تهران یک بمب ساعتی

نتیجه زلزله های بزرگ شاید اغلب باعث بروز حریق های غیر قابل کنترل در مناطق شهری می گردد. سوابق گذشته نشان می دهد که تأثیرات حریق های پس از زلزله حتی ممکن است بدتر از زلزله باشد. زمین لرزه های با شدت بالا در نواحی شهری، معمولاً حریق قابل توجهی بدنبال خود دارند که باعث خسارات بسیاری در ساختمان های شهری می گردند. بنابراین، یک حریق ایجاد شده پس از زمین لرزه، اتفاقی است که باید بدرستی در مهندسی سازه به آن پرداخته شود. برخی ساختمان ها پیش از این که در معرض آتش سوزی قرار گیرند، توسط بارهای زمین لرزه از قبل مورد آسیب قرار می گیرند. بنابراین پیش از انجام مطالعات مربوط به آتش سوزی، اطلاعات جامعی درباره عملکرد مناسب سازه در برابر زلزله و کفایت طرح در آتش سوزی پس از زلزله بایستی مورد بررسی قرار گیرد.

زلزله تهران یک خطر بزرگ و خطرناک است که می تواند در هر لحظه جان ساکنان آن را تهدید کند. وضعیت در بسیاری از کشورهای دنیا به این شکل نیست؛ حتی درکشورهایی مثل کانادا و بسیاری از نقاط اروپا که خطر زلزله آن ها را چندان تهدید نمی کند، مقررات و آموزش های اصول ایمنی برای برخورد با شرایط بحرانی بسیار جدی و سخت گیرانه است.

آموزش های مربوط به اصول ایمنی در کشور های مختلف

آموزش های مربوط به اصول ایمنی در کانادا

یک دانشجوی ایرانی که در کانادا زندگی می کند در مورد تجربه خودش در طول زندگی در این کشور می گوید:

• با وجود آنکه در کانادا امکان زلزله کم است، تمام مانورها مربوط به آمادگی برخورد با زلزله و تیراندازی است.
• مانورها معمولا در هر سال تحصیلی یک بار تکرار می شود.
• در زمان مانور همه باید از مسیرهای اختصاصی که قبلا اعلام شده از ساختمان بیرون بروند و در محوطه ای از پیش تعیین شده جمع شوند.
• استادان موظف هستند در کلاس را قفل کنند و از ساختمان بیرون بیایند.
• در زمان مانورهای تیراندازی هم قانون این است که هیچکس نباید در راهروها یا پله ها باشد.
• وقتی مانور اعلام می شود همه باید در اتاق ها باشند و از جایشان حرکت نکنند تا مانور تمام شود.
• این مانورها بسیار جدی و سخت گیرانه اجرا می شود.
• بعد از دو سه سال زندگی در این جا برای همه جامی افتد که در شرایط اضطراری باید چه طور رفتار کنند و چه چیزی واقعا اهمیت دارد.

آموزش های مربوط به اصول ایمنی در دانمارک

• یکی دیگر از هموطنان ما که در دانمارک زندگی می کند در این مورد می گوید:
• زنگ مانور آتش سوزی در مراکز آموزشی هر شش ماه یکبار زده می شود.
• برای معلمان در همه کلاس ها لباس های شبرنگ وجود دارد که به محض آغاز مانور آنها را می پوشند.
• بعد دانش آموزان را راهنمایی می کنند که از ساختمان بیرون بروند و در حیاط حضور و غیاب انجام می دهند.
• یک مانور سراسری هم هست که سالی یک بار انجام می شود.
• زنگ آن در سر تا سر کشور شنیده می شود و همه مردم باید زمان شنیدن آن ساختمان ها را ترک کنند و به فضای باز بروند.
• علاوه بر این در زمان بروز حادثه در یک محله، معمولا شهرداری به همه ساکنان آن منطقه پیامک می فرستد و مردم را در جریان نکات ایمنی مورد نیاز در آن شرایط خاص قرار می دهد.

آموزش های مربوط به اصول ایمنی در آلمان

یک ایرانی ساکن آلمان هم در مورد آموزش های مربوط به اصول ایمنی و برخورد با شرایط اضطراری در این کشور می گوید:

افرادی که می خواهند گواهی نامه رانندگی بگیرند باید اول در دوره کمک های اولیه گواهی بگیرند.

در تمام اروپا افراد استخدامی پیش از شروع کار جدید باید اول دوره ای مربوط به باز آموزی اصول ایمنی را طی کند.

در آغاز کار به همه تازه واردها در مورد وظایفشان در شرایط اضطراری توضیح داده می شود.

