**غزال زیاری** با اشاره به نگرانیها ناشی از تهدیدات نظامی و حملات موشکی در بافتهای شهری، به ارائه توصیههای ایمنی برای حفظ سلامت شهروندان پرداخته است. در حال حاضر، درک علمی از رفتار سازهها در برابر بارهای انفجاری به یک موضوع حیاتی تبدیل شده است.
بارهای انفجاری، به دلیل خصوصیات دینامیکی و شدت بالایشان، رفتار متفاوتی نسبت به بارهای لرزهای دارند، در حالی که اکثر ساختمانها برای مقاومت در برابر زلزله طراحی میشوند. به همین دلیل، مقاله حاضر به بررسی مکانیسمهای تخریب و توزیع فشار در سازهها پرداخته و نقاط قوت ایمنی مختلف طبقات در ساختمانها را تحلیل میکند.
### برهمکنش موج انفجار با سازههای شهری
برای بهبود ایمنی طبقات، شناخت موج انفجار و تعامل آن با سازهها ضروری است. انفجار ناشی از بمب یا موشک به سرعت انرژی شیمیایی را به گازهای داغ و پرفشار تبدیل میکند و موجی به نام “موج شوک” را ایجاد میکند که با سرعتی بیشتر از صوت منتشر میشود. این موج دارای دو فاز اصلی است: فاز مثبت، که در آن فشار به اوج خود میرسد، و فاز منفی، که فشار به زیر سطح اتمسفر سقوط میکند و نوعی مکش ایجاد میکند.
وقتی موج انفجار به نمای ساختمان برخورد میکند، “فشار بازتابی” بروز مییابد که ممکن است شدت نیرو را تا 8 برابر افزایش دهد. این افزایش بستگی به زاویه برخورد و سفتی سطح دارد. در بافتهای متراکم شهری، وجود ساختمانهای نزدیک به هم باعث تقویت شدت موج انفجار میشود. همچنین، در انفجارهای زمینی، طبقات بالاتر معمولاً فشار کمتری دریافت میکنند.
### چرا طبقات پایین امنتر هستند؟
هرچند هر طبقه ملاحظات خاص خود را دارد، اما طبقات پایین به دلیل برخی فاکتورهای مهندسی و مکانیکی، در برابر حملات هوایی و موشکی ایمنتر هستند. طبق مقررات ملی ساختمان، ستونهای طبقات پایین به دلیل تحمل بارهای طبقات بالا، دارای ابعاد بزرگتر و صلبیت بیشتری هستند. این ویژگیها موجب میشود که طبقات پایین در برابر نیروهای جانبی ناشی از موج انفجار مقاومت بیشتری نشان دهند.
علاوه بر این، طبقات پایین به فونداسیون ساختمان متصلاند و این فانداسیون به عنوان تکیهگاهی صلب، اثرات مختلف را بهتر مدیریت میکند و از آسیبپذیری آنها در مواجهه با بارهای ناگهانی میکاهد.### ارزیابی اثرات انفجار بر ساختمانهای بلند
متخصصان با اشاره به تبعات ناشی از انفجارها، اعلام کردند که علیرغم شتاب بالای زمین در ترازهای پایه، جابجایی کلی در طبقات پایین ساختمانها بهمراتب کمتر از طبقات بالاست. در ساختمانهای بلند، پدیده تلاطم سبب میشود که طبقات بالایی تحت تأثیر موج انفجار جابجاییهای قابل توجهی را تجربه کنند که به همین خاطر، سبب واژگونی اشیاء و تخریب دیوارهای غیرباربر میشود.
### نقش سپر دفاعی طبقات بالایی
در موقعیتهای حمله موشکی و بمباران، تهدید عموماً از بالا به ساختمانها وارد میشود. در این حالت، سقف طبقه آخر و طبقات فوقانی بهعنوان سپر عمل میکنند. موج انفجار و ترکشهای ناشی از برخورد موشک، انرژی با کیفیت خود را عمدتاً در تخریب طبقات بالایی از دست میدهند. با این حال، طبقات پایین از حمایت ساختارهای بتنی و فولادی موجود در طبقات بالایی بهرهمند میشوند. آمار مهندسی نشان میدهند که موشکهای معمولی معمولاً توانایی نفوذ به بیش از دو یا سه سقف بتنی را ندارند، مگر اینکه از کلاهکهای خاص استفاده شده باشد. بنابراین، در یک ساختمان هفتطبقه، طبقات اول تا سوم بهدلیل حجم مصالح بهکاررفته، در برابر حملات مستقیم ایمن هستند.
