مقررات ملی ساختمان مبحث بیست و یکم پدافند غیرعامل

پيش گفتار

مقررات ملی ساختمان در تمامی کشورها قواعدی هستند که به نحوی اجرای آنها توسط شهروندان الزام قانونی پیدا می کند. ادراک مشترک کلیه عوامل و عناصر مرتبط اعم از دولت، دولتهای محلی، مردم و مهندسان، موجب می گردد که منافع ملی ناشی از حفظ و افزایش بهره وری از سرمایه گذاریهای ملی و هم چنین حفظ جان و منافع عمومی بهره برداران ساختمانها بر منافع سازمانی دستگاههای اجرایی و یا منافع دولتهای محلی و هم چنین منافع فوری سرمایه گذاران ترجیح داده شود. بدیهی است توافق و التزام بر این دسته از منافع و خواسته ها در قالب برنامه توسعه نظام ملی ساخت و ساز تحقق می یابد.

از سال 1366 مقررات حاکم بر جنبه های مهندسی و فنی ساختمان (طراحی - نظارت - اجرا)، توسط وزارت راه و شهرسازی در قالب مقررات ملی ساختمان به تدریج وضع و استفاده از آن الزامی شده است. توسعه آموزش عالی، مراکز فنی و حرفه ای و سازمانهای نظام مهندسی موجب افزایش نیروی انسانی متخصص و ماهر در سطح کشور گردید و به موازات آن مقررات ملی ساختمان و استانداردها و آیین نامه های ساختمانی نیز به همت اساتید و صاحبنظران شاغل در حرفه به صورت دوره ای مورد بازنگری و تجدید چاپ قرار گرفته اند. در حال حاضر این مقررات به درجه ای از کمال و غنا رسیده است که به عنوان مرجع و منبع آموزشی ضمن تأمین نیاز نسبی دانشگاهیان و جامعه مهندسی کشور، سازندگان و بهره برداران، ابزار و مرجع کنترل لازم را برای اطمینان از کیفیت ساخت و سازها برای ناظران و بازرسان فراهم نموده است.

مقایسه کیفیت ساختمان ها به ویژه از حيث سازه ای در سالهای اخیر با قبل از تدوین مقررات ملی ساختمان مؤید تأثیر این مقررات در ارتقای کیفیت ساختمان ها و سیر تکاملی آن در جهت تأمین ایمنی، بهداشت، رفاه و آسایش و صرفه اقتصادی می باشد اما با مقایسه آمار کمی و کیفی، وضع موجود کشور با میانگین شاخص های جهانی فاصله قابل توجهی وجود دارد.

برای جبران فاصله شاخص های پیش گفته شده لازم است اولاً نهادهای حاکمیتی سیاست گذار و برنامه ریز و مراجع صدور پروانه ساختارهای کنترل و نظارت را مورد بازنگری قرار داده تا سیستم نظارت جدی تری نسبت به تولید، توزیع و مصرف مصالح استاندارد و اجرای مقررات ملی ساختمان اعمال گردد. ثانیاً سازمان های نظام مهندسی ساختمان، تشکل های حرفه ای دانشگاه ها و مراکز آموزشی و تحقیقاتی بیش از پیش در ترویج و تبیین مقررات وضع شده، الگوسازی و ارائه نمونه های عینی رعایت مقررات یاد شده و معرفی فن آوری های نوین و به نمایش گذاشتن مزایای آن تلاش نمایند. ثالثاً مهندسان و سازندگان که وظیفه اساسی در اعمال ضوابط و مقررات ساختمانی را در طراحی، اجرا و نظارت ساخت و سازها بر عهده دارند با به روز رسانی دانش فنی و مهارت حرفه ای و با تکیه بر اصل اخلاق حرفه ای خود نسبت به اجرای مقررات ملی ساختمان بیش از پیش اصرار ورزیده و کارفرمایان و مالکان نیز تشویق یا ملزم به رعایت مقررات ملی ساختمان آن شوند. همچنین مردم به عنوان بهره برداران نهایی می توانند با افزایش سطح آگاهی از حقوق خود نقش اساسی در ارتقای کیفیت از طریق افزایش مطالبات در کیفیت و بهره وری ساختمان ها و ایجاد انگیزه رقابت در ارائه ساختمان های با کیفیت ایفا نمایند.

در خاتمه از کلیه اساتید و صاحبنظران و تدوین کنندگانی که از ابتدا تاکنون در تدوین و تجدیدنظر مباحث مقررات ملی ساختمان تلاش نموده و در همفکری و همکاری با این وزارت از هیچ کوششی دریغ ننموده اند، سپاسگزارم. همچنین برای دست اندرکاران ساخت و ساز از دستگاههای نظارتی و کنترلی مراجع صدور پروانه و کلیه عزیزانی که اجرای این مقررات را خدمتگزاری به میهن و مردم خویش می پندارند، آرزوی موفقیت و سربلندی در پیشگاه خدای متعال می نمایم.

عباس آخوندی وزیر راه و شهرسازی

مقدمه ويرايش دوم

انجام مطالعات پدافند غیرعامل به منظور شناخت تهدیدات و تدوین تهدید مبنا، بررسی آسیب پذیری های زیرساخت ها، اماکن و تأسیسات و ارائه راهکارهایی به منظور مصون سازی و پایداری می باشد. تهدیدات از تنوع و پیچیدگی زیادی برخوردار هستند و مهندسین با تخصص های مختلف برای انجام طراحی ساختمان و تأسیسات، باید قابلیت های لازم را با آموزش و بهره گیری از اسناد بالادستی پدافند غیرعامل در خود ایجاد نمایند. اجرای الزامات و ملاحظات پدافند غیرعامل، موجب کاهش آسیب پذیری نیروی انسانی، ساختمان ها، تأسیسات و تجهیزات حیاتی، حساس و مهم کشور در مقابل تهدیدات غیرطبیعی ایجادشده توسط دشمن، می گردد. این امر، باعث تداوم اداره کشور و فعالیت های ضروری و کاهش آسیب پذیری زیرساخت ها، اماکن، تأسیسات و تجهیزات مهم کشور در زمان وقوع تهدید می گردد. این مبحث اختصاص به ضوابط پدافند غیرعامل در ساختمان ها دارد و طراحان، مجریان و ناظرین اجرای پروژه های ساختمانی، موظف به رعایت الزامات و ملاحظات پدافند غیرعامل مطابق با ضوابط مندرج در این مبحث می باشند.

این مبحث مشتمل بر هفت فصل به شرح زیر می باشد:

• فصل اول شامل کلیات، دامنه کاربرد مبحث، تعریف مفاهیم بنیادی در خصوص پدافند غیرعامل و کارکرد آن در مقررات ملی ساختمان می باشد. در این فصل ساختمان ها برمبنای نوع کاربری، تعداد ساکنین، زیربنا، تعداد طبقات و ارزش سرمایه های داخل آن به پنج گروه تقسیم شده اند و سطوح مختلف بار انفجار و حداقل سطوح عملکرد سازه ای اجزای ساختمان ها برای گروه های مختلف ساختمانی ارائه شده است.
• فصل دوم به بررسی ملاحظات پدافند غیرعامل در طراحی معماری و محوطه ساختمان ها و مجموعه های زیستی می پردازد.
• در فصل سوم به انواع انفجار، امواج ناشی از آن و مشخصه های این امواج و فشار ناشی از انفجار بر سازه پرداخته شده است.
• در فصل چهارم مشخصات مکانیکی مصالح در برابر بار انفجار و سامانه های سازه ای مقاوم در برابر انفجار معرفی شده اند.
• فصل پنجم شامل روش های تحلیل و طراحی سازه ها در برابر بارهای ناشی از انفجار می باشد. روش های تحلیل دینامیکی غیر خطی و استاتیکی معادل جهت تحلیل اعضای سازه معرفی شده و معیارهای پذیرش اعضا با توجه به سطوح عملکرد ارائه شده است.
• در فصل ششم انهدام پیشرونده و روش های طراحی سازه در برابر آن به عنوان جایگزینی برای طرح در مقابل انفجار، بررسی شده است.
• در فصل هفتم نیز ملاحظات تأسیسات مکانیکی و برقی در حوزه پدافند غیرعامل آورده شده اند.

موارد شمول فصل های فوق برای گروه های ساختمانی، مطابق جدول 21-1-2 این مبحث می باشد. با توجه به جدید بودن مبحث و لزوم ارزیابی بازخورد آن در جامعه مهندسی، پس از اتمام دوره آزمایشی موارد شمول آن مورد ارزیابی و تجدیدنظر قرار خواهد گرفت.

از آنجا که ضوابط کمی این مبحث برای اولین بار تدوین و ارائه گردیده است، بی تردید دارای نواقص و کاستی هایی است و از مهندسان و محققان محترم تقاضا می شود تا نظرات ارزنده و سازنده خویش را جهت بررسی و اعمال در ویرایش بعدی در اختیار این کمیته قرار دهند.

کمیته تخصصی مبحث بیست و یکم مقررات ملی ساختمان

1395

21-1- كليات

21-1-1- مفاهيم

پدافند غیرعامل، مجموعه ای از اقدامات غیرمسلحانه ای است که به کارگیری آن ها، موجب افزایش بازدارندگی، کاهش آسیب پذیری، ارتقای پایداری ملی، تداوم فعالیت های ضروری و تسهیل مدیریت بحران در مقابل تهدیدها و اقدام های نظامی دشمن می گردد.

اجرای الزامات و ملاحظات پدافند غیرعامل، موجب کاهش آسیب پذیری نیروی انسانی، ساختمان ها و تجهیزات حیاتی، حساس و مهم کشور در مقابل تهدیدات غیرطبیعی که توسط دشمن ایجاد می گردد، می شود. این امر، باعث تداوم اداره کشور و فعالیت های ضروری و کاهش آسیب پذیری زیرساخت ها، تأسیسات، اماکن و تجهیزات مهم کشور در زمان وقوع تهدید می گردد. در این راستا، ملاحظات معماری، سازه ای و تأسیسات مکانیکی و برقی در حوزه ساختمان و برنامه ریزی اقتصادی و مالی، به صورت میان رشته ای، مدنظر قرار می گیرد.

21-1-2- تهديدها

تهدیدها به دو بخش طبیعی (طوفان، زلزله، سیل و ...) و غیرطبیعی (انفجار، حملات نظامی، خرابکارانه و امنیتی) که از طریق دشمن ایجاد می گردد، تقسیم بندی می شود. این مبحث صرفاً به تهدیدهای غیرطبیعی که از طریق دشمن در حوزه ساختمان، تأسیسات و محوطه اماکن ایجاد می گردد، می پردازد.

21-1-3- هدف

هدف این مبحث، تعیین حداقل ضوابط برای طراحی و اجرای ساختمان، تأسیسات و فضای عمومی ساختمان در برابر اثرات ناشی از تهدیدهای غیرطبیعی که از طریق دشمن است، می باشد به طوری که با رعایت آن ها، انتظار می رود:

• ساختمان ها بتوانند حداقل عملکرد سازه ای را مطابق جدول 21-1-4 تأمین نموده و خسارات سازه ای و تلفات جانی را به حداقل برسانند.
• ساختمان های گروه 1 با درجه اهمیت ویژه، پس از انفجار، قابلیت بهره برداری و خدمت رسانی خود را حفظ کنند. در صورتی که این ساختمان ها، به عنوان هدف راهبردی دشمن باشند (برخورد مستقیم)، طراحی براساس دستورالعمل های ویژه ابلاغی سازمان پدافند غیرعامل کشور صورت می گیرد.

21-1-4- دامنه كاربرد

دامنه کاربرد (و عدم شمول) این مبحث، عبارت است از:

1. ساختمان های جدید که در سه حوزه معماری، سازه و تأسیسات، در برابر بارهای ناشی از اصابت غیرمستقی\(م^{1}\) (هوایی و سطحی) طراحی می شوند. پراکندگی استقرار ساختمان ها در مجموعه های زیستی با رعایت اصول پدافند غیرعامل در مباحث شهری، در نظر گرفته شود.
2. در صورت نیاز می توان ساختمان های متعارف موجود را با استفاده از تحلیل خطر و در نظر گرفتن سود به هزینه، به کمک این مبحث مقاوم و ایمن سازی نمود.
3. دامنه کاربرد، شامل ساختمان های گروه های 1 تا 5 به شرح مندرج در جدول 21-1-2، و توضیحات مربوط به آن می باشد.
4. به منظور ایمن سازی ساختمان های گروه 1 و 2 در برابر اثرات جنگ های الکترونیکی و سایبری، بمب های گرافیتی و پالس الکترومغناطیسی از آیین نامه های سازمان پدافند غیرعامل کشور، استفاده شود.
5. زیرساخت های غیرمتعارف (مانند پالایشگاه ها، نیروگاه ها، سدها، آب بندها، سیلوها، مخازن، برج های صنعتی، دکل ها، مستحدثات نظامی و ...) در حوزه شمول این مبحث قرار نمی گیرند و تابع ضوابط مطالعاتی سازمان پدافند غیرعامل کشور می باشند.

\(^{1}\) - انفجار هوایی و سطحی پرتابه ها (بمب، انواع گلوله توپ و خمپاره، موشک و...) که با فاصله از ساختمان است.

21-1-5- پناهگاه

احداث پناهگاه برای مجموعه های زیستی الزامی است.

21-1-6- كاركرد ميان رشتهاي پدافند غيرعامل

پیچیدگی متغیرهای پدافند غیرعامل در مراحل طراحی، اجراء و بهره برداری ساختمان، نیاز به استفاده از تخصص های میان رشته ای را ضروری می سازد. بررسی این متغیرها، در حوزه های علوم انسانی (برنامه ریزی، اقتصاد) و علوم فنی و مهندسی (سازه- تأسیسات)، به رفع نیاز بالا، به صورت همه جانبه و مرتبط، کمک می کند. در این مبحث، الزامات شهرسازی، معماری، سازه و تأسیسات، با محوریت طراح (مهندس معمار)، به شرح زیر، مطالعه می شود.

21-1-6-1- شهرسازي

در طراحی شهرها، برای ایجاد بستر مناسب استقرار ساختمان های دارای الزامات پدافند غیرعامل، حصول به اهداف زیر، در راستای حفظ جان مردم، تداوم بی وقفه فعالیت های ضروری و کاهش آسیب پذیری شهرها، توسط مهندسین شهرساز با همکاری طراح، الزامی است:

1. تعیین کاربری زمین به میزان لازم، برای پناهگاه عمومی به صورت چند عملکردی
2. استفاده از طبیعت (پدافند غیرعامل طبیعی)
3. تعیین کاربری های چندمنظوره به میزان لازم (به ویژه فضای سبز)، برای بهره گیری در بحران (اسکان موقت، امداد، درمان و...)
4. تأمین قابلیت مدیریت بحران شهرها
5. پراکندگی و پخشایش مناسب جمعیت، تأسیسات و مراکز حیاتی و حساس
6. احتراز کامل از استقرار کاربری های با پیامد انفجاری در مراکز جمعیتی (نظیر پمپ بنزین، منابع سوختی، انبارهای شیمیایی و...)
7. در نظر گرفتن تمهیدات پدافند غیرعامل در اطراف کاربری های مورد هدف راهبردی دشمن
8. تعیین کاربری برای جان پناه ها، به ویژه در تلفیق با فضای سبز
9. توجه به احداث پناهگاه در فضای باز عمومی به صورت چند عملکردی در بافت های متراکم شهری.

مهندس معمار، در مکان یابی ساختمان و ارتباط آن با محیط های شهری، ملزم به رعایت موارد فوق نیز می باشد.

21-1-6-2- معماري

در طراحی فضاهای داخلی ساختمان و دسترسی آنها به یکدیگر و ارتباط ساختمان با اطراف، باید تمهیدات ویژه ای برای کاهش خسارات جانی (و مالی) در برابر اثرات انفجار، فراهم شود. تعیین شکل بنا، (با هماهنگی مهندس سازه)، تعیین محل رایزر (با هماهنگی مهندس تأسیسات)، موقعیت و ابعاد بازشوها و پیش بینی فضای امن (به صورت چند عملکردی)، در راستای مدیریت بحران، برعهده مهندس معمار است.

21-1-6-3- سازه

طراحی سازه ساختمان برای مقاومت در برابر بارهای انفجاری مطابق این مبحث، با حداقل هزینه، برعهده مهندس محاسب (سازه) است. برای دستیابی به سامانه مناسب سازه ای و انتخاب مکان صحیح فضای امن، باید هماهنگی لازم با مهندس معمار صورت گیرد.

بررسی سازه ای موارد زیر، باید مورد توجه ویژه، قرار گیرد:

الف- نمای ساختمان و قاب بندی آن ب- تیرها و ستون های واقع در پوسته ساختمان پ- خرابی پیش رونده سازه

21-1-6-4- تأسيسات

طراحی تأسیسات، با در نظر گرفتن الزامات پدافند غیرعامل، موجب جلوگیری و یا کاهش آسیب های ناشی از انفجار و پیامدهای آن (نظیر نشت گاز، آب گرفتگی، آتش سوزی و برق گرفتگی) می شود. قابلیت بهره برداری محدود و تداوم کارکردهای ضروری، مرمت پذیری و یا تغییرپذیری سامانه های تأسیسات ساختمان هماهنگ با عملکرد مورد نظر، توسط مهندس تأسیسات برقی و مکانیکی، باید مدنظر قرار گیرد.

21-1-7- سطوح عملكرد ساختمان ها

عملکرد ساختمان ها در برابر انفجار، در چهار سطح زیر مشتمل بر سطوح عملکرد سازه ای و غیرسازه ای قرار دارد:

• سطح عملکرد I- قابلیت استفاده بی وقفه: دارای سطح محافظت زیاد و خسارت سطحی.
• سطح عملکرد II- ایمنی جانی: دارای سطح محافظت متوسط و خسارت متوسط.
• سطح عملکرد III- آستانه فروریزش: دارای سطح محافظت کم و خسارت شدید.
• سطح عملکرد IV- بی دفاع (لحاظ نشده): بدون محافظت و خسارت خیلی شدید.