راه های خروج و جای کپسول آتش نشانی را در اختیار آن ها می گذارند.

محل تعیین شده برای تجمع بعد از سانحه در ساختمان را برایشان مشخص می کنند.

علاوه بر این ها از آنجا که در صورت بروز حادثه مسئولیت مدیران شرکت ها بسیار بالاست، معمولا شرکت های بزرگ یک کارمند دارند که شرایط ایمنی محیط کار و آموزش کارکنان در برابر زلزله تهران را به صورت مرتب چک می کند و به پرسش ها پاسخ می دهد.

آگاهی مردم در شرایط بروز حادثه با آموزش اصول ایمنی

تکرار این آموزش ها آن قدر در طول زندگی افراد انجام می شود که مردم کاملا می دانند در شرایط بروز حادثه باید چه کاری انجام دهند. همزمان با تلاش آتش نشان ها برای خاموش کردن آتش در طبقات بالایی ساختمان پلاسکو، عده ای از کسبه بدون اجازه وارد ساختمان شده بودند تا اموال شان را نجات دهند، همین یک مثال هزینه ساز به روشنی نشان می دهد که چقدر در آموزش اصول و مقررات امینی در کشور با مشکل مواجه هستیم.

مرور دستورالعمل های ساده در زمان بروز حادثه

ما شاید نتوانیم اختیارات شهرداری یا امکانات آتش نشانی را برای بررسی اصول ایمنی ساختمان هایی که در آن ها زندگی می کنیم افزایش دهیم اما احتمالا می توانیم دستورالعمل های ساده مربوط به زمان بروز حادثه را با خودمان مرور کنیم و به دیگران هم آموزش دهیم. برای شروع، تمام شماره هایی را که در شرایط اضطراری ممکن است مورد نیاز باشد بنویسید و در جایی در معرض دید اهالی ساختمان قرار دهید.

این شماره ها علاوه بر شماره نیروهای امدادی ،شامل امداد گاز و آب و برق هم می شود و کمک می کند در شرایط خاص بتوانید درخواست کنید که برق و گاز قطع شود. کسانی که در ساختمان مسولیتی دارند ، از جمله سرایدار و مسئول شوفاژ خانه یا افرادی مانند آنها باید توسط آتش نشانی آموزش داده شوند تا در صورت لزوم، علاوه بر تماس با نیروهای امدادی بتوانند قبل از رسیدن آنها ، شرایط اضطراری را مدیریت کنند.

زلزله تهران یک بمب ساعتی

زلزله تهران تهران شبیه بمب ساعتی است. تا به حال بیشتر نگرانی ها در مورد زلزله احتمالی در تهران ۱۳ میلیون نفری بوده، اما آتش سوزی پلاسکو نشان داد که علاوه بر زلزله تهران خطرهای بسیار نزدیک تری هم وجود دارد که تهران و مردمش را تهدید می کند.

گازکشی در تهرانِ روی گسل، خودش یک معضل است.

استاندار تهران می گوید در صورت بروز حادثه همین گاز شهری که با لوله به تمام خانه های شهر رفته می تواند فاجعه آفرین باشد. میانگین عمر تجهیزات انتقال برق تهران هم از ۲۵ سال گذشته است که خودش می تواند بالقوه، عامل افزایش آتش سوزی ها باشد و در صورتی که قرار باشد فشار بر شبکه برق افزایش پیدا کند تا مصرف گاز کم بشود، مشکلات بیشتر هم خواهد شد.

مانورهای سالانه زلزله در مدارس؛ نمایشی یا آموزشی؟

تمام آموزشی که ما مردم عادی برای روبه رو شدن با بحران دیده ایم به مانورهای سالانه زلزله تهران در مدارس خلاصه می شود؛ نمایشی برای پرکردن ساعتی به نام ساعت زلزله که بعضا با نواخته شدن زنگ زلزله آغاز می شود و به تعطیلی کلاس درس و بازی در حیاط مدرسه می گذرد. اگر دوربین صدا و سیما با هماهنگی قبلی به مدرسه ای برود ، ممکن است بخش دیگری از این نمایش شامل باند پیچی دست و سر بچه ها برای بهترشدن گزارش باشد؛ در غیر این صورت حتی خود مانور هم ممکن است با تشخیص مسولان مدرسه در کلاس های درس اجرا نشود.

آتش سوزی پلاسکو علاوه بر این که نشان داد ساختمان های شهر چقدر ناایمن هستند و می توانند چه داغی به دل مردم بگذارند ،یک چیز دیگر را هم روشن کرد و آن اینکه در نبود قوانین روشن و الزام آور برای آموزش مردم در مورد برخورد با شرایط اضطراری ،جان عده زیادی از همین مردم و نیروهای امدادی در خطر است.

