آسیب‌های وارد بر سازه‌ها، به سبب وقوع حوادث عمدی یا سهوی آتش‌سوزی، ایجاب مي‌كند رفتار موضعی و کلی سازه در برابر حریق بررسی و تبیین شود. با استناد به پژوهش‌های انجام‌شده می‌توان به پیش‌بینی رفتار سازه در حوادث محتمل و به‌تبع آن، راهکارهایی برای مقاوم‌سازی ساختمان‌ها، مدیریت بحران و مقابله با پیامدهای حریق دست یافت.

شروع، گسترش و ویژگی حریق و نیز دمای ایجادشده در محیط، به عوامل متعددی مانند مشخصات محل وقوع، کالاها و تجهیزات موجود در محل و ارتباطات افقی و عمودی فضای داخلی بستگی دارد. آنچه امروزه در استانداردهای معتبر بر آن تأکید می‌شود، استفاده از پوشش عایق‌گونه بر وجوه المان‌های سازه فولادی است تا با تأخیر در سرایت حرارت، فرصت کافی برای اطفای حریق با استفاده از تجهیزات داخل ساختمان و عوامل آتش‌نشانی خارج از آن را فراهم كند. براساس استاندارد یوروکد، دمای المان‌های سازه‌ای در معرض آتش به‌صورت لگاریتمی افزایش می‌یابد و پس از حدود یک ساعت، به ٩٠٠ درجه سانتی‌گراد خواهد رسید. با گذر دما از ٤٠٠ درجه، مقاومت و سختی فولاد با شیب تندی کاهش می‌یابد، به‌طوری‌که تنش تسلیم و مدول الاستیسیته فولاد در دمای ٦٠٠ درجه سانتی‌گراد به‌ترتیب به ٥٠ و ٣٠درصد مقادیر متناظر در دمای معمولی می‌رسد. با افزایش حرارت، تیرهای حامل سقف، همراه با نرم‌شدگی، افزایش طول و خیز قابل‌توجهی را تجربه می‌کنند. در این حالت، ستون‌ها علاوه بر کاهش در مقاومت و پایداری، به‌طرف داخل ساختمان کشیده شده و لنگرهای ناشی از اثر پی- دلتا افزایش می‌یابد.

همچنین اتصالات تیر به ستون، تحت نیروی محوری قرار گرفته و از ظرفیت آن کاسته می‌شود. درصورتی‌که شعله‌های آتش مهار نشود، کمانش ستون ناشی از کاهش مدول الاستیسیته یا تخریب سقف یا بریده‌شدن اتصال یا ترکیبی از آنها رخ خواهد داد. ریزش آوار سقف تخریب‌شده بر کف و افزایش وزن طبقه توأم با کاهش مقاومت و پایداری ستون‌ها، محدوده تخریب را به طبقه زیرین و سپس به طبقات پایین‌تر گسترش خواهد داد و در مدت بسیار کوتاهی، کل سازه یا بخش عمده‌ای از آن فرو خواهد ریخت.

