شیشه های مقاوم
استفاده از شیشه های مقاوم در برابر زلزله در ساختمانها
شكل جديد بناهاي امروزي كه متناسب با نيازهاي بشر امروز است، تنها به دليل طراحي متفاوت نيست، بلكه شكل اجرا و نوع مصالح به كار رفته در بناها نيز در متفاوت بودن بناهاي امروزي تاثير بسياري دارند. تا به امروز استفاده از شیشه آن هم در این سطح کلان مشاهده نشده است. شیشهها اکنون در همه جا، کنار ما هستند؛ معماری داخلی ساختمانها و مراکز تجاری و ادارهها، معماری خارجی برجها و آسمان خراشها و بیش از همه در سقفها و نماهای ساختمانی. 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
شكنندگي شيشه سبب ميشود تا اين عنصر مهم ساختماني 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 شيشههاي پخش شده روي زمين، حركت بازماندگان، امدادگران و ماشينهاي كمكرساني را كند و متوقف ميسازد كه اين خود سبب جراحت، افزايش وخامت حال مجروحان و رشد تلفات جاني ميگردد. با توجه به مسائل فوق، ميتوان به خطر بالقوهاي كه بهخصوص جوامع شهرنشيني را تهديد ميكند، پي برد.
يكي از راهحلهاي اين مشكل، تعويض شيشههاي موجود با شيشههاي نشكن و رزيني (لامينيت) ميباشد. اين شيشهها حتي در صورت شكست، داراي شيشه خردههاي كوچك و بدون لبه برنده ميباشند، اما همچنان در صورت سقوط از ارتفاع زياد و يا در اثر انفجار، خطرناك و حتي كشنده ميباشند. هزينه و زماني كه براي تعويض و نصب اين شيشهها، مشخصا در ساختمانهاي موجود، صرف ميشود نيز عاملي است كه نميتوان از آن صرفنظر كرد. بهعلاوه بعضي از موارد استفاده از اين شيشهها به لحاظ صرفه اقتصادي محدوديتهايي را در بر دارد، مثلا بهكارگيري اين شيشهها در نماي ساختماني كه اصلا مقرون به صرفه نيست.
عوامل فوق در مجموع سبب ميشود تا لزوم ابداع و بهكارگيري روشهايي براي تقويت شيشههاي موجود، بيش از پيش رخ بنماياند. فنآوري امروزي، محصولات جديدي را در اختيار ميگذارد تا همچنان زمان صفر، زمان طلايي و هنگام زمينهسازي غلبه انسان بر زلزله باشد.
مقاومسازی شیشهای
ورقهاي لکسان، نوعي ورق ترمو پلاستيكي هستند كه انواعي از آنها مطلقاً نشكن هستند و با شفافيت شيشه مانند و سبكي وزن خود، ميتوانند گزينه بسيار مناسب براي جايگزيني شيشه باشند. استفاده از اين ورقها در موارد صنعتي بهعنوان نورگيرهاي نشكن و پوششهاي شفاف ضد زلزله، در جهان رايج است. تنوع رنگ، طرح و خصوصيات اين ورقها، استفاده آنها را در عرصه وسيعي 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 پليمري با ضخامت متوسط حدود يكدهم ميليمتر است كه از چند لايه تشكيل شده و هر كدام از اين لايهها براي ايجاد خاصيتي ويژه و يا تقويت ضعفهاي شيشه طراحي شدهاند. اين عايقها بر روي سطح شيشه ميچسبند، بهگونهاي كه كاملا قابل شستوشو هستند.
وجود اين عايقها، سبب ميشود چنانچه در اثر زلزله، شيشهها شكسته شوند، خردههاي 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 مهندسي زلزله و آزمايشگاههاي زلزله شناسي، وجود اين عايقها سبب جلوگيري از پرتاب تكههاي شيشه و يا كاسته شدن از دامنه ...و سرعت پرتاب اين خرده شيشهها به اطراف ميگردد. 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، عايقهاي شيشه بهعنوان يك محصول استثنايي تقويتكننده شيشه در ابعاد چند گانه، شناخته ميشوند.
با نگاهي به نكات فوق و همچنين مختصات شرايط ابر شهري مانند تهران و ديگر شهرهاي بزرگ، استفاده از چنين محصولاتي بهعنوان تقويتكننده شيشه، اجتنابناپذير مينمايد.
پوششهای مدرن
زمينه تكنولوژي توليد پوششهاي پليمري براي نصب بر شيشه تقريبا از سال 1970 مهيا شد. اين تكنولوژي تاكنون محصولات زيادي را به بازارهاي جهاني ارائه نموده و ارزشمندترين اين محصولات براي ايمنسازي، پوششهاي مدرن مخصوص پيشگيري 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 انگليسي با واحد ميلي اينچ بيان ميشود، هر ميلي اينچ 25ميكرون است. دو دسته مهم پوششهاي مدرن به شرح زير ميباشد:
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 ميباشند. 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 بالاي 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 نميآورند.
- لايه آستر: داراي سطح سيليكوني است كه به علت خاصيت نچسب بودن به آستر كمك ميكند كه قبل از شروع فرآيند نصب،جداسازي به راحتي صورت گيرد.
