پنجره های ایمن راهکار پدافندی برای مواجهه با انفجار و اتلاف انرژی
اپتیک: نشست تخصصی اندیشکده حکمرانی هوشمند بر ضرورت بازبینی در طراحی پنجره ها برای حفظ جان شهروندان در زمان بحران و کاهش هدررفت انرژی در زمان صلح تاکید کرد.
به گزارش اپتیک به نقل از مهر، سیدطه حسین مدنی در نشستی که بمناسبت روز جهانی معمار و همینطور بحث و بررسی مدیریت انرژی و الزامات پدافند غیرعاملی با حضور کارشناسان نظامی و انتظامی، پدافند غیرعامل، نظام مهندسی، مدیریت شهری و کنشگران حوزه ساختمان و انرژی برگزار گردید، اظهار داشت: در جنگ اخیر ما مکرراً شاهد مواردی چون شکستن شیشه ها و پرتاب شدن پنجره ساختمان ها بودیم.
مدنی اضافه کرد: مبحث شکسته شدن شیشه ها از قدیم به عنوان یکی از خسارات ناشی از جنگ مطرح بوده و نسل های مختلف با راهکارهای ایمنی مانند زدن نوارچسب، قرار دادن پتو یا پارچه ضخیم مقابل پنجره و راهکارهایی از این دست آشنا هستند اما از جا کنده شدن پنجره ها و پرتاب آن به سوی بیرون یا درون ساختمان همچون پدیده هایی بود که بیشتر در این جنگ شاهد آن بودیم.
رئیس اندیشکده حکمرانی هوشمند اضافه کرد: به نظر می آید طی چند سال قبل در ساختمان سازی، پیشبینی های لازم جهت اتصال ایمن پنجره به ساختمان برای ممانعت از کنده شدن آن هنگام انفجار صورت نگرفته است بنابراین در جنگ اخیر بارها مشاهده شد که پنجره ها به سبب اتصال غیرایمن به ساختمان، هنگام انفجار از جا در آمده و مانند ترکش، به عابران و خودرو های بیرونی یا افراد و اموال داخل ساختمان صدمه زده بود.
گفتمانی برای ایمن سازی و بهینه سازی پنجره ها در زمان جنگ و صلح
مدنی تصریح کرد: باتوجه به ضرورت استفاده از تجربه های جنگ و اهمیت این موضوع، اندیشکده حکمرانی هوشمند تصمیم گرفت با برگزاری این جلسه و دور هم جمع شدن کارشناسانی از حوزه های مختلف نظامی-انتظامی، پدافند غیرعامل، نظام مهندسی و مدیریت شهری، زمینه را برای شروع تبادل نظر دراین خصوص فراهم آورد تا جریانی را برای توجه به ایمنی پنجره ها در زمان جنگ و ممانعت از هدررفت انرژی در زمان صلح شروع کند.
رئیس اندیشکده حکمرانی هوشمند اشاره کرد: علاوه بر ایمنی پنجره در مقابل موج انفجار و حتی بلایای طبیعی چون زلزله، بررسی این بخش مهم ساختمان از نظر هدررفت یا نگهداشت انرژی در فصل گرما و سرما هم از اهمیت بسیار زیادی برخوردار می باشد و میتوان در کنار مبحث ایمنی به مسأله مهم انرژی هم پرداخت.
وی تصریح کرد: بر همین مبنا در این جلسه مقدمه ای درباره ی ایمنی سازه در مقابل امواج انفجار و همینطور مبحث هدررفت انرژی در پنجره ها عنوان شد تا توجه به این موضوعات جلب و سپس بررسی شود که در دنیا چه اقداماتی برای حل این چالش ها انجام شده و این اقدامات چطور باید متناسب با شرایط در مناطق مختلف کشور بومی سازی شود.
رئیس اندیشکده حکمرانی هوشمند اضافه کرد: قرار گرفتن اندیشکده ها و نهادهای علمی بین بخش های حاکمیتی و بخش فنی و دانشگاهی، می تواند مباحث اجرائی در این عرصه را باتوجه به محدودیت های موجود به راهکارهای علمی پیوند بزند.
