بررسی ادعای معاون زاکانی درباره مقاوم‌سازی ساختمان‌ها در برابر حملات نظامی؛
مقاومت در مقابل بارهای انفجاری را نمی‌توان تنها با استفاده از نانو افزایش داد
عضو هیات علمی پژوهشکده عمران و زمین دانشگاه صنعتی امیرکبیر به ادعای اخیر معاون شهرسازی و معماری شهرداری تهران مبنی اینکه تنها با سه درصد افزایش در هزینه ساخت، می‌توان با بهره‌گیری از تکنولوژی نانو، ساختمان‌ها را در برابر حملات نظامی مقاوم کرد، واکنش نشان داد.
به گزارش خبرنگار ایلنا، اخیرا حمید رضا صارمی؛ معاون شهرسازی و معماری شهردار تهران با اشاره به افزایش توان تخریبی سلاح‌ها و لزوم تاب‌آوری شهری ادعا کرده بود: تنها با سه درصد افزایش در هزینه ساخت، می‌توان با بهره‌گیری از تکنولوژی نانو، ساختمان‌ها را در برابر حملات نظامی مقاوم کرد.
به جهت بررسی این ادعا، با یکی از اساتید دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مدیر دفتر فنی و نظارت بر طرح‌های عمرانی این دانشگاه گفت‌وگویی داشتیم تا نه تنها صحت ادعا را بررسی کنیم، بلکه دیگر راهکارها و الزامات افزایش تاب‌آوری ساختمان‌ها را برای عموم، بیشتر شفاف کنیم.
بررسی تکنولوژی نانو در مقام‌سازی ساختمان‌ها در برابر حملات نظامی
«فرزاد حاتمی» عضو هیات علمی پژوهشکده عمران و زمین دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مدیر دفتر فنی و نظارت بر طرح‌های عمرانی این دانشگاه درباره کاربرد نانو ذرات در صنعت ساختمان به خبرنگار ایلنا اظهار داشت: مواد نانو معمولاً از دو جنبه در ساختمان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ یکی استفاده در پوشش نهایی مصالح مثل روکش نما، آن هم برای اینکه میزان جذب آلایندگی، رطوبت و تغییر بافت و رنگ نما اصلاح شود. در دنیا کارهای بسیار زیادی انجام شده و این روش به نوعی جا افتاده است.
وی افزود: معمولاً در شکل‌های متعارف‌تر، حتی در ساختمان‌های معمولی هم می‌بینیم که به پوشش نهایی ساختمان‌ها، مثل سنگ یا آجر، مواد نانو اضافه می‌کنند تا استحکام و طول عمر آنها در مقابل ترکیبِ آلاینده‌های محیطی افزایش پیدا کند.
عضو هیات علمی امیر کبیر با اشاره به اینکه دیگر استفاده نانو ذرات، در افزودنی‌هایی است که در طرح اختلاط بتن استفاده می‌شود، گفت: موادی مثل نانوسیلیس، باعث می‌شوند که میزان تخلخل مواد مرکب مثل بتن کاهش پیدا کند و در نهایت جذب آب در زمان‌های سرد و خشکسالی تغییر کند.
حاتمی ادامه داد: این امر باعث می‌شود در زمان‌هایی که یخبندان صورت می‌گیرد، آن حفره‌های داخل بتن ترک برندارد و در واقع، مقاومت آن در مقابل چرخه‌های یخ زدن و آب شدن افزایش پیدا کند. ضمناً، مقاومت بتن در مقابل بارهای فشاری، یعنی بارهایی که به صورت متعارف در بتن انتظار داریم، افزایش پیدا می‌کند.
وی اظهار داشت: وقتی مقاومت فشاری بالاتر می‌رود، یعنی مقاومت کششی هم تا حدودی بهبود پیدا می‌کند و مقاومت خمشی هم اصلاح می‌شود. در صنعت و تکنولوژی بتن، آشنا و متعارف است و استفاده می‌شود.