اصول ایمنی در مورد ساختمان ها

– باید راه های خروجی ساختمانی که در آن زندگی و کار می کنید را بدانید.

– همه ساختمان ها باید علائم شبرنگ بدون نیاز به برق برای نشان دادن راه خروج از ساختمان داشته باشند.

– سیستم برق کشی ساختمان ها باید طوری عایق بندی شده باشد که از گرم شدن زیاد آن جلوگیری شود.

– اضافه بار الکتریکی روی سیم پیچی ها خطرناک است؛ از وصل کردن چند راهی به یک پریز برق خودداری شود.

– همه ساختمان ها باید مجهز به دستگاه های اعلام حریق و اطفا حریق مناسب با کاربری ساختمان باشند.

– همه ساختمان ها باید مجهز به کپسول آتش نشانی باشند.

– کپسول آتش نشانی باید در دوره های منظم توسط آتش نشانی بازدید شوند.

– ساکنان و کارکنان ساختمان باید در مورد کار با این وسایل آموزش ببینند.

– علاوه بر این خود ساختمان ها باید در دوره های زمانی مشخص توسط آتش نشانی بازدید شوند.

– با بازدید ساختمان می توان در صورت وجود مشکل پیش از بروز شرایط اضطراری برای آن ها چاره اندیشی شود.

آموزش اصول ایمنی به کارکنان و ساکنان ساختمان در دوره های منظم

کارکنان و ساکنان ساختمان باید در دوره های منظم آموزش ببینند. در مورد استفاده از محصولات اطفا حریق ، چگونگی برخورد با شرایط اضطراری و راه های خروجی ساختمان آموزش ببینند. در نظر داشته باشید که:

– آتش سوزی در آشپزخانه ها بسیار شایع است؛ در زمان پخت و پز باید احتیاط های لازم را انجام دهید.

– سیستم های الکتریکی که برق زیادی مصرف می کنند باید به پریزهای مستقل وصل باشند.

– اضافه بار روی سیستم سیم کشی منازل یا اداره ها می تواند باعث گرم شدن آن ها شود.

– مراقب باشید که موارد مشتعل شونده در نزدیکی وسایلی که گرما، جرقه یا اشعه تولید می کنند قرار نداشته باشد.

– باید بدانید که موارد قابل اشتعال در کجا قرار دارند، تا در هنگام حادثه بتوانید به نیروهای امدادی اطلاع دهید.

• مراقب افراد دارای نیازهای خاص باشید.

– اگر در ساختمان شما افراد دارای نیازهای خاص ساکن هستند بدانید که آنها در کدام طبقه هستند.

– با اطلاع دقیق ازمکان آن ها در صورت بروز حادثه می توانید به سرعت به آن ها کمک کنید.

– بهتر است همه ساختمان ها به سیستم اطفاء حریق بارانی مجهز باشند تا در صورت بروز حادثه از گسترش آتش جلوگیری شود.

– طرح و نقشه ساختمان را پیدا کنید و در دسترس قرار دهید.

– اطلاعات مربوط به نقشه ساختمان در زمان حادثه از جمله حادثه زلزله می تواند به سرعت امداد رسانی کمک کند.

– یک منطقه امن مشخص برای تجمع در خارج از ساختمان تعیین و همه را در مورد آن آگاه کنید.

– در این صورت استرس کمتری به اعضای ساختمان وارد می شود.

– همچنین امکان سرشماری افراد بعد ازبروز حادثه سرعت می گیرد.