جدول 21-1-1، عملکردها، خسارات و مرمت پذیری سطوح پیشنوشته را، تعیین می کند.

بر حسب درخواست کاربر، ساختمان می تواند دارای سطوح عملکرد مختلف در پلان یا ارتفاع، با رعایت حداقل های این مبحث، باشد.

مهندس معمار، مهندس محاسب و مهندس تأسیسات، با هماهنگی یکدیگر، مرمت پذیری را در طراحی خود، لحاظ نمایند.

21-1-8- گروه بندي ساختمان ها

در این مبحث، ساختمان ها برمبنای نوع کاربری، تعداد ساکنین و یا شاغلین، زیربنا، تعداد طبقات و ارزش سرمایه های داخل آن ها، به پنج گروه مطابق جدول 21-1-2 تقسیم می شوند.

\(^{1}\). این جدول، شامل ساختمان های نظامی، انتظامی، امنیتی، اطلاعاتی، ارکان راهبردی و حاکمیتی حیاتی کشور، و پناهگاه های در معرض برخوردهای مستقیم نمی باشد. طراحی پدافندی اینگونه ساختمان ها تابع ضوابط ابلاغی سازمان پدافند غیرعامل کشور می باشد.

\(^{2}\). دامنه شمول فصل های این مبحث در ارتباط با گروه بندی فوق به شرح جدول 21-1-2-الف می باشد:

✔ : الزامی

* : توصیه اکید

+ : توصیه ـــــ : موضوعیت ندارد

تبصره: طراحی فضای امن برای ساختمان های گروه 2 و 3 مطابق مفاد بندهای 21-2-4 و 21-7-5 الزامی است و برای ساختمان های گروه 4 و 5 توصیه می شود.

21-1-9- بارهاي ناشي از انفجار

بارهای ناشی از انفجار، برای طراحی ساختمان ها، در چهار سطح، در جدول 21-1-3 ارائه شده است. در هر مورد خاص، با انجام تحلیل خطر، می توان سطح بار انفجار ویژه را تعریف نمود، مشروط بر این که از مقادیر جدول 21-1-3 کمتر نباشد.

در طراحی فضاهای امن، مقادیر فشارهای \(p_{r}\) ،\(p_{so}\) و \(p_{go}\) در سطوح خطر انفجار 2 تا 4، دو برابر می شوند.

\(^{1}\) - \(p_{so}\) : فشار مبنای انفجار (بند 21-3-3-1)

\(^{2}\) - \(p_{r}\) : فشار بازتاب (بند 21-3-3-3). این فشار بر پوسته خارجی ساختمان وارد می شود.

\(^{3}\) - \(p_{go}\) : فشار ناشی از انفجار درون زمینی بر سازة مدفون

\(^{4}\) - فشار طراحی حداقل

21-1-10- حداقل عملكرد سازه اي اجزاي ساختمان ها

حداقل عملکرد سازه ای اجزای ساختمان ها، در برابر سطوح مختلف بار انفجار در هوا، برحسب درجه اهمیت ساختمان (جدول 21-1-2)، مطابق جدول 21-1-4 می باشد.

جدول 21-1-4- حداقل سطح عملکرد اجزای ساختمان ها

در این قسمت تصویر جدول قرار می گیرد که در متن اصلی به صورت media/image7.png نمایش داده شده است.

تبصره: در صورت تمایل صاحب بنا و با توجه به امکانات مالی می توان سطح عملکرد بالاتر از موارد جدول فوق در نظر گرفت.

21-1-11- نمودار گردشي طراحي

روند نمای طراحی ساختمان، در جهت رعایت ملاحظات پدافند غیرعامل، در شکل 21-1-1 ارائه شده است.

شكل 21-1-1 - روند نمای طراحی ساختمان ها از دیدگاه پدافند غیرعامل

در این قسمت تصویر نمودار قرار می گیرد که در متن اصلی به صورت media/image8.png نمایش داده شده است.

21-1-12- تعاريف

آسانسور و پله برقي

به سامانه ها، تجهیزات و اجزایی اطلاق می شود که در مبحث 15 مقررات ملی ساختمان به آنها پرداخته شده است.

انشعاب منفرد

انشعابی است که صرفاً دارای یک شیر برداشت بوده و خروجی آن در حد لیتر در دقیقه است.

انفجار

واکنشی است که در آن نرخ سوختن مواد با سرعتی به مراتب بیشتر از سرعت صوت انجام می شود که در نتیجه آن گرادیان دما و فشار بسیار بالا ایجاد و موج شوک بلافاصله تولید و با سرعت بسیار زیاد منتشر می شود.

انفجار در سطح زمین

انفجار در هوا و در فاصله نزدیک به سطح زمین که امواج حاصل از آن به صورت نیم کره با زمین برخورد کرده و امواج حاصل از بازتاب با موج اولیه ترکیب می شود که معمولاً آن را موج ماخ یا جبهه ماخ می گویند.

انفجار در هوا

انفجار در هوای آزاد و در فاصله قابل توجهی از سازه، که امواج حاصل از آن به صورت کروی و بدون هیچگونه برخورد و انعکاس به سازه اثر می کند.

انفجار شيميايي

انفجار ناشی از اکسیداسیون سریع عناصر سوختی موجود در ترکیب ماده منفجره که به همراه آزادسازی مقادیر قابل ملاحظه ای انرژی گرمایی با حجم زیادی از محصولات داغ گازی می باشد.

بازشوهاي خارجي

بخش هایی از ساختمان هستند که سازه را به فضای خارج مرتبط می سازند.

بحران

پیشامدی است که به طور طبیعی و یا توسط بشر، به طور ناگهانی و گاهی فزاینده رخ می دهد و سبب ایجاد وضعیتی خطرناک و ناپایدار برای ساختمان، تجهیزات، فرد، گروه و یا جامعه می شود که برطرف کردن آن نیازمند اقدامات اساسی و فوق العاده است. بحران معمولاً غیرقابل پیش بینی است اما معمولاً غیرمنتظره نیست و یک وضعیت اضطراری و آنی است ولی ماندگار نمی باشد.

پدافند غيرعامل

مجموعه اقدامات غیرمسلحانه ای که به کارگیری آنها موجب افزایش بازدارندگی، کاهش آسیب پذیری، ارتقاء پایداری ملی، تداوم فعالیت های ضروری و تسهیل مدیریت بحران در برابر تهدیدها و اقدامات نظامی دشمن می گردد.

پراكندگي

گسترش، باز و پخش نمودن و تمرکززدایی ساختمان ها، تجهیزات، تأسیسات یا فعالیت های خودی به منظور تقلیل آسیب پذیری آنها در مقابل عملیات دشمن، به طوری که مجموعه ای از آنها هدف واحدی را تشکیل ندهند.

پناهگاه

مکان بسته ای است که به خاطر طراحی تخصصی و کاربری خاص در مقابل انواع تهدیدها، نسبت به ساختمان های متعارف از درجه حفاظت به مراتب بالاتری برخوردار باشد و امنیت جانی و روانی بیشتری را برای افراد فراهم نماید.

تأسيسات اطفاي حريق

به سامانه ها، تجهیزات و اجزایی اطلاق می شود که با عمل این تأسیسات، آتش در محل آتش سوزی خاموش می شود و در مبحث 3 مقررات ملی به آن پرداخته شده است.

تأسيسات برقي ساختمان

به سامانه ها، تجهیزات و اجزایی اطلاق می شود که در مبحث 13 مقررات ملی ساختمان به آنها پرداخته شده است.

تأسيسات بهداشتي

به سامانه ها، تجهیزات و اجزایی اطلاق می شود که در مبحث 16 مقررات ملی ساختمان به آنها پرداخته شده است و شامل تأسیسات آبرسانی سرد و گرم و سامانه دفع فاضلاب و آب باران می شود.

تأسيسات خطرآفرين

خرابی و از کارافتادگی یک جزء تأسیساتي منجر به ایجاد خطرات دیگر شامل نشت گازهای سمی، انفجارهای متعدد و عوارض دیگر می گردد.

تأسيسات ساختمان

به سامانه ها، تجهیزات و اجزایی اطلاق می شود که انتظارات مورد نیاز از تأسیسات مکانیکی، برقی و آسانسور را برآورده سازند.

تأسيسات كم خطر

خرابی و از کارافتادگی یک جزء تأسیساتي منجر به از بین رفتن کارایی همان عضو می شود و لا غیر.

تأسيسات گرمايي، تعويض هوا و تهويه مطبوع

به سامانه ها، تجهیزات و اجزایی اطلاق می شود که در مبحث 14 مقررات ملی ساختمان به آنها پرداخته شده است.

تأسيسات مكانيكي ساختمان

به سامانه ها، تجهیزات و اجزایی اطلاق می شود که انتظارات مورد نیاز از تأسیسات گرمایی، تعویض هوا و تهویه مطبوع، تأسیسات بهداشتی، لوله کشی گاز طبیعی ساختمان و تأسیسات اطفاء حریق را برآورده می سازند.

تهويه مطبوع

توزیع مناسب هوا، همراه با کنترل همزمان دما، رطوبت و پاکیزگی هوا، برای تأمین شرایط مورد نیاز فضاهای ساختمان.

حد شكنندگي

معیاری برای ظرفیت تحمل یک وسیله در مقابل ضربه و ارتعاش و عبارت است از مقدار شتابی که وسیله می تواند تحمل کند و همچنان قابل استفاده باقی بماند.

دريچه پادري يا بازشو با خم اضافي

درچه ای که برای تهویه و تأمین هوای احتراق مولد در حال کار به گونه ای تعبیه می شود که اثرات انفجار روی مولد اضطراری را کاهش دهد.

فضاهاي دو يا چند منظوري

قابلیت بهره برداری عملکردهای متفاوت از یک فضای معین در شرایط عادی و بحرانی ناشی از تهدیدهای دشمن.

فضاي امن

فضای امن به فضایی اطلاق می گردد که در مقابل اثرات بارهای ناشی از انفجار، کمتر در معرض خطر قرار گرفته و نسبت به سایر فضاهای ساختمان از ایمنی و مقاومت بیشتری برخوردار باشد. فضای امن حتی المقدور باید به صورت دو یا چند منظوره مورد بهره برداری قرار گیرد.

لوله كشي گاز طبيعي ساختمان

به سامانه ها، تجهیزات و اجزایی اطلاق می شود که در مبحث 17 مقررات ملی ساختمان به آنها پرداخته شده است و شامل لوله کشی گاز طبیعی ساختمان، نصب وسایل گازسوز و نصب دودکش های ساختمانی می شود.

مجتمع هاي مسكوني

مجموعه های مسکونی با تعداد بلوک های ساختمانی 4 طبقه به بالا و بیش از 2 بلوک، مجتمع مسکونی نامیده می شود.

مجموعه ي زيستي

هر محل حضور انسان ها که قالب معماری و شهرسازی دارد و دارای محوطه باز می باشد (مانند مسکونی، مذهبی، آموزشی، فرهنگی، تجاری و خدماتي، درمانی، و...)

مركز كنترل حريق

مرکزی برای کنترل عملکرد سامانه های کنترل دود، ارتباط ساکنین، هشداردهنده ها، کنترل آتش سوزی و تخلیه افراد می باشد.

مرمت پذيري

به وضعیتی اطلاق می شود که در آن تعمیر ساختمان با مخارج معمول (تا سقف 40 درصد هزینه نوسازی)، جهت پایداری در برابر اثرات انفجار، امکان پذیر باشد، مشروط بر این که بنا به هر علتی میراث ملی شناخته شود.

معايب دايمي

معایبی که با از کار افتادن وسیله مشخص می شوند، شدت آسیب در حدی است که توانایی وسیله در انجام عملکرد مطلوب برای همیشه از بین می رود.

معايب موقت

معایبی که اغلب به آن ها اختلال یا عیب فنی می گویند و با وقفه در عملکرد جاری وسیله همراه است.

مكان يابي

انجام اقدامات لازم به منظور انتخاب مکانی مناسب با توجه به تهدیدات و آسیب پذیری های مربوطه برای استقرار و احداث ساختمان، تأسیسات و نگه داری تجهیزات.

موازي سازي

تعدد و چندگانه سازی در تجهیزات تأسیساتي با همپوشانی مناسب.

موج انفجار

انرژی زیادی که در اثر انفجار در یک محیط گازی آزاد می شود، باعث افزایش ناگهانی فشار در محیط می شود که به این فشار نامنظم، موج انفجار می گویند. موج انفجار به صورت شعاعی و با سرعت کاهشی که همیشه از سرعت صوت در محیط بیشتر است، از محیط انفجار انتشار می یابد.

هدف

موجودیتی مشخص، اعم از جاندار یا بی جان که در نظر است با توسل به عملیات نظامی، سیاسی، اقتصادی یا روانی به آن صدمه زده شود، منهدم گردد، تسخیر شود یا تحت کنترل درآید.

هواساز

دستگاهی است که با قرارگیری در فضای مسدود، گرمایش یا سرمایش هوا و دمیدن و بازگرداندن آن را از طریق کانال های هوا، انجام می دهد.

21-2 ملاحظات معماری و محوطه

رعایت الزامات معماری پدافند غیرعامل، باعث پایداری نسبی مجموعه های زیستی، ساختمان ها و تأسیسات در شرایط بحران ناشی از تهدیدات می شود. توجه و عنایت به مبحث «پدافند غیرعامل» به صورت «میان رشته ای» و مرتبط با دیگر عوامل اثرگذار در معماری و شهرسازی، پایداری بیشتری را به دنبال خواهد داشت. حوزه شمول این فصل مطابق جدول 21-1-2 الف می باشد.

21-2-1 معماری و پدافند غیرعامل

رعایت ملاحظات پدافند غیرعامل در طراحی معماری، (که ایمنی مجموعه های زیستی، ساختمان ها و تأسیسات را بالا می برد)، الزامی است.

اثرات موج انفجار (به ویژه ناشی از بمباران)، نه تنها باید در برنامه ریزی کلان و طراحی مجموعه های زیستی، ساختمان ها و تأسیسات منظور گردد، بلکه در انتخاب مصالح و طراحی و اجرای جزئیات مهندسی نیز، به صورت همه جانبه و متعادل بررسی شده و موردنظر، قرار گیرد.

برای ارائه طرح مایه (مفهوم ذهنی)، طراح باید قادر به نظریه پردازی تهاجم احتمالی دشمن بوده و راهکارها را، با اخذ نظرات کارفرما، بهره بردار و کارشناسان میان رشته ای به صورت طرح های اولیه ارائه دهد. پس از انتخاب طرح بهینه، طرح های تفصیلی (اعم از شهرسازی و یا معماری)، ارائه می شود.

21-2-2 ملاحظات برنامه ریزی و طراحی محوطه

برنامه ریزی و طراحی محوطه، همراه ایجاد فضای لطیف و زیبا برای زندگی، باید براساس اصول پدافند غیرعامل، هدایت سریع و مطمئن افراد به پناهگاه های خارج از ساختمان و جانپناه ها، اتخاذ تمهیداتی در جهت کاهش خطرات ناشی از ریزش آوار بر سر افراد و تسهیل اقدامات امداد و نجات برای کاهش خطرسازی ساختمان ها، صورت گیرد. این بخش، جنبه های مختلف طراحی محوطه را مشخص کرده و برخی از ویژگی ها را ارائه می دهد.

21-2-2-1 جانمایی ساختمان

از آنجا که جانمایی مناسب ساختمان ها، می تواند تأثیر مهمی بر کاهش آسیب پذیری داشته باشد، حداقل تمهیدات لازم برای طراحی، به شرح زیر است:

21-2-2-1-1

با توجه به افزایش خطرپذیری در تمرکز ساختمان ها، افراد، فعالیت ها و سرمایه ها، طراحی باید به صورت غیرمتمرکز صورت گیرد.

21-2-2-1-2

به منظور کاهش خسارات و اثرات انفجار، توصیه می شود بین ساختمان و راه دسترسی اصلی، فضاهای حائل ایجاد گردد. (شکل 21-2-1)

شکل 21-2-1 - ایجاد فضای حائل با استفاده از پوشش گیاهی

21-2-2-1-3

به منظور کاهش خطر ریزش آوار، فضایی با عرض حداقل ارتفاع ساختمان، به عنوان حریم آوار، باید در نظر گرفته شود. در این حریم، صرفاً ایجاد فضای سبز و مستحدثات ایمن در برابر آوار، مجاز است.

21-2-2-1-4

مکانیابی ساختمان تا حد امکان هماهنگ با عوارض طبیعی و یا مصنوعی (دفاع غیرعامل طبیعی) و یا مدفون، صورت گیرد.

21-2-2-1-5

به منظور پرهیز از پیامدهای انفجار، احداث مخازن سوخت غیر ایمن در حریم آوار، مجاز نیست.

21-2-2-2 فضاهای باز پیرامون ساختمان

21-2-2-2-1

در فضاهای باز، باید مکان ها و دیوارک هایی به عنوان جان پناه ایجادگردد. (شکل 21-2-2)

شکل 21-2-2 - عملکرد دیوارک در مواقع اضطراری به عنوان جان پناه

21-2-2-2-2

اجزای فضاهای باز باید براساس اصل انعطاف پذیری و با عملکردهای چند منظوره، طراحی شوند به نحوی که در شرایط عادی، امکان فعالیت های معمول را فراهم نموده و در شرایط بحرانی، به عملکردهای اضطراری اختصاص یابند. (شکل 21-2-3)

شکل 21-2-3 - انعطاف پذیری و طراحی چند منظوره فضاهای باز

21-2-2-2-3

در عناصر و اجزای مبلمان شهری، تا حد امکان از ایجاد و ایجاد لبه های تیز گوشه (تا ارتفاع 2 متری از زمین)، جلوگیری شود.

