طبق گزارش خبرگزاری مهر، سیدطه‌حسین مدنی در نشستی که به مناسبت روز جهانی معمار و بررسی موضوع مدیریت انرژی و الزامات پدافند غیرعاملی با حضور کارشناسان نظامی و انتظامی، پدافند غیرعامل، نظام مهندسی، مدیریت شهری و فعالان حوزه ساختمان و انرژی برگزار شد، بیان داشت: در جنگ اخیر، به طور مداوم شاهد مواردی چون شکست شیشه‌ها و پرتاب پنجره‌های ساختمان‌ها بودیم.
وی ادامه داد: مسئله شکستن شیشه‌ها از زمان‌های قدیم به عنوان یکی از خسارات ناشی از جنگ شناخته شده و نسل‌های مختلف با راهکارهای ایمنی نظیر چسباندن نوارچسب و قرار دادن پتو یا پارچه ضخیم در مقابل پنجره آشنا هستند. اما از جا کنده شدن پنجره‌ها و پرتاب آن‌ها به سمت داخل یا خارج ساختمان، از جمله پدیده‌هایی بود که بیشتر در این جنگ تجربه کردیم.
رئیس اندیشکده حکمرانی هوشمند افزود: به نظر می‌رسد در سال‌های اخیر در فرآیند ساختمان‌سازی، پیش‌بینی‌های لازم برای اتصال ایمن پنجره به ساختمان جهت جلوگیری از کنده شدن آن در زمان انفجار انجام نشده که به همین خاطر در جنگ اخیر بارها مشاهده گردید که پنجره‌ها به دلیل اتصال غیرایمن، هنگام انفجار از جای خود در آمده و نظیر ترکش، باعث آسیب به عابران و خودروهای خارجی یا ساکنان و اموال داخل ساختمان شده است.
گفتمانی برای ایمن‌سازی و بهینه‌سازی پنجره‌ها در زمان جنگ و صلح
مدنی تصریح کرد: با توجه به ضرورت استفاده از تجربیات جنگ و اهمیت این مسأله، اندیشکده حکمرانی هوشمند تصمیم به برگزاری این نشست گرفت تا با جمع‌آوری کارشناسان از حوزه‌های مختلف نظامی-انتظامی، پدافند غیرعامل، نظام مهندسی و مدیریت شهری، بستر لازم برای تبادل نظر در این زمینه فراهم آید و جریانی را برای توجه به ایمنی پنجره‌ها در زمان جنگ و جلوگیری از هدررفت انرژی در دوران صلح آغاز کند.
او تأکید کرد: علاوه بر ایمنی پنجره در مقابل امواج انفجار و بلایای طبیعی مانند زلزله، بررسی این بخش مهم از ساختمان به لحاظ هدررفت و حفظ انرژی در فصول گرم و سرد نیز از اهمیت بیشتری برخوردار است و می‌توان به مقوله انرژی نیز در کنار موضوع ایمنی توجه کرد.
مدنی خاطرنشان کرد: بدین ترتیب در این نشست، مقدمه‌ای درباره ایمنی سازه در برابر امواج انفجار و همچنین موارد هدررفت انرژی در پنجره‌ها مطرح شد تا به توجه به این مسائل جلب شود و بررسی گردد که در سطح جهانی چه اقداماتی برای مواجهه با این چالش‌ها انجام شده و این اقدامات چگونه باید با شرایط مختلف در کشور تطبیق یابد.
رئیس اندیشکده حکمرانی هوشمند تأکید کرد: تعامل اندیشکده‌ها و نهادهای علمی میان بخش‌های حاکمیتی و بخش فنی و دانشگاهی، می‌تواند مباحث اجرایی در این زمینه را با توجه به محدودیت‌های موجود به راهکارهای علمی پیوند بزند.
وی در پایان اضافه کرد: سرمایه‌گذاری دولت و بخش خصوصی روی این فناوری‌های پدافندی و بومی‌سازی آن‌ها در دوره صلح، می‌تواند از هدررفت قابل توجه انرژی ملی جلوگیری کند و در زمان بحران با ایجاد حفاظی مستحکم، ضامن حفظ زیرساخت‌های حیاتی و جان انسان‌ها باشد. این رویکرد چندجانبه، نمایانگر پدافند غیرعامل کالبدی در معماری و شهرسازی نوین ایران است.
ضرورت ایجاد تعادل پایدار بین عملکرد حرارتی و مقاومت سازه‌ای در پنجره‌ها
در ادامه این نشست، معاون پژوهش اندیشکده حکمرانی هوشمند به اهمیت شبیه‌سازی و مهندسی سیستم‌های نمای مقاوم در برابر انفجار و بهره‌ور در انرژی و ضرورت توجه به رویکردی پدافند غیرعاملی برای زیرساخت‌های حساس ایران اشاره کرد و گفت: یکی از چالش‌های پیچیده مهندسی در طراحی و مهندسی زیرساخت‌های حساس، پایگاه‌های نظامی، مراکز انتظامی و ساختمان‌های استراتژیک، ایجاد تعادل پایدار بین «عملکرد حرارتی و بهره‌وری انرژی» در دوران صلح و «مقاومت سازه‌ای و حفاظت از جان افراد» در مواقع بحران و حملات دشمن می‌باشد.