عوامل اصلی مؤثر در شدت حریق پس از زلزله

عوامل اصلی مؤثر در شدت حریق پس از زلزله، ارتباطات مختل شده، آسیب دیدگی سیستم تأمین آب و زیرساخت های حمل ونقل و همچنین آسیب دیدن سیستم های اطفاء حریق است. از دیگر عوامل مهم فاصله اندک میان ساختمان ها و سرعت و جهت باد است که موجب تشدید سرایت حریق به دیگر ساختمان ها می شود.
ساختمان های بلند وقتی در معرض آسیب دیدگی بوسیله حریق پس از زلزله واقع شده باشند، بسیار بحرانی تر از دیگر سازه ها هستند. زیرا دارای ساکنین بیشتری می باشند. بیشتر ساختمان های بلند نیازمند اقدامات ایمنی از حریق مناسب، مثل راه های فرار و سیستم های آبفشان که کمک مؤثری برای خاموش کردن آتش در وضعیت طبیعی دارند، می باشند. این امر خود سبب کمک به کاهش تأثیرگذاری آتش بر سازه می شود. اگرچه احتمال بسیاری وجود دارد که پس از زلزله، راه های خروج مسدود شوند یا امکانات ایمنی آتش بدرستی عمل نکند و کار آتش نشان ها در عملیات امدادی، با کندی روبرو گردد.
نتیجتاً هر حریق بعد از زلزله می تواند عواقب فاجعه باری را به همراه داشته باشد. سازه هایی که ابتدا در مقابل زلزله قرار گرفته اند و سپس دچار آتش سوزی شده اند، نسبت به سازه هایی که مستقیماً دچار آتش سوزی شده اند، آسیب پذیرتر هستند. تا اندازه ای که مقاومت سازه های خسارت دیده در برابر آتش به حدود یک سوم مقاومت سازه های خسارت ندیده در برابر آتش، کاهش می یابد. آئین نامه های طراحی آتش/ زلزله تلاش بسیار زیادی برای ارائه ایمنی کافی به ساکنان می کند. اما دستورالعمل این آئین نامه ها تنها در مورد آتش سوزی یا زلزله به تنهایی می باشد و در هیچ یک ترکیب آتش و زلزله در طول یک طراحی بطور توأمان در نظر گرفته نمی شوند. حریق پس از زلزله بعنوان یک تهدید عمده واقعی است. لذا بسیار مهم است که در شهرهایی که در آن محل، زلزله های قوی رخ می دهد، حریق پس از زلزله بعنوان یک حالت طراحی در مقررات مبتنی بر عملکرد در نظر گرفته شود.

سوابق

عملکرد سازه های فلزی در معرض حریق پس از زلزله در گذشته توسط محققان مورد بررسی قرار گرفته است. اما پس از حادثه وحشتناک ۱۱ سپتامبر توجه به آن بیشتر شد برای مثال، تومیسک و میلکه (۱۹۹۳)، در مطالعات دو بعدی، نشان دادند که ستون های فولادی محافظت شده توسط مواد ضدحریق دارای مقاومت بیشتری نسبت به ستون های حفاظت نشده دارند. آنها همچنین نشان دادند، تنها کاهش ۴ درصد از لایه حفاظت کننده می تواند بطور قابل توجهی تا ۴۰ درصد باعث کاهش مقاومت ستون در برابر آتش شود. مطالعه مشابهی توسط رایدر و همکاران (۲۰۰۲) انجام شد که در یک محیط سه بعدی، تأثیر کاهش مواد حفاظت کننده در مقابل آتش در مقاومت ستون های فولادی در برابر آتش بررسی شد. در ابتدا، ستون های کاملاً حفاظت شده، برای تشخیص افزایش درجه حرارت در سطوح نمایان، ۹۰ دقیقه در مقابل آتش قرار گرفتند. سپس لایه های حفاظت نشده در مقابل آتش قرار گرفتند. نتایج نشان داد، حتی زمانی که یک بخش جزئی از مواد حفاظت کننده تخریب شود، کاهش قابل توجهی در مقاومت در برابر آتش رخ می دهد. مطالعه مشابهی توسط وانگ و لی (۲۰۰۹) انجام شد که آنهم نشان می داد، مقاومت در برابر حریق ستون های فولادی محافظت شده در برابر حریق جزئی بسیار کمتر از یک ستون کاملاً محافظت شده بود. بررسی دلا کورت و همکاران (۲۰۰۳) بر روی قاب های مقاوم خمشی فولادی محافظت نشده و پاسخ آنها زمانی که در معرض آتش پس از زلزله قرار گرفتند، با هندسه غیرخطی (تأثیر پی – دلتا) و رفتار کاملاً الاستیک در نظر گرفته شده برای فولاد و نسبت مقاومت- آتش با بکارگیری روش های عددی تعیین گردید. در ابتدا تجزیه و تحلیل آتش و پس از آن برای هر دو وضعیت قبل و بعد از زلزله انجام شد. نتایج نشان داد که نسبت رانش، یک پارامتر مهم است که مقاومت در حریق را تحت تأثیر قرار می دهد. در مطالعه دیگری، توأمان عناصر عددی و تجربی در قاب های فولادی چندبخشی یک طبقه در معرض حریق پس از زلزله کنترل نشده بزرگ توسط حسام و همکاران انجام شد.(۲۰۰۴) آنان در تجزیه و تحلیل خود اجزای حفاظت نشده را در نظر گرفتند. با این حال، هر بخش توسط یک دیوار محافظ آتش برای کاهش کنترل نشده حریق حفاظت می شد. دیوارهای محافظ آتش برای کنترل آتش در درون محفظه ها و جلوگیری از سرایت آن به دیگر بخش ها اختصاص یافتند و نشان دادند که مقاومت حریق پس از زلزله (PEF) در مدل ها تا حد زیادی به حالت های حریق و بارهای جرمی وابسته است.
مطالعه دیگری بر روی قاب های فولادی توسط زاهاریا و پای نیتا (۲۰۰۹) انجام شد. آنها دو بررسی متفاوت از طراحی قاب های فولادی را برای دو دوره بازگشت زلزله (۲۴۷۵ سال و ۴۷۵ سال) داشتند. ارزیابی پاسخ لرزه ای هر سازه بوسیله بار افزون توسعه یافته توسط فجفار (۱۹۹۶) مورد بررسی قرار گرفت. اگرچه قاب طراحی شده برای دوره بازگشت ۲۴۷۵ سال در تحلیل بار افزون در حالت الاستیک باقی ماند، اما قاب ضعیف تر طراحی شده برای دوره بازگشت ۴۷۵ سال پایداری جالب توجهی برای رانش داخلی طبقه به همراه داشت. آنان پس از آنکه تحلیل آتش را بر روی هر دو قاب، اجرا نمودن، این بررسی تائید نمود که مقاومت حریق در سازه هایی که تغییر شکل آنها تحت اثر زلزله صورت می گیرد، کمتر از سازه هایی است که هیچ گونه سابقه ای از تغییر شکل قبل از آتش سوزی را نداشته اند.