21-2-2-2-4

به منظور انجام عملیات امداد و نجات، مکان هایی در فضای باز با عملکرد چندمنظوره پیش بینی شود که تا حد امکان دارای ویژگی های زیر باشند:

• دسترسی مناسب به ساختمان ها
• خارج از حریم آوار
• مصون از اثر عوامل نامساعد طبیعی
• کف هموار و شیب حداکثر چهار (4) درصد
• دارای زیرساخت های لازم برای نصب سریع و استقرار تجهیزات امدادرسانی

21-2-2-2-5

در مجموعه های زیستی و هر محله شهری، در حد امکان باید محل های مناسبی برای عملیات امداد و نجات، با امکانات فرود بالگرد، پیش بینی شوند.

21-2-2-2-6

جانمایی ساختمان در خیابان های باریک و یک طرفه، به نحوی که عملیات امداد و نجات با اخلال و تأخیر مواجه شود، مجاز نمی باشد.

21-2-2-2-7

در کلیه ساختمان هایی که در خیابان های باریک و یک طرفه قرار دارند و امکان تعریض معابر دسترسی وجود ندارد، تجهیزات اطفاء حریق در داخل مجموعه باید به نحوی تأمین گردد که تأخیر و کندی عملیات امداد و نجات و اطفاء خودروهای آتشنشانی را جبران نماید.

21-2-2-2-8

محوطه تا حد امکان باید از چمن و یا درخت و گیاه مناسب پوشیده شود. نصب سنگ های بزرگ تزئینی، که ایجاد نوعی جان پناه مقاوم می نمایند، در صورت نداشتن گوشه های تیز، بلامانع است.

21-2-2-3 ورودی های مجموعه زیستی

21-2-2-3-1

محوطه هر مجموعه زیستی با بیش از 200 واحد مسکونی (یا معادل آن)، باید دارای حداقل دو ورودی- خروجی (دروازه) باشد که با فاصله مناسب و دور از یکدیگر قرار گیرند (رعایت اصل پراکندگی).

21-2-2-3-2

ابعاد دروازه ها باید متناسب با حجم تردد سواره و پیاده در زمان بحران، پیش بینی شوند.

21-2-2-3-3

دروازه ها باید به گونه ای باشند که در صورت تخریب، موجب انسداد تردد وسایل نقلیه نشوند.

21-2-2-4 دسترسی های مجموعه زیستی

21-2-2-4-1

مسیرهای دسترسی باید به نحوی طراحی شوند که با حداقل نمودن تداخل حرکت عابرین پیاده و وسایل نقلیه، کارایی به حداکثر برسد.

21-2-2-4-2

طراحی هندسی مسیرهای محوطه باید به گونه ای باشد که تقاطع اضلاع، نرم (منحنی) و فاقد زوایای تند باشند و مسیریابی اضطراری در آن ها، به سادگی صورت گیرد.

21-2-2-4-3

تا حد امکان، ریزش آوار و شیشه نباید موجب انسداد مسیرهای دسترسی و ایجاد خطر برای افراد شود (حریم آوار رعایت شود).

21-2-2-4-4

در حاشیه مسیرهای پیاده و سواره رو، حداقل یک ردیف درخت در ترکیب با پشته خاکی چمن کاری شده و یا جعبه گلدان، طراحی و اجرا شود.

21-2-2-4-5

در طراحی شبکه سواره رو داخل مجموعه های زیستی با بیش از 200 واحد مسکونی (یا معادل آن) به بالا، لازم است حداقل یک مسیر دسترسی محوری سواره رو متناسب با ترافیک زمان بحران (بویژه حمله هوایی) پیش بینی شود. حریم آوار ساختمان های مجاور این مسیر، نصف ارتفاع آن ها است.

21-2-2-4-6

معابر پیاده باید فاقد ناهمواری، برآمدگی و سطوح لغزنده باشند و از بکاربردن مصالح کندکننده حرکت در آنها خودداری شود.

21-2-2-4-7

برای سهولت حرکت در مواقع بحران ناشی از تهدیدات، هر آنچه سرعت گریز از خطر را محدود نماید، باید از طرح محوطه حذف شده و یا مناسب سازی شود.

21-2-2-4-8

ابعاد پله ها در فضای باز، برای حفظ ایمنی و راحتی، باید به صورت زیر باشند:

• عرض حداقل 1.5 متر
• ارتفاع حداکثر 15 سانتی متر
• حداقل کف مفید 30 سانتی متر
• به ازاء هر 10 پله یک پاگرد (فضای استراحت).

21-2-2-4-9

شیبراهه نباید بیش از 5 درصد شیب داشته باشد. عرض آن باید بیش از 1.8 متر بوده و کف آن زبر باشد.

21-2-2-4-10

برای خروج افراد از ساختمان، طراحی معبر (کانال) تأسیسات آدم رو و مقاوم در برابر موج انفجار (موضوع بند 21-3-3-3)، در هماهنگی با مهندس تأسیسات، الزامی است. این گونه معابر باید قابلیت گذر تأسیسات اصلی و زیرساخت ها (موضوع بند 21-7-2-8-3) را داشته و خروجی های متعدد به محوطه در آن پیش بینی شود.

21-2-2-5 جان پناه ها

21-2-2-5-1

فضاهای باز، باید به نحوی طراحی شوند که در ترکیب با عوارضی نظیر پشته چمن کاری شده، فرورفتگی، جعبه گلدان و دیوارک، ضمن ارتقاء محیط برای تأمین فعالیت های شرایط عادی (مانند بازی و نشستن)، جان پناه های مناسب در آن ها، ایجاد شوند.

21-2-2-5-2

محل استقرار جان پناه ها باید خارج از حریم آوار باشد.

21-2-2-5-3

جان پناه ها باید با ظرفیت کم و پراکندگی مناسب، در خارج مسیرها و فضای باز، ایجاد شوند.

21-2-2-5-4

شکل جان پناه ها باید نرم (منحنی) و فاقد نقاط تیز گوشه بوده و سازه آن ها، مقاوم در برابر موج انفجار باشند.

21-2-2-5-5

فاصله جانپناه ها از یکدیگر، حداکثر 20 متر باشد.

21-2-3 طراحی معماری ساختمان

21-2-3-1 طراحی حجم ساختمان

21-2-3-1-1

شکل (فرم) ساختمان بیش از 6 طبقه باید به صورتی باشد که آوار آن باعث انسداد دسترسی ها به ساختمان نشود (نظیر اشکال پلکانی- شکل 21-2-4).

شکل 21-2-4 - شکل های مناسب نمای ساختمان برای کاهش ریزش آوار به محیط

21-2-3-1-2

شکل کلی ساختمان های مجاور خیابان اصلی، به گونه ای باشد که در صورت تخریب، سبب انسداد معبر نشوند (با رعایت بند 21-2-2-1-3).

21-2-3-1-3

طراحی پیلوت های از دو طرف باز، توصیه می شود (شکل 21-2-5).

شکل 21-2-5 - تخلیه موج انفجار از پیلوت باز

21-2-3-1-4

شکل ساختمان تا حد امکان باید محدب و یا مدور باشد. استفاده از اشکال مقعر توصیه نمی شود (شکل 21-2-6). با توجه به اهمیت شکل ساختمان در بارگذاری انفجار، در راستای اجرای بند 21-3-3-3، تعامل با مهندس سازه، الزامی است.

21-2-6 - پلان و نمای مناسب در برابر موج انفجار

21-2-3-2 مسیرهای حرکت

21-2-3-2-1

طراحی فضای ورودی ساختمان، با رعایت الزامات معماری، به نحوی باشد که ورودی موج انفجار به ساختمان، کمینه (حداقل) گردد.

21-2-3-2-2

در فضاهای مکث بزرگ (مانند هال، لابی و...) ساختمان، مسیرهای حرکت نباید روبه روی هم و مستقیم باشند.

21-2-3-2-3

از ایجاد فضاهای دارای طرح خطی (مانند راهروهای طولانی و مستقیم) پرهیز شود و درهای داخل آن ها، روبروی یکدیگر قرار نگیرند.

21-2-3-3 نمای ساختمان

21-2-3-3-1 کلیات

در هنگام وقوع انفجار، پوشش بیرونی و نمای سازه به عنوان جزء غیرسازه ای نقش بسیار مهمی در کاهش خسارات و تلفات ناشی از انفجار دارد. در اثر فشار انفجار مقادیر زیادی از اجزای نما مانند شیشه و سایر مصالح به صورت ترکش در فضای داخل و بیرون ساختمان پراکنده می شوند. قسمتی از تلفات ناشی از انفجار مربوط به عدم انتخاب صحیح هندسه پیرامونی سازه و استفاده از مصالح و سامانه های نامناسب نما می باشد. برای کاهش این اثرات مضر لازم است تا موارد زیر برای طراحی و اجرای هندسه پیرامونی و نمای سازه در نظر گرفته شوند.

21-2-3-3-2

هندسه پیرامونی سازه باید ساده، صاف و دارای شکل محدب باشد. اشکال مقعر و دارای پیش آمدگی (مانند بالکن) و فرورفتگی باعث محبوس شدن امواج و تشدید اثرات انفجار می شوند.

21-2-3-3-3

ضمن در نظر گرفتن ضوابط معماری، سطوح شیشه خور نما و تعداد بازشوها به کمترین مقدار ممکن برسد. این موضوع در طبقات پایین تر ساختمان باید بیشتر مورد توجه قرار گیرد زیرا فشار انفجار در این طبقات بیش از طبقات بالایی است.

21-2-3-3-4

مصالح روکار نما باید به گونه ای انتخاب شوند که در اثر فشار انفجار دچار خردشدگی نشده و به قطعات کوچک تیز تبدیل نشوند.

21-2-3-3-5

برای نصب مصالح روکار نما باید از قاب های مجزا استفاده شده و این قاب ها با اتصالات مستقیم به دیافراگم سقف ها متصل شوند تا از انتقال لنگر خمشی موضعی به ستون ها جلوگیری شود.

21-2-3-3-6

قاب بندی نمای ساختمان به گونه ای طراحی شود که امکان بازرسی و در صورت نیاز تعویض و نصب قطعات آسیب دیده به راحتی فراهم شود.

21-2-3-3-7

بکارگیری نماهای شکننده و عناصر دارای اتصال سست به سازه (در نمای ساختمان) و یا بدون اتصال مناسب به سازه، ممنوع است.

21-2-3-3-8

اتصال دیوارهای خارجی به سازه، ضمن حفظ انعطاف پذیری لازم، باید به طورمطمئن، طبق فشار وارده انجام شود.

21-2-3-3-9

در نمای مجاور معابر، از طبقه چهار به بالای ساختمان ها، احداث بالکن یا شبه بالکن سراسری الزامی است. در صورت وجود عقب نشینی در طبقات بالای پایه (پودیوم)، لزومی به اجرای بالکن نمی باشد.

21-2-3-3-10

قسمت بیرونی ورودی ساختمان، باید با ایجاد سقف و یا هرگونه حائل مقاوم در برابر ریزش آوار، محفوظ و ایمن سازی شوند.

21-2-3-3-11

قرارگیری عناصر الحاقی شکننده و یا فاقد اتصال مناسب به سازه، در لبه بام مجاز نیست.

21-2-3-3-12

تأسیسات مستقر در بام، باید به فاصله کمینه 2 متر از لبه مجاور معابر و حیاط قرار گیرند.

21-2-3-3-13

اجرای انواع نمای اندودی از ملات ماسه سیمان یا مشابه، نقش مؤثری در پایداری دیوارهای خارجی داشته و آسیب پذیری آنها را نسبت به دیوارهای خارجی بدون اندود نما به مراتب کاهش می دهد. همچنین در برابر نیروی لغزشی، مقاومتر از نماهای آجری و سنگ بوده و احتمال ریزش آنها کمتر است.

21-2-3-3-14

در صورت استفاده از نمای آجری، آن را باید با ضخامت کمینه 22 سانتی متر، به صورت مسلح و با اتصال لازم به سازه، اجرا نمود.

21-2-3-3-15

از کاربرد سنگ (و مشابه نظیر سرامیک و دیگر مصالح شکننده) به صورت خشک در نما، خودداری شود و لازم است عناصر نمای ساختمان دارای قاب بندی با مقاومت و انعطاف پذیری مناسب باشند.

21-2-3-3-16

نماهای پیش ساخته بتن مسلح، با اتصال لازم به سازه، در برابر انفجار بسیار مناسب می باشند. اتصال نمای پیش ساخته بتنی به اعضای محیطی ساختمان، باید قابلیت تحمل بارهای ناشی از انفجار (مطابق جدول 21-1-3) را دارا باشد. به طور کلی، عناصر نما نباید موجب ایجاد ترکش و آوار شوند و آسیب رسان باشند.

21-2-3-4 پنجره ها و بازشوها

21-2-3-4-1

تا حد امکان از پنجره های کم تر و یا کوچک تر، استفاده شود.

21-2-3-4-2

استفاده از پنجره های بزرگ، مشروط به قاب بندی داخلی و تقسیم به اجزای کوچک و رعایت تمهیدات ضروری برای جلوگیری از آسیب رسانی شیشه ها (مانند استفاده از روکش های چسبنده به شیشه)، بلامانع است.

21-2-3-4-3

ارتفاع پنجره ها تا جایی که ممکن است به سقف طبقات نزدیک باشد تا ترکش های ناشی از خرد شدن شیشه ها به افراد داخل ساختمان برخورد نکند.

21-2-3-4-4

جنس شیشه های به کار رفته در پنجره ها باید از نوع لمینیت (چندلایه) باشد تا پس از گسیختگی قطعات خرد شده به اطراف پرتاب نشوند.

21-2-3-4-5

در نورگیرهای (سقفی) ساختمان، باید از صفحات شفاف نشکن، به جای شیشه، استفاده شود.

21-2-3-4-6

قاب پنجره ها باید دارای استحکام و مقاومت بیشتری از شیشه ها باشند. این قاب ها باید با اتصال مناسب به اطراف متصل شوند تا در صورت وقوع انفجار، قاب و شیشه های متصل به آن به صورت یک قطعه منفرد به داخل پرتاب نشوند.

21-2-3-4-7

چهارچوب پنجره ها به سازه باید کاملاً مهار شوند.

21-2-3-4-8

مهاربندی ها و چهارچوب های جداره خارجی به سازه در ترکیب با بازشوها (درها، کرکره ها و دیگر بازشوها)، باید برای تحمل فشار بازتاب (بند 21-3-3-3)، طراحی شوند.

21-2-3-4-9

درهای ورودی ساختمان مراکز تجمع و پنجره ها، باید به سمت خارج باز شوند (با رعایت عقب نشینی لازم در معابر عمومی).

21-2-3-4-10

چارچوب درهای ورودی (و سایر چارچوب ها) باید با بتن مناسب پر شده و دارای اتصال لازم به سازه باشند.

21-2-3-5 اجزای غیرسازه ای

21-2-3-5-1

اجزای غیرباربر (مانند تیغه، سقف کاذب و...) باید به گونه ای طراحی و اجرا شوند که در برابر آثار انفجار، کمترین آسیب به آنها وارد شود و یا پس از شکستن به قطعات لب تیز تبدیل نشوند.

21-2-3-5-2

دیوارهای غیرباربر باید دارای اتصال لازم به سازه باشند.

21-2-3-5-3

دیوارهای بنایی باید با شبکه میلگرد، مسلح شوند.

21-2-3-5-4

لازم است:

• از کاربرد مصالحی که پس از شکستن، تیز گوشه و برنده می شوند، خودداری گردد.
• وسایل، تجهیزات و تزئینات سنگین، در زیر سقف و بالای دیوار، نصب نشوند.
• وسایل، تجهیزات و تزیينات نیمه سنگین و سبک، با اتصال مناسب، نصب گردند.
• از شیشه غیرایمن در سقف کاذب و دیوار جداکننده، استفاده نشود.
• عناصر غیرساختمانی (مانند کتابخانه، قفسه، ویترین، کمد، دکور)، به نحو مناسب، به سازه و یا اجزاء ساختمانی، متصل شوند.

21-2-3-5-5

ضروری است:

• دیوارهای جداکننده داخلی تا حد امکان، سبک، انعطاف پذیر و دارای بهم پیوستگی (با استفاده از الیاف های طبیعی و یا مصنوعی) باشند.
• اتصالات اجزای غیرسازه ای و تزئینات داخلی، باید براساس حداقل های اشاره شده در آیین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله (استاندارد 2800) و برمبنای خطر لرزه خیزی خیلی زیاد (A=0.35) طرح شوند.
• اتصالات دیوارهای جداره خارجی ساختمان و قاب بندی نما و اجزای نمای پیش ساخته بتنی باید برای فشار بازتاب بند 21-3-3-3 طراحی شوند.
• از نصب هرگونه تزئینات و تابلوهای شکننده آسیب رسان، خودداری شود.
• مبلمان تا حد ممکن، دور از پنجره های خارجی، قرار گیرند.

21-2-3-6 آسانسور و راه پله

21-2-3-6-1

در چاهک (شافت) آسانسورها باید تمهیداتی در نظر گرفته شود که از انتقال موج انفجار، دود و آتش و آسیب رسیدن به راه پله و راهروهای طبقات، تا حد امکان، جلوگیری شود.

21-2-3-6-2

راه پله باید از چاه آسانسور، فاصله مناسبی داشته و ورودی آن، مقابل درب آسانسور نباشد (در این خصوص ضوابط مبحث سوم رعایت شود).

21-2-3-6-3

ارتفاع کف اتاقک آسانسور (در صورت وجود) از روی بام، باید به میزان 50 سانتی متر افزایش یابد و این فاصله با دیوارهای سبک پران (رو به بیرون) پوشانده شود.

