فضای امن در ساختمان؛ یک فضای مقاوم یا یک سیستم مهندسیشده
طراحی و مقاومسازی فضای امن در ساختمان یکی از راهکارهای مهم در کاهش آسیبپذیری افراد در برابر تهدیدات و شرایط بحرانی است. اما فضای امن را نمیتوان صرفاً به یک اتاق با دیوارهای ضخیم یا یک زیرزمین محدود کرد.
یک فضای امن زمانی میتواند عملکرد مورد انتظار خود را داشته باشد که جانمایی، سیستم سازهای، اجزای پیرامونی، اتصالات، بازشوها، سقف، کف و تأسیسات آن متناسب با سناریوی تهدید بررسی شده باشند.
در مبحث ۲۱ مقررات ملی ساختمان، موضوع فضای امن در کنار مباحثی مانند بارهای ناشی از انفجار، مشخصات دینامیکی مصالح، روشهای تحلیل و طراحی سازه و انهدام پیشرونده مطرح شده است. بنابراین، طراحی فضای امن یک موضوع صرفاً معماری نیست و نیازمند هماهنگی میان معماری، سازه و تأسیسات است.
چرا ارزیابی سازهای فضای امن اهمیت دارد؟
ممکن است در یک ساختمان، فضایی در بخش مرکزی یا زیرزمین بهعنوان فضای امن انتخاب شود؛ اما این موضوع بهتنهایی تضمینکننده عملکرد آن نیست.
برای مثال، اگر دیوار فضای امن ظرفیت کافی داشته باشد ولی سقف، اتصالات، درها یا عناصر پیرامونی در برابر سناریوی موردنظر آسیبپذیر باشند، عملکرد کل فضا میتواند تحت تأثیر قرار گیرد.
از طرف دیگر، آسیب یک عضو سازهای در مجاورت فضای امن ممکن است موجب انتقال بار به اعضای دیگر و گسترش خرابی شود. به همین دلیل، ارزیابی فضای امن باید علاوه بر رفتار موضعی، رفتار سیستم سازهای و مسیر انتقال بار را نیز در نظر بگیرد.
فضای امن باید در کجای ساختمان قرار گیرد؟
جانمایی یکی از نخستین تصمیمات مؤثر بر عملکرد فضای امن است.
مطابق الزامات مبحث ۲۱، فضای امن نباید در مسیر مستقیم موج انفجار قرار داشته باشد و تا حد امکان در بخش مرکزی ساختمان و در میان سایر فضاها پیشبینی شود؛ همچنین در این مبحث وجود حداقل یک دیوار بین فضای امن و جداره خارجی ساختمان مورد توجه قرار گرفته است.
این موضوع از دیدگاه مهندسی اهمیت زیادی دارد، زیرا قرارگیری فضای امن در قسمتهای داخلی ساختمان میتواند میزان مواجهه مستقیم آن با برخی آثار خارجی انفجار و همچنین احتمال ورود آوار را کاهش دهد. برای مطالعه سیستم مهار آوار در برابر انفجار کلیک کنید.
بنابراین، جانمایی مناسب اولین لایه حفاظت از فضای امن است و مقاومسازی سازهای، لایه بعدی حفاظت محسوب میشود.
ارزیابی آسیبپذیری فضای امن چگونه انجام میشود؟
در ساختمانهای موجود، پیش از اجرای هرگونه عملیات مقاومسازی باید ابتدا وضعیت واقعی ساختمان و فضای موردنظر ارزیابی شود.
یک فرآیند مهندسی برای ارزیابی فضای امن میتواند شامل مراحل زیر باشد:
۱. شناسایی سیستم سازهای
ابتدا باید مشخص شود ساختمان دارای چه سیستم باربری است؛ برای مثال:
- قاب خمشی بتنآرمه
- قاب خمشی فولادی
- سیستم دوگانه
- دیوارهای باربر
- دیوارهای برشی
- سازههای مرکب
شناخت سیستم سازهای برای تعیین مسیر انتقال بار و شناسایی اعضای بحرانی ضروری است.