آلدریجی و سالواتوره (۲۰۰۹) بر روی قاب های فولادی کامپوزیتی که با ستون های مدور کاملاً بتنی طراحی شده بودند، برای شکل پذیری بالا براساس یورو کد شماره ۸، انجام تحلیل بار افزون، رفتارهای لرزه ای قاب ها را مورد بررسی قرار دادند که مجموعه ای بود از تحلیل های ترمومکانیکی که تحت زمان های مختلف در معرض حریق قرار گرفتند. سپس بمنظور انجام دسته بندی پتانسیل شکست سازه بوسیله تعیین استرس در مقاطع بحرانی اجرا نمودند. تأثیر شرایط مختلف از انجام تحلیل ترمومکانیکی جلوگیری می کرد. در نتیجه، آنها یک روش جهت تخمین مقدار کشش محوری تیرهای در معرض آتش را پیشنهاد دادند. برکستون برکستون ۲۰۱۰ و پزیسکی ۲۰۱۱) بررسی نمودند که درجه تأثیر پاشش مواد مقاوم به آتش (SFRM) در قاب های فولادی مقاوم خمشی در معرض آتش بعد از زلزله، بطور عمده بر روی رفتار بار محوری ستون ها تمرکز می کند.

مطالعات برکستون چند حوزه را پوشش می داد، از قبیل نوار SFRM برای اعضاء، رفتار لرزه ای قاب های تحت SFRM با موضوع بار چرخشی، توزیع حرارت در مقاطع، در مورد آسیب دیدگی SFRM و سپس تحلیل های سازه ای بر روی قدرت ستون در معرض حریق، قاب های SFRM صدمه ندیده برای تئوری ستون قوی تیر ضعیف طراحی شده بودند که پس از آن تحت زلزله طراحی، قاب ها به میزان ۱درصد با فشار رانده شدن و در مرحله بعد به میزان ۴-۳درصد رانده شدند. اگرچه در سطح ۱درصد رانش تنها شکستگی SFRM رخ داد و در ۴-۳درصد رانش باعث پاره شدن SFRM با توجه به کمانش تیر اتفاق افتاد.

پیسونتی و همکاران (۲۰۱۱) بررسی عملکرد اتصالات کامپوزیتی فولاد- بتن را هنگامی که فعالیت های لرزه ای، بارهای آتش را بدنبال دارد، با استفاده از تحلیل های عددی و آزمایش های تجربی نشان دادند که طراحی اتصالات کامپوزیت برای آتش یا زلزله بطور جداگانه نمی تواند حداقل مقاومت موردنیاز را فراهم کند اگر موضوع حریق پس از زلزله را در پی داشته باشد. سپس آنها پیشنهاد می دهند که حداقل مقاومت حرارتی در مورد حریق پس از زلزله می بایست ۱۵ دقیقه باشد و بر این اساس یک روش طراحی پیشنهاد می دهند. فاگیانو و همکاران (فاگیانو و جورجیو، ۲۰۱۰; فاگیانو و مازولانی، ۲۰۱۱) بررسی بر روی سازه های فولادی در معرض PEF انجام دادن، آنها تحلیل دوگانه ای که شامل زلزله و آتش می شد را اجرا نمودن؛ و نشان دادن که سازه های در معرض زلزله آسیب پذیرتر هستند نسبت به سازه های آسیب دیده از آتش. سپس بر اساس روش موسسه مدیریت بحران فدرال (FEMA) 356، فاگیانو و همکاران، توسعه یک روش که ارزیابی توانمند نامیده می شود، برای ارزیابی عملکرد ساختمان های در معرض زلزله و پیشنهاد سطوح عملکرد آتش برای شرایط مختلف آتش مطرح کردند. روش پیشنهادی با توجه به رده مشخصات سازه های فولادی مورد آزمایش قرار گرفت. مطالعات شامل یک تحلیل متوالی از قاب در معرض زلزله و بدنبال آن آتش است. در همان زمان رفتار سازه در طول PEF مورد بررسی واقع می شود.

