تصميم وتحليل الابنية لمقاومة التفجيرات
ان تصميم اي عنصر من منشأ
لمقاومة التفجيرات تعتمد على عمل المنشأ في المجال اللدن والممطولية وتحقيق
المطاوعة والانهيار البطيء بالتشققات بالاضافة الى اعتماده على نظرية تتابع
الحمولات وانتقالها الى العنصر المجاور وايقاف تقدم التصدع والانهيار للعناصر
المجاورة .
أي انه في حال تصدع
عنصر انشائي او انهياره فجأة فانه على العناصر المجاورة ان تقاوم وتتحمل تاثير
كامل الحمولات والاجهادات الناتجة عن خروج هذا العنصر من الخدمة .
انواع
المتفجرات داخل وخارج المبنى :
1-
هجوم قذائفي
2-
هجوم العربات المتحركة
3-
عبوة ناسفة في عربة غير متحركة
4-
هجوم خارجي
5-
احراق الممتلكات
6-
اشكال اخرى
مباديء
التصميم لمقاومة التفجيرات :
* حماية المناطق من
وصول المهاجمين ببناء الاسوار كحواجز لعربات الرمي والعبوات الناسفة ضمن الشاحنات.
ويسمح فقط بالدخول لعربات الاسعاف ويتم
رفع ارضية المبنى مقدار مترين فوق منسوب الارض .
* التصميم يدعم
ويحتوي كمية معينة من ضرر العبوة الناسفة ويتجنب الانهيار التدريجي .
* يسمح بضرر جزئي
محدود للاعضاء أي تقليل الاضرار في المنشأ .
*منع تكسير وتساقط
الزجاج
*سهولة انقاذ وعملية
انعاش واخلاء القاطنين في الوقت المناسب .
*منع انهيار العناصر
بالتتابع .
تعريف
ومكونات حمل الانفجار :
ان أي انفجارينشر
طاقة داخلية مميزة بطاقة انفجار هائلة الى الغلاف الجوي ، جزء من هذه الطاقة يتحول
الى اشعاع طاقة حرارية قابلة للامتصاص وجزء يتركب من انفجار هواء وامواج اهتزازتغادر مبتعدة عن
الانفجار بسرعة اسرع من الصوت تتمدد بشكل قطبي
( دائري ) .
فمكونات حمل الانفجار
هي :
1-
اشعاع طاقة حرارية : وما يثيرها هو اضرار الانفجار من احتراق انابيب الغاز والدارات
الكهربائية ومواد البناء سريعة الاشتعال و............... وانه يمكن امتصاص الكثير من الطااقة الحرارية .
2-
انفجار مسموع : تنجم عن الانفجار اصوات هائلة .
3-
انفجار الهوار : يمكنه ان يخترق مناطق البدرومات المفتوحة مسببا ضغوط
داخلية عالية وسرعة عالية لتدفق الهواء خلال الفتحات تؤدي الى تكسر الزجاج وتناثر
الحطام وتحدث اضرار ومشكل صحية للقاطنين .
4-
ضغط ديناميكي : هو ضغط ينجم عن رياح الانفجار المترافقة مع الهواء
المضغوط الناجم عن امواج الاهتزاز .
5-
ضغط مفرط :هو ضغط هواء عالي ينجم عن امواج الاهتزاز .
فامواج الاهتزاز
الناجمة عن الانفجار تبتعد عن مكانها بسرعة تعادل سرعة الصوت وتشكل ضغط تماس على
سطوح المنشأ ورياح الانفجار تشكل ضغط ديناميكي
.
اجراءات التحليل
و التصميم :
لا توجد معادلات
تصميم ستاتيكية الا ان التصميم يعتبر ان لمواد الانشاء سلوك خطي وسلوك – لا خطي
وانه يرضي طريقة طاقة العمل والاستجابة
الديناميكية .
ويمكن اجمال اجراءات
التصميم التالية :
1-
انبعاث – الضغط :
مخططات انبعاث الضغط
تقدم بشكل رسومي حدود متقاربة لاجل حالات التغيير في ضغوط ساعة الذروة . تغيرات
ضخمة للاستجابة القصوى مع الزمن ولاجل الحالات التي تكون فيها فترة حمل الانفجار
قصيرة
2- التحليل باستخدام طريقة
العناصر المحدودة :
ويتضمن ذلك الحساب الديناميكي – اللاخطي من درجة حرية
واحدة للعنصر الانشائي اي (ضغط الانفجار / الحمل ) ثم مقارنته مع الاستجابة
المحسوبةمن درجة حرية واحدة أي ( حساب حمل
الانفجار ضمن حد الاستجابة للعنصر المجرب ). . هنا فان التصميم المتوازن للجوائز
يعتبر الجائز اضعف من العمود وانهياره مرغوب اولا قبل انهيار العمود
فان خروج عمود من
اطار هيكلي عن الخدمة يفقدنا حمولاته ويتم تتوزيعها على العناصر الانشائية
المجاورة عندها فان الاطار يكون قد تلاءم مع مقاومة كافية ليقاوم ضعف الحمولتين
الميتة والحية أي اننا نصمم عناصر الاطار ليحم الحمولة التالية :
P = 2 (
DL + LL )
ان هذا الاجراء قد
يكون خاطيء وخيالي لكنه يقدم الحل المرغوب . بالاعتماد على النظرية المتعلقة
بالتطبيق الفوري ( اللحظي ) للحمولات . لمنع الانهيار التصاعدي ( التدريجي )
تفصيل
مطاوعة( لدونة ) التسليح :
بسبب الحرائق التي
تترافق مع التفجيرات فانه يجب ان تكون عناصر الخرسان المسلحة في المنشأ مقاومة
للحريق .
كما ان فلسفة مقاومة –
الانفجار تسمح للعناصر الانشائية بتحمل لدونة ضخمة ، تشوهات في الاستجابة الى حمل
الانفجار . وان مطاوعة المنشأ الذي يخضع لتشوهات ضخمة بدون انهيار يمكن ان تمتص
مزيدا من الطاقة اكثر من المنشأ الهش من اجل نفس المقاومة الستاتيكية .
وتاكيدا على السلوك
المطاوع للعنصر الانشائي وبحيث تبقة المقاومة محققة فان نسبة تسليح الشد تتراوح بين ( 0.5 – 2 % من مساحة المقطع العرضي ونسبة حديد الضغط في
العناصر الخاضعة للانحناء تخدم غرضين : انحراف العنصر الانشائي بسبب حمولات
الانفجار، تكون عندها محاولات لعودة ( ارتداد ) النابض . الارتداد الديناميكي يسبب
انعكاس الحمل ( تغير اتجاه الحمل ) ، وتحت ظروف معينة يمكن ان يسبب انهيار فاجع .
مستويات
الاضرار :
اضرار ثانوية :
اللا – انهيار لعناصر المنشأ مثل النوافذ
والابواب والاكساءات قد تكون متوقعة والنكبات تكون ممكنة لكن بعيدة الاحتمل .
اضرار معتدلة :
الضرر يكون محصور
لمنطقة محددة من المنشأ وعادة تكون قابلة للاصلاح ، انهيار يكون محدود لعناصر
المنشأ الثانوية مثل الجوائز والبلاطات والجدران الغير حاملة .
اضرار رئيسية :
فقدان العناصر
الانشائية الرئيسية مثل الاعمدة او دعامات النقل . تسرع فقدان عناصر مجاور
ة اضافية تكون مجاورة
او فوق العنصر المفقود . في هذه الحالة ،
النكبات الشديدة تكون متوقعة . والمبنى عادة غير قابل للاصلاح .
مقارنة بين
حمولات الانفجار وحمولات الزلازل :
·
حمولات الانفجار اندفاعات ضغط عالي مفرد تتمثل خلال جزء الثانية اماحمولات
الاهتزاز من الزلازل فتستغرق ثواني .
·
حمولات الانفجار تتمثل مباشرة على المغلفات الخارجية اما حمولة الزلازل فتتمثل على قاعدة البناء .
·
حمولة الانفجار عادة تسبب ضرر محدد
(موقعي ) . اما حمولات الزلازل فتسبب استجابة عامة .
·
الكتل تساعد في مقاومة حمولة الانفجار بينما الكتل تجعل استجابة الزلازل اسوأ
الخلاصة
:
·
لا يمكن عمليا تصميم الابنية ضد حوادث الارهاب بشكل كامل لانه لا يمكن
التنبوء باي العناصر الانشائية سوف ينهار .
·
يمكن التقليل من ضرر الانفجار وذلك بتحسين اداء المنشأ ومطاوعة المواد
.
·
تشديد الحماية على المنشات لمنع وصول التفجيرات .
·
يمكن اتباع طريقة تصميم العناصر ومنع الانهيارات المتتالية للاعمدة .
أي التصميم لفقدان عنصر واحد من المجموعة المتجاورة .
·
يمكن الاعتماد في التصميم نفس فرضيات الزلازل ( مطاوعة مواد الانشاء
وممطولية العناصر ) .
·
يجب اعتماد نظرية فقدان مسند العمود .
