آسیب شناسی و رفتار سازه در سانحه پلاسکو

بسم رب الشهدا و الصدیقین

زندگی صحنه یکتای هنرمندی ماست
هرکسی نغمه خود خواند و از صحنه رود
صحنه پیوسته بجاست
خرم آن نغمه که مردم بسپارند به یاد

درود بر شرف فرزندان این مرزوبوم که همواره آماده جان‌فشانی هستند. دیروز در کسوت رزمندگانی غیور با دشمن تا دندان‌مسلح مواجه شدند و امروز در کسوت آتش‌نشانانی جان‌برکف به مقابله با شعله‌های ویرانگر آتش پرداختند. سلام بر مادرانی که شیر بچه‌های این دیار در آغوش آن‌ها تربیت شده‌اند.

زمانی که در سال ۱۳۸۴ به دنبال موضوعی جدید برای پایان‌نامه کارشناسی ارشد خود در لابه‌لای صفحات اینترنت در خصوص آتش‌سوزی و اثرات آن بر سازه‌ها جستجو می‌کردم حتی به ذهنم هم خطور نمی‌کرد که این مسئله عواقبی چنین گسترده داشته باشد. بنده و اندک دوستانی که در داخل کشور در خصوص مسئله مهندسی ایمنی آتش سازه‌ای تحقیق می‌کنیم، سال‌هاست در تلاش هستیم تا اهمیت این مسئله و نحوه صحیح مواجهه با آن را در اذهان متخصصان امر در وهله اول و عموم مردم در وهله دوم روشن سازیم. در ادامه توضیحاتی هر چند اندک در این باب اشاره شده است:
در دنیای امروز با افزایش قیمت زمین از یک‌سو و افزایش تراکم جمعیت از سوی دیگر تمایل برای ساخت سازه‌هایی با ارتفاع متوسط و بلند به ‌شدت افزایش یافته است. واقعیت تردیدناپذیر این است که در چنین سازه‌هایی که دارای ارتفاع زیاد و سطح کاربری بالا در هر طبقه هستند عملاً در حین بروز آتش‌سوزی برد مؤثر و کارایی آتش‌نشان‌ها و اکیپ‌های امدادی بسیار بسیار پایین است. بدان معنا که امدادگرها حداکثر ۱۰-۲۰ درصد توان مقابله با آتش‌سوزی در چنین سازه‌هایی را دارند.
در این سازه‌ها تمرکز اصلی بر روی تدابیر پیش از وقوع حادثه انجام می‌شود. این تدابیر به دو دسته تدابیر فعال و انفعالی تقسیم می‌شوند. تدابیر فعال شامل انواع سامانه‌های آب‌پاش، آشکارساز دود، آشکارساز حرارت و زنگ خطرها می‌باشند. البته سامانه‌های اطفای حریق داخلی نظیر آب‌پاش‌های موجود در واحدها فقط تا حداکثر ۲۵ دقیقه بعد از بروز اولین هشدار حرارتی قادر به فعالیت هستند. چراکه اولاً منبع آب آن‌ها ظرفیت محدودی دارد و ثانیاً بعد از این مدت زمان معمولاً سیستم‌های تأسیساتی سازه در حدی آسیب می‌بیند که عملاً امکان ادامه فعالیت سیستم‌های این‌چنینی موجود نمی‌باشد. برد فعالیت تدابیر فعال نیز ۳۰ تا ۴۰ درصد می‌باشد.
