مقاوم سازی سازه سوخته شده
نبود تجهیزات و امکانات کافی در واحد آتش نشانی شهرداری درگهان را زمینه ساز گسترش این آتش سوزی بوده است و نیز اگر لوله‌های انتقال آب این واحد آتش نشانی به طبقه دوم این بازار می‌رسید، شاید در همان ابتدا این آتش سوزی مهار می‌شد.
به گفته ایرنا تا زمان رسیدن خودروهای آتش نشانی از شهرهای قشم و سوزا و همچنین کارخانه سیمان و شرکت نفت فلات قاره مستقر درجزیره قشم، دامنه این آتش سوزی گسترش یافت و در نتیجه امکان مهار آن فراهم نشد.
خسارت آتش سوزی بازار صدف درگهان قشم 800میلیارد ریال اعلام شده است.
بیشتر از این خبر را می‌توانید از تارنمای روزنامه خراسان /ایرنا/خبرگزاری جمهوری اسلامی مطالعه فرمایید.
الف – فرضیات :
نظر به فقدان برخی اطلاعات اولیه راجع به نحوه ساخت و طرح مخلوط بتن و نیز مقاومت مد نظر در هنگام ساخت و همچنین وسعت سطح آتش سوزی و تنوع محصولات سوختنی، مدت زمان و نحوه گسترش آتش نیازمند پاره ای فرضیات جهت تدوین گزارش خواهیم بود که در ادامه می آید، بدیهی است در تعیین فروض اولیه آیین نامه‌های مرتبط مورد استفاده قرار گرفته که به ضرورت در پیوست این گزارش آمده اند:
1- نحوه انتشار، گسترش آتش و دمای محیط:
درجه حرارت آتش به عوامل زیر بستگی دارد:
1- درصد بخارات تولید شده از ماده قابل اشتعال در محیط (فشار بخار)
2- مقدار اکسیژن موجود در محیط
3- نوع منبع تولید آتش و مدت زمانی که جسم قابل اشتعال در مجاورت آن قرار داشته است.
4- فشار محیط که تابعی از شکل و حجم محل آتش سوزی است.
بالا رفتن درجه حرارت به مقدار سوخت بستگی ندارد و تابع شرایط فیزیکی و شیمیایی آن است در مراحل مختلف آتش سوزی چند مرحله دارای اهمیت است، مرحله پیشروی شعله که در آن آتش به اغلب مواد سوختنی سرایت کرده و درجه حرارت به سرعت افزایش می‌یابد و مرحله اوج احتراق که آتش به حداکثر شدت خود رسیده و مواد سوختنی در حال احتراقند و در انتها نیمه سوزی و دود کردن که در آن زنجیره واکنش‌های خودکار احتراق در حال از هم پاشیدن است. این نمودار از منحنی اولیه استاندارد دما – زمان آیین نامه ISO 834 منتج شده است.
در حالت گر گرفتگی اتاق‌های کوچک (در اینجا غرفه‌ها) با مبلمان معمولی در دمای 550 درجه سانتیگراد اتفاق می‌افتد که در بسیاری از راهروها این رخداد به وقوع پیوسته است جدول 1.
اما بر اساس شواهد عینی و به علت کنترل آتش در جبهه های قابل دسترس برای گروه اطفاء حریق و نیز عدم وجود منابع سوختی کامل و یا وجود تهویه مناسب در برخی غرفه ها این دما از دمای ذوب پلیمرهای سبک مانند رویه پلاستیکی اسپلیت ها یعنی زیر 200 درجه سانتیگراد هم کمتر است. جدول2
در فضای بسته وجود سقف در بالای آتش مستقیم در افزایش دمای تابشی بر روی سطح مواد سوختنی داشته و وجود دیوارها این اثر را تشدید می‌کند. هوای کافی نیز به علت وسعت سازه در دسترس بوده است.