۲. برداشت وضع موجود
در ساختمانهای موجود، نقشههای سازهای، جزئیات اجرایی، مشخصات مصالح و وضعیت واقعی اعضا باید بررسی شوند.
در صورت نبود مدارک کافی، برداشت میدانی و آزمایشهای لازم میتواند برای تعیین مشخصات واقعی سازه مورد استفاده قرار گیرد.
۳. شناسایی نقاط آسیبپذیر
در این مرحله باید مشخص شود کدام قسمتها میتوانند عملکرد فضای امن را محدود کنند؛ از جمله:
- دیوارها
- سقف
- کف
- ستونها
- تیرها
- اتصالات
- بازشوها
- درها
- اجزای نما
- عناصر غیرسازهای
۴. تعیین سناریوی بارگذاری
رفتار ساختمان در برابر انفجار به شرایط مختلفی مانند نوع انفجار، محل وقوع، فاصله، سطح مواجهه و نحوه اعمال موج بستگی دارد.
مبحث ۲۱ برای بارهای ناشی از انفجار، حالتهایی مانند انفجار در هوای آزاد، انفجار سطحی، انفجار داخلی و انفجار در داخل زمین را مورد بررسی قرار میدهد.
۵. تحلیل و ارزیابی عملکرد
پس از مشخص شدن بارگذاری، پاسخ اعضای سازهای و سطح آسیب قابل قبول بررسی میشود.
در مبحث ۲۱ فصل مستقلی به روشهای تحلیل و طراحی سازهها اختصاص داده شده و موضوعاتی مانند تحلیل دینامیکی غیرارتجاعی و روش استاتیکی معادل در آن مطرح شده است.
رفتار فضای امن در برابر بار انفجار
یکی از تفاوتهای اساسی طراحی فضای امن با طراحی متعارف ساختمان، ماهیت بسیار سریع و دینامیکی بار انفجار است.
بار انفجار میتواند در مدت بسیار کوتاهی فشار قابل توجهی را به سطح سازه وارد کند. در نتیجه، رفتار عضو تنها با بررسی ظرفیت استاتیکی آن قابل توصیف نیست.
مبحث ۲۱ نیز به همین دلیل در فصلهای مربوط به سازه، موضوعاتی مانند:
- پاسخ استاتیکی و دینامیکی
- ویژگیهای دینامیکی مصالح
- سامانههای سازهای مناسب برای مقاومت در برابر انفجار
- تحلیل دینامیکی
- معیارهای پذیرش رفتار عضو
را مورد توجه قرار میدهد.
بنابراین، در طراحی فضای امن در برابر انفجار باید علاوه بر مقاومت نهایی، شکلپذیری، نحوه شکست و میزان تغییرشکل اعضا نیز بررسی شود.
دیوار فضای امن؛ مهمترین عضو حفاظتی
دیوارهای فضای امن معمولاً یکی از مهمترین عناصر برای کاهش اثرات مستقیم و ثانویه تهدید هستند.
اما افزایش ضخامت دیوار بهتنهایی یک راهکار مقاومسازی محسوب نمیشود.
در طراحی یا مقاومسازی دیوار باید مواردی مانند موارد زیر بررسی شوند:
- ظرفیت خمشی
- ظرفیت برشی
- شکلپذیری
- آرماتورگذاری
- نحوه اتصال دیوار به سقف و کف
- شرایط تکیهگاهی
- بازشوها
- احتمال جداشدگی و شکست موضعی
در سازه بتنآرمه، جزئیات آرماتورگذاری و اتصال دیوار به سایر اعضا میتواند نقش تعیینکنندهای در عملکرد آن داشته باشد.
چرا سقف فضای امن به اندازه دیوار اهمیت دارد؟
یکی از اشتباهات متداول در ایجاد فضای امن، تمرکز بیش از حد بر دیوارها و نادیده گرفتن سقف است.
