مهندسی پدافندی بازشوها؛ راه‌حل دوگانه پنجره‌های ترمال‌بریک فولادی در مهار انفجار و اتلاف انرژی

به گزارش زیست آنلاین،نشست تخصصی اندیشکده حکمرانی هوشمند با تمرکز بر مدیریت مصرف انرژی و الزامات پدافند غیرعامل، به واکاوی آسیب‌پذیری پوسته خارجی ساختمان‌ها به‌ویژه بازشوها در شرایط بحران و دوران صلح پرداخت.

سیدطه‌حسین مدنی، رئیس اندیشکده حکمرانی هوشمند، با اشاره به مشاهدات میدانی در جنگ اخیر اظهار داشت: بر خلاف تجارب گذشته که صرفاً شکستن شیشه چالش اصلی بود، در رویدادهای اخیر شاهد کنده شدن کامل قاب پنجره‌ها و پرتاب آن‌ها به داخل یا معابر شهری بودیم. اتصالات نامناسب سازه‌ای سبب شده قاب‌ها مانند ترکش عمل کرده و آسیب‌های جانی و مالی سنگینی به بار آورند.
معاون پژوهش اندیشکده در ادامه به تشریح پارادوکس مهندسی در ساختمان‌سازی ایران پرداخت:

پنجره‌های سنتی آهنی: با وجود اتصال جوشی به اسکلت فلزی و مقاومت کششی بالا در برابر موج انفجار، به دلیل هدایت بالای حرارتی آهن، پل‌های حرارتی گسترده و اتلاف شدید انرژی ایجاد می‌کردند.
پنجره‌های UPVC و آلومینیومی مدرن: علی‌رغم انطباق با مبحث ۱۹ مقررات ملی ساختمان و عایق‌بندی صوتی و حرارتی مطلوب، به علت مقاومت دینامیکی پایین در برابر نرخ کرنش بالا و استفاده از اتصالات ضعیف (پیچ و رولپلاک)، در زمان انفجار از جا کنده شده و با شتابی بین ۳۰ تا ۶۰ متر بر ثانیه به درون فضا پرتاب می‌شوند.

بر اساس داده‌های ارائه‌شده در این نشست، بیش از ۹۰ درصد تلفات حوادث انفجاری به همین ترکش‌های ثانویه و قطعات پرتاب‌شده نما و قاب پنجره‌ها مربوط است، نه ضربه مستقیم موج انفجار.

به‌عنوان راه‌حل مهندسی، تجارب جهانی سیستم‌های پیشرفته مانند Crittall و Catnic مورد بررسی قرار گرفت. در این الگو، قاب‌های فولادی با فناوری شکست حرارتی (Thermally Broken Steel Profiles) به کار گرفته می‌شوند؛ ساختاری که در آن دو نیمرخ فولادی مقاوم از طریق یک هسته عایق پلی‌آمید تقویت‌شده با الیاف شیشه به هم پیوند می‌خورند. این هسته، پل حرارتی را قطع کرده و فولاد نیز شکل‌پذیری و ظرفیت جذب انرژی بالایی در برابر بارگذاری‌های ناگهانی فراهم می‌سازد.
در طراحی اتصالات، کارشناسان بر به‌کارگیری روش «طراحی ظرفیت بتن» (CCD) بر اساس استانداردهای بین‌المللی ACI 318 و ASCE 59-11 تأکید کردند؛ قاعده‌ای که حکم می‌کند مقاومت اتصال قاب به بدنه سازه باید همواره بالاتر از ظرفیت شکست خود شیشه و قاب باشد تا مانع از پرتاب کل سازه بازشو شود.

این نشست راهکارهای تفکیک‌شده‌ای را برای اقلیم‌های گوناگون کشور پیشنهاد کرد:

کلان‌شهر تهران و مناطق پرخطر: بهره‌گیری از مقاطع فولادی ترمال‌بریک با جوش مستقیم به زیرقاب، شیشه‌های لمینت دوجداره پرشده با گاز آرگون، به‌کارگیری سیستم‌های کابلی مهارکننده (Catchment Cables) و تعبیه جاذب‌های دینامیکی مضاعف در طبقات همکف و اول.
مناطق ساحلی و تأسیسات استراتژیک جنوب (عسلویه، چابهار، کیش و بندرعباس): با توجه به رطوبت بالای ۸۰ درصد، گرمای بالای ۵۰ درجه و محیط خورنده کلریدی، استفاده از فولاد ضدزنگ گرید دریایی (Stainless Steel 316)، شیشه‌های لمینت با پوشش کم‌گسیل (Low-E) و ضرایب بهینه‌شده جذب حرارت تابشی (SHGC) الزامی دانسته شد. همچنین مهار لبه‌های شیشه به فریم از طریق چسب سیلیکونی سازه‌ای (SSG) با عمق گزش (Bite Depth) حداقل ۲۵ میلی‌متر برای خنثی‌سازی فاز مکش طولانی انفجار ضروری عنوان شد.

در پایان، بر لزوم فراتر رفتن از چارچوب کلی مبحث ۲۱ مقررات ملی ساختمان و ورود شهرداری‌ها به پهنه‌بندی خطر، ساماندهی حریم سازه‌های حساس و تدوین استاندارد ایمن‌سازی بازشوها تأکید شد./مهر

پوسته خارجی سازه (Building Envelope) خط مقدم حفاظت کالبدی در برابر دو پدیده است: هدررفت تراز انرژی کشور در فصول سرد و گرم، و بارهای ضربه‌ای ناشی از بلایای طبیعی، حوادث صنعتی یا تهاجم نظامی. چالش میان استانداردهای صرفه‌جویی انرژی (مبحث ۱۹) و تاب‌آوری کالبدی (مبحث ۲۱) سبب شده سازه‌های مدرن در برابر امواج شوک تضعیف شوند. ترکیب فناوری‌های متالورژی و عایق‌کاری پلیمری، راهکاری کلیدی برای زیرساخت‌های حیاتی، صنعتی و مقرهای حساس کشور به شمار می‌آید.