این پدیده به تخریب پیش‌رونده (Progressive Collapse) موسوم است. آنچه بر شدت و سرعت این پدیده خواهد افزود، توسعه افقی آتش به سطح وسیعی از طبقه و درگیركردن تعداد بیشتری از تیرها، ستون‌ها و اتصالات است. همچنین حرکت شعله به طبقات فوقانی موسوم به Travelling fire که با توجه به نوع مواد نگهداری‌شده در ساختمان، وضعیت بازشوها، شرایط محیطی و عملکرد اطفای‌حریق، با تأخیری حدود پنج تا ٢٥ دقیقه از طبقه‌ای به طبقه دیگر گسترش می‌یابد، زمان فروریزش ساختمان را کاهش خواهد داد. با تحقیقات نگارنده مشخص شده است توسعه افقی آتش، خیز تیرهای موجود در محل شروع حریق و نیز محدوده محتمل برای تخریب پیش‌رونده را افزایش می‌دهد و فروریزشی نسبتا منظم و روبه‌داخل ساختمان را در پی دارد. اگرچه توسعه قائم آتش، اثری کاهنده بر خیز تیر دارد، اما ارتفاع بیشتری از ستون (در طبقات متوالی) را درگیر كرده و فروریزشی نامتقارن و مایل به خارج در ساختمان ایجاد می‌كند. آنچه در حادثه تأثربرانگیز ساختمان تجاری پلاسکو در تهران رخ داد، مثالی واقعی از توضیح فوق است. با شروع حریق از نقطه‌ای در طبقات میانی، به دلیل انباشت مواد سریع‌الاشتعال و فقدان تجهیزات مناسب و گسترده‌ اطفا در داخل ساختمان، شعله‌ها ابتدا در سطح طبقه توسعه یافته و سپس از طریق بازشوهای داخلی، برج پله، داکت‌ها و پنجره‌ها به طبقات فوقانی سرایت كرد. با افزایش زمان آتش‌سوزی و بالارفتن دما، مقاومت و سختی المان‌های فولادی فاقد پوشش مناسب ضدحریق در این بنای قدیمی (که بر اساس آیین‌نامه‌های وقت، عمدتا برای بارهای ثقلی طراحی شده بود)، کاهش یافت که به خرابی موضعی و سپس تخریب پیش‌رونده منجر شد. تحلیل دقیق سازه‌ای این حادثه با دسترسی به نقشه‌هایی مانند نقشه ساخت و داشتن اطلاعات از نقطه شروع آتش و محتویات واحدهای تجاری و تولیدی، قابل انجام و برای مهندسان و طراحان ساختمان آموزنده خواهد بود.

آنچه از تصاویر منتشرشده استنباط می‌شود، توسعه افقی آتش و گسیختگی تیرها و اتصالات و در نتیجه ریزش سقف بخش وسیعی از یک طبقه، عوامل اساسی در این رخداد بوده‌اند که در پی آن، افزایش بار ثقلی و ناپایداری ستون‌ها بر دامنه تخریب افزود و فروریزش کلی را در پی داشت. تحلیل چنین واقعه‌ای در ساختمان‌های مشابه ازسوي نگارنده در چند مقاله از جمله مقاله عرضه‌شده در کنفرانس جامع مدیریت بحران در اردیبهشت ٩٥ ارائه شده است.

اگرچه در این روزها بر عبرت‌آموزی از این رخداد در راستای ایمن‌سازی ساختمان‌ها در برابر حریق، توانمندسازی بیشتر آتش‌نشانی و تقویت مدیریت بحران تأکید می‌شود، اما نگارنده موضوع مهم‌تری با عنوان «آتش‌سوزی پس از زلزله» را متذکر می‌شود که لازم است علاوه بر افزایش تحقیقات آکادمیک در این خصوص، مفادی از آیین‌نامه‌های طراحی، اصلاح و در دستورالعمل‌های اجرائی بازنگری شود. آسیب‌دیدن تأسیسات برقی، شکستگی لوله‌های گاز، سقوط مایعات قابل اشتعال و در نتیجه آتش‌سوزی‌های گسترده در پی بسیاری از زلزله‌های شدید در نقاط مختلف دنیا گزارش شده است. هم‌زمانی حوادث متعدد و متنوع، آسیب شریان‌های شهری، مسدودشدن برخی راه‌ها و دسترسی‌ها، ترافیک و عواملی مشابه باعث تأخیر در امدادرسانی و اطفای‌حریق شده و مدتی را که سازه در معرض آتش قرار می‌گیرد، طولانی‌تر می‌کند. از طرفی دیگر، تغییر مکان سازه ناشی از زلزله، آسیب‌های موضعی، تشکیل مفاصل پلاستیک در تیرها و کمانش موضعی در نقاطی از اعضای فولادی، اثر آتش بر سازه را تشدید خواهد کرد. بنابراين باید راهکارهای محافظت از المان‌های سازه در برابر کاهش مقاومت و سختی و نیز تقویت یکپارچگی سازه مدنظر قرار گیرد.

*عضو هیئت علمی دانشگاه بین‌المللی امام‌خمینی