در صورتی که سقف فضای امن در برابر بارهای واردشده عملکرد مناسبی نداشته باشد، افزایش ظرفیت دیوارها نمیتواند عملکرد کلی فضا را تضمین کند.
از این رو، فضای امن باید به شکل یک محفظه سازهای یکپارچه شامل:
دیوار + سقف + کف + اتصالات
بررسی شود.
در ساختمانهای موجود نیز باید مشخص شود که آیا دال، تیرها و اعضای نگهدارنده ظرفیت لازم را دارند یا خیر.
نقش ستونها و تیرها در ایمنی فضای امن
فضای امن درون یک ساختمان مستقل از سیستم سازهای اصلی نیست.
اگر یک ستون در مجاورت فضای امن تحت آسیب شدید قرار گیرد، بار آن میتواند به اعضای دیگر منتقل شود و شرایط جدیدی در سازه ایجاد کند.
به همین دلیل، در ساختمانهای مهم باید علاوه بر بررسی ظرفیت موضعی فضای امن، پیوستگی سازه و مسیرهای جایگزین انتقال بار نیز بررسی شود.
این موضوع مستقیماً با مفهوم فروپاشی پیشرونده ارتباط دارد.
فضای امن و انهدام پیشرونده
یکی از خطرات مهم در ساختمانهای تحت تهدید، گسترش یک خرابی موضعی به بخشهای بزرگتر سازه است.
به این پدیده انهدام پیشرونده (Progressive Collapse) گفته میشود.
برای مثال، آسیب شدید یک ستون میتواند موجب تغییر مسیر انتقال بار شود. اگر اعضای اطراف ظرفیت کافی برای تحمل بارهای جدید نداشته باشند، خرابی میتواند به قسمتهای بیشتری از ساختمان گسترش پیدا کند.
مبحث ۲۱ فصل مستقلی را به انهدام پیشرونده اختصاص داده و روشهایی مانند مسیر جایگزین بار و روش ظرفیت ویژه را در چارچوب طراحی مطرح میکند.
بنابراین در پروژههایی که فضای امن اهمیت بالایی دارد، ارزیابی احتمال گسترش خرابی در اطراف آن میتواند بخش مهمی از فرآیند طراحی باشد.
بازشوها؛ نقطه ضعف مهم در فضای امن
در بسیاری از موارد، عملکرد فضای امن به دلیل ضعف دیوارها نیست؛ بلکه بازشوها به نقطه آسیبپذیر تبدیل میشوند.
پنجرهها، درها و سایر بازشوها باید متناسب با سطح حفاظت موردنظر بررسی شوند.
همچنین شکست شیشه، جداشدگی نما و پرتاب قطعات میتواند حتی در شرایطی که سیستم اصلی ساختمان پایدار باقی مانده است، برای افراد داخل ساختمان خطر ایجاد کند.
به همین دلیل، طراحی فضای امن باید علاوه بر سیستم باربر اصلی، اجزای غیرسازهای را نیز در نظر بگیرد.
مقاومسازی فضای امن در ساختمانهای موجود
در ساختمانهای موجود، همیشه امکان ساخت یک فضای امن جدید وجود ندارد. در چنین شرایطی میتوان ابتدا یک فضای مناسب را شناسایی و سپس ظرفیت آن را ارزیابی کرد.
با توجه به نتایج ارزیابی، روش مقاومسازی میتواند شامل موارد مختلفی باشد؛ برای مثال:
تقویت دیوارها
افزایش ظرفیت خمشی و برشی و بهبود رفتار دیوار با روش مناسب پروژه.
تقویت سقف
افزایش ظرفیت دال یا تقویت اعضای نگهدارنده در صورت وجود ضعف سازهای.
تقویت اتصالات
بهبود انتقال نیرو بین دیوار، سقف، کف و سایر اعضای سازهای.
