از پلاسکو درس بگیریم: آمریکایی‌‏ها پس از حادثه ۱۱سپتامبر چگونه برج‌‏ها را مقاوم می‌‏سازند؟

هنگامی که ساختمان‌‌‌‌‏ها فرو می‌‌‌‌‏ریزند، ممکن است ده‌‌‌‌‏ها، صدها یا هزاران نفر کشته شوند و این همیشه تراژدی و مشکل مهم مهندسی است.

برای همین باید از وقوع حوادثی چون ساختمان پلاسکو، ساختمان فدرال در شهر اوکلاهما در سال ۱۹۹۵، برج‌‌‌‌‌‏های مرکز تجارت جهانی در سال ۲۰۰۱ و بسیاری دیگر جلوگیری کرد.

آتش‌‌‌‌‏سوزی ساختمان پلاسکو در تهران و حمله به ساختمان مورا فدرال اوکلاهما در آمریکا و وقایع مشابه به ما می‌‌‌‌‏آموزد که یک ساختمان چگونه می‌‌‌‌‏تواند سقوط  تصاعدی را تجربه کند حتی اگر فقط چند ستون آن تخریب شده باشد.

ساختمان مورا نه طبقه بلند داشت و از بتون آرمه ساخته شده بود.انفجار تروریستی یک کامیون باری در مقابل ساختمان  در تاریخ ۱۹ آوریل ۱۹۹۵ باعت تضیف شدن بخش کلیدی ساختمان شد، اما کل ساختار آنرا تخریب نکرد.

تنها چند ستون به دلیل انفجار ازبین رفت.اما با سقوط آنها، ستون‌‌‌‌‌‏های سالم قادر به تحمل بار اضافی نبودند در نتیجه در حدود نیمی از ساحتمان فرو ریخت. اگرچه بخش بزرگی از ساختمان ایستاده باقی ماند، ولی ۲۶۸ نفر از جمله کودکان مهد کودک کشته شدند. یک ماه پس از حمله، بقیه ساختمان نیز بدلیل امن نبودن تخریب شد. این مکان در حال حاضر بنای یادبودی برای قربانیان است.

پدیده مشابه، فروپاشی برج‌‌‌‌‌‏های مرکز تجارت جهانی در ۱۱ سپتامبر سال ۲۰۰۱ بود که منجر به کشته شدن سه هزار نفر شد. به دلیل درجه حرارت بالای ناشی از سوخت هواپیما ستون‌‌‌‌‌‏های فلزی هر دو برج قدرتشان را از دست دادند. درنتیجه  بار بیش از حدی بر دیگر ساختار تکیه گاهی برج‌‌‌‌‌‏ها وارد آمد.

تا قبل از این حملات،  بیشتر ساختمان‌‌‌‌‌‏ها در ایالات متحده مقاوم در برابر فروپاشی کامل ساخته شده بودند. اما هنوز برداشتی از فروپاشی تصاعدی نداشتند و به ندرت چنین چیزی دیده شده بود .فروپاشی تصاعدی یعنی هر سقف فقط تحمل خودش را دارد و وزن بیشتر از آن باعث تخریب سقف روی سقف پاینی شده و کل برج بصورت تصاعدی تخریب می‌‌‌‌‌‏شود.

هم اکنون از حادثه آتش سوزی ساختمان پلاسکو و حادثه ۱۱ سپتامبر می‌‌‌‌‏دانیم که فروپاشی تصاعدی تهدیدی مهم است. دو راه عمده برای کاهش چنین اتفاقات محتملی شناسایی شده است که می‌‌‌‌‌‏توان به بهبود طراحی سازه و تقویت مصالح ساختمانی اشاره کرد. اجرای این دو باعث افزایش مقاومت در برابرانفجار یا آتش سوزی خواهد شد.

اقتباس از محافظت در برابر زلزله

تحقیقات راهی پیدا کرده که زمانی که ستون‌‌‌‌‌‏ها تحت فشار یا خم هستند هنوز مقاوم بمانند. این ویژگی، انعطاف پذیری یا شکل پذیری نامیده می‌‌‌‌‌‏شود. انعطاف پذیری بیشتر باعت کاهش فروپاشی تصاعدی می‌‌‌‌‏شود. در اصل این یک نگرانی مشترک در ساخت و ساز در مناطق زلزله خیز نیز است.

کد‌‌‌‌‌‏ها و قوانین ساخت و سازی که از سوی انجمن‌‌‌‌‌‏های مهندسی آمریکایی وضع شده لازم می‌‌‌‌‌‏‌‌‌‌‌‏دانند که ساختار تکیه گاهی برج‌‌‌‌‌‏ها، انعطاف پذیری بالا و استقامت در برابر زلزله‌‌‌‌‏ای بسیار عظیم و نادر که احتمال وقوع آن هر دو هزار سال یک بار است را داشته باشد.

