رفتار شیشه در انفجار/ عملکرد متفاوت انواع شیشه ها در موج انفجار

در زمان برخورد موج انفجار به سازه ها، رفتار نمای شیشه ای و پنجره های ساختمان بسیار مهم است.

با توجه به اتفاقات جنگ اخیر در مناطق مسکونی، مروری بر نکات مربوط به بحث مکانیزم خرابی شیشه داشته باشیم. دانستن این موارد برای افزایش ایمنی شهروندان در برابر انفجار ضروری است:

۱- براساس تجربه، در زمان انفجار در مناطق مسکونی، تعداد محدودی ساختمان دچار «فروریختن کامل» (Progressive collapse/Total Collapse) می شوند، در حالی که تعداد زیادی ساختمان (گاه ده ها ساختمان) دچار خسارت در شیشه پنجره ها می شوند.

مطالعه علمی این موضوع اولین بار پس از انفجار ساختمان فدرال موراه در ایالت اکلاهما توسط سازمان FEMA در سال ۱۹۹۵ بود. در اثر مواد منفجره (حدود ۲ تن نیترات آمونیوم)، فقط ۵ ساختمان «به طور کامل» فروریختند ولی در صدها ساختمان بروز خسارت شدید در پنجره ها، باعث جراحت ساکنین و آسیب جدی به چشم ها و صورت شد. (رفرنس: گزارش علمی FEMA 227)

۲- انفجار چیست؟ انفجار یک فرآیند فیزیکی یا شیمیایی بسیار سریع است که در آن «مقدار زیادی انرژی» در مدت زمان کوتاه آزاد می شود و موجب افزایش ناگهانی فشار، دما و حجم گازها می گردد. این آزادسازی سریع انرژی معمولاً یک موج فشار (موج ضربه ای) ایجاد می کند که در محیط اطراف منتشر شده و می تواند سبب تخریب سازه ها و آسیب به موجودات زنده شود.

۳- شیشه های ساختمان ها برای بارگذاری باد طراحی می شوند (و نه انفجار). برای مثال در تهران شیشه پنجره ها برای بار باد ۲ تا ۳ کیلو پاسکال طراحی می شوند در حالی که همان شیشه در لحظه انفجار ممکن است تحت بار فشاری تا ۱۰۰ مگاپاسکال واقع شود.

۴- سه نوع شیشه در پنجره ها داریم:

▪️شیشه های آنیلد (معمولی)

▪️شیشه های تمپرد (شیشه حرارت دیده)

▪️شیشه های لمینِیتد (شیشه لایه دار)

عملکرد این شیشه ها تحت موج انفجار کاملاً متفاوت است. اگر پنجره های ساختمان شما از شیشه های آنیلد (شیشه معمولی) است باید نسبت به چسب زدن سطح شیشه (یا حتی پوشاندن پنجره با فیلم ایمنی، یا تخته چوب) اقدام کنید. برای روشن تر شدن موضوع رفتار شیشه در انفجار هر یک را توضیح کوتاهی می دهم:

▪️شیشه آنیلد (Annealed Glass)

این شیشه معمولی ترین و ضعیف ترین نوع شیشه ساختمانی است.

در اثر موج انفجار به سرعت ترک می خورد، به قطعات بزرگ و تیز (تیغه ای شکل) خرد می شود. این قطعات در اثر موج انفجار با سرعت بالا به داخل اتاق "پرتاب" می شوند.

بیشترین آسیب های انسانی در انفجار معمولاً ناشی از پرتاب خرده شیشه های آنیلد است، نه خود موج فشار.

▪️شیشه تمپرد (Tempered Glass)

این شیشه با عملیات حرارتی مقاوم تر شده و حدود ۴ تا ۵ برابر قوی تر از آنیلد است. لذا در برابر موج انفجار ظرفیت تحمل تنش بیشتری دارد. این شیشه در صورت شکست، به «قطعات کوچک» و نسبتاً گرد (دانه ای) خرد می شود. بنابراین خطر بریدگی عمیق توسط این شیشه در زمان انفجار کمتر است.

با این حال در انفجار شدید، همچنان از قاب پنجره جدا شده و به داخل پرتاب می شود و  انسجام خود را حفظ نمی کند.

بنابراین شیشه تمپرد از نظر کاهش شدت جراحت بهتر از آنیلد است، ولی هنوز برای سناریوهای انفجار شدید ایده آل نیست.

▪️شیشه لمینیتد (Laminated Glass)

این شیشه از دو یا چند لایه شیشه به همراه یک لایه میانی «پلیمری» (معمولاً PVB) تشکیل شده است. این شیشه در زمان انفجار ممکن است ترک بخورد، اما قطعاتش به لایه میانی PVB می چسبند. بنابراین این شیشه معمولا یکپارچگی خود را در هنگام رسیدن موج انفجار حفظ می کند و از پرتاب خرده شیشه، جلوگیری می شود.

 در پنجره هایی که از این نوع شیشه استفاده شده، انتقال فشار موج انفجار و خطر آسیب ثانویه به طور قابل توجهی کاهش پیدا می کند.

۵- توصیه های راهبردی:

الف-در صورت وجود شیشه های ترک دار در پنجره، حتما سریعا آنها را عوض نموده و با شیشه لمینیتد جایگزین کنید.

ب-هنگام انفجار از پنجره فاصله بگیرید.

به هیچ وجه نزدیک شیشه نایستید، حتی اگر لمینیتد و دوجداره باشد.

ج- در صورت امکان روی شیشه ها را با پرده یا کرکره داخلی بپوشانید تا در صورت برخورد موج انفجار، قطعات شیشه به داخل اتاق پرت نشود.

د- موج انفجار باعث خم شدن شیشه می شود. لذا در صورت امکان شیشه های خانه را با 

 فیلم ایمنی (Security Film)

بپوشانید. فیلم ایمنی یک لایه شفاف و نازک پلیمری است که از سمت داخل روی شیشه چسبانده می شود و تقریباً دیده نمی شود. با اینکه رفتار شیشه را در حد لمینیتد بهبود نمی دهد ولی در زمان انفجار خرده ها به فیلم می چسبند و به داخل فضا پرتاب نمی شوند.