شیشههایی مقاوم در برابر زلزله
شكل جديد بناهای امروزی كه متناسب با نيازهاي بشر امروز است، تنها به دليل طراحی متفاوت نيست، بلكه شكل اجرا و نوع مصالح به كار رفته در متفاوت بودن آنها تاثیر دارد. شیشهها اکنون یکی از المان های مهم معماری به شمار می روند. معماری داخلی ساختمانها و مراکز تجاری و ادارهها، معماری خارجی برجها و آسمان خراشها و بیش از همه در سقفها و نماهای ساختمانی از شیشه بهره می گیرند. پس با این حساب چگونه قرار است زلزلهای چند ریشتری را کنار این بلورهای شیشهای بگذرانیم؟ چگونه امنیت زیستی ما در کنار جدارههای شیشهای باید حفظ شود؟
معماری امروز با کمک دانش نوین در ساخت مصالح جدید پاسخهای خوبی برای این پرسشها دارد.
راهحلهای معمارانه
شكنندگی شيشه سبب ميشود تا اين عنصر مهم ساختمانی در زمان وقوع زلزله و پس از آن، يكي از عوامل اصلي تلفات و افزايش آمار كشته شدگان و مجروحان باشد. در هنگام زلزله، تكه شكستههاي شيشه با لبههاي برنده خود مانند تيرهاي كشنده، جان هزاران انسان را چه در بيرون و چه در درون ساختمانها تهديد ميكنند. پس از حادثه نيز، خرده شيشههای پخش شده روي زمين، حركت بازماندگان، امدادگران و ماشينهای كمكرساني را كند و متوقف می سازد كه اين خود سبب جراحت، افزايش وخامت حال مجروحان و رشد تلفات جاني ميگردد. با توجه به مسائل فوق، میتوان به خطر بالقوهاي كه بهخصوص جوامع شهرنشيني را تهديد می كند، پی برد.
يكي از راهحلهای اين مشكل، تعويض شيشههای موجود با شيشههای نشكن و رزينی (لامينيت) است. شيشههای معمولی حتی در صورت شكست، دارای شيشه خردههای كوچك و بدون لبه برنده هستند، اما همچنان در صورت سقوط از ارتفاع زياد و يا در اثر انفجار، خطرناك و حتی كشنده اند. هزينه و زمانی كه براي تعويض و نصب اين شيشهها، نيز عاملی است كه نميتوان از آن صرفنظر كرد. بهعلاوه بعضی از موارد استفاده از اين شيشهها به لحاظ صرفه اقتصادی محدوديتهايی را در بر دارد، مثلا بهكارگيری اين شيشهها در نمای ساختمانی اصلا مقرون به صرفه نيست.
عوامل فوق در مجموع سبب می شود تا بهكارگيریروشهايي براي تقويت شيشههاي موجود، بيش از پيش رخ بنماياند. فنآوری امروزی، محصولات جديدی را در اختيار می گذارد تا همچنان زمان صفر، زمان طلايی و هنگام زمينهسازی غلبه انسان بر زلزله باشد.
مقاومسازی شیشهای
ورقهای لکسان، نوعی ورق ترمو پلاستيكی هستند كه انواعي از آنها مطلقاً نشكن هستند و با شفافيت شيشه مانند و سبكی وزن خود، می توانند گزينه بسيار مناسب براي جايگزينی شيشه باشند. استفاده از اين ورقها در موارد صنعتی بهعنوان نورگيرهای نشكن و پوششهای شفاف ضد زلزله، در جهان رايج است. تنوع رنگ، طرح و خصوصيات اين ورقها، استفاده آنها را در عرصه وسيعی از سازهها امكان پذير ساخته است، اما همچنان صرفه اقتصادي بهعنوان يك عامل بازدارنده، محدوديتهايي را براي استفاده از اين ورقها بهوجود ميآورد. بهترين راهحل، استفاده از عايق شيشه (Window film) است.
عايق شيشه، پوشش نازك پليمری با ضخامت متوسط حدود يكدهم ميليمتر است كه از چند لايه تشكيل شده و هر كدام از اين لايهها براي ايجاد خاصيتی ويژه و يا تقويت ضعفهای شيشه طراحي شدهاند. اين عايقها بر روی سطح شيشه می چسبند، بهگونهاي كه كاملا قابل شستوشو هستند.
وجود اين عايقها، سبب میشود چنانچه در اثر زلزله، شيشهها شكسته شوند، خردههای آن به اطراف پرتاب نشوند و در جاي خود بمانند كه در اين صورت بسياري از تلفات خونين ساكنين و ترددكنندگان در حين و پس از وقوع زلزله، كــــاهش مييابد.
براساس تحقيقات انجام شده در دانشكدههاي مهندسی زلزله و آزمايشگاههاي زلزله شناسی، وجود اين عايقها سبب جلوگيری از پرتاب تكههاي شيشه و يا كاسته شدن از دامنه …و سرعت پرتاب اين خرده شيشهها به اطراف می گردد. اگر به اين ويژگي، تنوع رنگ و طرح، ممانعت از سرايت و گسترش آتش، جلوگيري از ورود اشعه مضر ماوراي بنفش و صرفهجويي در مصرف سوخت در اثر ممانعت از اتلاف انرژي گرمايشي و سرمايشي در زمستان و تابستان اضافه شود، عايقهای شيشه بهعنوان يك محصول استثنايي تقويتكننده شيشه در ابعاد چند گانه، شناخته میشوند.