با توجه به عمده اجناس موجود در غرفه‌ها آتش از نوع سلولوزی در نظر گرفته می‌شود. در حریق حاصل از مواد سلولزی و سوخت‌های جامد آلی، دما پس از یک ساعت به 920 درجه سانتیگراد رسیده و سپس منحنی شیب ملایمی خواهد داشت.
در آتش سوزی سلولزی تغییرات دمـا به سه بخش، رشد، توسعه حریق و دوره فروکـش تقسیم می‌شود.
هنگام شروع آتش سوزی (رشد)، حرارت از مرکز آتش شروع و باعث مشتعل شدن مواد دیگر (Growth period) و افزایش سریع دما (Flash over) می‌گردد. در مرحله توسعه حریق ( Developed period) آتش کلیه مواد سوختنی را در بر می‌گیرد و دما به 1000 درجه سانتیگراد می‌رسد.
برای بررسی گسترش آتش نیز نمونه‌های بسیاری قابل طرح می‌باشند. در این میان الگوی ریاضی cellular automaton model به علت نزدیکی به فرم چیدمان سلولی غرفه‌های بازار انتخاب گردید. در این مدل سلول‌ها در مکان و زمان گسسته هستند و حالت متغیر‌ها به تعداد کمی از همسایگان (غرفه ها) وابسته است. پارامترهایی از جمله پر و خالی بودن غرفه‌ها از نظر مواد سوختی و اجناس، ارتفاع و محل قرار گیری غرفه در تعیین سرعت انتشار، نحوه انتشار و دمای هر سلول موثر است.
می‌توان بر اساس شواهد موجود در عدم سوختن کامل برخی غرفه‌ها و اجناس و دکوراسیون داخل و نیز تفاوت در نحوه سوختن یا تغییر شکل آهن و شیشه به این نتیجه رسید که الف: دما همواره ثابت و در بالا ترین درجه نبوده است، ب: مدت زمان برخورد سازه بتنی با آتش دائم و به اندازه کل زمان آتش سوزی تا اطفای کامل نبوده است، بلکه همزمان با گسترش آتش، نقاط قبلی در حال سرد شدن بوده اند.
2- کیفیت ساخت بتن اولیه
از آنجایی که هیچ برگه آزمایشگاهی و هبچ رکوردی از سازه وجود نداشت، بتن مورد بررسی، بتن معمول ساخت و ساز و با عیار 350، ترکیبی از سنگدانه‌های کربناته با قطر متوسط و مقاومت فشاری استوانه ای 210 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع و مکعبی 2500 کیلوگرم در نظر گرفته شد. نتایج بر این اساس پالایش گردید و توصیه‌‌های ترمیمی نیز بر این اساس تدوین می‌گردد. نمودار‌های زیر رفتار بتن فرض شده را در برابر حریق استاندارد ISO834 نشان می‌دهد. همان طور که دیده می‌شود، بتن با سنگدانه کربناته، مقاومت بالاتری در برابر آتش سوزی از خود نشان می‌دهد. از طرفی آیین نامه بتن اروپا EUROCODE استفاده ی 22 درصد حجمی الیاف پلی پروپیلن را جهت کاهش اثر EXPLPSIVE SPALLINGG (پوسته شدن بتن) در برابر آتش را توصیه می‌کند این الیاف در دمای 160 تا 180 در جه سانتیگراد ذوب شده و مجرایی برای خروج فشار بخار ایجاد می‌نماید. اما با توجه به زمان ساخت بنا و عدم شناخت کافی از افزودنی‌های بتنی، علی رغم نحوه ساخت و اجرای بتن، از وجود اددتیو در طرح اختلاط صرفنظر گردید.
در تصویر‌های زیر ابتدا نمودار مقایسه دمای آرماتورها در دو طرح اختلاط بتنی با سنگدانه‌های مختلف و سپس نمودار مقایسه تغییر مکان محوری وابسته به زمان برای ستون بتنی دو طرح اختلاط با سنگدانه مختلف را مشاهده می‌کنید.
