آسیب‌شناسی حادثه پلاسکو

رفتار فولاد ساختمانی در شرایط آتش‌سوزی

فولاد ساختمانی با وجود مقاومت و شکل‌پذیری مناسب در دمای محیط، در دماهای بالا بشدت دچار افت مقاومت می‌شود. در شرایط آتش‌سوزی، دمای محیط با توجه بشدت آتش می تواند تا هزار درجه سانتی‌گراد بالا رود، به تبع آن دمای سازه افزایش و مقاومت آن کاهش می‌یابد. به عنوان مثال، فولاد ساختمانی بیش از 55درصد مقاومت اولیه خود را تا دمای 600 درجه سانتی‌گراد از دست می‌دهد. این تنها یک روی سکه است. روی دیگر، به وجود آمدن نیروهای ثانویه بزرگ در سازه در اثر انبساط حرارتی اجزای سازه است. این دو عامل باعث به وجود آمدن تغییر شکل‌های بزرگ و سپس گسیختگی سازه می‌شوند.

مکانیسم خرابی ساختمان پلاسکو

خرابی ساختمان اسکلت فلزی پلاسکو به طور خلاصه شامل مراحل زیر بوده است:

الف ـ در اثر شدت حرارت آتش‌سوزی، ابتدا تیرهای سقف در طبقات حدود دهم، دچار تغییرشکل‌های بزرگ می‌شوند. چیزی شبیه تصاویر زیر که به ترتیب مربوط به آتش‌سوزی سال 1370/ 1991 ساختمان 38 طبقه وان مِریدین پلازا در فیلادلفیای آمریکا) و آتش‌سوزی سال 1990 ساختمان 14 طبقه برودگیت لندن در انگلستان است.

تغییر شکل تیرهای ساختمان وان مِریدین پلازا در اثر آتش‌سوزی 19 ساعته

تغییر شکل تیرها و ستون‌های ساختمان برُودگِیت در اثر آتش‌سوزی 5/4 ساعته

ب ـ در اثر نیروهای ثانویه به وجود آمده و افت مقاومت، اتصالات تیر به ستون دچار گسیختگی می شوند.

ج ـ کل سقف هر طبقه روی سقف زیرین فرو می‌ریزد و باعث پرتاب شدن دود و غبار به بیرون از پنجره‌ها (شبیه انفجار) می‌شود، هرچند در واقع انفجاری رخ نداده است (تصاویر زیر).

ریزش پی‌درپی سقف‌ها در داخل ساختمان پلاسکو و پرتاب دود و غبار از پنجره‌ها

د ـ با ریزش سقف، ستون‌ها مهار جانبی خود را از دست داده و با همراهی افت مقاومت فولاد، ستون‌ها نیز خراب می‌شوند.

ه ـ به دلیل نوع سیستم سازه‌ای به کار رفته در ساختمان پلاسکو، ساختمان دچار خرابی پیش‌رونده (Progressive Collapse) می‌شود. در این نوع خرابی با از دست رفتن یکی از اعضای سازه‌ای اصلی، سایر اعضا قادر به تحمل بارهای اضافی نبوده و با خرابی پی‌درپی، در نهایت کل ساختمان آوار می‌شود. مشابه این نوع خرابی قبلا در حادثه 11 سپتامبر 2001 برج‌های شماره یک و دو مجتمع تجارت جهانی نیویورک در آمریکا (عکس روبه‌رو) و آتش‌سوزی سال 2005 ساختمان 32 طبقه ویندزور در مادرید اسپانیا (عکس زیر) رخ داده است.

ساختمان ویندزور قبل و بعد از آتش‌سوزی شامل خرابی پیش رونده طبقات 21 تا 32 (مادرید، 2005)

ساختمان پلاسکو در برابر آتش طراحی نشده بود، اما تاب‌آوردن یک ساختمان در برابر آتش به روش طراحی سازه آن بستگی دارد، نه قدیمی یا جدید بودن آن. متأسفانه تفاوت ساختمان‌های جدید با ساختمان پلاسکو، فقط مقاومت آنها در برابر زلزله است و نه آتش. تا لحظه نگارش این نوشتار، در ایران هنوز طرح سازه‌ها در برابر آتش الزامی نبوده و حتی در آیین‌نامه‌های طراحی ساختمان‌های ایران (ازجمله مبحث دهم مقررات ملی ساختمان) وارد نشده است. تأکید بر قدیمی بودن ساختمان پلاسکو در گزارش‌ها، غیرکارشناسی و گمراه‌کننده است و این سرنوشت شوم می‌تواند در انتظار تک‌تک برج‌های اسکلت فلزی غیرمقاوم در برابر آتش و البته پرزرق و برق جدید و امروزی در هر جای دنیا باشد.

حفاظت سازه‌های فولادی در برابر آتش‌سوزی الزامی است

در کشورهای پیشرفته، بیش از 50 سال است حفاظت سازه‌های فولادی در برابر آتش‌سوزی الزامی است. سازه‌های فولادی را باید با استفاده از پوشش‌های ضدحریق مقاوم‌سازی کرد. این روش صرفاً باعث به تأخیر انداختن افزایش دما در سازه می‌شود، تا سازه زمان بیشتری در آتش‌سوزی تاب آورده و برای فرار ساکنان و مهار آتش مجالی فراهم شود یا این که سازه فولادی را در برابر آتش‌سوزی طراحی کرد (راهکار مهندسی سازه در آتش)، به گونه‌ای که سازه خود بتواند بار آتش را از سر بگذراند. این راهکار اکیدا برای طراحی ساختمان‌های بلند توصیه می‌شود. در این ساختمان‌ها به دلیل سرایت و انتشار سریع آتش، همچنین سخت‌تر بودن مهار آتش و طولانی شدن زمان آتش‌سوزی، راهکار اول به تنهایی کافی نیست و پیشگیری از خرابی پیش‌رونده را تضمین نمی‌کند.

راهکار مهندسی سازه در آتش، پس از حادثه 11 سبتامبر 2001 نیویورک مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته و از آن زمان تاکنون، از موضوعات تحقیقاتی روز دنیاست. پژوهش در این حوزه جذاب، علاوه بر نیاز به تجهیزات آزمایشگاهی خاص و خطرات، هزینه بسیار بالای آزمایش‌ها و پیچیدگی‌های خاص خود را به همراه دارد. با این حال تحقیقات صورت گرفته در این زمینه در کشور ما بسیار اندک و انگشت‌شمار بوده و از این رو لزوم پژوهش، توسعه و تربیت نیروی متخصص در این زمینه بسیار محسوس است. در این حادثه مهم‌تر از معرفی مقصر، شناخت راهکارهای مؤثر برای جلوگیری از تکرار چنین فجایعی است.

سخن آخر این که در صورت عبور از زلزله، آتش‌سوزی پس از زلزله تهدیدی جدی‌تر نه فقط برای ساختمان، بلکه برای تمام شهر یا کلانشهرهای ما خواهد بود.

دکتر عباس رضائیان
عضو هیأت علمی و مدیر گروه عمران دانشگاه شهید چمران اهواز