21-2-3-6-4

برای امداد و تخلیه اضطراری، باید راه پله ای در جداره خارجی آن ها، طراحی و اجرا شود.

21-2-3-6-5

راه پله ساختمان ها، باید از فضاهای پرخطر (مانند منابع سوخت) دور باشد. این مکان می تواند به عنوان فضای امن درنظر گرفته شده و برمبنای بند 21-2-4 طراحی شود.

21-2-4 فضاهای امن

21-2-4-1 تعریف

فضای امن، بخشی از ساختمان، با عملکرد چند منظوره است که به میزان کمتر، در برابر آثار ناشی از انفجار، قرار می گیرد. این فضا نسبت به سایر قسمت ها، از مقاومت و ایمنی بیشتری برخوردار است. فضای امن حفاظت نسبی افراد را، تأمین کرده و دارای قابلیت های زیر می باشد:

• ایمنی بیشتر در برابر ریزش آوار
• مقاوم در برابر ترکش های ثانویه
• حداقل نمودن نفوذ دود و غبار به داخل خود.

21-2-4-2 مکانیابی

21-2-4-2-1

مکان فضای امن، نباید در مسیر مستقیم موج انفجار قرار گیرد و تا حد امکان، در بین سایر فضاها و در محدوده مرکزی ساختمان پیش بینی شود و بین آن تا جداره خارجی، حداقل یک دیوار باشد. راهروهای داخلی، اتاق ها، انبارها، زیرزمین و سایر فضاهای مشابه عملکرد فضای امن را می توانند داشته باشند.

21-2-4-2-2

فضای امن عمومی باید در هر طبقه ساختمان عمومی (برای عموم) و فضای امن خصوصی در واحدهای آپارتمانی بیش از 120 مترمربع، در نظر گرفته شود.

21-2-4-2-3

مکان فضای امن باید به گونه ای باشد که دسترسی آن به راه خروج، به راحتی و در ایمنی حاصل شود.

21-2-4-2-4

در ساختمان های عمومی، مکان فضای امن می تواند بخشی از اماکنی مانند پارکینگ، کتابخانه، نمازخانه، محل اجتماعات، غذاخوری، بخصوص در طبقات زیرزمین و یا بخش میانی باشد.

21-2-4-2-5

در واحدهای مسکونی، باید قسمت کوچکی (نظیر اتاق اندرونی، انباری، پستو و کمد دیواری) برای فضای امن، منظور شود.

21-2-4-2-6

راهروها و راه پله های داخلی هم می توانند به عنوان فضای امن، منظور شوند.

21-2-4-2-7

فضاهای واقع در زیرزمین های ساختمان، باید با طراحی مناسب زیرساخت ها، در حداقل زمان قابل تبدیل به فضای امن برای ادامه فعالیت های ساختمان باشند.

شکل 21-2-7 - موقعیت فضای امن در ساختمان های مسکونی

شکل 21-2-8 - موقعیت فضای امن در ساختمان های عمومی

21-2-4-3 الزامات طراحی

21-2-4-3-1

در برنامه ریزی فضایی- عملکردی ساختمان، فضای امن باید مستقل و چندمنظوره بوده ولی نمی تواند بخشی از فضاهای دیگر باشد.

21-2-4-3-2

ظرفیت فضای امن، بر اساس کاربری ساختمان، مطابق جدول 21-2-1 محاسبه می شود:

ظرفیت فضای امن	کاربری ساختمان
به ازای هر تخت، 1 متر مربع	بیمارستان ها و مراکز درمانی
در هر واحد مسکونی به ازای هر فرد، 1 متر مربع و حداقل 6 مترمربع	مسکونی
به ازای هر تخت، 1 متر مربع	هتلها و مسافرخانه ها
به ازای هر یک از کارکنان، 1 متر مربع	مراکز اداری و تجاری
زیربنای فروشگاه	فروشگاه های بزرگ
15 درصد زیربنای شبستان	مسجد، حسینیه و مانند آن
15 درصد زیربنای سالن اصلی	اماکن عمومی (مانند سینما و رستوران)
سطح کل زیربنا	انبار و نمایشگاه
به ازای هر دانش آموز، 0.25 مترمربع	مراکز آموزشی

جدول 21-2-1 - ظرفیت فضای امن بر اساس کاربری ساختمان

21-2-4-3-3

مسیرهای دسترسی به فضای امن (اعم از راهروها و راه پله ها)، خود باید فضای امن باشند، ولی جزو مساحت فضای امن موردنیاز جدول 21-2-1 منظور نمی شوند. لازم است مسیرهای دسترسی و فضای امن، با علائم استاندارد، مشخص شوند.

21-2-4-4 باری و مصالح

21-2-4-4-1

فشار طراحی فضای امن، برای مقاومت در برابر موج انفجار و آتش، باید مطابق بند 21-1-9 تعیین شود.

21-2-4-4-2

دیوار، سقف و کف تا حد امکان، از بتن مسلح باشند. در دیوارها، از آجر مسلح (توپر) و یا پوشش مقاوم کننده پلیمری، می توان بهره گرفت.

21-2-4-4-3

کاربرد مصالح و اجسام تیز، لبه دار، ترد و شکننده در فضای امن، مجاز نیست.

21-2-4-4-4

بازشوی درب باید به سمت بیرون باشد و مقاومت لازم (جزء 21-2-4-4-1) را داشته باشد.

21-2-4-4-5

دریچه خروج اضطراری مستحکم با عرض 60 سانتی متر و ارتفاع 80 سانتی متر و با رعایت جزء 21-2-4-4-1، در ارتفاع حدود 90 سانتی متری از کف (با بازشوی رو به داخل فضای امن) نصب شود. لازم است تمهیداتی برای نحوه خروج پیش بینی شود.

21-2-4-4-6

ایجاد نورگیر و پنجره و نصب هر گونه تزئینات مجاز نیست.

21-2-4-4-7

تأسیسات روشنایی، باید ساده و ایمن باشند.

21-2-5 اتاق مرکز کنترل و مدیریت ساختمان (و بحران)

مکان یابی و طراحی فضایی خاص برای مدیریت بحران، در ساختمان الزامی بوده و باید دارای ویژگی های زیر باشد:

1. الف- طراحی چیدمان مناسب برای تجهیزات بند 21-7-1-7.
2. ب- مقاومت و ایمنی لازم در برابر پیامدهای موج انفجار.
3. پ- مقاوم دربرابر آتش و نفوذ دود.
4. ت- تسهیلات لازم برای دسترسی و حضور متخصصین ایمنی و امنیتی.
5. ث- طراحی دسترسی به منظور جلوگیری از ورود افراد غیرمجاز.

21-3 بارهای ناشی از انفجار

انفجار واکنش شیمیایی مواد منفجره است که انرژی قابل ملاحظه ای را آزاد می نماید. در اثر فشار و دمای بسیار زیاد، مواد منفجره به گاز تبدیل شده و با افزایش بسیار سریع فشار هوا، موج انفجار بوجود می آید که با سرعت اولیه حدود 2000 تا 10000 متر بر ثانیه منتشر می شود. بارهای ناشی از برخورد موج انفجار به سازه و زمان تأثیر آن، براساس مفاد این فصل تعیین می شود. حوزه شمول این فصل مطابق جدول 21-1-2 الف می باشد.

21-3-1 انواع موج انفجار

امواج انفجار بر حسب منشأ آن به دو نوع «موج ضربه» و «موج فشار» تقسیم می شوند.

21-3-1-1 موج ضربه

موج ضربه، ناشی از انفجار، در حوزه نزدیک مواد منفجره جامد است. در هر نقطه از مسیر انتشار موج، در مرحله اول، فشار محیط به فشار مبنای انفجار افزایش یافته و با گذشت زمان به فشار محیطی کاهش می یابد که به آن گام مثبت گویند.

با عبور موج، کاهش فشار یا مکش رخ می دهد که به آن گام منفی می گویند (شکل 21-3-1-الف).

فشار گام منفی، نسبتاً کوچک و تدریجی بوده و در اكثر مواقع، از اثر آن صرف نظر می شود.

21-3-1-2 موج فشار

موج فشار، از انفجار حوزه نزدیک مواد منفجره گازی و مایع و حوزه دور مواد منفجره جامد ایجاد می شود. در هر نقطه از مسیر انتشار آن، میزان فشار محیط به صورت تدریجی تا فشار مبنای انفجار افزایش یافته و سپس به فشار محیطی کاهش می یابد و معمولاً گام منفی ندارد. (شکل 21-3-1-ب)

(الف) موج ضربه

(ب) موج فشار

شکل 21-3-1 - شکل های موج ضربه و موج فشار

21-3-2 موقعیت چشمه انفجار

انفجارها از نظر موقعیت چشمه انفجار نسبت به سازه به دو دسته اصلی «انفجار خارجی (خارج از سازه)» و «انفجار داخلی (داخل سازه)» تقسیم می شوند.

انفجار خارجی خود به سه دسته «انفجار در هوا (هوایی)»، «انفجار در سطح زمین (سطحي)» و «انفجار در داخل زمین (زیرزمینی)» تقسیم می گردد. (شکل 21-3-2)

در انفجار هوایی، امواج به صورت کروی منتشر شده و مستقیماً به سازه برخورد می کنند.

در انفجار سطحی، انتشار امواج در هوا، به صورت نیم کره بوده و مستقیماً به سازه برخورد می کنند.

علاوه بر آن، انتشار امواج در زمین نیز رخ خواهد داد (مشابه زمین لرزه).

در انفجار زیرزمینی، انرژی حاصل از انفجار به صورت امواج فشاری و برشی در زمین منتقل شده و با انتشار آن ها، شوک های شدیدی ایجاد می گردند که می توانند اثرات تخریبی شدیدی بر سازه های زیر زمینی داشته باشند.

علاوه بر بارهای ناشی از موج انفجار، اثر ترکش های انفجاری نیز باید در نظر گرفته شود.

انفجارداخلی، بسته به شرایط ساختمان و نحوه تهویه آن به دو دسته محبوس و نیمه محبوس تقسیم می گردد. در انفجار محبوس گاز ناشی از انفجار امکان تخلیه ندارد و فشار ناشی از آن مجموع فشار انعکاسی و فشار گاز است. در انفجار نیمه محبوس با تعبیه دریچه های پران و یا دریچه های باز، امکان تخلیه گاز انفجار مهیا شده و فشار ناشی از انفجار داخلی نسبت به حالت محبوس کاهش می یابد.

شکل 21-3-2 - موقعیت چشمه انفجار

21-3-3 انفجار در هوای آزاد

انفجار در هوای آزاد، باعث فشردگی شدید هوا و ایجاد جبهه موج می شود. در پشت این جبهه، هوا با سرعت کمتری حرکت می نماید. برخی اثرات انفجار در هوا و مشخصات آن ها، در این بخش آمده است.

21-3-3-1 فشار مبنای انفجار \(p_{so}\)

مقدار حداکثر اضافه فشار ناشی از انفجار هوایی در هر نقطه را «فشار مبنای انفجار» گویند. در این مبحث مقادیر فشار مبنای انفجار از جدول 21-1-3 برای سطوح بار مختلف، به دست می آید.

21-3-3-2 حداکثر فشار دینامیکی (\(q_{s}\))

در هنگام انتشار موج انفجار در هوا، هوای پشت جبهه موج با سرعت کمتری، به طرف خارج منتشر می شود، که اثر آن همانند جریان هوا یا باد می باشد. به این پدیده، «فشار دینامیکی» یا «فشار هوا» گویند و حداکثر آن (\(q_{s}\))، از رابطه زیر محاسبه می شود:

\(q_{s}\) = 2.5 * \(p_{so}\)\(^{2}\) / (\(p_{so}\) + 7 * \(p_{o}\)) (1-3-21)

که در آن \(p_{so}\)، فشار مبنای انفجار و \(p_{o}\)، فشار محیطی (جو) می باشد.

21-3-3-3 بازتاب موج انفجار و فشارهای ناشی از آن

موج انفجار پس از برخورد با مانع صلب، منعکس می شود. بازتاب موج در اطراف مانع، به زاویه برخورد موج، مشخصات هندسی ساختمان و اندازه آن، بستگی دارد. با توجه به اهمیت شکل ساختمان در بارگذاری انفجار هوایی و سطحی، در راستای اجرای بند 21-2-3-1-4، تعامل با مهندس معماری الزامی است.

بحرانی ترین حالت بازتاب موج انفجار، در هنگام برخورد آن به صورت عمودی به دیوار صلب است که در این حالت، فشار بازتاب از رابطه زیر تعیین می شود:

\(p_{r}\) = 2 * \(p_{so}\) * [(7 * \(p_{o}\) + 4 * \(p_{so}\)) / (7 * \(p_{o}\) + \(p_{so}\))] (2-3-21)

21-3-3-4 مشخصه های مهم موج انفجار در هوا

الف: سرعت جبهه موج انفجار (\(U_{s}\))

سرعت انتشار جبهه موج انفجار (موج فشار و موج ضربه) در هر نقطه، از رابطه 21-3-3 محاسبه می شود:

\(U_{s}\) = 340 * √(1 + 0.83 * \(p_{so}\)) (3-3-21)

که در این رابطه \(U_{s}\)، سرعت انتشار موج بر حسب متر بر ثانیه و \(p_{so}\)، فشار مبنای انفجار برحسب کیلوگرم بر سانتی متر مربع است.

ب: مدت زمان گام مثبت (زمان تداوم انفجار- \(t_{d}\))

مدت زمان گام مثبت (\(t_{d}\))، زمانی است که فشار، بیش از فشار محیطی است. و مقدار آن برای سطوح بارگذاری مختلف در جدول 21-1-3 ارائه شده است.

پ: تکانه ویژه انفجار (\(i_{s}\))

سطح زیر منحنی فشار- زمان را تکانه ویژه انفجار برای هر نقطه محدوده انفجار گویند که به دو جزء مثبت و منفی تقسیم می گردد (شکل 21-3-1-الف). تکانه مثبت از رابطه 21-3-4 بدست می آید.

(21-3-4) برای موج ضربه \(i_{s}\) = 0.5 × \(p_{so}\) × \(t_{d}\)

برای موج فشار \(i_{s}\) = 0.64 × \(p_{so}\) × \(t_{d}\)

به دلیل کوچک بودن مقدار تکانه منفی، از آن صرف نظر می شود. برای موج انعکاسی، در روابط فوق \(p_{r}\) جایگزین \(p_{so}\) می شود.

ت: طول موج (λ\(_{rw}\))

فاصله هر نقطه تحت فشار مبنا واقع در سطح جبهه انفجار تا اولین نقطه تحت فشار محیطی واقع در پشت جبهه انفجار، «طول موج» نامیده می شود. مقدار طول موج برحسب متر، از رابطه 21-3-5 محاسبه می شود.

(21-3-5) λ\(_{rw}\) = \(U_{s}\) × \(t_{d}\)

\(U_{s}\) = سرعت انتشار موج، برحسب متر بر ثانیه

\(t_{d}\) = مدت زمان (زمان تداوم) گام مثبت بر حسب ثانیه.

شکل 21-3-3 - طول موج انفجار

21-3-4 انفجار سطحی

انفجار سطحی، انفجاری است که در سطح زمین و یا خیلی نزدیک به آن، رخ می دهد. در اثر بازتاب موج انفجار و تقویت آن در همان لحظات اولیه، موج واحدی به وجود می آید که فشار مبنای آن 1.8 برابر فشار مبنای انفجار هوایی است. در این نوع انفجار، نیروی وارد بر سازه های رو زمینی و تکانه زمین وارد بر سازه زیرزمینی اهمیت زیادی دارد.

21-3-5 بارگذاری انفجار خارجی بر وجوه مختلف ساختمان

در شکل 21-3-4 صورت ساده شده بارهای انفجاری وارد بر ساختمان با فرض انفجار در نقطه A و اعمال فشار از چپ به راست، نشان داده شده است که L طول ساختمان در جهت انتشار موج، B عرض ساختمان و H ارتفاع متوسط آن است.

شکل 21-3-4 - بارگذاری عمومی انفجار برای ساختمان مستطیلی

21-3-5-1 بارگذاری دیوار مقابل انفجار

فشار دوخطی وارد بر دیوار جلو مطابق شکل 21-3-5 می باشد که به بار مثلثی معادل تبدیل می شود. حداکثر اضافه فشار وارد بر دیوار مقابل (جبهه موج) انفجار، معادل فشار بازتاب (\(p_{r}\) مطابق رابطه 21-3-2) می باشد که در زمان تسطیح \(t_{c}\) (رابطه 21-3-6) به فشار رکود \(p_{s}\) (رابطه 21-3-7) می رسد.

شکل 21-3-5 - بارگذاری دیوار جلو

\(t_{c}\) = (1 + 4 * R / \(C_{r}\)) * S (6-3-21)

در رابطه فوق:

S = فاصله تسطیح که کوچک ترین B (عرض ساختمان) و H/2 می باشد.

R = نسبت G/S که G، بزرگ ترین B (عرض ساختمان) و H/2 می باشد.

\(C_{r}\) = سرعت صوت که مقدار آن از نمودار شکل 21-3-6 به دست می آید.

شکل 21-3-6 - مقادیر سرعت صوت \(C_{r}\)

\(p_{s}\) = \(p_{so}\) + \(C_{d}\) * \(q_{s}\) (7-3-21)

که در رابطه فوق:

\(p_{so}\) = فشار مبنای انفجار

\(q_{s}\) = حداکثر فشار دینامیکی (رابطه 21-3-1)

\(C_{d}\) = ضریب پسا (کشانی) که برای دیوار جلو در محدوده فشارهای حاضر برابر یک درنظر گرفته می شود.

