, vertical and cross-shaped, used until the beginning of the twentieth century after the Italian Calabria earthquake in 1783. The first seismic research was carried out by a committee where they were replaced with beams and columns of reinforced concrete and according to the same considerations, the specialists. After the Yokohama earthquake in 1880, the Japanese Seismological Society was formed, while the first Japanese institute for seismic research, and the first in the world, was formed after the Nobi earthquake in 1891. After the earthquake of 1906, which lasted for a minute and destroyed the city of San Francisco, as it caused huge fires and shifts in the soil that reached seven meters, the first seismic code was established in California, and the Japanese benefited from studying the results of that earthquake. Where they introduced the first in the design of the coefficient (K), which is equal to the ratio between the acceleration of the earthquake and the acceleration of the earth's gravity, which established the basis for introducing the Newtonian concept in calculating the lateral seismic force, that is, the direct proportional relationship between the effective seismic force and the mass of the affected building. The devastating earthquake that struck Yokohama Tokyo strongly (7.9 Richter in 1923) was a test for buildings designed in a static way based on the coefficient (K), which had been developed by Muto and adopted in the Japanese code. A new development appeared in seismic science in 1928 when Zavriev introduced the dynamic concept In the design of facilities.It differs from the static method because it takes into account the vibrations of the building associated with its flexible engineering properties, and the method was completed after him by the researcher Nazarov After the Santa Barbara earthquake in 1935 in the United States, the Newtonian concept of the lateral seismic load was introduced into the seismic requirements of the American code U.B.C as recorded In this earthquake, the first seismic acceleration diagrams were recorded, while typical seismic acceleration diagrams were recorded for earthquakes in the United States, following the famous California earthquake in 1940 (El Centro earthquake).

An important leap in seismic engineering took place in 1954 when Korcinsky put the mathematical model of soil vibration movement in the framework of the dynamic method, and in 1957 when Housner presented in the first international conference on seismic engineering the foundations of seismic energy principles in the design of facilities. The earthquakes of the Mexican capital in 1957 and 1962 revealed the importance of the effect of The prevailing role of foundation soil on the maximum values ​​of acceleration, speed, and transmission generated at the site, which is known as the seismic response term for buildings, and on the importance of ductile construction with partition walls. The second tremor showed the good behavior of the tallest building in the capital (180 meters high, including It has the antenna, which is 40 meters high, as the foundation soil was very bad, but the building was founded on deep pegs with a general mat and a three-storey basement.The results of the Nigata (Japan 1964) and the Mexican capital (1985) earthquake study were very important with regard to the dangers arising from Ceylon (liquefaction) of the foundation soil, which caused some buildings to tilt or sink following the earthquake.

Between 1965 and 1968, Eli Yun made great progress regarding the interconnection (mutual influence) between the shaking building and the foundation soil, especially after the Mutishiro earthquake. It was also shown after the Toshack Oki earthquake in 1965, the impact of the collapse of short shear columns on the collapse of buildings, as shown by the decline in the resistance of reinforced concrete columns with the increase in load cycles by shear force. In the last two decades of the past century, a group of methods of isolating facilities against earthquakes has been introduced. Its general idea is to absorb and disperse the bulk of the seismic energy before it enters the structure by using special dampers that are installed in the lower part of the structural unit. They have proven to be very effective in isolation, but they are still very expensive. Its application is limited to buildings of outstanding importance. The Kobe earthquake in 1995 is considered one of the most serious earthquakes in Japan, as its strength exceeded 7.2 on the Richter scale, and its acceleration increased according to the data of the Japanese code (0.8 9) and because it was superficial and its focus was at a depth of 20 kilometers), it destroyed houses and twisted bridges, which required specialists to make important modifications to the design Bridges in Japan. The Southeast Asian earthquake (Sumatra earthquake - 2004) is one of the five strongest earthquakes recorded until that date, as it occurred in a rift area about a thousand kilometers long at the bottom of the Indian Ocean, with a magnitude of (8.9) on the Richter scale, and caused tsunamis with a height of ten meters and a speed of (800 km). ) kilometers per hour, killing more than two hundred thousand people in addition to the displacement

Millions and massive destruction of facilities, infrastructure and lands. Seismic studies showed that the Sumatra earthquake resulted from the collision of the Australian and Eurasian plates within what is known as (the Pacific Ocean belt), as one of the two plates was submerged under the other, which rose by ten meters, and along the fault, which caused a rise of kilometers. cubical of ocean water that gushed to form j agricultural .

Huge waves The violence of the Sumatra earthquake disturbed the geological balance of the region, which is characterized by a seismic cycle ranging between (150 and 200 years). In the following year (March 2005) another earthquake with a magnitude of (8.5) on the Richter scale struck the region, then another earthquake (October 2005) with a magnitude of (7.6) on the Richter scale struck Asia (Pakistan) and caused the deaths and injuries of tens of thousands, in addition to the fact that it affected some areas as a result of sweeping landslides. . The disastrous consequences of the Sumatra earthquake and its aftermath prompted many countries to adhere to the requirements of the codes and to adopt early warning and monitoring devices in the hope of limiting as much as possible the human losses, especially when the beaches are exposed to tsunamis. The attention of researchers has been focused for a short time on the search for a mechanism that prevents the occurrence of devastating earthquakes, or to reduce them, through human control of the gradual release of stored energy along seismic faults, which represents a percentage of the total seismic energy, but the great hope lies in reaching observatories to predict the time and place And the strength of future earthquakes, similar to weather stations. j