کاهش آسیبپذیری اجزای غیرسازهای
مهار مناسب نما، تجهیزات و قطعاتی که در اثر انفجار یا ریزش میتوانند به عامل آسیب تبدیل شوند.
اصلاح بازشوها
بررسی و تقویت درها، پنجرهها و سایر نقاط نفوذپذیر فضای امن.
ایجاد مسیر انتقال بار مطمئنتر
در پروژههای خاص، ممکن است لازم باشد مسیرهای انتقال بار و ظرفیت اعضای پیرامونی نیز اصلاح شوند.
آیا زیرزمین همیشه فضای امن محسوب میشود؟
خیر.
زیرزمین میتواند در برخی ساختمانها گزینه مناسبی برای جانمایی فضای امن باشد، اما زیرزمین بودن بهتنهایی به معنای ایمن بودن فضا نیست.
ظرفیت سازهای، دسترسی، خروج اضطراری، شرایط دیوارها و سقف، تأسیسات، تهویه، خطر ریزش و ارتباط آن با سیستم سازهای ساختمان باید بررسی شود.
همچنین مبحث ۲۱ امکان استفاده از فضاهایی مانند راهروهای داخلی، اتاقها، انبارها و زیرزمین را در صورت فراهم بودن شرایط لازم برای عملکرد فضای امن مورد توجه قرار داده است.
فضای امن و اجزای غیرسازهای
ایمنی فضای امن فقط به اعضای باربر محدود نمیشود.
در یک حادثه شدید، اجزایی مانند:
- شیشه
- نما
- دیوارهای جداکننده
- سقفهای کاذب
- تجهیزات
- تأسیسات
- کمدها و اجسام سنگین
میتوانند در اثر فشار، ضربه یا ریزش ساختمان آسیب ببینند.
بنابراین یکی از اهداف طراحی مناسب فضای امن، کاهش احتمال ایجاد آسیب ثانویه برای افراد داخل فضا است.
تأسیسات فضای امن چه نقشی دارند؟
برای عملکرد مناسب فضای امن، تأسیسات نیز باید متناسب با سناریوی بحران طراحی یا ارزیابی شوند.
در مبحث ۲۱، برای تأسیسات مکانیکی و برقی و همچنین تأسیسات فضای امن ملاحظات مستقلی ارائه شده است.
بنابراین در یک پروژه واقعی باید هماهنگی میان سه بخش اصلی انجام شود:
سازه + معماری + تأسیسات
عدم هماهنگی این سه بخش میتواند باعث شود فضای طراحیشده از نظر تئوری مقاوم باشد اما در شرایط واقعی عملکرد مورد انتظار را نداشته باشد.
چکلیست ارزیابی فضای امن
برای یک ارزیابی اولیه میتوان موارد زیر را بررسی کرد:
| پارامتر | موضوع مورد بررسی |
|---|---|
| جانمایی | فاصله از جداره خارجی و مسیر مستقیم تهدید |
| سیستم سازهای | نوع سیستم باربر و مسیر انتقال نیرو |
| دیوارها | ظرفیت خمشی، برشی و جزئیات اجرایی |
| سقف | ظرفیت و نحوه اتصال |
| کف | ظرفیت و پیوستگی با دیوارها |
| ستونها | احتمال آسیب و انتقال بار |
| اتصالات | پیوستگی و انتقال نیرو |
| بازشوها | درها، پنجرهها و نقاط ضعف |
| اجزای غیرسازهای | نما، شیشه و تجهیزات |
| انهدام پیشرونده | احتمال گسترش خرابی |
| تأسیسات | تهویه، برق و سایر تجهیزات ضروری |
| خروج | دسترسی و مسیر خروج اضطراری |
طراحی فضای امن؛ از یک اتاق مقاوم تا یک سیستم تابآور
یک فضای امن واقعی نباید بهعنوان یک اتاق منفرد در ساختمان دیده شود.