با توجه به فشار رکود (\(p_{s}\))، زمان تسطیح (\(t_{c}\)) و زمان تداوم انفجار (\(t_{d}\))، زمان تداوم مؤثر بار مثلثی معادل از رابطه 21-3-8 به دست می آید.

\(t_{e}\) = (\(p_{s}\)/\(p_{r}\)) * (\(t_{d}\) - \(t_{c}\)) + \(t_{c}\) (8-3-21)

21-3-5-2 بارگذاری دیوارهای جانبی

بار وارد بر دیوارهای جانبی، به علت عدم وجود بازتاب موج، کمتر از بار دیوار مقابل انفجار است و مطابق شکل 21-3-7 به صورت مثلثی می باشد.

شکل 21-3-7 - بارگذاری دیوارهای جانبی و سقف

مقدار اضافه فشار حداکثر (\(p_{a}\)) برابر است با:

\(p_{a}\) = \(C_{e}\) * \(p_{so}\) + \(C_{d}\) * \(q_{s}\) (9-3-21)

در رابطه فوق:

\(C_{e}\) = ضریب کاهش انفجار که به طول سازه (L) در امتداد حرکت موج و طول موج انفجار (λ\(_{rw}\)) بستگی دارد و مقدار آن از نمودار شکل 21-3-8 محاسبه می گردد.

\(q_{s}\) = حداکثر فشار دینامیکی (رابطه 21-3-1)

\(C_{d}\) = ضریب پسا (کشانی) که از جدول 21-3-1 محاسبه می گردد.

λ\(_{rw}\) = طول موج انفجار (رابطه 21-3-5)

شکل 21-3-8 - مقادیر ضریب کاهشی \(C_{e}\)

جدول 21-3-1 - ضریب پسا (\(C_{d}\))

21-3-5-3 بارگذاری سقف

در ساختمان های با سقف مسطح (شیب کمتر از 10 درجه) هنگامی که موج انفجار به صورت افقی حرکت می نماید، بازتاب رخ نخواهد داد، در نتیجه اضافه فشار وارد بر سقف، همانند دیوارهای جانبی مساوی \(p_{a}\) در نظر گرفته می شود.

21-3-5-4 بارگذاری دیوار پشت

فشار وارد بر دیوار پشت، مشابه دیوارهای جانبی از رابطه 21-3-9 به دست می آید. در دیوار پشت، برای محاسبه ضریب کاهش \(C_{e}\)، ارتفاع سازه (H) نیز به طول سازه (L) اضافه می شود و فشار وارده، معادل \(p_{b}\) در نظر گرفته می شود.

بار دیوار پشتی جهتی مخالف با بار دیوار جلویی داشته و در نتیجه، نقش کاهنده ای در کل بار جانبی انفجار خواهد داشت. در این راستا از اثرات دیوار پشتی بر روی رفتار کل قاب یا ساختمان در بسیاری از اوقات و در جهت اطمینان صرف نظر می شود، لیکن، اجزای نما و عناصر الحاقی دیوار پشت، باید قادر به تحمل فشار یا مکش حاصل از انفجار باشند.

شکل 21-3-9 - بارگذاری دیوار پشت

21-3-5-5 توزیع فشار انفجار در ارتفاع

برای بارگذاری ساختمان ها تحت انفجار تا ارتفاع 15 متر از سطح زمین، از مقادیر فشار معرفی شده در بندهای 21-3-5-1 تا 4، استفاده می شود. برای ارتفاع 15 تا 25 متر، از 50 درصد این فشار و برای ارتفاع بالاتر، از 10 درصد فشار مذکور استفاده می شود (شکل 21-3-10).

شکل 21-3-10 - توزیع فشار انفجار در ارتفاع

21-3-6 انفجار در داخل زمین

انفجار بمب (یا پرتابه های دیگر) در زیرزمین، با فشار گاز حاصل از انفجار و انبساط بدنه، منجر به تشکیل موج فشار تقریباً کروی، در تمام جهات می شود که سرعت انتشار کمتری (نسبت به انفجار هوایی و سطحی) دارد.

با توجه به اثرات تخریب این موج بر سازه های مدفون، رعایت شرایط بارگذاری انفجار زیرزمین، برای قسمت مدفون سازه الزامی است.

21-3-6-1 میزان نفوذ بمب در داخل زمین

میزان نفوذ بمب ها در داخل زمین به سرعت و زاویه برخورد، جرم و سختی سر بمب و جنس زمین بستگی دارد. در نفوذهای کم عمق، آثار انفجار مشابه انفجار سطحی است، اما در نفوذهای عمیق، تکانه انفجار بزرگی در زیر زمین بوجود می آید. بمب های مدرن قدرت نفوذی بیش از 30 متر دردرون خاک و قدرت عبور از لایه های بتن مسلح به ضخامت بیش از 6 متر را دارا می باشن\(د^{2}\). در طراحی سازه های مدفون باید با شناسایی بمب های مورد استفاده دشمن، میزان نفوذ آن ها به دست آید.

21-3-6-2 ناحیه بندی خاک در محل انفجار

در اثر فشار ناشی از انفجار زیرزمین، چهار ناحیه خردشدگی، گسیختگی، خمیری و ارتجاعی در خاک اطراف محل انفجار ایجاد می شوند (شکل 21-3-11). در ناحیه خردشدگی پس از پرتاب ذرات خاک به اطراف، مقداری از آن به صورت نخاله به محل انفجار بر می گردد. در انفجار کم عمق نواحی خردشدگی، گسیختگی و خمیری به سطح زمین منتقل شده و باعث بروز تغییر شکل هایی در سطح زمین می شوند. در انفجار عمیق، نواحی خردشدگی، گسیختگی، و خمیری از سطح زمین دور بوده و با انتشار امواج ناشی از انفجار در ناحیه ارتجاعی به صورت امواج حجمی و سطحی (مشابه زمین لرزه) به سطح زمین می رسند.

شکل 21-3-11 - ناحیه بندی خاک در محل انفجار

DOB = عمق انفجار، \(r_{a}\) = شعاع بدون نخاله، \(d_{a}\) = عمق بدون نخاله، \(r_{t}\) = شعاع کلی (با نخاله)، \(d_{t}\) = عمق کلی

\(^{2}\) برای اطلاعات دقیق تر، رجوع به منابع تخصصی ضروری است.

21-3-6-3 تکانه زمین

به آثار انتشار امواج (ناشی از انفجار عمیق یا سطحی) در سطح و یا زیر زمین، تکانه زمین می گویند. قویترین تکانه زمین ناشی از انفجار درون زمین است که هیچگونه فاصله ای بین ماده منفجره (بمب) و زمین موجود نباشد.

امواج ناشی از انفجار (سطحی یا مدفون) شامل امواج حجمی و امواج سطحی (مشابه زمین لرزه) می باشند. امواج حجمی، خود شامل موج طولی یا فشاری (P) و موج عرضی یا برشی (S) می باشند.

در انفجارات زیرزمینی، در فاصله نزدیک به انفجار، امواج طولی و عرضی مؤثر بوده و امواج رایلی (R) علاوه بر حوزه نزدیک، در فواصل دور نیز حاکم هستند. ذرات نزدیک به سطح زمین تحت تأثیر حرکات چرخشی ناشی از امواج رایلی (R) قرار می گیرند.

21-3-6-4 مشخصه های اصلی تکانه زمین

مشخصه های اصلی تکانه زمین شامل حداکثر فشار، حداکثر سرعت ذرات، حداکثر جابجایی ذرات، سرعت موج در زمین و تکانه ویژه انفجار می باشد. مقدار این مشخصه ها، با افزایش فاصله از مرکز انفجار کاهش می یابند و نرخ میرایی آن ها تابع نوع خاک است.

21-3-6-4-1 حداکثر جابجایی ذرات خاک (x)

حداکثر جابجایی ذرات (در اثر انفجار زیرزمین)، منجر به حرکت سازه های مدفون و تجهیزات متصل به آنها، می شود. مقادیر جابجایی بر اساس سطح خطر انفجار و نوع خاک از جدول 21-1-3 به دست می آید.

21-3-6-4-2 فشار انفجار بر سازه مدفون (\(p_{go}\))

مقدار فشار ناشی از انفجار زیرزمینی بر سازه مدفون، بر اساس سطح خطر انفجار و نوع خاک، از جدول 21-1-3 به دست می آید. این فشار ممکن است در اثر بازتاب امواج انفجار از سنگ بستر و همچنین از سطح زمین تغییر یابد. با توجه به موقعیت انفجار بمب و بازتاب موج از سطوح مختلف، فشار ناشی از انفجار زیر زمینی بر وجه های مختلف سازه، تغییر می کند.

برای تشریح موضوع بالا، با فرض انفجار در نقطه B، در شکل 21-3-12 دیده می شود که فشار مستقیم انفجار (نمودار a)، زودتر از امواج بازتاب به سازه (نقطه A) می رسد. موج بازتاب از سطح زمین، که موج کششی است (نمودار b) و موج بازتاب از سنگ بستر که موج فشاری است (نمودار c)، باعث کاهش و افزایش فشار در نقطه A می شوند و مجموع آن ها فشار نهایی را به وجود می آورند (نمودار d).

شکل 21-3-12 - موقعیت انفجار و نیروهای وارده بر سازه زیرزمینی

21-3-6-5 اثرات تکانه بر سازه مدفون و اجزای غیرسازه ای

بر اثر تکانه زمین، به پی سازه مدفون ضربه وارد شده و تکانه هایی را ایجاد نموده و اجزای غیرسازه ای نصب شده بر روی دیوار یا کف سازه حرکت خواهند نمود. در ادامه روش ساده ای برای محاسبه این حرکات، ارائه شده است.

21-3-6-5-1 حرکات دیوار و کف

حرکت افقی دیوار قائم، که در طراحی اجزای سازه مدفون، مبنای بارگذاری است، از رابطه زیر به دست می آید:

(21-3-10) \(x_{W}\) ≤ 2 * x

که در آن \(x_{w}\) مقدار جابجایی دیوار و x مقدار جابجایی ذرات خاک در میدان آزاد در اثر تکانه زمین مطابق جدول 21-1-3 می باشد.

شکل 21-3-13 - حرکات افقی دیوار و کف

حرکت افقی کف، به علت هم سو بودن با جهت موج انفجار، برابر جابجایی ذرات خاک در میدان آزاد (جدول 21-1-3)، می باشد.

(21-3-11) \(x_{f}\) = x

که در آن \(x_{f}\) مقدار جابجایی کف می باشد.

21-3-6-5-2 حرکات اجزای غیرسازه ای

حداکثر میزان حرکت اجزای غیرسازه ای که دارای اتصالاتی با میرایی 5 تا 15 درصد به دیوار یا کف سازه های مدفون هستند، از رابطه 21-3-12 به دست می آید:

(21-3-12) \(x_{S}\) = 1.2 * \(x_{W}\)

که در آن \(x_{s}\) حداکثر جابجایی تجهیزات می باشد.

21-3-7 انفجار داخلی

انفجار داخلی نسبت به انفجار خارجی، خارق العاده تر بوده و فشار حاصل از آن نیز بدین روال است (شکل 21-3-14). در این پدیده ابتدا فشار مبنای انفجار همانند انفجار در سطح زمین رخ می دهد و سپس این فشار تحت انعکاس های متعدد دیوارهای محدود کننده انفجار قرار می گیرد. در ادامه فشار گاز با زمان تداوم بزرگتر تولید می شود. نتیجه عمل، فشار دوخطی مطابق شکل (21-3-15) خواهد شد. قسمت اول این بارگذاری مطابق فشار محاسبه شده برای دیوار جلو (سمت انفجار) بوده و قسمت دوم آن فشار مثلثی گاز با شدت کمتر و زمان تداوم بزرگتر خواهد بود و از نمودارهای تخصصی بدست می آید که در این مقوله نمی گنجد.

شکل 21-3-14 - فشار حاصل از انفجار داخلی

شکل 21-3-15 - فشار دوخطی ناشی از انفجار داخلی

21-3-8 ترکش ها

زمانی که فشار به وجود آمده در داخل بمب باعث انفجار بدنه آن می شود، پوسته ماده منفجره متلاشی و ترکش های اولیه ایجاد می گردد. ترکش ها مثل گلوله های انفجاری با شکل های نامنظم عمل می کنند. اثر این ترکش های پرتاب شده بر روی هدف به شکل، وزن، سرعت اولیه و همچنین فاصله بین هدف و نقطه انفجار، موقعیت ساختمان، جهت محور ماده منفجره و نیز محور هدف بستگی دارد.

خصوصیات اصلی ترکش های اولیه سرعت اولیه بسیار زیاد، تعداد زیاد و اندازه نسبتاً کوچک آن ها می باشد.

ترکش های اولیه ترکش هایی هستند که بطور مستقیم از بدنه سلاح انفجاری و ملحقات آن ایجاد می شوند.

ترکش های ثانویه ترکش هایی هستند که در اثر انفجار بر روی سازه ها و یا تجهیزات مجاور محل انفجار تولید می گردند.

اثر ترکش ها بیشتر باعث صدمات انسانی و بر عناصر غیرسازه ای است و تأثیر عمده ای بر سازه باربر اصلی ندارد.

21-4 مشخصه های مکانیکی مصالح و سامانه های سازه ای

21-4-1 کلیات

طراحی سازه ها در برابر انفجار، مستلزم آگاهی از ویژگی های دینامیکی مصالح است. مصالح تحت بارگذاری دینامیکی، افزایش مقاومتی از خود نشان می دهند که به طور قابل ملاحظه ای مقاومت سازه ای را افزایش می دهد.

سازه ها برای جذب انرژی بارهای انفجاری، وارد محدودة تغییر شکل های فرا ارتجاعی می شوند. بدین رو مصالح سازه ها باید دارای طاقت کافی و سامانه های سازه ای باید دارای رفتار فرا ارتجاعی و شکل پذیری مناسب باشند که در این فصل به آن پرداخته شده است. حوزه شمول این فصل مطابق جدول 21-1-2-الف می باشد.

21-4-2 پاسخ استاتیکی- پاسخ دینامیکی

بارهای رایج، نظیر بار باد و بارهای قائم، با آهنگ آهسته به سازه وارد می شوند که زمان تداوم بسیار بزرگتر از زمان تناوب سازه را دارا هستند.

در بارهای انفجاری، اعمال بار و افزایش تنش در اعضاء، بسیار سریع (درحد چند ده میلی ثانیه) اتفاق می افتد. این بارها به صورت آنی و گذرا هستند و زمان تداوم آن ها در اکثر موارد بسیار کوتاه تر از زمان تناوب سازه می باشد.

در طراحی انفجاری، پذیرش تسلیم اعضا (از جنبه ی اقتصادی) ضروری است. همچنانکه عضو، وارد محدوده فرا ارتجاعی می شود، جذب انرژی انفجار با ایجاد تعادل بین انرژی انفجار در مقابل انرژی کرنشی عضو، ادامه می یابد.

مقدار انرژی کرنشی قابل جذب توسط سازه، تابعی از ویژگی های مکانیکی مصالح، جزئیات بندی اعضا (شکل پذیری) و مقدار تغییرشکل های خمیری مجاز می باشد. سازه باید بتواند در محدوده ارتجاعی، فرا ارتجاعی و یا سایر مکانیزم های میرایی، انرژی حاصل از انفجار را جذب و مستهلک نماید.

پاسخ مصالح تحت بارگذاری دینامیکی، به طور محسوسی متفاوت از بارگذاری استاتیکی است. در بارگذاری سریع، مصالح نمی توانند با نرخ مشابه بار وارده، تغییر شکل دهند. این خاصیت، باعث افزایش تنش تسلیم و تنش نهایی قبل از گسیختگی می شود. بطور کلی، هر چه نرخ کرنش بزرگتر باشد، مصالح مقاومت بیشتری از خود نشان می دهند.

افزایش مقاومت مصالح، به علت بارگذاری سریع، به عضو اجازه می دهد تا مقاومت بیشتری نسبت به حالت استاتیکی از خود نشان دهد. این تاثیرات در طراحی انفجاری، با استفاده از ضریب افزایش دینامیکی در نظر گرفته می شود.

21-4-3 ویژگی های دینامیکی مصالح

این بخش به تشریح ویژگی های دینامیکی مصالح مورد استفاده در سازه های مقاوم انفجاری می پردازد.

21-4-3-1 ضریب افزایش مقاومت (SIF)

ضریب افزایش مقاومت مطابق جدول 21-4-1 برای مصالح فولادی و بتنی منظور شود.

جدول 21-4-1 ضریب افزایش مقاوم\(ت^{3}\)

3 - مقاومت بتن در طول زمان افزایش می یابد. مقاومت واقعی مصالح فولادی نیز از مقدار مقرر ارائه شده توسط کارخانه بیشتر است. برای منظور کردن این عوامل، مقاومت مشخصه بتن و مقاومت مقرر فولاد در ضرایب افزایش مقاومت برای طراحی مقاوم در مقابل انفجار، ضرب می شوند.

21-4-3-2 ضریب افزایش دینامیکی (DIF)

ضریب افزایش دینامیکی برای بتن مسلح (بتن و میلگرد) و مصالح بنایی مطابق جدول 21-4-2 و برای فولاد مطابق جدول 21-4-3 اعمال شود.

جدول 21-4-2 ضریب افزایش دینامیکی برای بتن مسلح و مصالح بنایی

جدول 21-4-3 ضرایب افزایش دینامیکی برای سازه های فولادی

برای در نظر گرفتن تاثیر افزایش مقاومت مصالح به علت نرخ کرنش سریع، ضریب افزایش دینامیکی به مقادیر مقاومت استاتیکی اعمال می شود. این ضریب به ماهیت تنش (مثلاً خمشی، برش مستقیم) بستگی دارد. تنش های خمشی خیلی سریع شکل می گیرند، در حالیکه برش های حداکثر به طور نسبی با تاخیر بیشتری به خاطر نرخ کرنش پایین در برش رخ می دهند. مقدار نرخ کرنش برای کشش و فشار محوری در اعضا فولادی و بتنی نیز، کمتر از حالت خمشی است.