وی با تأکید بر اینکه پوسته خارجی ساختمان (Building Envelope) به‌ویژه بازشوها و پنجره‌ها، به عنوان ضعیف‌ترین حلقه‌های زنجیره مقاومت سازه‌ای همواره آسیب‌پذیرترین نقاط در برابر امواج انفجار بوده‌اند، تصریح کرد: بررسی‌های تاریخی و میدانی در جنگ‌ها، حملات تروریستی و تقابل‌های نظامی اخیر در منطقه غرب آسیا و به ویژه در ایران، نشان‌دهنده یک پارادوکس مهندسی در رفتار انواع پنجره‌هاست.
معاون پژوهش اندیشکده حکمرانی هوشمند ادامه داد: پنجره‌های سنتی که با پروفیل‌های آهنی سنگین در دهه‌های گذشته در ساختمان‌های ایرانی استفاده می‌شدند، به طور عمده به صورت مستقیم به اسکلت فلزی ساختمان یا فریم‌های انتظار (Sub-frames) جوش می‌خوردند. این یکپارچگی اتصالات جوشی باعث می‌شد که چارچوب در برابر امواج انفجار و بارهای دینامیکی شدید مقاومت بالایی داشته باشد و به نوبه خود، پنجره‌ها به ندرت از جای خود در می‌آمدند.
وی در ادامه اظهار داشت: علی‌رغم این مقاومت قوی، فلز آهن با ضریب هدایت حرارتی بالا، به عنوان یک رسانای حرارتی قوی شناخته می‌شود و در زمان صلح، این پنجره‌ها می‌توانند باعث ایجاد پل‌های حرارتی گسترده و هدررفت شدید انرژی، میعان داخلی و افزایش چشمگیر هزینه‌های سرمایش و گرمایش شوند.
پنجره‌های آلومینیومی مقاوم در برابر هدررفت انرژی اما ضعیف در برابر انفجار
معاون پژوهش اندیشکده حکمرانی هوشمند به نقاط مقابل اشاره کرده و بیان داشت: با پیشرفت در مباحث بهینه‌سازی مصرف انرژی و الزامات زیست‌محیطی، به کارگیری پنجره‌های آلومینیومی و UPVC (پلی‌وینیل کلراید سخت‌نشده) با شیشه‌های دوجداره رواج قابل توجهی پیدا کرده است.
وی افزود: این سیستم‌ها عملکرد عالی در عایق‌سازی صوتی و حرارتی دارند، اما به دلیل بکارگیری اتصالات مکانیکی ناکارآمدی مانند پیچ و رولپلاک‌های پلاستیکی در چارچوب‌های بنایی یا بتنی و همچنین مقاومت دینامیکی پایین متریال UPVC در برابر نرخ کرنش بالا، در صورت وقوع انفجار به شدت آسیب‌پذیر و خطرآفرین می‌باشند.
وی با بیان این که در اثر بارگذاری دینامیکی ناشی از موج انفجار، این پنجره‌ها نه تنها خرد می‌شوند بلکه کل قاب پنجره به سرعت و با شتابی بالغ بر ۳۰ تا ۶۰ متر در ثانیه به سمت فضای اشغال شده پرتاب می‌شود، گفت: در چنین شرایطی، پنجره‌ای که باید به عنوان عایق انرژی و تضمین‌کننده آرامش ساکنان عمل کند، به یک ترکش ثانویه خطرناک و مرگبار تبدیل می‌شود.
۹۰ درصد تلفات به خاطر پرتاب قطعات شکسته شده نمای ساختمان از جمله پنجره‌ها رخ می‌دهد
معاون پژوهش اندیشکده حکمرانی هوشمند ادامه داد: تحقیقات بالینی و مهندسی نشان می‌دهند که در حوادث انفجاری، بیش از ۹۰ درصد تلفات جانی و جراحات ناشی از پرتاب همین ترکش‌های ثانویه و قطعات شکسته نمای ساختمان است و نه تنها از موج مستقیم انفجار.
وی در ادامه تأکید کرد: با توجه به تجربیات اخیر جنگ‌ها در کشور و نیاز به تأکید بر ایمنی در کنار موضوع انرژی، برای پیشگیری از تلفات و خسارات به دلیل پرتاب پنجره‌ها و جلوگیری از هدررفت انرژی، به سیستمی نیازمندیم که استحکام و صلابت جوش‌پذیر آهن را با بهره‌وری حرارتی پلیمرها ترکیب کند.
کشورهای جهان برای حل این مشکل چه اقداماتی انجام داده‌اند؟
معاون پژوهش اندیشکده حکمرانی هوشمند به تجربیات جهانی در این زمینه اشاره کرده و گفت: راه‌حل‌های بنیادین و اثبات‌شده‌ای که در مقالات و کاتالوگ‌های صنعتی پیشرفته نظیر سیستم‌های Crittall و Catnic مطرح شده، به کارگیری قاب‌های فولادی با تکنولوژی شکست حرارتی (Thermally Broken Steel Profiles) است.