وی در آخر اظهار داشت: سرمایه گذاری دولت و بخش خصوصی بر روی این فناوری های پدافندی و بومی سازی آنها در دوران صلح، سبب ممانعت از هدررفت عظیم انرژی ملی می شود و در زمان بحران، به عنوان سپری مستحکم، ضامن حفظ زیرساخت های حیاتی و جان انسان ها خواهد بود. این رویکرد چندبعدی، تجلی حقیقی پدافند غیرعامل کالبدی در معماری و شهرسازی نوین ایران است.
ضرورت ایجاد تعادل پایدار بین عملکرد حرارتی و مقاومت سازه ای در پنجره ها
در ادامه این نشست، معاون پژوهش اندیشکده حکمرانی هوشمند ضمن اشاره به اهمیت شبیه سازی و مهندسی سیستم های نمای مقاوم در مقابل انفجار و بهره ور در انرژی و لزوم توجه به نگاهی پدافند غیرعاملی برای زیرساخت های حساس ایران در این عرصه، اظهار داشت: یکی از پیچیده ترین چالش های مهندسی در طراحی و مهندسی زیرساخت های حساس، پادگان های نظامی، مقرهای انتظامی و ساختمان های راهبردی، ایجاد تعادل پایدار میان «عملکرد حرارتی و راندمان انرژی» در زمان صلح و «مقاومت سازه ای و حفاظت جانی» در زمان بحران و حملات دشمن است.
وی با اشاره به اینکه پوسته خارجی ساختمان (Building Envelope) خصوصاً بازشوها و پنجره ها، به عنوان ضعیف ترین حلقه های زنجیره مقاومت سازه ای، همواره پاشنه آشیل سازه ها در مقابل امواج انفجار بوده اند، اشاره کرد: بررسیهای تاریخی و میدانی در جنگ ها، حملات تروریستی و تقابل های نظامی اخیر در غرب آسیا و به طور دقیقتر در ایران، نشان دهنده یک پارادوکس مهندسی در رفتار انواع پنجره هاست.
معاون پژوهش اندیشکده حکمرانی هوشمند اضافه کرد: پنجره های سنتی با پروفیل های آهنی سنگین که در دهه های گذشته در سازه های ایرانی استفاده می شد؛ عموماً بصورت مستقیم به اسکلت فلزی ساختمان یا فریم های انتظار (Sub-frames) جوش می خورد. این یکپارچگی اتصالات جوشی سبب مقاومت کششی و برشی زیاد چارچوب در مقابل امواج انفجار و بارهای دینامیکی شدید می شد و بدین سبب پنجره به ندرت از جای خود در می آمد.
وی در ادامه اظهار داشت: با توجه به این مقاومت بالا، اما فلز آهن با ضریب هدایت حرارتی بسیار بالا، یک رسانای حرارتی قدرتمند است و در زمان صلح، این پنجره ها سبب ایجاد پل های حرارتی (Thermal Bridges) گسترده در نما شده و هدررفت شدید انرژی، میعان داخلی و افزایش چشم گیر هزینه های سرمایش و گرمایش را بدنبال دارند.
پنجره های آلومینیومی در مقابل هدررفت انرژی مقاوم اما در مقابل انفجار ضعیف است
معاون پژوهش اندیشکده حکمرانی هوشمند تصریح کرد: در نقطه مقابل، با پیشرفت مباحث بهینه سازی مصرف انرژی و الزامات محیط زیست مانند مبحث ۱۹ مقررات ملی ساختمان ایران، استفاده از پنجره های آلومینیومی و UPVC (پلی وینیل کلراید سخت نشده) با شیشه های دوجداره رواج بی سابقه ای یافته است.