طراحی سازه های ایمن در برابر حریق پس از زلزله

عوامل مؤثر در نرخ مقاومت در برابر آتش را می توان به دو پارامتر ویژگی های ساختمان ها و نوع کاربری آن ربط داد.
از جمله آئین نامه های موجود در زمینه طراحی ساختمان ها در برابر آتش عبارتند از: ,CEN 1994 NRCC 2005 IBC 2006 که به ضوابط مربوط به حریق قبل از زلزله می پردازند و در آنان ضوابطی در مورد طراحی آتش سوزی پس از زلزله نیامده است، اما اصول طراحی ساختمان ها در مقابل آتش را می توان بصورت زیر خلاصه کرد:

الف- مدل سازی آتش یک فرآیند پیچیده است که در دو بخش زیر می توان بیان کرد:

• روشی که بوسیله آن دمای تولیدشده توسط آتش مورد بحث قرار می گیرد و آن را آتش طراحی می نامند.
• خواص موقتی و فضایی افزایش دمای مورد بررسی که به عضوهای سازه ای اعمال می شود و به آن شرایط مرزی می گویند. بر اساس این فرآیندها، رفتار مکانیکی و گرمایی اعضاء فاقد پوشش محافظتی ضدحریق در دماهای بالا را می توان توضیح داد. نهایتاً، رفتار سازه ای در دمای بالا مورد ارزیابی قرار می گیرد.

ب- پارامترهای مؤثر در فاز طراحی ایمنی آتش را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:

• حد آسیب برای خرابی سازه ها
• ضوابط لازم جهت جلوگیری از فروپاشی سازه
• محدودیت تغییر شکل اعضاء سازه جهت به حداقل رسانیدن تأثیر منفی بروی اجزاء غیر سازه ای و سیستم محافظت از آتش
• معیارهای جلوگیری از خرابی پیش رونده در ساختمان ها

پ- شناخت رفتار اعضاء سازه ای و غیر سازه ای در ترکیبات بارگذاری ناشی از زلزله و بدنبال آن آتش سوزی پس از زلزله، با در نظر گرفتن کاربری ساختمان بصورت زیر است:

• نوع مصالح ساختمانی مصرفی
• امکانات و کاربری ساختمان
• از دست رفتن مخازن آب جهت اطفاء حریق
• زمان پاسخ ساکنین و نیروهای امدادی
• گسترش آتش در اثر سرعت باد و مواد قابل سوختن در ساختمان
• ابعاد بازشوها و محل قرارگیری آنها
• وجود سازه های چوبی (آمریکای شمال) و خطوط گازرسانی شهری

ت- دلایل بوجود آمدن و گسترش آتش سوزی پس از زلزله عبارتنداز:

• واژگونی شمع ها و اجاق های خوراک پزی در اثر تکان های زمین لرزه
• آتش سوزی به روش های مختلف منجمله: خطوط تأسیساتی مانند خطوط لوله گاز، اتصال کوتاه سیم کشی های برق، تراوش مواد قابل احتراق از قبیل بنزین، مشتقات آن و مواد الکی
• عدم اطلاع از رخ دادن حریق بدلیل اضطراب پس از زلزله
• آسیب رسیـدن به ایستگاه هـای آتش نشـانی و خطوط حمل ونقل

طراحی رفتار آتش

برای شروع یک آتش، سه مؤلفه اصلی باید بصورت همزمان وجود داشته باشند؛ اکسیژن، مواد احتراق پذیر و منبع گرما

فازهای یک آتش را می توان به سه قسمت تقسیم کرد.