آزمایشات نشان می دهد که مدول الاستیسیته دینامیکی نسبت به مدول الاستیسیته استاتیکی در مصالح فولادی تغییر نمی کند و در بتن اندکی افزایش می یابد که در محاسبات تاثیرگذار نیست.

21-4-3-3 تنش تسلیم طراحی در سازه های مقاوم در برابر انفجار

تنش تسلیم دینامیکی طرح (\(f_{dy}\)) و تنش نهایی دینامیکی طرح (\(f_{du}\)) که در طراحی های انفجاری به کار می روند، با اعمال ضریب افزایش مقاومت و ضریب افزایش دینامیکی به تنش تسلیم و تنش نهایی بدست می آیند.

الف : فولاد

\(f_{dy}\) = (SIF) × (DIF) × \(f_{y}\) (1-4-21)

\(f_{du}\) = (SIF) × (DIF) × \(f_{u}\) (2-4-21)

ب: بتن

\(f_{dc}\)' = (SIF) × (DIF) × \(f_{c}\)' (3-4-21)

21-4-4 مصالح

21-4-4-1 بتن غیرمسلح

بتن غیرمسلح، به علت رفتار ترد، به تنهایی مصالح مناسبی برای سازه انفجاری نمی باشد، اما در ضخامت و حجم زیاد، برای عملیات پدافندی کاربرد دارد.

21-4-4-2 بتن مسلح

بتن مسلح به طور ویژه ای در برابر بارهای انفجاری، آتش و نفوذ ترکش مقاومت مناسبی دارد و از مصالح ممتاز برای سازه های مقاوم در برابر انفجار به شمار می آید.

بتن مسلح در سازه های مقاوم در برابر انفجار باید حسب اهمیت ساختمان، علاوه بر رعایت ضوابط فصل 5 این مبحث، ضوابط شکل پذیری ویژه سازه های انفجاری را نیز برآورده نماید که تا تدوین چنین ضوابطی، می توان از ضوابط شکل پذیری ویژه مبحث نهم مقررات ملی ساختمان استفاده کرد.

21-4-4-3 بتن الیافی

بهره گیری از الیاف در بتن یکی از راه های افزایش شکل پذیری بتن است. به منظور کاهش تردشکنی بتن و ایجاد محیط همگن و همسان، رشته های نازک و نسبتاً بلند الیاف در بتن به طور یکنواخت پخش می شوند. استفاده از الیاف در بتن، باعث افزایش مقاومت خمشی، برشی و کششی، مقاومت در برابر بارهای دینامیکی بویژه بارهای ضربه ای، مقاومت مقطع در ترک خوردگی و میزان جذب انرژی و هم چنین کاهش در میزان انقباض، خزش و سایش سطحی و کاهش نفوذ پرتابه ها می شود.

قابلیت انعطاف پذیری بتن الیافی باعث می شود که گسیختگی ناگهانی اتفاق نیفتاده و از گسترش ترک نیز جلوگیری گردد. الیاف بلند و شکل پذیر قابلیت شکل پذیری مقطع را بیشتر از الیاف ترد و کوتاه افزایش می دهند.

21-4-4-4 مصالح بنایی غیر مسلح

مصالح بنایی غیر مسلح به علت تردشکنی و عدم یکپارچگی، مصالح مناسبی برای سازه های مقاوم در مقابل انفجار نمی باشند.

21-4-4-5 مصالح بنایی مسلح

مصالح بنایی مسلح، به دلیل جرم زیاد می توانند برای بارهای انفجاری حوزه دور، در ساختمان مورد استفاده قرار گیرند.

مسلح نمودن دیوارهای بنایی با میلگردگذاری داخلی یا شبکه سطحی و بتن پاشی، و یا تسلیح با نوارهای FRP انجام می شود. در این خصوص باید به مبحث 8 مراجعه شود.

21-4-4-6 مصالح سنگدانه ای و خاک

مصالح سنگدانه ای ریز و خاک، به علت قابلیت استهلاک انرژی بارهای انفجاری، می توانند به صورت کیسه ای برای ساخت فضاهای امن سطحی و حفاظت جنبی ساختمان ها در کارهای پدافندی مورد استفاده قرار گیرند. در صورت اضافه شدن سیمان و آهک به این مصالح، کیسه های خاک پس از جذب رطوبت و گیرش، استحکام و یکپارچگی بیشتری کسب می نمایند.

با استفاده از مصالحی نظیر ژئوگرید، خاک حالت مسلح پیدا کرده و دارای یکپارچگی و مشخصات مکانیکی برتری خواهد شد.

21-4-4-7 فولاد ساختمانی

فولادهای ساختمانی ردة 37 St و 52 St از شکل پذیری کافی برای طراحی انفجاری برخوردار هستند. فولادهای با مقاومت بالاتر می توانند در موقعیت های مشخص، نظیر درهای انفجاری و پیچ ها استفاده شوند. به طور کلی سازه های فولادی مقاوم در مقابل انفجار، باید حسب اهمیت آنها، علاوه بر رعایت ضوابط فصل 5 این مبحث، ضوابط شکل پذیری ویژه سازه های انفجاری را نیز برآورده نمایند که تا تدوین چنین ضوابطی، می توان از ضوابط شکل پذیری ویژه مبحث دهم مقررات ملی ساختمان استفاده کرد.

21-4-5 سامانه های سازه ای مناسب برای مقاومت در مقابل انفجار

21-4-5-1 تاثیر جرم

بار ضربه ای انفجار به علت تاثیر بسیار کوتاه مدت آن بر سازه، برخلاف نیروهای زلزله، قادر به تحریک تمام جرم سازه نیست. بدین رو، در سازه های مقاوم در مقابل انفجار، افزایش جرم، تاثیر مثبت بر مقاومت سازه دارد. به همین علت، سازه های بتن مسلح بر سازه های سبک (مثل فولاد و چوب) ارجح هستند.

21-4-5-2 سازه های بتن مسلح

روش های ساده شده طراحی انفجاری سازه های بتن مسلح بر اساس پاسخ خمشی بوده و مشروط به حذف مودهای شکست ترد شکن می باشند. برای رسیدن به پاسخ شکل پذیر، جزئیات بندی مناسبی از میلگردها ضروری است. با افزایش تنش و کرنش در مقطعی از عضو، میلگردها به تسلیم می رسند و اجازه شکل گیری مفصل پلاستیک می دهند. بتن در این نواحی در سطح کششی دچار ترک شده و متعاقباً به حد کرنش فشرده شدن در سطح فشاری می رسد. اگر دوران مفصل این نقطه افزایش یابد، بتن فشاری خرد و مقاومت خمشی آن از بین می رود.

ظرفیت دوران اضافی برای اعضای بتن مسلح را می توان با میلگردگذاری دو طرفه و خاموت بندی با فاصله کم ایجاد نمود. در این حالت در نواحی مفصل پلاستیک، لنگر مقاوم مقطع توسط زوج نیروی ایجادشده در میلگردهای مسلح کننده تامین می شود. استفاده از مقاطعی که به صورت یکطرفه، میلگردگذاری می شوند در طراحی انفجاری توصیه نمی شود.

جلوگیری از ایجاد مودهای شکست ترد با محدود کردن تنش های برشی بتن یا افزایش مقاومت بتن و یا افزایش ضخامت مقطع یا تنگهای محصور کننده برشی حاصل می شود.

مقدار میلگردهای خمشی نیز در یک عضو باید محدود شود تا عضو دچار گسیختگی ترد نشود. استفاده از تنگ با فاصله بندی مناسب جهت افزایش مقاومت و محصور کردن میلگرد خمشی و جلوگیری از کمانش میلگردها قابل توصیه است.

میلگردهای 500 S و کمتر دارای شکل پذیری کافی برای بارگذاری دینامیکی می باشند. میلگردهای خاص با مقاومت تسلیم بالاتر ممکن است شکل پذیری مورد نیاز برای خم کاری را نداشته باشند.

وصله های جوشی و اتصالات بوشنی (مکانیکی) در صورت انطباق با مشخصات فنی می توانند به جای وصله های پوششی مورد استفاده قرار گیرند.

دیوارهای بتن مسلح، به عنوان دیوارهای محیطی و نما از اجزای مقاوم در برابر بارهای انفجاری شناخته می شوند.

21-4-5-3 سازه های فولادی

مصالح فولادی تحت اثر بارهای استاتیکی و دینامیکی با نرخ کرنش بالا، قادرند پس از عبور از مرحله تسلیم، بدون اعمال تنش اضافی، تا رسیدن به مرحله سخت شدگی مجدد، حدود پانزده برابر کرنش حدتسلیم را تحمل کنند. این خاصیت برای مقابله با بارگذاری انفجاری بسیار مفید می باشد.

یکی از مهم ترین مسائل در سازه های فولادی مقاوم در برابر انفجار، اتصالات آنها می باشد که باید تا حدامکان به صورت شکل پذیر طراحی شوند. شکل پذیری اتصالات در سازه های فولادی معمولاً به صورت قابلیت چرخش اتصال تحت بارهای وارده تعریف می شود. سازه ها یا اتصالات شکل پذیر می توانند با مقاومت استاتیکی نسبی کمتر، نیروی بیشتری را در هنگام اعمال بارهای دینامیکی و ضربه انفجار جذب نمایند.

هم چنین سازه های در معرض انفجار، واکنش های تکیه گاهی قابل توجهی دارند و این واکنش ها منجر به لزوم طراحی صفحه ستون به همراه میل مهارهای با ظرفیت بالا می شود. هنگامی که مهارها به طور کامل و براساس اصول محاسباتی در بتن مهار شوند، سازوکار شکست آ ن ها از نوع شکست شکل پذیر و کششی است. ناکافی بودن فاصله از لبه های صفحات یا فاصله ناکافی بین پیچ ها باعث ایجاد ظرفیت کمتر لنگر خمشی و وقوع شکست ترد خواهد شد.

در روند تحلیل و طراحی انفجاری، اجازه تشکیل مفاصل پلاستیک در سراسر طول عضو داده می شود، بنابراین مقاطع باید به گونه ای باشند که در حین تشکیل این مفاصل، دچار کمانش موضعی نشوند و شرایط مقاطع فشرده لرزه ای را مطابق مبحث 10 برآورده سازند.

موضوع مهمی که در طرح دینامیکی سازه های فولادی تحت اثر بارهای انفجاری مطرح می شود، احتمال معکوس شدن جهت تنش ها است. سازه های فولادی تحت اثر انفجار، در معرض تنش های معکوس نسبتاً بزرگتری قرار می گیرند. تامین مهاربندی جانبی برای بالهای مقاطع فشاری مهار نشده که قبل از معکوس شدن تنش ها در کشش بوده اند، از اهم موارد قابل توجه است که این مساله برای اعضایی که بارهای مرده سبکی را تحمل می کنند و یا اعضایی که در معرض فشارهای انفجاری کوتاه مدت قرار دارند، بحرانی تر است.

21-4-5-4 مستهلک کننده های انرژی

استفاده مناسب از وسایل مکانیکی مانند میراگرها و جداسازها که باعث افزایش استهلاک انرژی و جداسازی سازه از پایه می شوند، برای سامانه های سازه ای مقاوم در مقابل انفجار، قابل توصیه است.

جداسازها و میراگرها باعث بهبود رفتار کلی سامانه های سازه ای می شوند، لیکن تاثیر چندانی در جلوگیری از خرابی های موضعی که می توانند باعث گسیختگی های پیش رونده (فصل 21-6) شوند، ندارند. بنابراین، این وسایل کاربرد مناسبی در بهبود رفتار سامانه های سازه ای در مقابل انفجارهای حوزه دور دارند زیرا در این انفجارها بخش های وسیعی از سازه تحت تاثیر بارهای انفجاری قرار می گیرند و بار وارده باعث تحریک کل سازه می شود.

چالش اصلی در استفاده از جداسازها، امکان بروز تغییرشکل های بزرگ در پایه سازه (در هنگام بروز انفجارهای شدید) می باشد. این پدیده می تواند باعث خرابی جداسازها و همچنین برخورد ساختمان به دیوار یا سازه های هم جوار شده و ضربه ایجاد شده، می تواند باعث بروز خرابی های بیشتر شود. بدین رو، باید دقت کافی در تامین ظرفیت تغییرشکل جداسازها صورت گیرد. در صورت فراهم نبودن فاصله لازم برای تامین ظرفیت تغییرشکل، می توان از تجهیزات کنترلی فعال و غیرفعال (کنش گر و واکنش گر) مناسب (علاوه بر جداسازها) استفاده نمود.

جداسازها و میراگرها باعث کاهش تغییرشکل های کلی و بین طبقاتی سازه می شوند ولی توانایی کاهش سرعت و شتاب حداکثر وارد بر سازه را ندارند.

21-5 روش های تحلیل و طراحی سازه ها

در این مبحث به عنوان روش اصلی برای تحلیل ساختمان در مقابل فشارهای ناشی از انفجار، از روش دینامیکی غیرارتجاعی و برای طراحی از معیارهای تغییرشکل شامل ضریب شکل پذیری (μ) و دوران های انتهایی اعضا و مفاهیم عملکردی استفاده می شود. به عنوان روش جایگزین، روش تجویزی استاتیکی معادل نیز مورد استفاده قرار می گیرد. حوزه شمول این فصل مطابق جدول 21-1-2-الف می باشد.

21-5-1 تحلیل دینامیکی غیرارتجاعی سازه یک درجه آزادی (SDOF)

مدل تحلیلی پایه، که بیشترین کاربرد را در طراحی انفجاری دارد، روش سازه یک درجه آزادی معادل ارتجاعی- خمیری کام\(ل^{4}\) (الاستوپلاستیک کامل) می باشد.

21-5-1-1 سازه یک درجه آزادی معادل

اغلب اعضای سازه ها، دارای بیش از یک درجه آزادی هستند، اما بسیاری از آن ها را می توان با دقت کافی به سازه های یک درجه آزادی معادل، تبدیل نمود.

بسیاری از تحلیل های دینامیکی سازه های مقاوم در برابر انفجار، بر مبنای سازه یک درجه آزادی معادل است. عناصر اصلی در معرض فشار مستقیم انفجار نظیر قاب های صفحه ای یک طبقه، دیوارهای طره ای، تیرها و دال ها، قابل معادل سازی با سازه یک درجه آزادی می باشند (شکل 21-5-1). در مدل یک درجه آزادی معادل، مفاهیم نیروی خارجی، جرم و سختی با نیروی معادل (\(F_{e}\))، جرم معادل (\(M_{e}\)) و سختی معادل (\(K_{e}\)) جایگزین می شوند که در بند 21-5-1-4 تعریف می شوند.

4 - از این به بعد این عبارت به صورت ساده ارتجاعی- خمیری بیان می شود.

شکل 21-5-1 معادل سازی سازه ها با مدل یک درجه آزادی

21-5-1-2 بار دینامیکی ضربه ای

بار تابع زمان انفجار را می توان مطابق شکل 21-5-2 بصورت مثلثی مدل کرد که مقدار حداکثر آن \(F_{o}\) و مدت تأثیر آن بر سازه \(t_{d}\) می باشد. در نتیجه نیروی تابع زمان برابر خواهد شد با:

F(t) = \(F_{o}\) (1 - t/\(t_{d}\)) (1-5-21)

ضربه انفجار (i)، تقریباً مساوی سطح زیر نمودار بارگذاری است و از رابطه زیر به دست می آید:

i = 1/2 \(F_{o}\) \(t_{d}\) (2-5-21)

شکل 21-5-2 تغییرات بار انفجاری روی سازه یک درجه آزادی

21-5-1-3 سازه یک درجه آزادی ارتجاعی- خمیری

در شکل های 21-5-3-الف و ب سازه های یک درجه آزادی ارتجاعی- خمیری و در شکل 21-5-3-پ نمودار مقاومت سازه در مقابل تغییرشکل آن رسم شده است.

در این شکل R نیروی وارده، \(R_{u}\) مقاومت نهایی سازه یک درجه آزادی است.

با توجه به شکل 21-5-3-پ، ضریب شکل پذیری سازه ارتجاعی- خمیری (μ)، از رابطه زیر به دست می آید:

μ = \(y_{m}\) / \(y_{e}\) (21-5-3)

\(y_{m}\) = تغییرمکان حداکثر نظیر تراز عملکردی

\(y_{e}\) = تغییرمکان حد ارتجاعی

شکل 21-5-3 سازه یک درجه آزادی ارتجاعی- خمیری

21-5-1-4 ضرائب تبدیل به سازه یک درجه آزادی معادل ارتجاعی- خمیری

برای تبدیل سازه با جرم، سختی و بارگذاری گسترده به سازه یک درجه آزادی معادل ارتجاعی - خمیری، از ضرائب تبدیل استفاده می شود. مقادیر جرم معادل، سختی معادل، نیروی معادل و مقاومت معادل با استفاده از ضرائب تبدیل، از روابط زیر به دست می آیند:

\(K_{e}\) = \(K_{L}\) × K (سختی معادل)

\(M_{e}\) = \(K_{M}\) × M (جرم معادل)

\(F_{e}\) = \(K_{L}\) × F (نیروی معادل) (4-5-21)

\(R_{e}\) = \(K_{L}\) × R (مقاومت معادل)

که در آن ها، \(K_{L}\)، ضریب تبدیل بار یا سختی و \(K_{M}\)، ضریب تبدیل جرم می باشند.