وی اضافه کرد: این سیستم ها عایق های صوتی و حرارتی بسیار کار آمدی هستند اما به سبب استفاده از اتصالات مکانیکی ضعیف مانند پیچ و رولپلاک های پلاستیکی در قالب های بنایی یا بتنی و همینطور مقاومت دینامیکی پایین متریال UPVC در مقابل نرخ کرنش بالا (High Strain Rate)، در صورت وقوع انفجار به شدت صدمه پذیر و خطرآفرین هستند.
وی با اشاره به اینکه این پنجره ها تحت بارگذاری دینامیکی ناشی از موج انفجار نه تنها خرد می شوند، بلکه کل قاب پنجره از بستر خود جدا شده و با سرعتی بیش از ۳۰ تا ۶۰ متر بر ثانیه به داخل فضای اشغال شده پرتاب می شود، اظهار داشت: در چنین سناریویی، پنجره ای که قرار بود عایق انرژی و حافظ آرامش ساکنین باشد، به یک ترکش ثانویه (Secondary Fragment) عظیم و مرگبار تبدیل می شود.
۹۰ درصد تلفات به سبب پرتاب قطعات خرد شده نمای ساختمان همچون پنجره ها رخ می دهد
معاون پژوهش اندیشکده حکمرانی هوشمند اضافه کرد: مطالعات بالینی و مهندسی نشان می دهند که در حوادث انفجاری، بالاتر از ۹۰ درصد از تلفات جانی و جراحات شدید ناشی از پرتاب همین ترکش های ثانویه و قطعات خردشده نما است، نه موج مستقیم انفجار.
وی در ادامه اشاره کرد: با توجه تجربیات جنگ های اخیر در کشور و لزوم توجه به ایمنی در کنار مسأله انرژی، برای پیش گیری از تلفات و خسارات ناشی از پرتاب پنجره ها در کنار پیش گیری از هدررفت انرژی، نیازمند سیستمی هستیم که «صلبیت و استواری جوش پذیر آهن» را با «راندمان حرارتی پلیمرها» ترکیب کند.
کشورهای جهان برای حل این معضل چه کرده اند؟
معاون پژوهش اندیشکده حکمرانی هوشمند به تجربیات جهانی در این خصوص اشاره نمود و اضافه کرد: راهکار بنیادین و اثبات شده ای که در مقالات و کاتالوگ های صنعتی پیشرفته نظیر سیستم های Crittall و Catnic عنوان شده، استفاده از قاب های فولادی با تکنولوژی شکست حرارتی (Thermally Broken Steel Profiles) است.
وی توضیح داد: در این سیستم پیشرفته، دو نیمرخ فولادی فوق مقاوم یکی برای نمای بیرون و دیگری برای نمای داخل، ازطریق یک هسته عایق از جنس پلی آمید تقویت شده با الیاف شیشه یا رزین های ساختاری، به یکدیگر متصل می شوند. این هسته پلیمری به عنوان «شکست حرارتی» عمل کرده و مسیر انتقال گرما و سرما (پل حرارتی) را بطور کامل قطع می کند. همزمان، متریال فولاد به کار رفته در پروفیل ها، استواری تسلیم بسیار بالا و قابلیت جذب انرژی (Ductility) مناسبی را برای تحمل ضربات دینامیکی فراهم می آورد.
معاون پژوهش اندیشکده حکمرانی هوشمند افزود: برای ممانعت از جداشدگی این قاب ها در محیط های نظامی، طراحی اتصالات باید با استفاده از رویکرد «طراحی ظرفیت بتن» (Concrete Capacity Design - CCD) و الزامات آئین نامه ACI ۳۱۸ و ASCE ۵۹-۱۱ صورت پذیرد. بر طبق این اصل، مقاومت سیستم اتصال قاب به بستر، باید همواره از ظرفیت نهائی خود قاب و شیشه بیشتر باشد. تحت هیچ شرایطی نباید اتصال زودتر از خود شیشه بشکند.
