أسطوانة بسيطة تحمي المباني والجسور من الزلازل

ابتكر فريق هندسي أسطوانة مليئة بالكرات الفولاذية قادرة على امتصاص نحو 14% من طاقة الاهتزاز التي تنتقل عبر المباني والجسور والمعدات الحساسة، ما يقلل الأضرار أثناء الزلازل وغيرها من الاهتزازات العنيفة.

داخل الأسطوانة

أُقرّت براءة اختراع أمريكية للجهاز في ديسمبر 2025، لتوثيق التصميم رسميًا.
تم نشر التفاصيل في Journal of Building Engineering، بناءً على هذا المفهوم، صمم البروفيسور موسى لبلوبه من جامعة الشارقة في الإمارات مثبط اهتزاز للأطر الهيكلية.

يتألف الجهاز من أسطوانة مجوفة مليئة بالكرات الفولاذية، وشافت مركزي مزود بقضبان قصيرة، يعمل على كبح الحركة بالاحتكاك البسيط دون الحاجة إلى مضخات أو إلكترونيات أو قطع معدنية قابلة للتلف.

كيف يساعد الاحتكاك

عندما يتأرجح المبنى، ينزلق الشافت للأمام والخلف، وتدفع القضبان الكرة الفولاذية، مما يحوّل جزءًا من حركة الزلزال إلى حرارة، فيمتص الجهاز الطاقة ويخفف الضغط على الخرسانة والفولاذ.

“الاحتكاك بين الكرات والقضبان يمتص ويبدد طاقة الاهتزاز”، قال لبلوبه، موضحًا أن الطاقة تُستنفد داخل المثبط بينما يشعر الهيكل المحيط بدفع أبطأ وأخف.

لا يحتاج للطاقة

الجهاز يعمل دون أي مصدر طاقة؛ فهو يعتمد على الفيزياء البحتة، لذا يظل فعالًا حتى أثناء انقطاع الكهرباء، ويمكن استبدال القطع التالفة دون تغيير النظام كله.

ملاءمة للمباني القديمة

تركيب المثبطات في الأبنية القديمة أسهل من عوازل القاعدة، والتي تتطلب تغييرات هيكلية كبيرة، الأسطوانة المدمجة تناسب الجسور والأبراج والمعدات المؤطرة، وتسمح بتحديث الحماية دون إفراغ الموقع بالكامل.

نتائج الاختبارات

أظهرت التجارب المخبرية الأولية أن الجهاز حقق نسبة امتصاص اهتزازات 14%، بمقاومة تصل إلى حوالي 28,500 رطل لكل بوصة حركة، عبر اهتزازات صغيرة من 1 إلى 5 ملم.

تطبيقات أبعد من الزلازل

يمكن للجهاز أن يقلل الاهتزاز الناتج عن الرياح القوية، حركة القطارات، الآلات الصناعية، أو الصدمات المتكررة، ما يجعله مفيدًا للمعدات الحساسة مثل أجهزة الاتصالات والمختبرات وأنظمة النقل.

من الرمل إلى الفولاذ

سبق أن اختبر الفريق أجهزة مشابهة مملوءة بالرمل، مستفيدين من حركة الجسيمات لامتصاص الطاقة. التحول إلى الكرات الفولاذية يحسن الأداء مع الحفاظ على الفكرة الأساسية لاستخدام الجسيمات الرخيصة للقيام بالعمل الشاق.

التكلفة وسهولة الوصول

الجهاز بسيط: أسطوانة، شافت، قضبان قصيرة، وكرات فولاذية قابلة للتجميع في الموقع، ما يقلل تكلفة التركيب والصيانة بعد الزلازل، خصوصًا في البلدان ذات الميزانيات المحدودة.

الخطوات القادمة

يخطط الباحثون لاختبارات أكبر على طاولات اهتزاز لمحاكاة الزلازل الفعلية، وتعديل شكل القضبان، حجم الكرات، ومسافات التركيب لضبط استجابة المثبط.

الأثر المتوقع

اعتماد جهاز بسيط قائم على الاحتكاك بدلاً من المضخات أو الإلكترونيات قد يوسع نطاق الحماية الزلزالية ليصبح متاحًا لعدد أكبر من المباني والمعدات، مع إمكانية خفض التكلفة دون التضحية بالأداء.