دسته دوم تدابیر موجود تدابیر غیرفعال می‌باشند، که امروزه تحت عنوان مهندسی ایمنی آتش سازه‌ای شناخته می‌شود. اهمیت این مسئله تا حدی است که امروز در بسیاری از دانشگاه‌های معتبر دنیا در دانشکده‌های عمران همان‌گونه که گرایش‌های سازه، زلزله، ژئوتکنیک و … وجود دارد گرایش مهندسی ایمنی آتش سازه‌ای نیز موجود است.
در این بخش هدف اصلی آن است که خود سازه راسا تا حد مشخصی و تا زمان قابل قبولی توانایی مقاومت در برابر آتش را داشته باشد. متأسفانه بسیاری از دست‌اندرکاران این حوزه در کشور تنها تصورشان این است که در این بخش صرفاً استفاده از پوشش‌های ضد حریق و اندودها امکان‌پذیر می‌باشد. درحالی‌که این تصور، تصوری ناقص و غیر کارشناسانه است.
در حوزه مهندسی ایمنی آتش سازه‌ای بحث اصلی آن است که آتش‌سوزی پدیده ایست که هر سازه در طول عمر خود ممکن است از آن متأثر شود لذا لازم است همان‌طور که یک سازه در برابر بارگذاری ناشی از زلزله، باد و … تحلیل و سپس طراحی می‌شود، در برابر آتش‌سوزی و اثرات آن نیز تحلیل و طراحی شود. این جمله بدان معناست که همان‌گونه که زلزله در تغییر مقاطع تیر و ستون مؤثر است و اثر آن در ظرفیت این اعضا لحاظ می‌شود، اثر حرارت‌های بالا و کاهش مقاومت و سختی اعضا در برابر آتش لحاظ شده و اعضای سازه‌ای بر آن اساس طراحی شوند.
به طور خلاصه همان‌طور که در گذشته ساختمان‌ها بنایی ساخته می‌شد و صرفاً تحمل بارهای ثقلی وارد بر ساختمان اهمیت داشت و با گذشت زمان و تجربه زمین‌لرزه‌های رخ داده نگرش تغییر نمود و این تصمیم جمعی حاصل شد که ساختمان‌ها بایستی برای تحمل زلزله نیز طراحی شوند و سیستم باربر جانبی مناسب در آن‌ها لحاظ شود تا در برابر زلزله از استحکام لازم برخوردار باشند در خصوص آتش نیز بایستی در آینده نزدیک دستورالعمل‌های لازم تدوین شود و مهندسان طراح ملزم شوند که سازه‌ها را در برابر اثرات آتش‌سوزی طراحی نمایند.
برد فعالیت تدابیر غیر فعال حدود ۵۰ درصد می‌باشد و نتیجتاً تأثیر آن در یک حادثه آتش‌سوزی هم بیش از تدابیر فعال و هم بیش از نقش اکیپ‌های امدادی می‌باشد.