بومی سازی راهکارهای جهانی متناسب با شرایط داخلی
وی با تاکید بر ضرورت بومی سازی این تجربیات و استانداردها متناسب با شرایط کشور، اظهار داشت: به عنوان نمونه، در نقاط حساس تهران میتوان برای سیستم قاب از مقاطع فولادی ترمال بریک با اتصال جوشی به زیرقاب، برای شیشه از شیشه های لمینت دوجداره (IGU) با فضای پرشده از گاز آرگون برای عایق حرارتی و همینطور سیستم های جاذب انرژی مضاعفبرای طبقات همکف و اول که مستقیماً در معرض بیشترین فشار (Incident Pressure) هستند استفاده نمود. تعبیه سیستم های کابلی مهارکننده (Catchment Cable Systems) در پشت پنجره هم می تواند در صورت گسیختگی احتمالی، شیشه را قبل از ورود به عمق اتاق متوقف سازد.
معاون پژوهش اندیشکده حکمرانی هوشمند به سیستم های مناسب با مناطق جنوبی هم اشاره و اشاره کرد: این مناطق مانند بندرعباس، عسلویه، جزایر خلیج فارس و چابهار میزبان حیاتی ترین تاسیسات نفتی، پالایشگاه ها، پایگاه های دریایی و زیرساخت های اقتصادی کشور هستند. همینطور این مناطق متأثر از رطوبت بالای ۸۰ درصد، دمای فراتر از ۵۰ درجه سانتی گراد و محیطی به شدت خورنده و حاوی یون های کلر و نمک دریایی هستند.
وی اضافه کرد: بدین سبب باید برای محافظت در مقابل خوردگی و زنگ زدگی قاب، از فولاد ضدزنگ گرید دریایی (Stainless Steel ۳۱۶) و یا حداقل رنگ ها و پوشش ها مقاوم استفاده گردد. همینطور باتوجه به زاویه تابش خورشید و گرمای شدید، شیشه های لمینت باید حتما دارای پوشش های کنترل کننده تابش با ضریب انتقال حرارت پایین (Low-E Coatings) با ارزش SHGC بهینه شده باشند تا بار برودتی سیستم های تهویه مطبوع کم شود. در نهایت برای ایجاد مقاومت در مقابل ایمپالس طولانی باید از چسب های سیلیکونی سازه ای (Structural Silicone Glazing - SSG) با عرض گزش (Bite Depth) حداقل ۲۵ میلی متر برای مهار لبه های شیشه به قاب، جهت ممانعت از بیرون پریدن شیشه تحت مکش طولانی، بهره برد.
وی در ادامه به نهادهای حاکمیتی و شهرداری ها سفارش کرد تا علاوه بر مبحث ۲۱ مقررات ملی ساختمان» که چارچوب و الزامات اولیه را برای تاب آوری زیرساخت ها در مقابل تهدیدات نظامی، تروریستی و انفجار تعیین کرده است نسبت به حریم بندی و الزامات برای ساختمان های مجاور اماکن حساس، پهنه بندی خطر توسط شهرداری ها، ممنوعیت نماهای خطرآفرین و طرح مقاوم سازی ساختمان های موجود توجه نمایند.
به اجمال، این رویکرد چندبعدی، تجلی حقیقی پدافند غیرعامل کالبدی در معماری و شهرسازی نوین ایران است. ایشان در ادامه اشاره کرد: با توجه تجربیات جنگ های اخیر در کشور و لزوم توجه به ایمنی در کنار مسأله انرژی، برای پیش گیری از تلفات و خسارات ناشی از پرتاب پنجره ها در کنار پیش گیری از هدررفت انرژی، نیازمند سیستمی هستیم که صلبیت و استواری جوش پذیر آهن را با راندمان حرارتی پلیمرها ترکیب کند. همین طور این مناطق متأثر از رطوبت بالای ۸۰ درصد، دمای فراتر از ۵۰ درجه سانتی گراد و محیطی به شدت خورنده و حاوی یون های کلر و نمک دریایی هستند.
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
نظر شما در مورد این مطلب
نام:
ایمیل:
نظر:
سوال:
= ۶ بعلاوه ۵