قسمت اول: عبارت احتراق (قبل از تخلیه) بیانگر یک آتش ایجاد شده می باشد که می تواند در حضور اکسیژن کافی و مواد احتراق پذیر رشد کند یا می تواند بوسیله سیستم های حفاظتی فعال و تیم های نجات متوقف شود. اگر آتش به رشد خود ادامه دهد و دما به حدود ۵۵oC برسد، یک نقطه انتقالی وجود خواهد داشت به نام تخلیه الکتریکی

قسمت دوم: که پس از احتراق فاز گرم شدگی شروع می شود. در حین فاز گرم شوندگی، آتش کاملاً گسترش می یابد و همه سوخت های موجود سوخته می شوند که باعث آزادسازی گرما می شود. مدت فاز گرم شوندگی به عوامل مختلفی بستگی دارد که مهم ترین آنها، اینرسی گرمایی مواد احتراق پذیر آتش کنترل شده با سوخت) و قابلیت دسترسی اکسیژن (آتش کنترل شده با تهویه) می باشند. نرخ آزادسازی گرما تابعی از نرخ سوخت است که مرتبط با بعد و موقعیت بازشوها می باشد. در حقیقت، برای مقادیر مشخص مواد احتراق پذیر درون این قسمت، این اندازه و موقعیت بازشوهاست که مشخص می کند فاز گرم شوندگی کنترل شده با سوخت است یا کنترل شده با تهویه که به نرخ های مختلف می انجامد. اگر یک آتش نتواند قبل از تخلیه متوقف شود، فاز گرم شوندگی به جدی ترین قسمت یک آتش، براساس شکست سازه ای تبدیل می شود و عضوهای سازه ای باید مقاومت کافی در برابر آتش برای جلوگیری از فروپاشی داشته باشند.

قسمت سوم: فاز فاسدشدن (سردشوندگی) است. زمانی که بیش از ۷۰% مواد قابل احتراق مصرف شود یا وقتی که دیگر اکسیژن کافی وجود نداشته باشد، آتش کمتر شده و دما با زمان کاهش می یابد. رفتار سازه ای در فاز سردشدگی نیز با اهمیت است، خصوصاً در اتصالات سازه های فولادی. در حین فاز سردشدگی، نیروهای کششی وسیع در تیرهای دارای نیروی محوری به وجود می آیند که ممکن است یک فروپاشی سریع رخ دهد. این موضوع از این مطلب ناشی می شود که پیچ و مهره ها، جوش ها و عضوهای سازه، از مواد مشابهی مثل سازه استفاده نمی کنند که این امر به مقادیر مختلف اتلاف دما می انجامد. (هانوس، ۲۰۱۰)

منحنی های طراحی آتش

دو روش برای طراحی در مقابل آتش وجود دارد که در قالب دو منحنی ارائه گردیده اند. این دو روش عبارتند از:

یکی منحنی زمان – دما که بر اساس منحنی های استاندارد ISO بوده و روش نسبتاً قدیمی تری می باشد و دیگری منحنی آتش طبیعی یا IBMB که بر اساس رفتار طبیعی آتش است. هر دو مدل یعنی منحنی زمان – دما و آتش طبیعی با فرض یک آتش سوزی به طور کامل توسعه یافته بوکانان، ۲۰۱۰) ارائه شده اند. آتش طبیعی بعد از نقطه حداکثر کاهش می یابد. در حالیکه منحنی آتش استاندارد بطور مداوم افزایش می یابد. با این وجود آزمون های تجربی نشان می دهد که منحنی آتش طبیعی، بسیار شبیه به آتش واقعی است. همان طور که در عملکرد مبتنی بر آئین نامه های آتش، آن است که تلاش برای شبیه سازی یک آتش واقعی تر است، (زهفوس و هاسر، ۲۰۰۷) در نتیجه منحنی های آتش طبیعی سازگاری بیشتری با مفهوم آئین نامه های مبتنی بر عملکرد از منحنی آتش استاندارد دارند.

در منحنی های طبیعی آتش، شرایط مرزی محفظه فضای) آتش در ارتباط با بار آتش، شرایط تهویه، خصوصیات گرمایی و هندسی فضای اطراف (دیوارهای اطراف) را در نظر می گیرد. در منحنی های طبیعی آتش IBMB پارامترها بوسیله شبیه سازی های تعادل گرمایی و با در نظر گرفتن تعداد زیادی از آتش های طراحی طبیعی بوسیله پارامترهای مختلف ذکر شده در بالا بدست آمده اند. منحنی های آتش پارامتری IBMB برای توصیف فعالیت گرمایی آتش طبیعی در ساختمان های مسکونی و اداری شامل آتش سوزی اتاق به اتاق واقعی، مناسب هستند، برخلاف منحنی های دما زمان در آئین نامه های Euro code 1، منحنی های آتش پارامتری IBMB به طور مستقیم از گرمای آزاد شده که آتش طرح تعریف می کند، بدست می آید. بر اساس تعاریف بنیادی بالا، یک سناریوی طراحی آتش را می توان پیشنهاد نمود. سناریوی طراحی آتش باید جوانب مختلف یک قسمت مثل نوع اشغال، مقادیر مواد احتراق پذیر و اندازه و موقعیت بازشوها را پوشش دهد. در نبود اطلاعات کافی در رابطه با انتقال حرارت، منحنی های اسمی آتش ارائه می شوند که عمدتاً بر اساس مطالعات تجربی یا مشاهدات در آتش های پس از تخلیه الکتریکی اند و معمولاً نتایج پراکنده ای را نشان می دهند.

