حصلت جامعة الشارقة مؤخرا على براءة اختراع لجهاز جديد يمكنه استخدام حاويات من الرمال لتبديد الهجمات الزلزالية وحماية المباني من الضرر في حالة وقوع زلزال. وتم منح براءة الاختراع من مكتب الولايات المتحدة لبراءات الاختراع والعلامات التجارية.
وأطلق مالكا براءة الاختراع، الدكتور موسى لبلوبة والدكتور مصطفى زهري الأستاذان بكلية الهندسة جامعة الشارقة على اكتشافهما اسم “جهاز تبديد الطاقة القائم على الجسيمات”.
ويستخدم الجهاز مواد حبيبية طبيعية مثل الرمل لتخفيف قوة الاهتزازات والهجمات الزلزالية الديناميكية التي تسببها الزلازل للمباني. وأظهر الجهاز نسبة تخميد فعالة تتراوح بين 37% و75%، وهي نسبة أعلى من العديد من أنظمة التخميد باهظة الثمن.
غير مكلف ولكنه فعال
ولا تعد أجهزة تبديد الطاقة الزلزالية جديدة، لكن وثيقة براءة الاختراع تصف الاختراع بأنه فريد من نوعه لأنه يعتمد فقط على حاويات مملوءة بالرمل أو مواد حبيبية أخرى لحماية هيكل المبنى من التلف أثناء الزلزال.
أثناء الزلزال، تنتقل موجات الاهتزاز إلى الهيكل، مما يسبب حركات أفقية ورأسية قد تؤدي إلى تشققات أو انهيارات. تقوم أجهزة تبديد الطاقة بامتصاص جزء كبير من هذه الطاقة ومنع انتقالها إلى العناصر الإنشائية، مما يقلل من الأضرار.
وفي تصريح للجزيرة نت عبر البريد الالكتروني يقول الدكتور ليون برخو من جامعة الشارقة أن أجهزة تبديد الطاقة الأخرى المقاومة للزلازل تعتمد في عملها على معدن الفولاذ الذي له قابلية لتحمل الطاقة، ولكن هذه الأجهزة ليست فقط باهظة الثمن، ولكنها أيضا غير متاحة بشكل كبير وليست فعالة مثل هذا الجهاز الجديد الذي سجلته جامعة الشارقة.
أما الجهاز الجديد مواده متاحة ورخيصة وله خاصية مقاومة كبيرة للزلازل. فهو يعتمد على جسيمات أو مواد حبيبية طبيعية متوفرة على نطاق واسع مثل مادة الرمل، وثمنها أرخص بكثير من القوالب الفولاذية، ولها مرونة أكثر في تبديد الطاقة الزلزالية.
فكرة عمل الجهاز
وعن فكرة عمل الجهاز يقول برخو أن الجهاز يحتوي بصورة رئيسية على حاوية واحدة أو مجموعة من الحوايا، ويحتوي على الأقل على لوح متحرك واحد وفتحة وثقبين إضافة إلى قضيبين من المعدن.
في الحاوية هناك لوح علوي مشقوق أفقيا، والحاوية ذاتها مصنوعة من لوح فولاذي سميك. يتم ملء الحاوية بالرمل أو أي مادة حبيبية أخرى متوافرة ورخيصة وبأحجام مختلفة. وبالإمكان تصميم الحاوية بأي حجم أو شكل، مستطيلا كان أو مربعا أو مكعبات.
ويقول برخو أنه بحسب التجارب التي قاموا بها فإن الحاوية مع خصائص الرمل الذي فيها أثبتت مقدرة كبيرة على إمتصاص وتبديد الطاقة الزلزالية. ومن الخصائص الطبيعية للرمل أو أي مواد حبيبية أخرى التحرك وتحمل الضغط، وهذا ما يقلل من الإهتزازات بشكل فعال.
وفي حالة وقوع زلزال، تعمل الاهتزازات على تحفيز الجهاز للعمل ومساعدة المباني على تحمل قوة الهجمات الزلزالية. وعلى عكس الأنظمة التقليدية فلا يتطلب هذا المنتج أي طاقة خارجية.
ويمكن تصنيع هذا الجهاز بسهولة في أي ورشة عمل، ويمكن الحصول على مكوناته بسهولة من أي متجر. وسهولة تركيب الجهاز وصيانته تجعله عمليا للغاية خاصة في المناطق النشطة زلزاليًا وفي المناطق ذات الموارد المالية المحدودة.
ولا يُستخدم الجهاز ضد الزلازل فقط، فمن الممكن استخدامه أيضا في الأماكن التي يتوقع فيها حدوث اهتزازات صغيرة مثل المباني المعرضة لرياح قوية والمباني المعرضة للاهتزازات الناجمة عن القطارات.
ويمكن استخدام جهاز تبديد الطاقة في العديد من الأماكن مثل المباني المنخفضة أو المباني الشاهقة، والمباني الحكومية ومباني الشركات ومباني إدارة السكك الحديدية.