آسیب شناسی "پلاسکو" و ضرورت

یک عضو هیأت علمی گروه عمران دانشگاه شهید چمران اهواز با تحلیل و بررسی مکانیزم فروریختن ساختمان پلاسکو و علت چنین رفتاری در سازه های فولادی، - نسبت به وقوع این سرنوشت شوم در تک تک برج های اسکلت فلزی غیرمقاوم در برابر آتش هشدار داد و بر لزوم پژوهش، توسعه و تربیت نیروی متخصص در این زمینه در کشور تأکید کرد.

دکتر عباس رضاییان عضو هیأت علمی و مدیر گروه عمران دانشگاه شهید چمران اهواز در مقاله ای که با عنوان "آسیب شناسی حادثه پلاسکو" ، ایمن نبودن سازه ها در برابر آتش سوزی را یک واقعیت تلخ عنوان و بر لزوم توجه جدی به مهندسی سازه در آتش تأکید کرد.

متن این مقاله به شرح زیر است: جان باختن ده ها تن از هم وطنان و داغدار شدن صدها خانواده در حادثه آتش سوزی یک ساختمان، دل هر انسانی را به درد می آورد و ذهن را نگران می کند.

باور آن سخت، ولی حاکی از یک واقعیت تلخ است: ایمن نبودن ساخت وسازها در برابر آتش سوزی.

بی شک عوامل متعددی باید دست به دست هم می داد تا چنین فاجعه ای رخ دهد.

1- رفتار فولاد ساختمانی در شرایط آتش سوزی فولاد ساختمانی علیرغم مقاومت و شکل پذیری مناسب در دمای محیط، در دماهای بالا به شدت دچار افت مقاومت می شود.

در شرایط آتش سوزی، دمای محیط بسته به شدت آتش می تواند تا 1000 درجه سانتی گراد بالا رود، به تبع آن دمای سازه افزایش، مقاومت آن کاهش می یابد.

به عنوان مثال، فولاد ساختمانی بیش از 55 درصد مقاومت اولیه خود را تا دمای 600 درجه سانتی گراد از دست می دهد[ 1].

این تنها یک روی سکه است.

روی دیگر، به وجود آمدن نیروهای ثانویه بزرگ در سازه در اثر انبساط حرارتی اجزای سازه است[ 2 و 3].

این دو عامل باعث به وجود آمدن تغییر شکل های بزرگ و سپس گسیختگی سازه می شوند.

2- "مکانیزم خرابی ساختمان پلاسکو" خرابی ساختمان اسکلت فلزی پلاسکو به طور خلاصه شامل مراحل زیر بوده است: الف- در اثر شدت حرارت آتش سوزی، ابتدا تیرهای سقف در طبقات حدود دهم، دچار تغییرشکل های بزرگ می شوند.

چیزی شبیه تصاویر زیر که به ترتیب مربوط به آتش سوزی سال 1991 ساختمان 38 طبقه وان مِریدیَن پلازا در فیلادلفیای آمریکا (شکل 1) و آتش سوزی سال 1990 ساختمان 14 طبقه برودگیت لندن در انگلستان (شکل 2) است [ 3].

شکل 1: تغییر شکل تیرهای ساختمان وان مِریدیَن پلازا در اثر آتش سوزی 19 ساعته [ 3] شکل 2: تغییر شکل تیرها و ستون های ساختمان برُودگِیت در اثر آتش سوزی 5/4 ساعته [ 3] ب- در اثر نیروهای ثانویه به وجود آمده و افت مقاومت، اتصالات تیر به ستون دچار گسیخته می شوند.

ج- کل سقف هر طبقه روی سقف زیرین فرومی ریزد و باعث پرتاب شدن دود و غبار به بیرون از پنجره ها (شبیه انفجار) می شود، درواقع انفجاری رخ نداده است (شکل 3).

شکل 3: ریزش پی درپی سقف ها در داخل ساختمان پلاسکو و پرتاب دود و غبار از پنجره ها د- با ریزش سقف، ستون ها مهار جانبی خود را از دست داده و با همراهی افت مقاومت فولاد، ستون ها نیز خراب می شوند.

ه- به دلیل نوع سیستم سازه ای بکار رفته در ساختمان پلاسکو، ساختمان دچار خرابی پیش رونده (Progressive Collapse) می شود.

در این نوع خرابی با از دست رفتن یکی از اعضای سازه ای اصلی، سایر اعضاء قادر به تحمل بارهای اضافی نبوده و با خرابی پی درپی، درنهایت کل ساختمان آوار می شود.

مشابه این نوع خرابی قبلاً در حادثه 11 سپتامبر 2001 برج های شماره یک و دو مجتمع تجارت جهانی نیویورک در آمریکا (شکل 4) و آتش سوزی سال 2005 ساختمان 32 طبقه ویندزور در مادرید اسپانیا (شکل 5) رخ داده است [ 6].

شکل 4: خرابی پیش رونده برج شماره یک مجتمع تجارت جهانی در اثر آتش سوزی (نیویورک 2001) شکل 5: ساختمان وینزور قبل و بعد از آتش سوزی شامل خرابی پیش رونده طبقات 21 تا 32 (مادرید 2005) 3- "عمق فاجعه فراتر از فروریختن یک ساختمان 54 ساله است"ساختمان پلاسکو در برابر آتش طراحی نشده بود.

اما تاب آوردن یک ساختمان در برابر آتش به روش طراحی سازه آن بستگی دارد و نه قدیمی یا جدید بودن آن.

متأسفانه تفاوت ساختمان های جدید با ساختمان پلاسکو، فقط مقاومت آن ها در برابر زلزله است و نه آتش.

تا لحظه نگارش این نوشتار، در ایران هنوز طرح سازه ها در برابر آتش الزامی نبوده و حتی در آیین نامه های طراحی ساختمان های ایران (ازجمله مبحث دهم مقررات ملی ساختمان[ 5]) وارد نشده است.

تأکید بر قدیمی بودن ساختمان پلاسکو در گزارش ها، غیر کارشناسی و گمراه کننده است و این سرنوشت شوم می تواند در انتظار تک تک برج های اسکلت فلزی غیر مقاوم در برابر آتش و البته پرزرق وبرق جدید و امروزی در هر جای دنیا باشد.

4- در کشورهای پیشرفته، بیش از 50 سال است حفاظت سازه های فولادی در برابر آتش سوزی الزامی استسازه های فولادی را باید با استفاده از پوشش های ضد حریق مقاوم سازی نمود.

این روش صرفاً باعث به تأخیر انداختن افزایش دما در سازه می شود، تا سازه زمان بیشتری در آتش سوزی تاب آورده و برای فرار ساکنین و مهار آتش مجالی فراهم گردد.

یا اینکه سازه فولادی را در برابر آتش سوزی طراحی نمود (راهکار مهندسی سازه در آتش)، به گونه ای که سازه خود بتواند بار آتش را از سر بگذراند.

این راهکار اکیداً برای طراحی ساختمان های بلند توصیه می شود.

در این ساختمان ها به دلیل سرایت و انتشار سریع آتش، همچنین سخت تر بودن مهار آتش و طولانی شدن زمان آتش سوزی، راهکار اول به تنهایی کافی نیست و پیشگیری از خرابی پیش رونده را تضمین نمی کند [ 8 – 6].

راهکار مهندسی سازه در آتش، پس از حادثه 11 سپتامبر 2001 نیویورک موردتوجه پژوهشگران قرارگرفته و از آن زمان تاکنون از موضوعات تحقیقاتی روز دنیاست.

پژوهش در این حوزه جذاب اما علاوه بر نیاز به تجهیزات آزمایشگاهی خاص، خطرات، هزینه بسیار بالای آزمایش ها و پیچیدگی های خاص خود را به همراه دارد.

تحقیقات صورت گرفته در این زمینه در کشور بسیار اندک و انگشت شمار است [ 10 و 9].

لذا لزوم پژوهش، توسعه و تربیت نیروی متخصص در این زمینه بسیار محسوس است.

در این حادثه مهم تر از معرفی مقصر، شناخت راهکارهای مؤثر جهت جلوگیری از تکرار چنین فجایعی است.

آخر سخن، اینکه در صورت عبور از زلزله، آتش سوزی پس از زلزله تهدیدی جدی تر نه فقط برای ساختمان، بلکه برای تمام شهر یا کلان شهر خواهد بود.

منابع[1]Rezaeian A, Yahyai M.

Fire response of steel column-tree moment resisting frames.

Materials and Structures (2015) 48:1771-1784, doi: 10.

1617/s11527-014-0271-1.

[2]Yahyai M, Rezaeian A.

Behavior of beams in bolted column-tree frames at elevated temperature.

Fire and Materials (2015) 40:482-497, doi: 10.

1002/fam.

2305.

[3]NIST.

"Final report on the collapse of world trade center building 7”.

NIST NCSTAR 1A, NIST, Gaithersburg, MD, (2008).

[4]Kodur V, Yahyai M, Rezaeian A, Eslami M, Poormohamadi A.

Residual mechanical properties of high strength steel bolts subjected to heating-cooling cycle, Journal of Constructional Steel Research (2017) 131:122–131.

[5]وزارت مسکن و شهرسازی، معاونت امور مسکن و ساختمان؛ مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، طرح و اجرای ساختمان های فولادی ؛ ویرایش چهارم، 1392[6]محمود یحیایی و عباس رضاییان.

"عملکرد اتصال پیچی لینک به دستک در قاب های خمشی درختی تحت اثر آتش سوزی"، نشریه علمی- پژوهشی مهندسی سازه و ساخت، شماره سوم، 1394.

[7]محمود یحیایی، عباس رضاییان و مهدی صفاییان.

" رفتار ستون-های فولادی با مقطع باکس در دماهای بالا"، کنفرانس ملی حفاظت ساختمان ها و سیستم های حمل ونقل در برابر آتش، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، تهران، 1395[8]عباس رضاییان، محمود یحیایی.

" رفتار اتصالات فولادی تیر به ستون در شرایط آتش سوزی"، دومین همایش ملّی مهندسی سازه ایران، تهران، 1394.

[9]عباس رضاییان و مرضیه ابراهیم زاده.

"ارزیابی ایمنی ساختمان های بسیار بلند در آتش سوزی: مطالعه موردی برج شانگهای"، دومین کنفرانس ملی بناهای بلند، وزارت راه و شهرسازی، تهران، 1394.

[10]عباس رضاییان و محمود یحیایی، رفتار تیرهای فولادی در قاب های خمشی درختی پیچی در حرارت بالا.

چهارمین کنفرانس ملی سازه و فولاد، تهران 1392.

کلید واژه ها: ساختمان - آتش سوزی - مقاومت - ساختمانی - فولاد - دانشگاه - حادثه آتش سوزی - بزرگ - واقعیت - چمران - عمران - اسکلت - ساعته - مقاله - اهواز - شرایط - حادثه - رفتار - انگلستان - شهید - علمی - محیط - خانواده - اتصالات - تصاویر - آمریکا - توسعه - پرتاب - فاجعه - تربیت