حاتمی درباره بتن‌های پرمقاومت توضیح داد: یک سری از بتن‌ها هستند که اصطلاحاً به آنها HPC گفته می‌شود که مقاومت فشاری بالایی دارند، باز هم با اصلاح طرح اختلاط ساخته می‌شوند؛ یعنی سنگدانه‌های کاملاً دقیق و متناسب، تغییر در طرح مخلوط، و افزودنی‌هایی که بخشی از آنها مواد نانو، بخشی میکروسیلیس و بخشی ژل‌ها هستند.
وی افزود: این اصلاحات، مقاومت بتن را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد. ما معمولاً در صنعت ساختمان‌سازی فعلی، بتن‌هایی با مقاومت ۳۰، ۳۵ و نهایتاً ۴۰ مگاپاسکال تولید می‌کنیم. اما وقتی از همین تکنولوژی به‌صورت دقیق‌تر استفاده می‌شود، ممکن است مقاومت بتن تا ۶۵، ۷۵ یا حتی ۹۰ مگاپاسکال افزایش یابد.
استاد دانشگاه امیرکبیر ادامه داد: طرح اختلاط اصلاح‌شده بتن با این روش به ما امکان می‌دهد تا رفتار و مقاومت بالاتری از بتن دریافت کنیم. اگر این اتفاق بیفتد، به‌طور خودکار مقاومت آن در مقابل مواردی مثل ترک‌خوردگی، آتش‌سوزی، لرزه‌ها، و مواد آلاینده زیست محیطی نیز بالا می‌رود. بحث موج انفجار هم خود به خود در کنار این قرار می‌گیرد.
حاتمی تاکید کرد: مفهوم اصلی این است که اگر اصلاح طرح اختلاط بتن به‌منظور رسیدن به بتن‌های پُرمقاومت(HPC) انجام شود، می‌توانیم انتظار داشته باشیم که ساختمان در برابر انفجارهای بزرگ‌تر، تاب‌آوری بیشتری داشته باشد.
استاد دانشگاه امیر کبیر با اشاره به زمینه‌های نوین مورد مطالعه در صنعت ساختمان گفت: یکی از مباحث نوین، مطالعه خرابی پیشرونده (Progressive Collapse) است. وقتی آسیبی در بخشی از سازه اتفاق می‌افتد (مثلاً در مراحل اولیه، یک ترک میکروسکوپی یا ریز)، به‌مرور زمان و به‌دلیل تداوم تنش‌ها یا تکرار بارهای فوق‌العاده، این ترک مرتباً گسترش یافته و می‌تواند منجر به کِلَپس یا خرابی کامل شود.
وی ادامه داد: خرابی پیشرونده که مشمول گذشت زمان است. در چنین مواردی تحقیقات بسیار گسترده‌ای در دنیا انجام شده که عمدتاً بر سه حوزه متمرکز هستند: تکنولوژی اصلاح مواد موجود (بهبود مصالح سنتی با افزودنی‌ها)، استفاده از مواد کامپوزیت پیشرفته (به‌کارگیری فناوری‌های نوین در ساختار سازه)، بهینه‌سازی توزیع بار(طراحی مسیرهای جایگزین انتقال بار در سازه)
در مورد تأثیر مواد نانو بر مقاومت ساختمان‌ها در برابر انفجار تحقیقات محدودی وجود دارد
حاتمی در واکنش به اظهارات معاون شهرسازی شهردار که مدعی بود مواد نانو می‌تواند تاب‌آوری ساختمان را افزایش دهد، خاطرنشان کرد: در مورد تأثیر ویژه بر مقاومت در برابر انفجار و موج حاصل از آن، اگر تحقیقاتی صورت گرفته باشد، بسیار محدود است. معمولاً نتایج چنین مطالعاتی یا منتشر نمی‌شوند (خصوصاً در خارج از کشور) و یا در داخل به صورت مطالعات آزمایشگاهیِ محدود ارائه می‌گردند.