همچنین داریم:

\(K_{LM}\) = \(K_{L}\) / \(K_{M}\) (5-5-21)

مقادیر ضرائب تبدیل، بستگی به نوع تغییرشکل عضو سازه ای دارند. به عنوان مثال، برای تیر ساده شکل 21-5-4، بر حسب نوع تغییرشکل در رفتار ارتجاعی و خمیری، مقادیر ضرائب تبدیل متفاوتی بدست می آید. در موارد عملی ضرائب تبدیل در طول تحلیل، ثابت فرض می شوند. برای انتخاب ضرائب مناسب، از قضاوت مهندسی و متناسب با ماهیت پاسخ حاکم سازه (عضو)، استفاده می شود. گاهی از میانگین ضرائب انتقال ارتجاعی و خمیری نیز استفاده می شود. درصورت تغییر رفتار اعضای سازه از حالت ارتجاعی به خمیری و بر عکس ضرائب تبدیل نیز تغییر می کنند.

شکل 21-5-4 تابع شکل و ضرائب انتقال برای تیر دو سر ساده

ضرائب تبدیل و روابط واکنش های تکیه گاهی اعضای مختلف برای بارگذاری و شرایط مختلف تکیه گاهی، در جداول 21-5-1 تا 3 ارائه شده است. در این جدول ها، \(M_{pc}\) ظرفیت خمشی نهائی اسمی مقطع در وسط دهانه و \(M_{ps}\) ظرفیت خمشی نهایی اسمی مقطع در تکیه گاه است که با ضرب مقاومت مصالح در ضرائب افزایش مقاومت و افزایش دینامیکی (DIF و SIF) و با فرض ضرائب های کاهش ظرفیت برابر یک (Φ = 1) و شکل مقطع، محاسبه می شوند.

جدول 21-5-1 ضرائب تبدیل برای اعضای یک طرفه (تیر یا دال یکطرفه) با تکیه گاه های ساده

جدول 21-5-2 ضرائب تبدیل برای اعضای یک طرفه (تیر، ستون یا دال یکطرفه) با تکیه گاه های گیردار

جدول 21-5-3 ضرائب تبدیل برای اعضای یک طرفه (نظیر دیوار، ستون، سقف، قاب) با تکیه گاه های ساده و گیردار

21-5-1-5 جرم سازه یک درجه آزادی معادل

جرم سازه یک درجه آزادی معادل، شامل جرم اعضای سازه ای و جرم تجهیزاتی است که به صورت دائم روی آن قرار دارند و با تقسیم وزن آنها به شتاب جاذبه بدست می آید.

21-5-1-6 سختی سازه یک درجه آزادی معادل

ضریب تبدیل سختی سازه یک درجه آزادی معادل، با توجه به شرایط تکیه گاهی و بار وارده، از جدول های 21-5-1 تا 3 محاسبه می شود.

21-5-1-7 تحلیل سازه یک درجه آزادی معادل

پس از تعیین مشخصات سازه یک درجه آزادی معادل، آن را تحت بار دینامیکی وارده، به یکی از روش های دینامیکی تحلیل نموده و تغییرشکل حداکثر (\(y_{m}\)) محاسبه می شود. با انجام تحلیل استاتیکی نیز تغییرمکان (\(y_{e}\)) تعیین شده و از رابطه 21-5-3، ضریب شکل پذیری (μ) به دست می آید. دوران های تکیه گاهی و وسط دهانه نیز از شکل 21-5-5 قابل محاسبه است.

تغییرشکل عضو، صرفاً بر اثر بارهای ناشی از انفجار محاسبه شده و فرض می شود بارهای عادی طراحی بر تغییرشکل عضو بی تاثیر است. فرض برآن است که انرژی کرنشی معادل، گشتاور خمشی، نیروی برشی، تغییرمکان، سرعت و شتاب سازه یک درجه آزادی، برابر پاسخ نقاط کنترلی سازه اصلی باشد. نقاط کنترل، معمولاً نقاطی از سازه هستند که بیشترین پاسخ سازه ای را دارند (مانند محل مفصل خمیری داخل دهانه و یا تکیه گاه گیردار عضو).

21-5-2 ترکیبات بارگذاری

بارهای انفجار، تنها با بارهایی که به هنگام آن حضور دارند، ترکیب می شوند. بنابراین، بار انفجار با بار زلزله و باد ترکیب نمی شود. ترکیب بارگذاری عموماً مطابق زیر می باشد:

(DL) + 0.5 (LL) + 1.0 (BL) (21-5-6)

که در آن، DL بار مرده، LL بار زنده و BL بار انفجار است.

21-5-3 معیارهای پذیرش رفتار عضو سازه ای

معیارهای پذیرش طراحی اعضای سازه ای در مقابل انفجار، شامل محدودیت هایی است که در موارد زیر اعمال می شود:

الف- سطوح عملکرد سازه ای

ب- محدودیت تغییر شکل اعضاء (شامل ضریب شکل پذیری μ و میزان دوران حداکثر θ\(_{m}\))

پ- محدودیت تغییرشکل جانبی نسبی طبقات

معمولاً ملاحظات بهره برداری مربوط به طراحی متعارف سازه ها، در سازه های مقاوم در برابر انفجار موردنظر قرار نمی گیرند.

الف- سطوح عملکرد

سطوح عملکرد مطابق جدول 21-1-4 فصل اول این مبحث تعیین می شوند.

ب- محدودیت تغییر شکل اعضاء (ضوابط پذیرش)

محدودیت های تغییر شکل، برای کسب اطمینان از پاسخ مناسب در برابر بارهای انفجاری، اعمال می گردند و براساس مفاهیم ایمنی و ضوابط حفاظت در برابر اثرات انفجار، براساس سطح عملکرد ساختمان تعیین می شوند.

در طراحی انفجاری میزان تغییر شکل های فراارتجاعی، مبنایی برای قضاوت پذیرش سازه بر اساس سطح عملکرد آن می باشد. این محدودیت ها، بر اساس مقادیر آزمایشگاهی یا شواهد تجربی، تعیین می شوند. از آنجا که بارهای ناشی از انفجار قابل پیش بینی دقیق نیستند، مقدار محافظه کارانه ای برای اطمینان از عملکرد سازه، در نظر گرفته می شود.

روش اولیه برای اندازه گیری پاسخ سازه، تعیین ضریب شکل پذیری (μ) برای اعضای سازه ای می باشد (رابطه 21-5-3). این مقدار، مشخصه ای از درجه پاسخ غیر ارتجاعی عضو می باشد.

میزان دوران در محل مفصل (θ)، نیز معیار دیگری است که پاسخ تغییر شکل حداکثر را تابعی از طول دهانه عضو می نماید و نشان دهنده درصد ناپایداری در نواحی بحرانی عضو می باشد. این مقدار، با دو روش تعیین می شود (شکل 21-5-5). روش اول تعیین دوران مفصل در تکیه گاه (θ\(_{1}\)) و روش دوم، دوران مفصل در وسط دهانه (θ\(_{2}\)) است. در این مبحث، از روش اول استفاده شده و مقادیر مجاز آن، بر اساس سطح عملکرد، در جداول 21-5-4 تا 7 ارائه شده است.

اگر عضو سازه ای قاب باشد، باید علاوه بر موارد اخیر ضوابط اضافی دیگری را نیز برآورده نماید. محدودیت های حرکت جانبی نسبی طبقه (دریفت) به سامانه های قابی شکل جهت کاهش خطر انهدام پیشرونده و کاهش اثرات P-Δ در ستون ها، مطابق جدول 21-5-8 اعمال می گردد.

شکل 21-5-5 دوران مفصل خمیری

مقادیر ضریب شکل پذیری (μ) و دوران تکیه گاهی محاسبه شده، باید با مقادیر جداول 21-5-4 تا 7 مقایسه شوند تا با توجه به سطح عملکرد مورد نظر، در دامنه مجاز قرار گیرند. این مقادیر، با نوع مصالح و شکل مقطع تغییر می کنند. ضریب شکل پذیری، به عنوان مقیاس اولیه پاسخ برای اعضا و چرخش مفصل، به عنوان ضابطه کنترل کننده در نظر گرفته می شود.

جدول 21-5-4 معیارهای پذیرش بتن مسلح

جدول 21-5-4 ادامه

مقدار ω\(_{p}\) به صورت زیر تعریف می شود.

ω\(_{p}\) = (\(A_{ps}\)/bd) × (\(f_{ps}\)/\(f_{c}\)') (7-5-21)

که در آن \(A_{ps}\) سطح مقطع میلگرد پیش تنیده در ناحیه کششی و \(f_{ps}\) تنش موجود در فولاد پیش تنیده تحت بارهای طراحی می باشد.

جدول 21-5-5 معیارهای پذیرش دیوارهای با مصالح بنایی

جدول 21-5-6 معیارهای پذیرش اعضای سازه ای فولادی

جدول 21-5-7 معیار پذیرش اعضاء با سایر مصالح

پ- محدودیت تغییر شکل جانبی قاب ها

محدودیت تغییر شکل جانبی طبقات مطابق جدول 21-5-8 می باشد.

جدول 21-5-8 محدودیت تغییر مکان جانبی نسبی طبقات (دریفت)

H: ارتفاع طبقه می باشد.

21-5-4 روش استاتیکی معادل

به عنوان جایگزینی برای روش دینامیکی غیرارتجاعی، می توان از روش استاتیکی معادل استفاده نمود. این روش می تواند مطابق گام های زیر انجام شود.

گام 1- بارگذاری

برحسب اهمیت سازه، از جدول 21-1-3 فصل 1 فشار طراحی و زمان تداوم آن استخراج می شود.

گام 2- تبدیل فشار دینامیکی ضربه ای به استاتیکی معادل

با محاسبه ضریب بار دینامیکی و ضرب آن در فشار دینامیکی، فشار استاتیکی معادل محاسبه می گردد.

برای محاسبه ضریب بار دینامیکی ابتدا باید زمان تناوب اصلی عضو سازه ای مورد نظر محاسبه شود. برای تیرها، زمان تناوب اصلی برابر است با:

T = απ √(C \(L^{4}\) / (g \(E_{d}\) I)) (8-5-21)

:که در آن

C = وزن واحد طول عضو

L = طول عضو

\(E_{d}\) = مدول الاستیسیته دینامیکی

I = ممان اینرسی مقطع

g = شتاب ثقل

α = مساوی 2 برای تیرهای دو سر ساده، مساوی 0.89 برای تیرهای دو سر گیردار و 1.28 برای تیر یکسر ساده و یکسر گیردار است.

زمان تناوب اصلی دال ها وابسته به مشخصات هندسی، مصالح و شرایط تکیه گاهی آن ها است. برای دال های مستطیلی زمان تناوب برابر است با:

T = φ \(a^{2}\) √(m/D) (9-5-21)

که در روابط فوق:

a = ضلع بزرگ دال

m = جرم واحد سطح دال

D = صلبیت خمشی دال برابر با (\(E_{d}\) \(h^{3}\))/(12(1-υ\(^{2}\)))، به منظور تامین اثرات ترک خوردگی، مقدار حاصل از رابطه ی فوق باید نصف شود.

h = ضخامت دال

υ = ضریب پواسون

\(E_{d}\) = مدول الاستیسیته دینامیکی بتن

φ = ضریبی که با توجه به ابعاد و شرایط تکیه گاهی دال از جدول 21-5-9 محاسبه می شود.

جدول 21-5-9 ضریب φ برای دال ها با شرایط تکیه گاهی مختلف

علامت هاشور نشان دهنده تکیه گاه گیردار و خط ساده نشان دهنده تکیه گاه مفصلی می باشد.

γ = a/b

a = ضلع بزرگ دال

b = ضلع کوچک دال

برای تمامی اعضا می توان با مدل سازی عضو به صورت منفرد؛ زمان تناوب را با استفاده از روش های اجزای محدود و با فرض رفتار ارتجاعی مصالح محاسبه نمود. باید توجه نمود شرایط مرزی عضو تا حد امکان نمایانگر شرایط مرزی واقعی باشد.

سپس با استفاده از شکل 21-5-6 ضریب بار دینامیکی محاسبه می شود. در این شکل \(t_{d}\) مدت زمان تاثیر نیروی دینامیکی و T زمان تناوب اصلی عضو می باشد.

شکل 21-5-6 ضریب بار دینامیکی برای انفجار با فاصله

فشار استاتیکی معادل وارد بر عضو از رابطه ی 21-5-10 محاسبه می گردد:

\(W_{u}\) = d × W (10-5-21)

\(W_{u}\) = فشار استاتیکی معادل وارد بر عضو

d = ضریب بار دینامیکی

W = فشار ناشی از انفجار مطابق گام 1

گام 3- طراحی

برای هر عضو حداکثر فشار قابل تحمل باید برمبنای مقاومت نهایی آن ها محاسبه شود. ظرفیت خمشی نهایی تیرها و دال ها براساس تحلیل خمیری و تئوری خطوط گسیختگی از جدول های 21-5-11 تا 21-5-13 محاسبه می گردد. در محاسبه ی ظرفیت خمشی اعضا، ضرایب ایمنی φ در ضریب 1/1 ضرب می شوند (φ\(_{d}\) = 1.1φ). ضرایب اضافه مقاومت مصالح شامل ضرایب SIF و DIF نیز با مقادیر مناسب در محاسبات لحاظ می شود. با استفاده از جداول 21-5-11 تا 21-5-13 برمبنای ظرفیت خمشی، حداکثر بار گسترده ی (\(W_{r}\)) محاسبه می گردد.

ضریب اطمینان عضو (نسبت \(W_{r}\) به \(W_{u}\)) نباید از ضرایب اطمینان مندرج در جدول 21-5-10 کمتر شود. ضریب اطمینان سازه براساس سطح عملکرد مفروض برای آن تعیین می گردد.

جدول 21-5-10 ضرایب اطمینان

جدول 21-5-11 ظرفیت نهایی تیرها

\(M_{P}\) = لنگر خمیری مثبت

\(M_{N}\) = لنگر خمیری منفی

جدول 21-5-12 ظرفیت نهایی دال های دوطرفه (خطوط تسلیم متقارن)

\(M_{HP}\) = لنگر خمیری مثبت در راستای ضلع H

\(M_{HN}\) = لنگر خمیری منفی در راستای ضلع H

\(M_{VP}\) = لنگر خمیری مثبت در راستای ضلع V

\(M_{VN}\) = لنگر خمیری منفی در راستای ضلع V

جدول 21-5-13 ظرفیت نهایی دال های دوطرفه (خطوط تسلیم غیرمتقارن)

21-6 انهدام پیشرونده

انهدام پیشرونده گسترش شکست موضعی از عضوی به عضو دیگر است که منجر به فروریزش کل سازه و یا قسمت اعظمی از آن می شود. این فصل به روش های طراحی سازه در مقابل انهدام پیشرونده می پردازد و حوزه شمول آن مطابق جدول 21-1-2-الف می باشد.

21-6-1 کلیات

نیروهای ناشی از انفجار به صورت فشارهای شدید به ناحیه محدودی از جبهه مقابل انفجار وارد می شود و به اعضای دورتر فشار کمتری اعمال می گردد. روال جاری برای طراحی سازه در مقابل انفجار، طراحی در مقابل تخریب موضعی عناصر موجود در جبهه مقابل موج طبق روش های ارائه شده در بخش های 21-3 تا 21-5 می باشد. در صورت عدم تحقق، روش دیگر، پذیرش تخریب های موضعی و اندیشیدن تدبیری برای جلوگیری از گسترش این تخریب ها به بخش های دیگر سازه است.

21-6-2 ره یافت های طراحی

در حالت کلی دو ره یافت برای طراحی در مقابل انهدام پیش رونده وجود دارد؛ روش مستقیم و روش غیرمستقیم.

در روش مستقیم، انهدام موضعی ایجاد شده و مسیر جایگزینی ایجاد می شود تا از انهدام پیش رونده جلوگیری شود و به آن روش مسیر جایگزین می گویند. به عنوان گزینه دوم، در روش مستقیم ظرفیت اعضای مجاور انفجار به قدر کافی در نظر گرفته می شود تا در مقابل بارهای انفجار مقاومت نماید.

روش غیرمستقیم، شامل دستورات تجویزی می باشد که حداقل مقاومت پایه برای جلوگیری از خرابی پیش رونده را بوجود می آورند.

در روند نمای شکل 21-6-1، روش های طراحی در مقابل انهدام پیش رونده ارائه شده است.

پیش

انهدام

مقابل

در

طراحی

ونده

ر

مستقیم

روش

غیرمستقیم

روش

روش

فیت

ر

ظ

ه

ژ

ی

و

مسیر

روش

جایگزین

مقاومت

روش

ی

کلاف

شکل 21-6-1 روند نمای طراحی در مقابل انهدام پیشرونده

21-6-3 انتخاب روش طراحی

برای ساختمان های گروه 1، باید علاوه بر مقاومت کلافی افقی و مقاومت کلافی قائم، شرایط مسیر جایگزین نیز تامین گردد. در این ساختمان ها، به منظور اطمینان از پاسخ شکل پذیر برای ستون های خارجی طبقه همکف، مقاومت برشی آنها باید بزرگتر از نیروی برشی ناشی تشکیل مفصل پلاستیک در دو انتهای تحتانی و فوقانی ستون ها باشد. علاوه بر مقاومت کلافی و روش مسیر جایگزین، لازم است چشمه های کف ها و بام، بطور جداگانه برای فشار رو به بالای خالص مساوی وزن دال و نصف بار زنده طراحی شوند (D + 0.5 L). استفاده از این روش برای ساختمان های گروه 2 مورد توصیه اکید می باشد.

در این حالت نیز به علت تأثیر سریع بارها، برای محاسبه ظرفیت اعضا و کلاف ها، از مقاومت افزایش یافته مصالح استفاده می شود.

توصیه می شود برای ساختمان های گروه 3، هر دو مقاومت کلافی افقی و قائم تامین شود. در صورت عدم تامین مقاومت کلافی قائم، می توان از روش مسیر جایگزین استفاده نمود.