### خطرات ناشی از فروپاشی
یک از ترسناکترین پیامدهای انفجار در ساختمانهای بلند، خطر فروپاشی پیشرونده است که در آن تخریب یک بخش میتواند به شکست زنجیرهای کل سازه منجر شود. مکانیسم پنکیکی، شایعترین نوع این فروپاشی است که در آن کفها بر روی یکدیگر سقوط میکنند. تحلیلهای آماری نشان میدهند که در صورت سقوط طبقات بالا، طبقات پایین بهدلیل تراکم بالای دیوارهای باربر و ستونهای محکم، شانس بیشتری برای ایجاد مثلثهای حیات خواهند داشت. در طبقات بالاتر، فقدان تکیهگاه منجر به سقوط سریع میشود و احتمال زنده ماندن به حداقل میرسد. همچنین، سیستمهای پله و آسانسور که معمولاً در ساختارهای ایرانی بهکار میروند، در طبقات پایین بهدلیل اتصال به زمین، استحکام بالایی در برابر بارهای ضربهای دارند.
### اثرات ثانویه: تهدیدات ناشی از شیشه و مواد نمای ساختمان
مهم است که توجه داشته باشیم ایمنی ساختمان تنها به سازه محدود نمیشود و بسیاری از تلفات ناشی از انفجارها در محیطهای شهری به علل ثانویه مانند پرتاب شیشه و سقوط نمای ساختمان مربوط است. در ساختمانهای بلند، پنجرهها بهعنوان ضعیفترین نقطه در برابر موج انفجار شناسایی میشوند. شیشههای معمولی تحت فشار انفجار به قطعات تیز و خطرناکی تبدیل میشوند که با سرعتهای قابل توجهی به سمت داخل پرتاب میشوند. در طبقات پایین، وجود موانع شهری ممکن است از تأثیر مستقیم موج انفجار بر روی پنجرهها بکاهد، اما در طبقات بالا، نمای شیشهای بدون مانع مورد حمله قرار میگیرد.
شیشههای سکوریت هم، هرچند به قطعات کوچکی تبدیل میشوند، اما همچنان میتوانند با سرعت بالا جراحات جدی ایجاد کنند.
### گردوغبار و آوار غیر سازهای
تخریب دیوارهای جداکننده تحت اثر ارتعاشات شدید، منجر به ایجاد گردوغبار غلیظی میشود که میتواند خطر خفگی بههمراه داشته باشد. طبقات پایین در شرایط بحرانی بهدلیل تهویه سختتر ممکن است با مشکل کمبود اکسیژن مواجه شوند، اما همچنین، دسترسی برای امدادگران به این طبقات برای نجات مصدومان سریعتر و ایمنتر خواهد بود.### نقاط امن در آپارتمانها
مقررات ملی ساختمان در ایران به طراحی فضاهای امن در آپارتمانها توجه خاصی دارد که شناسایی این نقاط حائز اهمیت است.
#### هسته مرکزی و راهروها
در بسیاری از پلانهای آپارتمانی ایرانی، راهروهای منتهی به اتاق خوابها و فضای بین سرویسهای بهداشتی، از پنجرهها و دیوارهای خارجی فاصله زیادی دارند. این فضاها که با چندین دیوار داخلی احاطه شدهاند، به عنوان بهترین پناهگاههای موقت در داخل واحدهای مسکونی شناخته میشوند. دیوارهای داخلی به نوعی عمل فیلتر را انجام داده و انرژی موج انفجار و سرعت ترکشها را قبل از رسیدن به مرکز ساختمان کاهش میدهند.
#### راهپلهها: ستون فقرات ایمنی
راهپلهها در ساختمانهای مدرن معمولاً با دیوارهای برشی مسلح طراحی میشوند تا هم در برابر زلزله و هم انفجار مقاوم باشند. پناه گرفتن در پاگرد پلهها که از پنجرههای نمای پله دور هستند، امنیت خوبی را فراهم میکند.
#### زیرزمین و پارکینگ: پناهگاههای طبیعی
زیرزمینها به علت قرارگیری در عمق زمین، از محافظت طبیعی خاک بهرهمند هستند و موج انفجار و ترکشهای افقی نمیتوانند به درون آنها نفوذ کنند. با وجود تهویه مناسب و مسیرهای خروج اضطراری، پارکینگهای زیرزمینی در مجتمعهای مسکونی، به عنوان امنترین نقاط در برابر حملات هوایی محسوب میشوند.