علاوه بر این، هیچ فاز سردشدگی مورد بررسی قرار نمی گیرد. عمدتاً با فرض بهترین وضعیت (که به معنی تولید سریع ترین افزایش دما در بخش می باشد) منحنی های استاندارد آتش گسترش می یابند.

به هر حال معمولاً یک اختلاف قابل توجه بین نتایج منحنی های استاندارد آتش و مدت آتش های واقعی وجود دارد. در مقابل، منحنی های طبیعی آتش واقعی تر هستند، چون نه فقط خواص و هندسه گرمایی بازشوها و دیوارها به صورت مستقیم در نظر گرفته می شوند، بلکه حتی موقعیت سیستم های متوقف سازی آتش در محل و خارج از محل (مثل تیم های نجات در دسترس) نیز بکار گرفته می شود. منحنی های طبیعی آتش با مفهوم طراحی بر اساس عملکرد سازگارترند.

الف) منحنی های اسمی آتش
از طرف دیگر، مشاهدات و آزمایشات تجربی تائید کرده اند که آتش ها عموماً محدود به یک طبقه نیستند؛ بلکه معمولاً به طبقات دیگر نیز گسترش می یابند. هنوز هم تخمین نرخ گسترش عمودی آتش بین طبقات، با توجه به اینکه وابسته به عوامل متعددی است، کار مشکلی می باشد. برای مثال، شاهدان عینی گفته اند که در رویدادهای اخیر در برج ویندسور در مادرید (۲۰۰۵) و برج تامویل در دوبی (۲۰۱۲)، گسترش آتش به دیگر طبقات، بین ۶ تا ۳۰دقیقه طول کشید.
بنابراین، یک سری تحقیقات باید برای درک رفتار سازه ای در حین حرکت عمودی آتش صورت گیرد. یکی از فواید این کار فرضیه حرکت عمودی آتش و مشاهده رفتار سازه ای در حین رژیم سردشدگی است.
بررسی رفتار سازه ای درحالی که برخی از اعضا، گرما را تجربه می کنند و برخی دیگر سرما، امری مهم است. این اختلاف در رفتار ممکن است به یک فروپاشی سریع، به گونه ای که قبلاً ذکر شد، بیانجامد.

روش آنالیز

تحلیل غیرخطی آتش سوزی پس از زلزله شامل سه مرحله است: استفاده از بارهای ثقلی، بارهای زلزله و بار آتش در ابتدا سازه توسط یک نرم افزار اجزاء محدود مدل گردیده و سپس تحت تأثیر بارهای ثقلی وارده از سقف قرار گرفته و در گام بعدی نیروهای یک زلزله فرضی به سازه اعمال می گردد. بدنبال آن و پس از ایجاد تغییر شکل ها و تنش های ماندگار در سازه، مدل تحت تأثیر یک آتش سوزی فرضی که مشخصات آن از منحنی های آتش بدست می آید، قرار می گیرد.

رفتار فولاد تحت اثر آتش

مشخصات مکانیکی و حرارتی مواد و مصالح که در مقابل آتش قرار می گیرند، به طور قابل ملاحظه ای تغییر می کنند. به نحوی که در بسیاری از موارد باعث ایجاد مقادیر زیاد تنش های حرارتی در سازه ها می شوند. بعلاوه هنگامی که یک ماده مرکب ناهمگن با مشخصات حرارتی متفاوت، در معرض حرارت های در حال افزایش قرار می گیرند، تنش های حرارتی ناهمسان می توانند باعث زوال سریع و خرابی شوند.

فولاد بعنوان یک ماده حساس در مقابل حرارت در حال افزایش، با ضریب حرارتی بسیار بالا شناخته شده است. این مشخصات منجر به افت شدید در مقاومت و مدول الاستیسیته در مواجهه با حرارت در حال افزایش می شود. هنگامی که حرارت به حدود ۵۰۰ درجه سانتی گراد می رسد، مقاومت نهایی فولاد تا حدود ۵۰ درصد کاهش می یابد.