او توضیح داد: در این سیستم پیشرفته، دو نیمرخ فولادی با مقاومت بالا یکی برای نمای خارجی و دیگری برای نمای داخلی، با استفاده از یک هسته عایق از پلی‌آمید تقویت‌شده با الیاف شیشه یا رزین‌های ساختمانی به یکدیگر متصل می‌شوند. این هسته پلیمری به عنوان عنصر «شکست حرارتی» عمل کرده و مسیر انتقال گرما و سرما (پل حرارتی) را به طور کامل قطع می‌کند. همزمان، متریال فولادی به‌کار رفته در پروفیل‌ها، استحکام تسلیم بالایی و قابلیت جذب انرژی متناسب برای تحمل ضربات دینامیکی دارد.
معاون پژوهش اندیشکده حکمرانی هوشمند افزود: برای جلوگیری از جدا شدن این قاب‌ها در محیط‌های نظامی، طراحی اتصالات باید با استفاده از رویکرد «طراحی ظرفیت بتن» (Concrete Capacity Design - CCD) و الزامات آیین‌نامه ACI ۳۱۸ و ASCE ۵۹-۱۱ انجام شود. بر اساس این اصل، مقاومت سیستم اتصال قاب باید همواره از ظرفیت نهایی خود قاب و شیشه بیشتر باشد و هیچ‌گاه نباید اتصال زودتر از خود شیشه شکسته شود.
بومی‌سازی راهکارهای جهانی بر اساس شرایط داخلی
وی با تأکید بر ضرورت بومی‌سازی این تجربیات و استانداردها متناسب با شرایط داخلی، عنوان کرد: به عنوان یک مثال، در نقاط حساس تهران می‌توان برای سیستم قاب از مقاطع فولادی ترمال‌بریک با اتصال جوشی به زیرقاب، برای شیشه از شیشه‌های لمینت دوجداره (IGU) با فضای پر شده از گاز آرگون برای عایق حرارتی و همچنین سیستم‌های جاذب انرژی مضاعف برای طبقات همکف و اول که مستقیماً تحت بیشترین فشار قرار دارند، بهره برد. همچنین برای همچنین طراحی کاشت سیستم‌های کابلی مهارکننده (Catchment Cable Systems) در پشت پنجره می‌تواند در صورت گسیختگی احتمالی، شیشه را پیش از ورود به داخل اتاق متوقف کند.
معاون پژوهش اندیشکده حکمرانی هوشمند به سیستم‌های مناسب برای مناطق جنوبی نیز اشاره کرد و بیان داشت: این مناطق مانند بندرعباس، عسلویه، جزایر خلیج فارس و چابهار، میزبان زیرساخت‌های حیاتی نفتی، پالایشگاه‌ها، پایگاه‌های دریایی و زیرساخت‌های اقتصادی کشور هستند. همچنین این مناطق تحت تأثیر رطوبت بالای ۸۰ درصد، دماهای بالای ۵۰ درجه سانتی‌گراد و محیط‌های خورنده‌ای با یون‌های کلر و نمک دریایی قرار دارند.
وی افزود: بنابراین برای محافظت در برابر زنگ‌زدگی و خوردگی قاب، باید از فولاد ضدزنگ گرید دریایی (Stainless Steel ۳۱۶) یا حداقل رنگ‌ها و پوشش‌های مقاوم استفاده کرد. همچنین با توجه به زاویه تابش خورشید و گرمای شدید، شیشه‌های لمینت باید دارای پوشش‌های کنترل تابش با ضریب انتقال حرارت پایین (Low-E Coatings) با SHGC بهینه‌شده باشند تا به حداقل رساندن بار برودتی سیستم‌های تهویه مطبوع کمک کند. در نهایت، برای افزایش مقاومت در برابر ایمپالس طولانی، می‌توان از چسب‌های سیلیکونی سازه‌ای (Structural Silicone Glazing - SSG) با عرض گزش حداقل ۲۵ میلی‌متر در مهار لبه‌های شیشه به قاب استفاده کرد تا از بیرون آمدن شیشه تحت مکش طولانی جلوگیری شود.
معاون پژوهش اندیشکده حکمرانی هوشمند در ادامه به نهادهای حاکمیتی و شهرداری‌ها توصیه کرد تا علاوه بر مبحث ۲۱ مقررات ملی ساختمان که چارچوب و الزامات اولیه برای تاب‌آوری زیرساخت‌ها در برابر تهدیدات نظامی، تروریستی و انفجار را مشخص می‌کند، به حریم‌بندی و الزامات برای ساختمان‌های مجاور اماکن حساس، برنامه‌ریزی خطر توسط شهرداری‌ها، ممنوعیت نماهای خطرآفرین و طرح مقاوم‌سازی ساختمان‌های موجود توجه داشته باشند.