قوانین به گونه‌‌‌‌‌‏ای هستند که در زمان وقوع زلزله‌‌‌‌‌‏ای بزرگ برج‌‌‌‌‌‏ها تخریب نمی‌‌‌‌‌‏شوند. اما با رعایت تمام این قوانین هنوز نمی‌‌‌‌‏توان انتظارداشت که در صورت آتش‌‌‌‌‌‏سوزی یا وقوع حملات تروریستی هیچ آسیبی به ساختمان  وارد نیاید. زیرا زلزله از پایین تخریب می‌‌‌‌‌‏کند و متفاوت از انفجارهایی است که درسطح زمین رخ می‌‌‌‌‌‏دهد.

عنصر کلیدی دیگرکه مهندسین سازه  باید در نظر بگیرند، سیستم‌‌‌‌‌‏های جایگزین است. یعنی چگونگی طراحی ساخت و تقویت تیرها و ستون‌‌‌‌‌‏ها. یعنی ستون‌‌‌‌‌‏های جایگزینی در نظر گرفته شوند که در صورت انفجار ریختن یک ستون باعث فروپاشی کل ساختمان نشود.

در حال حاضر در آمریکا چند استاندارد برای سیستم جایگزین به منظور بهبود مقاومت در برابر انفجار وجود دارد. اما موسسه ملی علوم ساختمانی آمریکا چند دستورالعمل طراحی مخصوص در نظر گرفته است.

قوی‌‌‌‌‏تر کردن بتن

موادی که ساختمان از آن ساخته شده نیز مهم است؛ نه تنها ستون‌‌‌‌‏های فلزی در ساختمان ۵۴ ساله پلاسکو، بلکه ستون‌‌‌‌‌‏های فلزی برج‌‌‌‌‌‏های مرکز تجارت جهانی هم بسرعت قدرتشان را از دست دادند.

اما بتن در این درجه حرارت گرم می‌‌‌‌‌‏شود ولی دست خوش تغییرات فیزیکی یا شیمیایی عمده‌‌‌‌‌‏ای نمی‌‌‌‌‌‏شود. بتن خواص مکانیکی را حفط می‌‌‌‌‌‏کند و به بیانی دیگر بتن عملا نسوز است.

ساختمان‌‌‌‌‌‏ جدید مرکز تجارت جهانی از این مزیت بهره برده ‌‌‌‌‌‏است. در هسته خود با بتنی به ضخامت ۹۰ سانتی‌‌‌‌‏متر تقویت شده‌‌‌‌‌‏ است که ارتفاع کامل ساختمان را پوشش می‌‌‌‌‌‏دهد. علاوه بر این حاوی مقدار زیادی از میلگرد‌‌‌‌‌‏های تقویت کننده خاص هستند. این دیوارها از بتن با مقاومت خیلی بالا ساخته شده‌‌‌‌‌‏اند.

یک انفجار فشار بسیار زیادی را تولید می‌‌‌‌‌‏‌‌‌‌‌‏کند. چگونگی آن بستگی به بزرگی انفجار ونزدیکی آن به محل دارد. اگربتن به اندازه کافی قوی نباشد با فشار زیاد خرد می‌‌‌‌‌‏شود.

در حال حاضر بتن مستحکم سنتی شامل یک چارچوب است که میلگرد‌‌‌‌‌‏های فولادی داخل آن قرار می‌‌‌‌‌‏گیرند و در سال های اخیر پیشرفت بیشتری داشته است. به منظور افزایش سختی و مقاومت بتن در برابر انفجار، میکروفیبرهای فولادی سوزنی شکل با مقاومت بالا با بتن مخلوط می‌‌‌‌‌‏شوند که مانع از گسترش هرگونه ترک ناشی از انفجار یا سایر نیروهای شدید می‌‌‌‌‌‏شود.

این ترکیب از فولاد و بتن، فوق‌‌‌‌‌‏العاده قوی و بسیار انعطاف پذیر است. تحقیقات نشان داده است این ماده دربرابر انفجار، بسیار مقاوم است که به نام شاهکار فوق‌‌‌‌‌‏العاده بالای الیاف بتن شناخته می‌‌‌‌‌‏شود. در نتیجه می‌‌‌‌‌‏توانیم انتظار داشته باشیم طراحان و سازندگان آینده با استفاده از این مواد ساختمان‌‌‌‌‌‏های خود را مقاوم‌‌‌‌‌‏تر در برابر آتش، زلزله و حملات بسازند و البته تنها یک راه حل برای کمک به جلوگیری از این نوع تراژدی در آینده است.