3- رفتار بتن در برابر آتش:
اغلب مصالح ساختمانی در برابر افزایش حرارت آسیب پذیری بالایی نشان می‌دهند، بتن و فولاد هم از قاعده مستثنی نیستند. به طوری که در بتن پدیده پوستگی اتفاق می‌افتد. تغییر مشخصات فیزیکی و شیمیایی در بتن و فولاد با افزایش دما اتفاق می‌افتد و کرنش‌های مختلفی در مصالح بتن و فولاد رخ می‌دهد.بر اثر انبساط حرارتی ناشی از افزایش دما، عناصر دور از آتش نیز می‌توانند دچار آسیب‌هایی شده باشند که در بازرسی و معاینه چشمی به سختی دیده شوند. با افزایش حرارت تغییرات شیمیایی در خمیر سیمان و سنگدانه و انقباض و انبساط در دو بخش علاوه بر افزایش فشار بخار، جدایش سنگدانه و خمیر سیمان و ترک‌های ایجاد شده در بتن، کاهش شدید مقاومت فشاری و سختی در بتن را موجب می‌گردد. همچنین مطابق نمودار استاندارد حرارت ISO 834 در فاز سرد شدن، در درون بتن همچنان افزایش دما و انتقال حرارت تا همدمایی کامل محیط ادامه خواهد داشت.
تصویر سمت راست حرارت به مقطع بتنی از 4 جهت بعد از 45 دقیقه و سمت چپ پس از 120 دقیقه می‌باشد، این مدل نشان می‌دهد که با افزایش دما چه بر پایه استاندارد ذکر شده قبلی و چه بر پایه استاندارد ASTM E119 همچنان علی رغم عدم پوشش هسته بتن دمای بسیار کمی دارد.همچنین بر پایه آزمایشات متعدد اثرات وجود آرماتور در توزیع حرارت و انتقال آن در بتن مسلح ناچیز فرض می‌گردد.
ب – بررسی ستون‌ها در سازه:
طبق بند 9-19-2 مبحث نهم، مدت زمان مقاومت در برابر حریق ساختمان‌های بتنی نباید از مقادیر زیر کمتر در نظر گرفته شود:
– ساختمان‌های خصوصی 2 تا 5 طبقه: 60 دقیقه
– ساختمان‌های خصوصی 6 تا 10 طبقه: 90 دقیقه
– در ساختمان‌های خصوصی 11 تا 20 طبقه و با جمعیت کمتر از 300 نفر: 120 دقیقه
– در ساختمان‌های عمومی یا خصوصی با جمعیت بیش از 300 نفر: 150 دقیقه
در واقع ساختمان باید طوری طراحی و اجرا گردد که این حداقل‌ها را رعایت کند.
لذا با این فرض نتایج قابل بررسی است. افت مقاومت در تمامی ستون‌های بررسی شده مشهود است است و به تمامی بر اساس استاندارد ASTM C215 – تعیین کیفیت بتن برمبنای سرعت نفوذ صوت- در دامنه مشکوک و ضعیف دسته بندی می‌گردند. اما همانگونه که گفته شد با فرض مقاومت 210 و بر مبنای ضریب طراحی 85 درصد می‌توان مقاومت فعلی بتن ستون‌ها بجز مواردی که در زیر می‌آید را قابل قبول دانست. همچنین ترک‌های شناسایی شده نیز بر اساس همین مقاومت قابل ترمیم خواهند بود. نمونه‌های 20،12 و21 و25 ستون‌هایی با افت مقاومت زیاد و در ناحیه راهروهای محبوس با حجم بالای مواد سوختی بوده و نمونه شماره 3 نیز در ناحیه شروع آتش قرار دارد. عملا بتن در حرارت 200 تا 2500 درجه سانتیگراد مقداری از مقاومت فشاری خود را از دست می‌دهد و با افزایش دما به محدوده 300 درجه ترک‌هایی بر رو ی سطح بتن اتفاق می‌افتد و دامنه افت مقاومت تا 300 درصد پیش می‌رود. پوشش‌هایی همچون سیمان/پرلیت، گچ/پرلیت و مانند آن تا دمای 600 درجه از بتن محافظت می‌نمایند.
