التكنولوجيا والعلوم التطبيقية

أمثلة على كوارث الطبيعية لتبين فشل التصاميم الهندسية لنسامح التصميم تفهم الفشل

2014 لنسامح التصميم

هنري بيتروكسكي

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

التكنولوجيا والعلوم التطبيقية الهندسة

تعتبر الكتل الكونكيرتية وخَبَث الأفران مواد بناء متنوّعة ناجحة، وعادة ما تستخدم في الدول الفقيرة. فالطرق التي تربط مدينة ليما في بيرو بالمناطق الريفية مليئة على جوانبها بعدد من الهياكل الكونكريتية غير المكتملة، والتي ينتظر مالكوها تجهيزها بمواد البناء وموارد مالية إضافية تكفي لإضافة طابق آخر إلى الهيكل، وكذلك الحال بالنسبة للهياكل الأرضية ومجمعات السكن التي عادة ما نرى فيها أعمدة كونكريتية وقضبان من الفولاذ للتسليح تعلوها على أمل استكمال بنائها يوماً ما، والعديد من هذه الهياكل صغيرة وبسيطة لا تحتاج إلى تصميم هندسي متقن، وعادة ما يقوم أصحاب هذه المباني بتحديد متطلّبات البناء أنفسهم متبعين العادات والتقاليد السائدة.

في هايتي، وهي بلد أكثر فقراً من بيرو، يعتبر استخدام فولاذ التسليح ترفاً، ويُكتفى بالكتل الكونكريتية المصنّعة محلياً في البيوت وفي الحدائق الخلفية، وتجفّف بالشمس على نمط الطابوق المصنوع من الطين، ومادة الإسمنت، التي هي الأساس في صنع الكتل الكونكريتية، غالية الثمن نسبياً، لذا فخليط الاسمنت عادة ما يخفف بالماء وينشر بسمك قليل ليغطى مساحات أوسع. إضافةً لذلك، فمقالع التراب المستخدم في الخليط أكثر رداءة من التراب المستخرج من الأنهار. ولذلك فالكتل الكونكريتية المصنوعة بهذه المواد عادة ما تكون رخوة وقابلة للتفتّت وسهلة الخدش والتهشّم، والجدران المبنية في هايتي ما قبل الزلزال كانت تتكوّن عادة من كتل كونكريتية مكدّسة بين الأعمدة الكونكريتية من دون تثبيت، أو باستخدام قليل من الملاط بين المفاصل، وتكسى الجدران عادة بطبقة خفيفة من الكونكريت الضعيف، ولا تستطيع مثل هذه الهياكل مقاومة أية ارتجاجات أو اهتزاز من جانب إلى آخر كما يحصل عادة للأرض في العديد من هذه الأماكن. إضافة لذلك فالعديد من هذه المباني مشيدة على ركائز رفيعة (Stilts) من دون وجود جدران بينها للسماح بوقوف السيارات في المستوى الأرضي، مما يجعل الهيكل رخواً لا يستطيع تحمّل اهتزاز الأرض المشيد عليها. فالهايتيين في الواقع يعيشون في بيوت مصنوعة من كارتون مبنية على طاولة كارتونية مهلهة الأرجل.

عندما حدث زلزال 2010 في هايتي تداعت معظم هذه الهياكل وانهارت، وبعد 6 أشهر من الزلزال بقي متراكماً في بورتو برنس ما يعادل 25 مليون ياردة مكعّبة من المخلّفات، وخمّن الخبراء أن إزالة هذه المخلفات تحتاج إلى ما يقارب 3 سنوات، واستطاع الهايتيون الناجون من الزلزال إنقاذ الكتل الكونكريتية السليمة والقضبان الفولاذية التي كان بالإمكان سحبها من المخلفات والكونكريت المتفتت، وبعد تعديل هذه القضبان أصبح بالإمكان إعادة بيعها للاستخدام في الأبنية الجديدة بالرغم من أن القضبان الفولاذية، بعد تعديلها، تفقد جزءاً من قوّتها مقارنة لما كانت عليه، ونبّه الخبراء أن إعادة البناء بمواد معادة وقديمة وبنفس الطرق القديمة يجعل هذه المباني أضعف من سابقاتها وتكون ضحية سهلة لزلزال قادم، وأُطلقت نداءات تحذر من التسرّع في عملية إعادة البناء بشكل غير مدروس وضرورة الالتزام بالشروط والمعايير المؤسسية للبناء، والتي تتضمّن قواعد لضمان حسن التصميم، وقد منع استخدام التراب المستخرج من المقالع لصبّ الكتل الكونكريتية، ولوجود عدد كبير من السكان في الخيم فإن مثل هذه النداءات اعتبرت نوعاً من الترف في التصميم.