### تحلیل مقایسهای ایمنی بر اساس تراز طبقات
تحلیلهای انجام گرفته بر اساس دادههای تجزیه و تحلیل شده و تجربههای بهدست آمده از جنگهای اخیر، نکات ایمنی را به شکل زیر خلاصه کردهاند:
| اولویت ایمنی | تراز طبقه | دلیل علمی و مهندسی |
|——————–|—————————–|———————————————————-|
| ۱ (بسیار عالی) | زیرزمین / طبقات منفی | محافظت توسط جرم خاک و دوری از مسیر مستقیم موج و ترکش |
| ۲ (بسیار خوب) | | |
این جدول نشاندهنده ایمنی نسبی در ترازهای مختلف طبقات است و به ساکنان کمک میکند تا بهترین نقاط امن را شناسایی کنند.
|
طبقات ۱ تا ۳ (بخش مرکزی) |
حفاظت توسط طبقات بالاتر، استحکام ستونها و دسترسی آسان به خروجیها |
|
|
۳ (متوسط) |
طبقات میانی |
دور بودن از انفجارهای زمینی و خطرات مربوط به سقف، اما افزایش تحرک سازهای |
|
۴ (ضعیف) |
طبقه همکف (ورودی اصلی) |
معرض خطر انفجارهای خیابانی و ورود شوک از ورودیهای بزرگ |
|
۵ (بسیار ضعیف) |
طبقه آخر و پشتبام |
هدف مستقیم موشکها و خطر ریزش سقف |
نقش متریال و سیستمهای ساختمانی در پایداری
تفاوتهای بین ساختمانهای بتنی و فولادی در برابر انفجار اهمیت فراوانی در انتخاب مکانهای امن دارد.
-
بتن آرمه: حفاظتی مستحکم
بتن به دلیل چگالی بالا (حدود ۲۵۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب) دارای مقاومت شگفت انگیزی در برابر فشار است. در این نوع ساختمانها، اتصالات تیر و ستون سبب میشود که سازه با یکپارچگی بیشتری در برابر بارهای ضربهای عمل کند. نتیجه این امر، مقاومت بالای ساختمانهای بتنی طراحی شده طبق استانداردهای زلزله در برابر فروپاشی ناشی از انفجار است.
-
اسکلت فلزی: انعطافپذیری و چالش نقاط اتصال
فولاد به خاطر نسبت مقاومت به وزن بالا قابلیت تحمل تغییرات شکل بدون شکست را دارد. با این حال، نقاط اتصال در این نوع سازهها ممکن است تحت حملات موشکی آسیبپذیر باشند. اگر موج انفجار به این نقاط فشرده دست یابد، ممکن است کل طبقات بالایی سقوط کنند. همچنین فولاد در برابر حرارت ناشی از انفجار فعالیتهای حریق ضعیف است و در دمای ۶۰۰ درجه سانتیگراد تابآوری خود را از دست میدهد.
راهنمای شناسایی دیوارها و ستونهای باربر
شناسایی دیوارها و ستونهای باربر در ساختمانهای مسکونی از طریق چند ویژگی ساده ممکن است:
۱. ضخامت دیوارها: دیوارهایی که ضخامت آنها بیشتر از ۲۰ تا ۳۰ سانتیمتر است، معمولاً نقش باربری دارند یا اجزای ستونها را در خود جای دادهاند.
۲. موقعیت در نقشه: دیوارهایی که دور تا دور واحد مسکونی قرار دارند و یا اطراف پلهها و آسانسورها، اغلب دیوارهای باربر و تقویتشده هستند.
۳. ستونهای نمایان: در پارکینگها، ستونها معمولاً به وضوح قابل مشاهدهاند. این ستونها در طبقات بالاتر هم وجود دارند و بهترین محل برای پناه گرفتن، در کنار این ستونها و دور از پنجرهها است.
۴. تیرهای سقفی: در ساختمانهایی که تیرها از بالا دیده میشوند، محل تقاطع تیر و ستون از مستحکمترین نقاط اتاق خواهد بود.
ارتعاشات زمین و تأثیرات آن بر پی ساختمان
انفجارهای بزرگ نه تنها موج هوایی ایجاد میکنند، بلکه شوکهای زمینی نیز به وجود میآورند که مشابه زلزله کوچکی عمل میکند.
این شوکها در طبقات پایین بهصورت ضربه حس میشوند، اما بهدلیل اتصال مستحکم به پی ساختمان، زیاد تشدید نمیشوند. در حالی که طبقات بالاتر ممکن است تحت تأثیر فرکانسهای ارتعاشی ساختمان قرار گرفته و با نوسانات شدیدی مواجه شوند که میتواند منجر به آسیب به نماهای سنگی و سقوط آنها بر روی ساکنان یا عابران در طبقات پایین گردد.
منابع: rgmcet، structurepoint، researchgate، academia
۲۲۷۲۲۷