با توجه به جداول بالا، کمترین مقدار ضخامت برای ستون‌ها جهت محافظت از آتش بر اساس استاندارد 1 اینچ در نظر گرفته شده است. در باقی موارد عمده دلیل عدم افت شدید مقاومت را می‌توان در ضخامت لایه‌های نازک کاری و سنگ کاری رویه که نقش بازدارنده در انتقال حرارت به رویه بتن را دارد جستجو کرد.
در شکل بالا ضخامت لایه نازک کاری به وضوح قابل رویت است. همچنین شکل ستون‌ها (مقطع مربعی) بر اساس نتایج ثابت شده آزمایشگاهی بهترین مقاومت را در برابر آتش داراست. از آنجایی که در دمای 300 درجه (نصف نقطه ذوب) آلیاژهای فولاد دچار فرآیند تبلور مجدد و هم محوری می‌گردند که باعث کاهش ظرفیت باربری فولاد در نواحی پیرامونی مقطع عضو شده و ستون به سرعت به سمت واپاشی حرکت می‌کند، لذا به دلیل اهمیت بررسی رفتار ستون در ناحیه میانی، تمامی برداشت‌ها از ستون بالا تر از محدوده یک سوم ستون‌ها صورت پذیرفته است. در نقاط اتصال تیر و ستون نیز به دلیل حجم بالای مصالح بکار رفته انتقال حرارت به کندی صورت می‌پذیرد. بنابرین هنگامی که سازه به صورت قاب بررسی می‌شود، مجموعه ای از ترک‌های غیر سازه ای بر روی بتن پدیدار می‌گردد، که در صورت بارگذاری غیر منفرد ابتدا بر روی تیر و سپس در نواحی اتصال تیر و ستون به صورت ترکیبی از ترک‌های سازه ای خمشی و برشی نمودار می‌گردند. این پدیده حاصل از ترکیب تیر ضعیف و ستون قوی می‌باشد. لذا پیشنهاد می‌گردد در صورت نگاهداری ستون‌ها، در ناحیه یک سوم بالایی و قبل از بارگذاری مجدد نسبت به تقویت با الیاف FRP تدابیری اتخاذ گردد.
*با فروض بالا، ضخامت مناسب کفسازی و استفاده از پوکه معدنی و نیز حرارت کمتر در کف سازه، می‌توان مقاومت کف طبقه دوم را مورد تایید قرار داد.
ج – بررسی تیرها و سقف سازه موجود:
به بیان کلی تمامی تیرهای انتخابی کد 26 تا 40 که بر اساس شدت آسیب دیدگی انتخاب شده اند،در شرایط بحرانی قرار دارند. افت مقاومت، عدم پوشیدگی توسط کاور مطلوب و وجود ترک‌هایی از نوع خمش خالص مانند کدهای 33 و 38 و 39 و یا تعدد ترک‌های لنگر ترک خوردگی و برشی که در اکثر موارد قابل رویت است نشان از شرایط نامطلوب سازه است.
تصویر سمت راست شکست تیر و اثر آن را بر روی دیوار بالای نعل درگاه غرفه نشان می‌دهد و تصویر سمت چپ اثر همین نشست را در سوئیت طبقه بالا، که به وضوح کاهش مقاومت تیر را نشان می‌دهد.