برای حفظ امنیت هم‌میهنانمان بایستی هر سه بخش فوق‌الذکر در حد قابل قبولی باشند. متأسفانه در حادثه اخیر ساختمان پلاسکو اگرچه آتش‌نشان‌ها بسیار بیشتر از ظرفیت و توان خود ظاهر شدند و موفق تر از استاندارد های جهانی عمل نمودند ولیکن به دلیل نبود هیچ سیستم فعالی در داخل ساختمان (آب فشان، آشکارساز و …) و همچنین به دلیل طراحی قدیمی ساختمان که هیچ یک از اثرات ناشی از حرارت در طراحی اعضا مد نظر قرار نگرفته بود عملاً فروریزش ساختمان حتمی و غیرقابل‌اجتناب بوده است.
در ادامه به طور خلاصه علل فروریزش بیان می‌شود:
پیش از ذکر علل حادثه لازم به توضیح است اولاً:
در یک آتش‌سوزی که منبع سوختنی از جنس هیدروکربن و به مقدار کافی باشد (دقیقاً مشابه مورد پلاسکو) بعد از ۵ دقیقه حرارت به C° ۶۸۳ و بعد از ۱۰ دقیقه حرارت به C° ۷۱۶ و بعد از ۲۵ دقیقه حرارت به C° ۷۹۹ درجه در سطح اندودهای گچ‌وخاک موجود در رویه اعضای فولادی می‌رسد. بعد از گذشت حدود ۲ تا ۳ ساعت (وابسته به ضخامت و شرایط اندودها) اندودهای موجود در سطح اعضای فولادی کارایی خود را از دست می دهند و این حرارت حداکثری به سطح رویی اعضای فولادی سرایت می‌کند. با توجه به ضریب انتقال حرارت فولاد، بعد از گذشت ۱۰ دقیقه حرارت از رویه اعضای فولادی به کل فولاد به کار رفته در آن اعضا نفوذ کرده و کل اعضای فولادی که در بخش های آتش گرفته قرار دارند به چنین دمای بالایی می رسند.
ثانیاً: هر ماده‌ای دارای دو ویژگی اساسی است اول مقاومت آن و دوم سختی ماده. فولاد در حرارت ۱۰۰ درجه حدود ۱۰۰ درصد مقاومت و سختی اولیه خود را دارد، در حرارت ۲۵۰ درجه حدود ۱۰۰ درصد مقاومت و ۸۵ درصد سختی اولیه خود را دارد، در حرارت ۵۰۰ حدود ۷۸ درصد مقاومت و ۶۰ درصد سختی اولیه خود را دارد، در حرارت ۷۰۰ درجه حدود ۲۳ درصد مقاومت و ۱۳ درصد سختی اولیه خود را دارد و نهایتاً در ۹۰۰ درجه عملاً مقاومت و سختی آن به صفر می‌رسد.
با عنایت به دو مورد ذکر شده مشخص است که بعد از گذشت حدود ۳ ساعت از بروز آتش‌سوزی در طبقه هشتم و نهم درجه حرارت تیر و ستون‌ها در این طبقات به حد نهایی خود رسیده و نتیجتاً توانایی باربری این اعضا در برابر بارهای ثقلی موجود در طبقات و وزن طبقات بالایی به صفر رسیده است. بروز این مسئله موجب شده که عملاً طبقات هشتم و نهم از بین رفته و طبقات دهم و بالاتر ناگهان از ارتفاع دو طبقه (هشتم و نهم) بر روی طبقات پایین‌تر سقوط نمایند. انرژی پتانسیل قابل‌توجه طبقات بالایی در اثر سقوط به انرژی جنبشی تبدیل شده و به طبقات زیرین وارد می‌شود. با توجه به سقوط ناگهانی این طبقات و وزن قابل‌ملاحظه این حجم از ساختمان و ازآنجایی‌که طبقات پایین‌تر به هیچ عنوان برای تحمل ضربه ناشی از چنین وزنی و انرژی بالای ناشی از ضربه طراحی نشده بودند، این طبقات پایین تحت باری بسیار بیشتر از حد نهایی خود قرار گرفته و طبقه به طبقه ساختمان سقوط می نماید. این نوع خرابی، خرابی پیش‌رونده ناشی از حرارت نامیده می‌شود. چرا که اولاً مسبب اصلی بروز خرابی اولیه حرارت می‌باشد و ثانیاً خرابی از طبقه‌ای به طبقه دیگر پیش روی می‌کند.
در انتها لازم به ذکر است توضیحات اشاره شده در بالا در رابطه با دلایل خرابی ساختمان بر اساس تصاویر و فیلم های موجود و در دسترس تا این لحظه برداشت شده است و تدقیق مساله نیازمند تحقیقات میدانی و فرصت بیشتر است.

امیر ساعدی داریان
دکتری مهندسی سازه ، عضو و مدرس موسسه مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای ایران
عضو هیئت‌علمی دانشکده عمران دانشگاه شهید بهشتی تهران
https://t.me/retrofitting

مطلب پیشنهادی

انتشار ۳۰ کلیپ انیمیشن آموزشی آمادگی در برابر زلزله ،‌به مناسبت ۸ آذر ماه

#مانور_زلزله_مدارس #هشت_آذر 🔴به مناسبت نوزدهمین مانور سراسری زلزله و ایمنی ، کلیپ های آموزشی آمادگی …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *