الاستجابة الديناميكية وآلية انهيار المباني الحجرية الريفية بفعل التدفقات الحطامية المحتوية على الصخور

تتعرض المباني الحجرية في المناطق الريفية الجبلية لخطر شديد من تأثيرات التدفقات الحطامية، وهي سيول محملة بالطين والركام والصخور الكبيرة تنحدر بسرعات عالية فتصطدم بالمباني بقوى مدمرة، ومع ذلك ما تزال آليات الانهيار الديناميكي لهذه المباني غير محددة كميًا بصورة كافية، وهي فجوة معرفية تعيق تصميم مبان ريفية قادرة على الصمود في وجه هذه الكوارث الطبيعية ولا سيما في المناطق المعرضة لها حول خزانات السدود الكبرى ومناطق الأودية الجبلية شديدة الانحدار، وتتفاقم هذه الخطورة مع توسع العمران الريفي في مناطق الأودية وتغير أنماط هطول الأمطار بما يزيد تكرار التدفقات الحطامية وشدتها في مناطق جبلية عديدة حول العالم

وتجمع هذه الدراسة بين النمذجة الحاسوبية المتقدمة للتفاعل بين السوائل والمنشآت وبين التحليل البارامتري المنهجي لاستخراج عتبات انهيار كمية قابلة للتوظيف في التصميم، وتفيد الباحثين العرب وطلاب الدراسات العليا في هندسة المنشآت وإدارة مخاطر الكوارث، إذ تنتشر المباني الحجرية الريفية في مناطق جبلية عربية معرضة للسيول والانهيارات، ما يجعل معايير الضرر وعلاقات التنبؤ بالإزاحة المقترحة ذات قيمة تطبيقية مباشرة في تلك البيئات الهشة إنشائيًا

أولًا: أهداف الدراسة ومنهجيتها

هدفت الدراسة إلى سد الفجوة المعرفية في فهم آليات الانهيار الديناميكي للمباني الحجرية الريفية تحت تأثير التدفقات الحطامية المحتوية على الصخور وتعزيز صمود هذه المباني في منطقة خزان الخوانق الثلاثة، وأُنشئ نموذج للتفاعل بين السوائل والمنشآت وتم التحقق منه باستخدام برنامج أنسيس وورك بنش، وحاكى النموذج اصطدام تدفق حطامي محتوي على صخور بالمبنى الحجري، واعتُمد نموذج دراكر براغر التأسيسي لتمثيل مادة البناء الحجري، وأُجري تحليل بارامتري بتغيير سرعة التدفق وعمقه لاستكشاف الاستجابة الديناميكية للمبنى وعتبات انهياره المحلي والشامل، وحُللت الإجهادات المتولدة عن اصطدام الصخور مقارنة بالإجهادات الناتجة عن الملاط الطيني، كما سعت الدراسة إلى اشتقاق مؤشرات وعتبات كمية يمكن للمهندسين استخدامها مباشرة في تقويم هشاشة المباني القائمة وتصميم مبان جديدة أكثر صمودًا

ثانيًا: أبرز النتائج

1، كشف التحليل البارامتري عن استجابة ديناميكية ثنائية النمط تميزت بتأخر ذروة قوة اصطدام الصخور عن ذروة قوة الملاط الطيني في التسلسل الزمني للحمل المؤثر على المبنى

2، حُددت سرعة تدفق حرجة بلغت 5 أمتار في الثانية، إذ تهيمن قوة الملاط على قوة الصخور عند السرعات الأعلى منها، بينما تتفوق قوة الصخور على قوة الملاط عند السرعات الأدنى منها

3، عند عمق تدفق مقداره 1.5 متر بلغت السرعتان الحرجتان للانهيار المحلي والانهيار الشامل 5 أمتار في الثانية و9 أمتار في الثانية على الترتيب، بينما كان العمق الحرج للضرر الشديد 3 أمتار عند سرعة تدفق مقدارها 5 أمتار في الثانية

4، أظهر تحليل الإجهادات أن اصطدام الصخور ولّد تركزًا كبيرًا في الإجهاد، إذ تجاوزت ذروة إجهاد فون ميزس الناتجة عن الصخور نظيرتها الناتجة عن الملاط بنسبة 114.29 في المئة

ثالثًا: دلالات الدراسة وتطبيقاتها

اقترحت الدراسة معيارًا لتصنيف درجات الضرر وعلاقات تنبؤ بالإزاحة مبنية على زاوية الإزاحة بين الطوابق، ما يوفر أساسًا نظريًا وعمليًا لتصميم مبان حجرية ريفية صامدة في وجه كوارث التدفقات الحطامية، ويمكن للمهندسين في المناطق الجبلية العربية توظيف العتبات الكمية المستخرجة في تحديد مناطق الخطورة وتقوية الجدران المواجهة لمسارات السيول واختيار مواقع أكثر أمانًا للمباني الجديدة، كما تفيد علاقات التنبؤ بالإزاحة في تقويم سلامة المباني القائمة بعد أحداث السيول وترتيب أولويات الإخلاء والتدخل الإنشائي، وتمثل منهجية المحاكاة المعتمدة إطارًا قابلًا للنقل إلى أنواع أخرى من المنشآت الريفية منخفضة الارتفاع المعرضة لأخطار مشابهة، وتدعو النتائج أيضًا إلى إدماج خرائط مخاطر التدفقات الحطامية في تخطيط استخدامات الأراضي الريفية، وإلى بناء قواعد بيانات ميدانية عن أحداث تاريخية موثقة تعين على معايرة النماذج الحاسوبية والتحقق من عتباتها في ظروف محلية مختلفة التضاريس والمواد

وخلاصة القول إن فهم التفاعل الزمني بين قوى الملاط والصخور وتحديد عتبات الانهيار كميًا يحول تصميم المباني الحجرية الريفية من التقدير الوصفي إلى التخطيط الهندسي المبني على الأدلة في مواجهة التدفقات الحطامية