بالرغم من جودة التصميم البنيوي لأي بناية، لكنها قد تتعرّض للفشل من دون وجود خطأ في التصميم. تعتبر مدينة شانغهاي في الصين مدينة نموذجية بناطحات السحاب الفائقة ذات المستوى العالمي، وهي مدينة كثيفة السكان يحتاجون بالضرورة لأماكن سكن. يوجد في المدينة مجمّع سكني مكوّن من 13 طابقاً لشقق سكنية تحت الإنشاء في موقع مناسب، على بعد خمس محطات مترو من وسط شانغهاي، والعديد من العاملين في المكاتب على استعداد لدفع مبالغ مغرية للحصول على سكن فيها، وفي أحد أيام الصيف المبكرة عام 2009 لوحظ أن أحد الأبراج بدأ بالميلان، وبعد ذلك بقليل انهار كقطعة واحدة على أحد جوانبه مع ظهور شقوق بسيطة في الجدران والواجهة الخارجية فقط، مما يوحي بالصدمة الهيكلية التي تعرّض لها المبنى، والاهتزاز الذي حصل في المبنى وانهياره بالكامل قاد السكان في المباني المجاورة للاعتقاد أن هزّة أرضية قد حصلت. فقبل سنة من هذا الحادث أدّى زلزال في مقاطعة سيتشوان (Szechuan) إلى انهيار ما يقارب 7000 غرفة مدرسية، نتج منه وفاة أكثر من 5000 طفل ومدرّس، وحسب أحد التقارير فإن المباني غير الآمنة حالة مزمنة في الصين، عادة ما تعزى إلى التخطيط الرديء والعمل غير المتقن، والسرقة في تجهيز مواد البناء.

في حادث شانغهاي لم تكن هناك هزة أرضية أو زلزال، ولم يكتشف خطأ في التصميم الأساسي أو في البناء بذاته، وكان السبب أعمال حفر مرتبطة بالمشروع. ففي خلال المرحلة الرئيسية للبناء تركت المساحة المحيطة به مسطحة ومفتوحة لتسهيل العمل، ولكن بعد استكمال البناء قام العمال بحفر مواقع عميقة في طرف المساحة المحيطة لإنشاء مواقف للسيارات تحت الأرض، وقام العمال بنقل مخلفات الحفر حوالي البناية وتكديسها على الجانب الآخر من المبنى، وقد أدّى الخلل في التوازن الحاصل من جرّاء ارتفاع ركام بلغ 30 قدماً على جانب، والفجوات التي تمّ حفرها في الجانب الآخر كموقف للسيارات، إلى حصول ضغط جانبي غير متوازنٍ في التربة تحت المبنى، وفي نفس الوقت هطلت أمطار غزيرة أشبعت التربة المحيطة بالمبنى بما في ذلك التربة تحت المبنى مباشرة، وكان نتيجة ذلك تولّد ضغط جانبي على أعمدة المبنى الكونكريتية لم يكن قد أخذ بعين الاعتبار عند تصميم هذه الأعمدة، وعندما بدأت الأعمدة بالانكسار لم تجد ما يسندها في أساسات المبنى لتمنعها من الانزلاق باتجاه الجانب الذي حفرت فيه (لمواقف السيارات)، وكنتيجة لذلك انهارت لنفس الجانب. فالخطأ كان في تصميم عمليات الحفر، وليس في تصميم المبنى. فلو عرف مصمّمو المبنى أن الأعمدة ستكون عرضة لضغط جانبي لقاموا بتصميم أعمدة أعرض، وبالتالي أكثر تحمّلاً للضغط الجانبي. إلا أن تصميم المبنى والمواقف لم ينظر إليها كوحدة متكاملة تؤخذ متطلبات كل منها عند تصميم الآخر.

إن جودة التصميم السليم يعتمد على جودة المواد المستخدمة في تنفيذه والعناية التي تبذل لحمايته، وكما هو واضح من تجربة مشروع بيغ ديغ، فمادة الكونكريت الجيدة التي استخدمت بشكل سيىء أدّت إلى الفشل الذي حصل، والسؤال هنا ما هو الأمل في النجاح عند استخدام كونكريت رديء؟ ولضمان عدم استخدام مواد رديئة في مشاريع البناء يتمّ عادة الاعتماد على المراقبة الميدانية في موقع العمل من قبل مفتشين لفحص المواد [المستخدمة فعلياً في التنفيذ]. فعندما تجهّز حمولة شاحنة من الكونكريت الرطب إلى موقع العمل، يتم سحب عينات منها للفحص، ويتم صب كميات قليلة منها على شكل مخروط مقطّع، وتراقب كمية الركود الناتجة [والتي هي مؤشر مبكّر على تجانس وملاءمة المادة المجهزة]، ويتم صبّ جزء آخر من عينة الكونكريت في قوالب إسطوانية، تترك في موقع العمل لتجف، ثم تفحص للتأكّد من صلابتها، عادة بعد 14 يوماً، ثم 28 و56 يوماً. ويحتاج الكونكريت عادة إلى ما يقارب الأسبوع ليصل إلى نسبة مئوية عالية للمتانة النهائية، لذا فالاختبارات هذه تعتبر مؤشّراً موثوقاً لما ستؤول إليه الحالة المستقرة للمادة الكونكريتية، وللأسف وبالرغم من بساطة ووضوح عملية فحص الكونكريت إلا أن الإساءة في التطبيق تعزى إلى النظام البشري الذي يربط بين التصميم والتنفيذ.

التقدم العلمي
‫‪اللقاحات القابلة للأكل..
اللقاحات القابلة للأكل تعد بديلا مناسبا للحصول على لقاحات آمنة وفعالة، وهي لقاحات تحتوي على مولد ضد صالح للتناول دول عدة تراهن على الطحالب الدقيقة المعدلة وراثيًا لتطوير لقاح لمرض كوفيد-19 صالح للأكل مستخدمة الهندسة الوراثية د. طارق قابيل أستاذ في كلية العلوم - جامعة القاهرة مصر
     منذ استشراء جائحة فيروس كورونا المستجد المسبب لجائحة كوفيد-19، هرعت كثير من المؤسسات الطبية وحكومات بعض الدول إلى تكثيف البحوث ودعم الدراسات الهادفة ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪إنشاء مستشفيات جديدة في ووهان
ع إبلاغ المستشفيات القائمة عن نقص في الأسرّة بسبب زيادة الطلب الناجم عن انتشار فيروس كورونا السريع، قررت الصين في 24 يناير البدء ببناء مستشفيات جديدة. بعد أقل من أسبوعين، فتحت أبواب المرافق الطبية الجديدة لاستقبال أول المرضى.
أنشئ مستشفيان جديدان في ووهان، عاصمة مقاطعة هوبي، في الأسبوع الأول من شهر فبراير. واستغرق الأمر أقل من أسبوعين للانتقال من وضع حجر الأساس في الموقع إلى البدء باستقبال أول المرضى. والمستشفيان الجديدان - مستشفى ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪لماذا تُسبب السمنةُ تفاقمَ مرض كوفيد-19؟
غطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر ومؤسسة هيسينغ-سيمونز Pulitzer Center.
بقلم:     ميريديث وادمان
ترجمة:  مي بورسلي
 