با نگاهي به نكات فوق و همچنين مختصات شرايط ابر شهری مانند تهران و ديگر شهرهای بزرگ، استفاده از چنين محصولاتي بهعنوان تقويتكننده شيشه، اجتنابناپذير می نمايد.
پوششهای مدرن
زمينه تكنولوژیتوليد پوششهاي پليمری براي نصب بر شيشه تقريبا از سال 1970 مهيا شد. اين تكنولوژی تاكنون محصولات زيادي را به بازارهاي جهاني ارائه نموده و ارزشمندترين اين محصولات براي ايمنسازی، پوششهای مدرن مخصوص پيشگيری از خطرات موج انفجار ميباشد. هماينك پوششهايي با ضخامتهاي گوناگون موجود ميباشد. ضخامت پوششها در دستگاه آحاد متريك براساس ميكرون بيان ميشود كه هر 1000ميكرون يك ميليمتر ميباشد. اين ضخامت در دستگاه آحاد انگليسی با واحد ميلی اينچ بيان ميشود، هر ميلي اينچ 25ميكرون است. دو دسته مهم پوششهاي مدرن به شرح زير است:
1 – پوششهاي امنيتي: پوششي كه ضخامت آن 175ميكرون يا بيشتر است.
حداكثر ضخامت پوششها نيز 375ميكرون است. اين ضخامت و حالت پلاستيك مواد بكار رفته در اين پوششها باعث ميشود كه شيشه در صورت شكسته شدن بر اثر موج انفجار رفتار از خود نشان دهد. يعني در اين حالت اگر از يك سيستم مهار جانبي مناسب نيز استفاده شده باشد. شيشه، به كمك پوشش امنيتي – كه اكثرا از داخل ساختمان نصب ميشود – فقط به صورت ارتجاعي كمي از قاب خارج ميشود اما دوباره به جاي خود باز ميگردد و اجازه پرتاب شدن به شيشهها را نميدهد.
2 – پوششهای ایمن: پوششهايي كه معمولا در حدود 100ميكرون يا 4ميلياينچ ضخامت دارند و باعث ميشوند پنجرهها داراي ميزان مشخصي از مزيت و مقاومت در برابر خردشدگي گردند.
تکنولوژی با دقتهای میکرونی خواص فيزيكي مكانيكي اين پوششها دقيقا اندازهگيري ميشود. به عنوان مثال استحكام كششي پوششها به طور متوسط gr/cm2 ا1800 ميباشد. استحكام چسبندگي اين پوششها به شيشه قوي و در حدود gr/cm2ا 900 است. اگر در زاويه 180 درجه پوششها از روي شيشه كشيده شود اتصال پوشش و شيشه مانند اتصال بين لايههاي خود پوشش استحكام دارد. خاصيت مكانيكي ديگر و مهم پوششها، افزايش طول هنگام شكست است يعني پوشش قبل از شكست تا افزايش طول حدود 5/2برابر طول اوليه خود در برابر شكست مقاومت ميكند. تمام اين خواص تحت استانداردهاي ASTM در آزمايشگاههاي معتبر جهاني اندازهگيري شده است. بستر اصلي پوششها، پلي استر از نوع پلياتيلن ترفتالات (PET) است. پوششهاي ضدموج انفجار حداقل از 6لايه تشكيل شدهاند كه در موارد خاص ممكن است تعداد و خواص لايهها تغيير كند.
لایههای یک مقاومکننده وضعيت لايهها به شرح زير است:
– سطح ضدخش (S/R): لايه سطحي محصول است و در مقابل مواد و لوازم پاككننده رايج ضدخش ميباشد. اين سطح به وسيله مونومرهاي ويژهاي با تابش اشعه UV پخت و پليمريزه ميشوند در نتيجه از استحكام سطحي بالايي برخوردار ميباشد.
– پوشش شفاف: از جنس پلي استر تقويت شده با خواص فيزيكي مكانيكي بالا است. معمولا ضخامت اين لايه 50 تا 175ميكرون است.
– چسب بين لايهها: براي چسباندن لايههاي مختلف كه در هر دو لايه نفوذ كرده. و هيچگونه اختلالي در شفافيت بهوجود نميآورد. بعد از اين چسب براساس ضخامت نهايي مطلوب به طور متناوب از لايه شفاف و سپس چسب استفاده ميشود.
– لايه چسب اتصال به شيشه: اين چسبها علاوهبر تامين استحكام بالای پيوند ميان پوشش و شيشه حاوي جاذب اشعه فرابنفش (UV absorbers) ميباشند وجود اين مواد باعث ميشود از ورود اشعه فرابنفش نور خورشيد تا 99درصد جلوگيري به عمل آيد و در نتيجه از تخريب اجزاي پوشش جلوگيري شده و تجهيزات و لوازم داخل ساختمان نيز از صدمات اشعه فرابنفش در امان باشد. چسب اين لايه با ايجاد پيوندهاي مكانيكي با شيشه و همچنين نفوذ در آن باعث ميشود در زمان انفجار حتي اگر شيشه بشكند پرتاب نشود. قدرت چسبندگي بالا از جدا شدن قطعات شيشه از يكديگر جلوگيري ميكند. در ضمن هيچكدام از چسبها كوچكترين اختلالي در شفافيت بهوجود نمی آورند.
– لايه آستر: داراي سطح سيليكونی است كه به علت خاصيت نچسب بودن به آستر كمك می كند كه قبل از شروع فرآيند نصب، جداسازی به راحتي صورت گيرد.
