ضرب الزلزال المميت الذي بلغت قوته 7.4 درجة تايوان يوم الأربعاء وأدى إلى مقتل 9 أشخاص على الأقل، كما ألحق أضرارًا بأكثر من 100 مبنى في جميع أنحاء الجزيرة، وفقًا لوكالة الإطفاء الوطنية (NFA). وكان نحو نصفهم بالقرب من مركز الزلزال في مقاطعة هوالين، حيث انهارت أربعة مبان جزئيا.
وفي العاصمة تايبيه، على بعد 80 ميلاً فقط، اهتزت المباني أيضًا بعنف خلال أقوى زلزال تشهده تايوان منذ 25 عامًا. ولكن في انتصار للهندسة الحديثة، خرجت تايبيه 101 الشاهقة، التي كانت ذات يوم أطول ناطحة سحاب في العالم، من أحدث زلزال في الجزيرة دون أن تلحق بها أضرار.
ويبدو أن لقطات الزلزال تظهر البرج الذي يبلغ ارتفاعه 1667 قدمًا وهو يتمايل قليلاً، وتساعد مرونته الهيكلية في مواجهة الحركة القوية للزلزال. أظهرت هذه الحركة بشكل مثالي كيف أن أهم دفاع ناطحة سحاب ضد الزلازل هو المادة نفسها التي تم بناؤها منها: الخرسانة المسلحة.
من خلال الجمع بين قوة ضغط الخرسانة وقوة شد الفولاذ، تجعل المادة المبنى مرنًا بدرجة كافية للتأرجح، ولكنه جامد بدرجة كافية لمقاومة الرياح العاتية والأعاصير التي تضرب تايوان بشكل متكرر. (مبدأ أن المباني يمكنها تحمل القوى الزلزالية عن طريق الحركة مع وكانت هذه العوامل، وليس ضدها، بمثابة الأساس الذي قامت عليه الهندسة المعمارية التقليدية في دول شرق آسيا المعرضة للزلازل لعدة قرون، من المعابد اليابانية إلى القصور الصينية.
ومع ذلك، في أعلى البرج، هناك ابتكار تكنولوجي آخر يساعد في حماية ناطحة السحاب المكونة من 101 طابق – وهو جهاز ضخم يشبه الجرم السماوي يعرف باسم المثبط الشامل المضبوط.
ثقل موازن عملاق
يمكن للكرة الفولاذية الذهبية، المعلقة بـ 92 كابلًا سميكًا بين الطابقين 87 و92، أن تتحرك حوالي 5 أقدام في أي اتجاه. ونتيجة لذلك، فإنه يعمل مثل البندول الذي يقاوم (أو “يثبط”) حركات التأرجح.
وأوضح ستيفان آل، مؤلف كتاب “Supertall: كيف تعيد أطول المباني في العالم تشكيل مدننا وحياتنا”، في مقابلة عبر الهاتف: “إنه في الأساس ثقل موازن كبير للغاية”. “في حالة تايبيه 101، يبلغ وزنها 660 طنًا. يبدو هذا ثقيلًا حقًا، ولكن إذا قارنته بالوزن الإجمالي للمبنى، فهو مجرد جزء بسيط.
“عندما يبدأ المبنى في الاهتزاز، فإن (المخمد الشامل المضبوط) سيتحرك في الاتجاه المعاكس. وقال آل: “في حالة تايبيه 101، فهو معلق… لذلك سوف يتأخر مع تأرجح البرج وسوف يمتص الطاقة الحركية عن طريق التحرك في الاتجاه المعاكس”، موضحا أن الأسطوانات الهيدروليكية الموجودة بين الكرة والمبنى تحول هذه الطاقة إلى الحرارة، والتي يتم تفريقها بعد ذلك.
تُستخدم المخمدات الجماعية المضبوطة في ناطحات السحاب في جميع أنحاء العالم، بما في ذلك برج ستاينواي “الفائق النحافة” في نيويورك وبرج العرب على شكل شراع في دبي، والذي يضم 11 برجًا. وقال آل إن الجهاز يحمي بشكل حاسم من الحركة العنيفة الناجمة عن “الاهتزاز التوافقي”، الذي يمكن أن يسبب فشلا هيكليا أثناء الزلزال.
وقال: “(هذا) عندما تبدأ المباني في الاهتزاز عند رنينها الخاص”، مقارناً هذه الظاهرة بالشوكة الرنانة. “هذا يمكن أن يؤدي إلى الانهيار، (حيث أن المبنى) سيبدأ في الاهتزاز بشكل أسرع وأسرع وأسرع.”
يتم “ضبط” المخمدات الجماعية المضبوطة، والمعروفة أيضًا باسم الممتصات التوافقية، بحيث يتردد صداها على نفس تردد المبنى – ولكن مع أطوال موجية تبدأ مبكرًا أو متأخرًا، مما يساعد على تبديد الطاقة الكارثية المحتملة.
يمكن أن يؤدي الاستقرار الذي توفره أيضًا إلى تقليل التأثير غير المريح – أو حتى المثير للغثيان – الذي يمكن أن يحدثه التأرجح على شاغلي المبنى في الرياح العاتية.
الدعم الهيكلي
تم تصميم تايبيه 101 من قبل الشركة التايوانية CY Lee & Partners، وكان أطول مبنى في العالم من عام 2004 حتى عام 2007، عندما تجاوزه برج خليفة في دبي. أصبحت منصة المراقبة المطلة على المخمد الشامل الرائد الآن نقطة جذب شهيرة للزوار، خاصة عندما تتحرك أثناء الرياح القوية.
ومع ذلك، فإن الكرة العملاقة ليست ميزة التصميم الوحيدة التي تساعد على استقرار البرج، الذي يقع بالقرب من خط الصدع الرئيسي.
أولاً، ترتكز ناطحة السحاب على أساسات عميقة بشكل استثنائي – وهي 380 ركيزة من الخرسانة المسلحة والفولاذ المحفورة في الأساس بالأسفل. وفوقها، يرتبط قلب المبنى بسلسلة من “الأعمدة الضخمة”، التي تقع حول محيطه، عبر دعامات فولاذية ضخمة.
يتوافق المبنى الشاهق مع قوانين البناء الصارمة المضادة للزلازل والتي تعتبر صارمة كما قد يتوقع المرء في جزيرة تقع على طول “حزام النار في المحيط الهادئ”، والذي يمتد حول حافة المحيط الهادئ ويسبب نشاطًا زلزاليًا وبركانيًا هائلاً من اندونيسيا إلى تشيلي.
ولكن في حين أن التصميم خضع أيضًا لنمذجة رقمية واسعة النطاق واختبار “طاولة الهز” (حيث يتم اختبار النماذج المصغرة على جهاز يكرر حركة الزلزال)، إلا أن كيفية تفاعل مبنى مثل تايبيه 101 مع حدث زلزالي أقوى أو أقرب تظل قائمة. ، إلى حد ما نظريا.
وقال آل: “على الرغم من أن لدينا عمليات محاكاة حاسوبية، إلا أنه لا يزال هناك شيء يتعلق بالجوانب المادية لا يمكننا الحصول عليه حقًا من عمليات المحاكاة الرقمية”، مضيفًا: “على الرغم من التقدم التكنولوجي الذي أحرزناه، مازلنا نختبر (التصميمات) في أنفاق الرياح وطاولات الهزاز. “
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com