وی تاکید کرد: به‌طور کلی، وقتی رفتار فشاری یا خمشی بتن را افزایش می‌دهیم، انتظار داریم مقاومت آن در برابر انفجار هم بالاتر رود (یعنی از قرائن می‌توان به این نتیجه رسید). ولی از نظر آزمایشگاهی، به دلیل شرایط پیچیده و پرهزینه‌ی تست‌های انفجار، آزمایش‌های مستقیم بسیار اندک بوده‌اند و بیشتر تحقیقات به شبیه‌سازی‌های عددی (Numerical Simulation) متکی هستند.
استاد دانشگاه امیرکبیر در مورد ادعای افزایش سه درصدی هزینه‌ها برای اجرای این طرح گفت: در مورد افزایش سه درصدی هزینه‌ها نه می‌توانم آن را تایید و نه رد کنم.
حاتمی تاکید کرد وقتی می‌خواهیم در حوزه اصلاح سازه‌ها اقدام کنیم، دو حالت وجود دارد: ساختمان‌های موجود (که قبلاً ساخته شده‌اند) و ساختمان‌های در حال ساخت. هر کدام فناوری خاص خود را می‌طلبد!
برای ساختمان‌های موجود، مواد نانو تاثیری بر افزایش تاب‌آوری نخواهند داشت
وی افزود: برای ساختمان‌های موجود، مواد نانو تاثیری بر افزایش تاب‌آوری نخواهند داشت. اگر بخواهیم آن ساختمان را اصلاح کنیم با مواد نانو حل نمی‌شود. راه‌حل‌های مؤثر عبارتند از افزودن پوشش‌های اصلاحی مثلاً ژاکت‌های فولادی یا FRP، نصب مهاربندهای ویژه (برای مقاومت در برابر بارهای استثنایی مثل انفجار). پس در سازه‌های موجود، نانو مواد راه‌گشا نیست.
حاتمی در مورد ساختمان‌های در حال ساخت توضیح داد: استفاده از نانوذرات منطقی است. با افزایش مقاومت بتن (مثلاً در سازه‌های بتن‌آرمه)، هم از دور ریز مصالح جلوگیری می‌کنیم، هم تاب‌آوری افزایش می‌یابد و هم از نظر محیط‌زیستی کار درستی است.
عضو هیات علمی دانشگاه امیرکبیر خاطرنشان کرد: اعتقاد ندارم تنها با استفاده از نانو و میکروسیلیس بتوانیم مقاومت در مقابل بارهای انفجاری و تاب‌آوری را افزایش دهیم. می‌تواند یکی از گزینه‌ها در کنار گزینه‌های دیگر باشد.
وی افزود: باید در کنار آن از فناوری‌های تکمیلی استفاده کرد. ایزولاتورها، مهاربندهای ویژه، ژاکت‌های تقویتی، سایر فناوری‌های اثبات‌شده در صنعت ساختمان. افزایش مقاومت بتن با نانوذرات فقط برای سازه‌های نوساز مفید است.
اولویت باید اصلاح، افزایش مقاومت و بهبود روش‌های ساخت باشد
حاتمی تاکید کرد: اولویت باید بر اصلاح و افزایش مقاومت و بهبود روش‌های ساخت قرار بگیرد،. نه تحمیل هزینه‌های سرسام‌آور ساخت‌وساز که تنها بر دوش مصرف‌کننده سنگینی می‌کند. راه حل واقعی، جایگزینی روش‌های نوینِ مقرون‌به‌صرفه است که صنعت ساختمان را کارآمدتر و ارزان‌تر از وضعیت کنونی می‌کند.
وی ادامه داد: فناوری همیشه کمک می‌کنند که سرعت ساخت هم مدیریت اجرایی به صورت بهینه‌تر انجام شود و انتظارمان این باشد که صنعت ساختمان به جای صرف ۲ تا ۳ سال برای ساخت یک ساختمان متعارف، بتواند پروژه‌ها را در زمان کوتاه‌تر و با هزینه‌ی بسیار کمتر به اتمام برساند. این چیز جدیدی نیست و در دنیا اتفاق افتاده است.