في ربيع هذا العام، بعد أيام من ظهور أعراض تشبه أعراض الإنفلونزا والحمى، وصل رجل إلى غرفة الطوارئ في المركز الطبي بجامعة فيرمونت Vermont Medical Center. كان شابا، في أواخر الثلاثينات من عمره، وكان يعشق زوجته وأطفاله الصغار. وكان يتمتع بصحة جيدة، وقد كرّس ساعات لا نهاية لها في إدارة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪الفيروس التاجي يثير التخمينات حول موسم الإنفلونزا
قلم:    كيلي سيرفيك
ترجمة: مي بورسلي
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر  Pulitzer Center ومؤسسة هايسنغ-سيمونز  Heising-Simons Foundation.
في شهر مارس 2020، بينما كان نصف الكرة الجنوبي يستعد لموسم الإنفلونزا الشتوي أثناء محاربة مرض كوفيد-19 COVID-19، وضعت شيريل كوهين Cheryl Cohen -عالمة الأوبئة، وزملاؤها في المعهد الوطني للأمراض المعدية National Institute for Communicable Diseases بجنوب إفريقيا اختصار: ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪كيف تقاوم العدوى باستعادة شباب جهازك المناعي
قلم:    غرايام لاوتون
ترجمة: محمد الرفاعي
اغسل يديك بعنايةٍ لعشرين ثانية، غطّ عطستك بمرفقك، تجنب ملامسة وجهك، ابقَ على مسافة مترٍ عن الآخرين، وكملجأ أخير ٍ، اعزل نفسك بعيداً عن الجميع لمدة أسبوعٍ مع ما تحتاج إليه من أغراض. وإذا أردت أن تتجنب فيروس كورونا المستجد، فكل هذه أفكارٌ جيدةٌ. لكن، في نهاية المطاف، خطُ الدفاع الذي يقف بينك وبين الإصابة بكوفيد 19 Covid-19 هو جهازك المناعي.
نعلم أن الجهاز المناعي يَضْعُفُ عندما نتقدم في ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪لقاح أكسفورد آمن ويحفز على الاستجابة المناعية
قلم:    كلير ويلسون، جيسيكا هامزيلو، آدم فوغان، كونارد كويلتي-هاربر، ليلى ليفربول
ترجمة: مي منصور بورسلي
آخر أخبار فيروس كورونا حتى 20 يوليو 2020 الساعة 5 مساء
 
لقاح أكسفورد المرشح للتطعيم ضد الفيروس التاجي يبدو آمنًا ويحفز على الاستجابة المناعية
اللقاح ضد الفيروس التاجي Coronavirus الذي طورته جامعة أكسفورد University of Oxford بالتعاون مع شركة الأدوية آسترازينيكا AstraZeneca آمنٌ وينشط الاستجابة المناعية لدى الأشخاص، ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪بطاريات نووية آمنة وطويلة الأمد قد تكون حقيقة واقعة قريبًا
قلم:    ديفيد هامبلينغ
ترجمة: مي بورسلي
في عام 1977 انطلق المسباران فوياجر Voyager لبدء ما سيثبت أنه أطول الرحلات التي قطعتها أجسام من الأرض على الإطلاق. حاليا، غادرت المركبتان المجموعة الشمسية والمسبار فوياجر 2 يرسل إلينا قياسات الفضاء بين النجوم. ومع تقدم الإنجازات، فإنها تُصنف من بين أعمق الإنجازات البشرية. ولكن نادرًا ما يُحتفى بأحد الجوانب الحاسمة لهذا النجاح: فمن المؤكد أن لدى هذين المسبارين بطاريات جيدة.
في ظروف الحياة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪السبات البشري..
الوكالة ناسا تبحث منذ عام 2014 فكرة السبات الطويل كوسيلة محتملة لتسهيل السفر إلى الفضاء السبات البشري يحمي رواد الفضاء من خطر الإشعاعات الكونية وتداعيات انعدام الجاذبية ومرض حمى المقصورة حسن الخاطر باحث وكاتب علمي السعودية
تستغرق رحلة السفر إلى المريخ نحو سبعة أشهر بالتقنيات الحالية، في حين نحتاج إلى نحو تسع سنوات للوصول إلى الكوكب القزم بلوتو. وعندما نريد الذهاب إلى النجم ألفا سنتوري الذي يبعد عن الأرض أكثر من أربع سنوات ضوئية ... (قراءة المقال)