برای بررسی مقاومت پسماند سازه پس از آتش سوزی می‌بایست مقاومت، سختی و شکل پذیری اولیه مورد بازنگری قرار گیرد. ممکن است همانگونه که در نتایج تست ستون‌ها روشن شد، سازه قابلیت انتقال بار ثقلی را دارا باشد، اما تحمل بارهای جانبی به دلیل کاهش شدید سختی و مقاومت جای تردید دارد. به صورت مشخص در طبقه آسیب دیده و به خصوص ناحیه بالای درب اصلی ورودی با کاهش سختی، سختی کل مجموعه تیرها و سقف تیرچه بلوک کاهش یافته و زمان تناوب سازه افزایش یافته و به تبع جابجایی‌های جانبی بیشر می‌شود، که با توجه به ایجاد طبقه نرم در سازه، پدیده (پی – دلتا) و واکنش‌های لرزه ای تاثیر بسیاری در تخریب سازه خواهد داشت.
پیوست:
در ادامه نمونه‌هایی از برگه نتایج تست التراسونیک – مربوط به پروژه ای دیگر ارائه می‌گردد:
Table 1 – depth of cracks -D
| row | code | L – mm | To( s*10^3) | T c( s*10^3) | D – mm |
| 1 | Icc /s/1 | 200 | 264.1 | 484.8 | 30 |
| 2 | Icc /s/2 | 200 | 169.5 | 1113.8 | 149 |
| 3 | Icc /s/3 | 200 | 355.6 | 356.7 | 7 |
| 4 | Icc /s/4 | 200 | 164.4 | 266.1 | 118 |
| 5 | Icc /s/5 | 200 | 202.2 | 211.9 | 6 |
| 6 | Icc /s/6 | 200 | 244.5 | 344 | 42 |
| 7 | Icc /s/7 | 200 | 302.5 | 302.6 | 2 |
| 8 | Icc /s/8 | 200 | 481 | 648.1 | 90 |
| 9 | Icc /s/9 | 200 | 366.7 | 452.5 | 72 |
| 10 | Icc /s/10 | 200 | 685.5 | 1003.5 | 107 |
| 11 | Icc /s/11 | 200 | 822.7 | 1012.1 | 71 |
| 12 | Icc /s/12 | 200 | 126.2 | 1216.4 | 3 |
| 13 | Icc /s/13 | 200 | 320.6 | 332 | 26 |
| 14 | Icc /s/14 | 200 | 157.5 | 158 | 7 |
| 15 | Icc /s/15 | 200 | 197.8 | 198 | 4 |
| 16 | Icc /s/16 | 200 | 570.8 | 652.7 | 45 |
| 17 | Icc /s/17 | 200 | 179.8 | 180.7 | 9 |
| 18 | Icc /s/18 | 200 | 176.3 | 176.4 | 2 |
| 19 | Icc /s/19 | 200 | 128.7 | 128.9 | 2 |
| 20 | Icc /s/20 | 200 | 338.2 | 391.1 | 67 |
| 21 | Icc /s/21 | 200 | 546.5 | 579.2 | 35 |
| 22 | Icc /s/22 | 200 | 144.2 | 144.5 | 3 |
Table 2 – penetration speed & compression strength -VP & FC
| row | code | X1- X4mm | VP( KM/S) | FC(MPA) | CONCRETE QUALITY according by ASTM c 215 |
| 1 | Icc /s/1 | 100-400 | 2.8 | 17 | Poor |
| 2 | Icc /s/2 | 100-400 | 3.3 | 24 | Good |
| 3 | Icc /s/3 | 100-400 | 3.1 | 23 | Medium |
| 4 | Icc /s/4 | 100-400 | 2.8 | 17 | Poor |
| 5 | Icc /s/5 | 100-400 | 3.3 | 24 | Good |
| 6 | Icc /s/6 | 100-400 | 2.8 | 17 | Poor |
| 7 | Icc /s/7 | 100-400 | 3.0 | 21 | Medium |
| 8 | Icc /s/8 | 100-400 | 2.8 | 17 | Poor |