فضای امن بخشی از یک سیستم بزرگتر است که عملکرد آن به رفتار سازه اصلی، معماری، اجزای غیرسازهای و تأسیسات وابسته است.
به همین دلیل، در پروژههای جدید بهتر است الزامات فضای امن از مراحل ابتدایی طراحی ساختمان وارد فرآیند طراحی شوند.
در ساختمانهای موجود نیز پیش از اجرای مقاومسازی باید وضعیت واقعی ساختمان، ظرفیت اعضا، مسیرهای انتقال بار و سناریوی تهدید مشخص شود.
جمعبندی
طراحی و مقاومسازی فضای امن یک فرآیند چندرشتهای است که از جانمایی مناسب آغاز شده و تا ارزیابی سازه، تحلیل بارهای انفجاری، بررسی اعضای سازهای، کنترل اجزای غیرسازهای و تأسیسات ادامه پیدا میکند.
مبحث ۲۱ مقررات ملی ساختمان در ویرایش ۱۳۹۵، فضای امن را در چارچوب گستردهتری از پدافند غیرعامل قرار داده و در کنار آن، موضوعاتی مانند بارهای ناشی از انفجار، رفتار دینامیکی مصالح، تحلیل سازه، معیارهای پذیرش و انهدام پیشرونده را مطرح میکند.
بنابراین، ایجاد یک فضای امن قابل اتکا در ساختمان، صرفاً با افزایش ضخامت دیوار یا انتخاب یک زیرزمین امکانپذیر نیست؛ بلکه نیازمند ارزیابی مهندسی، تحلیل سازهای و انتخاب راهکار مقاومسازی متناسب با شرایط پروژه است.
مقاومساز بامداد میتواند با تکیه بر فرآیند ارزیابی آسیبپذیری، تحلیل سازه و طراحی راهکارهای مقاومسازی، در بررسی و ارتقای عملکرد ساختمانها و فضاهای امن موجود نقش داشته باشد.
سؤالات متداول درباره فضای امن
فضای امن در ساختمان چیست؟
فضای امن بخشی از ساختمان است که با جانمایی و تمهیدات مناسب، برای کاهش آسیبپذیری افراد در شرایط تهدید و بحران پیشبینی میشود.
آیا هر زیرزمین را میتوان فضای امن در نظر گرفت؟
خیر. عملکرد فضای امن به وضعیت سازه، دیوارها، سقف، دسترسی، بازشوها، تأسیسات و سایر الزامات بستگی دارد.
آیا فضای امن باید از بتن مسلح ساخته شود؟
نوع سیستم و مصالح باید بر اساس شرایط پروژه و سطح عملکرد موردنظر تعیین شود. بتن مسلح یکی از گزینههای مناسب برای سیستمهای مقاوم در برابر بارهای شدید است، اما انتخاب نهایی نیازمند طراحی مهندسی است.
آیا میتوان فضای امن یک ساختمان موجود را مقاومسازی کرد؟
بله. ابتدا باید وضعیت موجود و آسیبپذیری سازه ارزیابی شود و سپس بر اساس نقاط ضعف، راهکار مقاومسازی مناسب انتخاب شود.
ارتباط فضای امن با فروپاشی پیشرونده چیست؟
اگر آسیب یک عضو موجب انتقال بار اضافی به اعضای دیگر و گسترش خرابی شود، عملکرد فضای امن نیز ممکن است تحت تأثیر قرار گیرد. به همین دلیل در ساختمانهای مهم، بررسی فروپاشی پیشرونده اهمیت دارد.
مرجع اصلی طراحی فضای امن در ایران چیست؟
مبحث ۲۱ مقررات ملی ساختمان با عنوان پدافند غیرعامل یکی از مراجع اصلی داخلی در این زمینه است. ویرایش دوم این مبحث در سال ۱۳۹۵ منتشر شده و فصلهای مستقلی برای فضای امن، بارهای انفجاری، طراحی سازه و انهدام پیشرونده دارد.
بدون دیدگاه