21-6-4 ضوابط روش مقاومت کلافی

در هر سازه قابی باید کلاف های زیر تعبیه گردد:

1. کلاف های داخلی
2. کلاف های محیطی
3. کلاف های افقی به ستون ها یا دیوارهای خارجی
4. کلاف های ستون گوشه
5. کلاف های قائم

شکل 21-6-2 کلاف بندی لازم در قاب ساختمانی را نشان می دهد، کلاف ها باید الزامات زیر را برآورده نمایند:

1. کلاف های داخلی در تراز کف ها و بام در دو امتداد متعامد بصورت مستقیم و پیوسته از یک لبه تا لبه مقابل امتداد دارند.
2. آرماتورهای کلاف ها می تواند دارای وصله پوششی، جوشی و یا مکانیکی باشند.
3. کلاف های داخلی باید به کلاف های محیطی مهار شوند. کلاف های داخلی می توانند در ضخامت دال و یا تیرها تعبیه شوند.
4. کلاف های محیطی باید در کف ها یا بام در محیط ساختمان و در محدوده عرض 1.2 متری از لبه محیط به داخل تعبیه گردند.
5. در تراز کف ها و بام، لازم است کلاف های افقی، ستون های خارجی را به سازه داخلی متصل نمایند. لزومی به پیوستگی این کلاف ها نیست و فقط باید در دو انتها مهار شوند.
6. در تراز کف و بام، لازم است کلاف های افقی در دو امتداد متعامد، ستون های گوشه را به سازه داخلی متصل نمایند.
7. به منظور تامین کلاف های قائم، لازم است ستون ها از تراز فونداسیون تا بالاترین تراز بصورت ممتد ادامه یابند.
8. فاصله آزاد بین کلاف های قائم نباید از 5 متر تجاوز کند.
9. وصله ستون در ارتفاع طبقه باید در یک سوم میانی ارتفاع ستون قرار گیرد.
10. در سازه هایی که از چند بخش مجزا تشکیل شده اند و یا دارای درز انقطاع هستند، ضوابط مربوط به کلاف ها در مورد هر بخش باید به تنهایی صادق باشد.
11. تمام مسیرهای انتقال بار در کلاف ها باید به صورت مستقیم باشد و تغییر جهت در مسیر بازشوها مجاز نمی باشد.

شکل 21-6-2 حداقل ضوابط کلاف بندی سازه های قابی

21-6-4-1 مقاومت کلاف ها

آرماتورهای تعبیه شده برای کلاف ها برای سایر مقاصد طراحی، می تواند به عنوان بخشی از آرماتور لازم برای کلاف منظور شود. مقاومت لازم برای کلاف ها بصورت زیر محاسبه می شود:

الف: کلاف های داخلی باید مقاومتی بیش از بزرگترین دو مقدار زیر را داشته باشند (تن بر واحد عرض دال):

\[ F_t = \max\left(\frac{(1.0D + 1.0L)\lambda_r}{7.5}, \frac{\lambda_r}{5}\right) \]

یا

\[ F_t = 1.0D + 1.0L \]

D = بار مرده (تن بر مترمربع)

L = بار زنده (تن بر مترمربع)

λ\(_{r}\) = حداکثر فاصله بین مراکز ستون ها، قاب ها یا دیوارهایی که دو چشمه مجاور را در امتداد کلاف موردنظر تحمل می کنند (متر)

\(F_{t}\) = مقاومت پایه که کوچکترین دو مقدار (0.4N + 2) یا 6 تن می باشد (تن).

N = تعداد طبقات

ب: کلاف های گوشه و پیرامونی باید دارای مقاومت \(F_{t}\) باشند.

پ: کلاف های افقی که ستون ها یا دیوارهای خارجی را به سازه متصل می کنند، باید مقاومتی بیش از بزرگترین مقدارهای زیر را داشته باشند:

1. \[ \min\left(\frac{2.5\lambda_s}{s}F_t, 2F_t\right) \]
2. سه درصد بزرگترین نیروی محوری ضریب دار ستون یا دیوار در تراز موردنظر تحت اثر بارهای متعارف

λ\(_{s}\) = ارتفاع کف تا کف برحسب متر

ت: کلاف های قائم باید دارای مقاومت کششی مساوی بزرگترین نیروی قائم ضریب دار ناشی از بار قائم هر یک از طبقات به علت ترکیب های بارگذاری عادی باشند.

برای محاسبه مقاومت طرح کلاف ها، ضریب کاهش مقاومت φ = 0.75 منظور می شود. کلاف ها باید بطور کامل وصله شده و در دو انتها بطور کامل مهار شوند.

21-6-5 روش مستقیم- روش مسیر جایگزین

در این روش برای انجام کار باید سناریوهای مختلف مدنظر قرار گیرد. در هر سناریو، دیوار باربر یا ستونی به صورت آنی در نقطه ای از سازه حذف شده و سازه باقیمانده برای ترکیب های بارگذاری خاص همراه با ضرایب افزایش مقاومت تحلیل می شود. برای تحلیل سازه باقیمانده می توان از روش های ارتجاعی و یا غیرارتجاعی استفاده نمود. در این بخش فقط روش های ارتجاعی مدنظر قرار می گیرند.

1. ستون های خارجی که باید حذف شوند در نزدیکی وسط ضلع کوچک ساختمان، نزدیک وسط ضلع بزرگ ساختمان، و گوشه های ساختمان انتخاب می شوند (شکل 21-6-3). برای هر یک از ستون هایی که در پلان حذف می شوند، پایداری سازه مورد نظر، باید با حذف ستون در طبقات زیر مورد بررسی قرار گیرد:
   • طبقه اول بالای تراز پایه
   • طبقه در ارتفاع میانی

برای ساختمان هایی که دارای پارکینگ در زیرزمین و یا نواحی کنترل نشده می باشند، انتخاب یک ستون داخلی نیز لازم است. ستون های داخلی در نزدیکی وسط ضلع کوچک ساختمان، نزدیک وسط ضلع بزرگ ساختمان و گوشه نواحی کنترل نشده باید حذف شوند (شکل 21-6-4).

مطابق شکل 21-6-5، ستون از زیر اتصال در تراز وجه تحتانی تیر حذف می شود. مطالب ارائه شده جنبه توصیه کلی دارد و هدف تعیین بحرانی ترین ستون برای حذف است. در این خصوص قضاوت مهندسی نیز لازم است.

شکل 21-6-3 موقعیت ستون های خارجی که برای تحلیل انهدام پیشرونده باید حذف شوند.

شکل 21-6-4 موقعیت ستون های داخلی که برای تحلیل انهدام پیش رونده باید در طبقه پارکینگ حذف شوند.

شکل 21-6-5 روش صحیح و غلط حذف ستون

2. دیوارهای باربر خارجی که باید حذف شوند در نزدیکی وسط ضلع کوچک ساختمان، نزدیک وسط ضلع بزرگ ساختمان و گوشه های ساختمان انتخاب می شوند (شکل 21-6-6). برای هر یک از دیوارهایی که در پلان حذف می شوند، پایداری سازه مورد نظر، باید با حذف دیوار در طبقات زیر مورد بررسی قرار گیرد:
   • طبقه اول بالای تراز پایه
   • طبقه در ارتفاع میانی

برای هر دیوار، طولی معادل دو برابر ارتفاع مفید طبقه باید حذف شود. در گوشه های ساختمان نیز که محل تقاطع دو دیوار باربر می باشند، طولی برابر با ارتفاع مفید طبقه در هر جهت از دیوار حذف می شود.

در ساختمان هایی که دارای پارکینگ های زیرزمینی و یا نواحی کنترل نشده هستند، دیوارهای باربر داخلی در نزدیکی وسط ضلع کوچک ساختمان، نزدیک وسط ضلع بزرگ ساختمان و گوشه نواحی کنترل نشده باید حذف شوند (شکل 21-6-7).

شکل 21-6-6 موقعیت دیوارهای باربر خارجی که برای تحلیل انهدام پیشرونده باید حذف شوند.

شکل 21-6-7 موقعیت دیوارهای باربر داخلی که برای تحلیل انهدام پیشرونده باید حذف شوند.

3. بارهای مرده برای منظور کردن اثر ضربه ناشی از انفجار باید در ضریب ضربه ضرب شوند. با توجه به عدم احتمال حضور تمام بار زنده، ضریب کوچکتر از واحدی برای آن منظور می شود.

برای تحلیل استاتیکی ارتجاعی، ترکیب بار ثقلی زیر در روش مسیر جایگزین منظور می شود:

\[ 2(DL + 0.25LL) \]

که در آن:

DL = بار مرده

LL = بار زنده

4. به منظور تعیین ظرفیت نهایی اعضا، مقاومت مصالح (شامل بتن و فولاد) 25 درصد افزایش داده می شوند. این افزایش به علت تاثیر سریع بارگذاری است. ضرایب کاهش ظرفیت φ نیز مساوی 1 فرض می شود.

5. بعد از تحلیل سازه باقیمانده تحت ترکیب بارگذاری بند 3 به روش استاتیکی با منظور کردن اثر P-Δ، نسبت تقاضا به ظرفیت (DCR) برای نیروهای داخلی (شامل لنگر خمشی، نیروی محوری، نیروی برشی و یا لنگر پیچشی) برای تک تک اعضا تعیین می گردد:

\[ DCR = \frac{Q_{UD}}{Q_{CE}} \]

\(Q_{UD}\) = نیروی داخلی در سازه باقیمانده تحت ترکیب بارگذاری بند 3

\(Q_{CE}\) = ظرفیت نهایی بدون ضریب عضو

اگر نسبت DCR برای عضوی بیش از 2 برای ساختمان های معمولی و بیش از 1.5 برای ساختمان ها با پلان پیچیده شود، آن عضو قابل پذیرش نبوده و فرض بر خرابی آن است و باید تقویت گردد.

6. میزان انهدام های ناشی از حذف ستون، باید به کوچکترین سه ناحیه زیر محدود گردد:
   • دهانه هایی که بطور مستقیم به ستون حذف شده مربوط هستند.
   • 165 مترمربع از سقفی که بطور مستقیم روی ستون خارجی حذف شده قرار دارد.
   • 330 مترمربع از سقفی که بطور مستقیم روی ستون داخلی حذف شده قرار دارد.

21-6-6 روش مستقیم- روش ظرفیت ویژه

در بعضی از مواقع، بطور مثال در ستون های گوشه، احتمال انهدام پیش رونده پس از حذف ستون زیاد است. در این موارد راه حل منطقی می تواند مقاوم سازی ستون گوشه در مقابل انفجار مطابق اصول مشروحه در فصل های 3 تا 5 این مجموعه باشد.

21-7 ملاحظات تأسیسات برقی و مکانیکی

21-7-1 کلیات

21-7-1-1 حوزه شمول

حوزه شمول این فصل مطابق جدول 21-1-2-الف می باشد.

21-7-1-2 اصول پدافند غیرعامل

مهندس تأسیسات ساختمان، علاوه بر رعایت الزامات مندرج در سایر مباحث مرتبط، برای کاهش آسیب پذیری تأسیسات در پیامدهای انفجار و ادامه عملکرد، باید اصول پدافند غیرعامل زیر را نیز مدنظر قرار دهد:

1. موازی سازی: تعدد و چندگانه سازی سامانه تأسیسات با هم پوشانی مناسب.
2. مکان یابی: نصب تجهیزات تأسیسات در مکان های امن تر.
3. پراکندگی: قرار دادن تأسیسات موازی سازی شده در مکان های جداگانه و یا دور از هم.
4. استحکام: استفاده از تجهیزات مقاوم تر و نصب آن در فضای ایمن.
5. نصب پایدار: نصب متناسب تأسیسات به سازه ساختمان بصورت مستحکم و یا انعطاف پذیر.
6. مرمت پذیری: تعمیر پذیری سریع و یا قابلیت جایگزینی فوری، برای استمرار فعالیت.

21-7-1-3 تأسیسات کم خطر و پرخطر

تأسیسات ساختمانی به لحاظ خطر آفرینی به گستره کم خطر تا پرخطر، تقسیم می شوند. تأسیسات پرخطر به تأسیساتی اطلاق می شود که خرابی آنها منجر به ایجاد خطرات ثانویه (مانند نشت گازهای سمی و انفجارهای مجدد) گردد، ولی در تأسیسات کم خطر، خرابی و از کارافتادگی تجهیز، تنها منجر به از بین رفتن عملکرد آن تجهیز می شود. به منظور کاهش آسیب پذیری در پیامدهای انفجار، باید از تأسیسات پرخطر کمتر استفاده شود، درغیراین صورت، تمهیدات لازم برای جلوگیری از خطرات ثانویه و هم چنین استقرار در فضاهای ایمن صورت گیرد.

21-7-1-4 اتصال تجهیزات به سازه

اتصال تجهیزات به سازه تکیه گاهی، باید براساس حداقل های اشاره شده در بند 4-6 آیین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله (استاندارد 2800) و برمبنای خطر لرزه خیزی خیلی زیاد (A = 0.35) طراحی شود (شکل های 21-7-1 و 21-7-2).

21-7-1-5 ظرفیت تحمل تجهیز در مقابل ضربه و ارتعاش

ظرفیت تحمل تجهیز در مقابل ضربه و ارتعاش معمولاً بر حسب حد شکنندگی (بیشینه شتاب تحمل شده با حفظ قابلیت استفاده)، بیان می شود. اکثر تجهیزات مکانیکی و الکتریکی تجاری می توانند 3 برابر وتجهیزات شکننده (مانندلوازم الکترونیکی)، حدود 1.5 برابر شتاب ثقل را تحمل کنند. جدول 21-7-1 میزان تحمل شتاب تجهیزات مختلف را ارائه می دهد.

شکل 21-7-1 نمونه اتصال تجهیز به سازه تکیه گاهی

شکل 21-7-2 اتصال تجهیز با استفاده از اتصالات انعطاف پذیر و لرزه گیر

جدول 21-7-1 میزان تحمل شتاب تجهیزات مختلف

21-7-1-6 فضاهای مقاوم

با توجه به اصل هزینه- فایده در پدافند غیرعامل، ایجاد فضاهای مقاوم در برابر اثرات انفجار برای نصب و عبور تجهیزات و تأسیسات (مانند موتورخانه، اتاق برق، اتاق هواساز و رایزرها)، با هدف حفاظت جانی، استمرار عملکرد و حفظ دارایی، ضرورت دارد.

21-7-1-7 اتاق مرکز کنترل و مدیریت ساختمان

ایجاد اتاق مرکز کنترل و مدیریت ساختمان (و بحران)، با رعایت الزامات بخش 21-2-5، الزامی است. در این اتاق تجهیزات آشکارسازی و اعلام دود و حریق، مدیریت سامانه تخلیه دود، مدیریت سامانه آتش نشانی، نمایشگرهای تردد افراد و سامانه ارتباطات اضطراری (مانند آتش نشانی، امنیتی و ...) قرار می گیرند.

21-7-2 ملاحظات تأسیسات مکانیکی

21-7-2-1 مقررات کلی

انفجار دارای آثاری نظیر موج، حرارت، ترکش اولیه و ثانویه، آوار، گرد و غبار، دود و آلودگی ناشی از انتشار گازهای مختلف (از جمله مونوکسیدکربن) است. این پیامدها (بر اساس نوع و فاصله محل انفجار) بر تأسیسات مکانیکی و عملکرد آنها تأثیرگذار بوده و باید تمهیدات لازم برای حفاظت،کاهش آسیب پذیری و استمرار فعالیت آنها تا حد امکان، در نظر گرفته شوند. بدین رو تأسیسات باید در مکان هایی تعبیه شوند که در درجه اول آسیب نبینند (به ویژه در ساختمان های گروه 1) و در صورت آسیب دیدن، مرمت پذیر باشند و در نهایت، تلفات جانی بر اثر آسیب دیدگی و تخریب تأسیسات، حداقل باشد.

21-7-2-1-1 دهانه های ورودی تأسیسات

دهانه های ورودی تأسیسات، به ویژه بازشوهای ورود (و خروج هوا) باید خارج از حريم آوار (جزء 21-2-2-1-3) قرار گیرند، در غیر این صورت، تمهیدات لازم برای ایمنی آنها اتخاذ شود.

21-7-2-1-2 تخلیه گردوغبار و دود

برای ته نشینی گردوغبار و تخلیه سریع آنها و دود ناشی از آتش سوزی، هم چنین جایگزینی هوای سالم، باید تجهیزات لازم، تعبیه شود. وجود چنین تأسیساتی، علاوه بر کاهش خفگی افراد، امدادرسانی به آسیب دیدگان را نیز سهولت می بخشد.

21-7-2-1-3 جداسازی تأسیسات

محل تأسیسات تا حدامکان باید از ساختمان اصلی جدا باشد.

21-7-2-1-4 محافظت تأسیسات اصلی

مکان هایی که تجهیزات اصلی، تأسیسات نیروی برق اضطراری (مانند مولدهای برق اضطراری)، لوله های قائم شبکه بارنده و آتش نشانی، سامانه اعلام حریق، سامانه تخلیه گرد و غبار و دود،تأسیسات پرخطر (مثل مخزن سوخت) و دودکش ها در آنها قرار می گیرند، باید با دیوارها و سقف های ایمن محافظت شوند (رعایت اصل استحکام).

21-7-2-1-5 عبور کانال ها و لوله ها

عبور کانال ها، لوله های تأسیسات و دودکش ها در جداره دیوارهای خارجی و یا نمای ساختمان ها، مجاز نمی باشد. در غیراین صورت، معبر (کانال) آنها، باید در برابر فشار بازتاب(بند 21-3-3-3)، مقاوم باشد.

21-7-2-1-6 محافظت تجهیزات روی پشت بام

تجهیزات تأسیسات، لوله ها و کانال های روی پشت بام، باید در برابر پیامدهای انفجار و یا دستکاری افراد، محافظت شوند.