| 9 | Icc /s/9 | 100-400 | 2.8 | 17 | Poor |
| 10 | Icc /s/10 | 100-400 | 2.78 | 16 | Poor |
| 11 | Icc /s/11 | 100-400 | 3.0 | 20 | Medium |
| 12 | Icc /s/12 | 100-400 | 3.1 | 21 | Medium |
| 13 | Icc /s/13 | 100-400 | 2.8 | 17 | Poor |
| 14 | Icc /s/14 | 100-400 | 3.4 | 25 | Good |
| 15 | Icc /s/15 | 100-400 | 2.9 | 19 | Medium |
| 16 | Icc /s/16 | 100-400 | 2.8 | 18 | Poor |
| 17 | Icc /s/17 | 100-400 | 2.8 | 17 | Poor |
| 18 | Icc /s/18 | 100-400 | 2.8 | 16 | Poor |
| 19 | Icc /s/19 | 100-400 | 2.95 | 19 | Medium |
| 20 | Icc /s/20 | 100-400 | 3.1 | 22 | Medium |
| 21 | Icc /s/21 | 100-400 | 2.8 | 16 | Poor |
| 22 | Icc /s/22 | 100-400 | 3.0 | 20 | Medium |
Table 3 – concrete scanning
| row | code | Cover measured mm | Rebar diameter Φ | Distance between 2 rebars mm | Stirrup Φ/@ |
| 1 | Icc /s/1 | 45 | 32 | 150 | 14/270 |
| 2 | Icc /s/2 | 39 | 32 | 120 | 14/230 |
| 3 | Icc /s/3 | 55 | 32 ~ 28 | 80~100 | 12/300 |
| 4 | Icc /s/4 | 43 | 32 | 100 | 14/270 |
| 5 | Icc /s/5 | 200 | 32 | 100 | 12/300 |
| 6 | Icc /s/6 | 200 | 32 | 80~100 | 14/300 |
| 7 | Icc /s/7 | 200 | 32 | 120 | 14/270 |
| 8 | Icc /s/8 | 200 | 32~28 | 100 | 12/250 |
| 9 | Icc /s/9 | 200 | 32 | 120 | 14/250 |
| 10 | Icc /s/10 | 200 | 32 | 150 | 14/270 |
| 11 | Icc /s/11 | 200 | 32 | 100 | 14/250 |
| 12 | Icc /s/12 | 200 | 32 | 100 | 14/230 |
| 13 | Icc /s/13 | 200 | 32 | 120 | 14/300 |
| 14 | Icc /s/14 | 200 | 32 | 100 | 14/250 |
| 15 | Icc /s/15 | 200 | 32 | 150 | 14/220 |
| 16 | Icc /s/16 | 200 | 32~28 | 100 | 14/330 |
| 17 | Icc /s/17 | 200 | 32 | 80 | 14/250 |
| 18 | Icc /s/18 | 200 | 32 | 120 | 14/220 |
| 19 | Icc /s/19 | 200 | 32 | 150 | 14/300 |
| 20 | Icc /s/20 | 200 | 32 | 120 | 14/250 |
| 21 | Icc /s/21 | 200 | 32 | 120 | 14/300 |
| 22 | Icc /s/22 | 200 | 22 | 100 | 12/250 |
چرا عایق رطوبتی دیوار مهم است؟ نکاتی برای جلوگیری از نفوذ رطوبت اهمیت استفاده از…
عایق ساختمانی چیست و چرا اهمیت دارد؟ عایق ساختمانی مجموعه‌ای از مواد و روش‌هاست که…
تعرفه عایق‌سازی ساختمان: هزینه‌ها را بشناسید و صرفه‌جویی کنید! عایق کاری ساختمان به‌عنوان راهکاری برای…
چگونه از نفوذ آب در شرایط فشار بالا جلوگیری کنیم؟ فشارهای وارده به ساختمان که…
آب بندی فشار مثبت بتن چیست؟ آب‌بندی بتن به مجموعه اقداماتی اطلاق می‌شود که با…
وال مش چیست و چرا به صنعت ساخت و ساز معرفی شد؟ اولین دلیل روی…