2-مقدمه

آتش‌سوزی‌های بزرگ در طول تاریخ نقش مهمی در تدوین و توسعه کدهای ایمنی در برابر آتش داشته‌اند؛ تاریخچه این آتش‌سوزی‌ها به آتش‌سوزی بزرگ روم در سال 64 میلادی بر می‌گردد که در آن، آتش‌سوزی به مدت 6 روز ادامه داشت و حدود 70% از این شهر به صورت کامل در آتش سوخت؛ منشاء این آتش‌سوزی در یک نانوایی بود و گسترش آن به‌دلیل ساختار چوبی ساختمآن‌ها و باریک بودن خیابآن‌ها و انتقال راحت آتش بود [1]. مورد دیگر آتش‌سوزی بزرگ لندن در سال 1666 بود که در آن حدود 85% بی‌خانمان شدند [2]. در سال 1871 آتش‌سوزی بزرگ شیکاگو منجر به کشته‌شدن بیش از 300 نفر و تخریب 17500 ساختمان شد، این آتش‌سوزی به دلیل وزش بادهای شدید به شدت گسترش یافت و بخش وسیعی از شهر را درگیر کرد [3]. مجدداً و با گذشت سه دهه، در سال 1903، شیکاگو یک آتش‌سوزی مخرب دیگری را تجربه کرد؛ این حادثه در تئاتر ایروکوی شیکاگو رخ داد و منجر به کشته شدن بیش از 600 نفر شد. این آتش‌سوزی به دلیل نقض قوانین ایمنی در ساخت تئاتر اتفاق افتاد. در زمان وقوع آتش، بسیاری از خروجی‌ها پشت پرده‌های ضخیم سالن تئاتر پنهان شده بودند و اکثر آن‌ها قفل بودند [4]. در سال 1911 آتش‌سوزی کارخانه پوشاک در نیویورک باعث کشته‌شدن بسیاری از کارگران این کارخانه شد؛ در این کارخانه برای کاهش سرقت و همچنین جلوگیری از استراحت غیرمجاز کارگران، خروجی‌ها قفل شده بود و بسیاری از این افراد هنگام آتش‌سوزی مجبور به پریدن از پنجره شدند و به این ترتیب جان خود را از دست دادند [5].

این موارد تنها چند نمونه از آتش‌سوزی‌های بزرگ بودند و هر یک از آن‌ها نشان‌دهنده وجود نقص و کمبود در خصوص ایمنی در برابر آتش بود. در نتیجه مقامات و سازمآن‌ها به اهمیت رعایت استانداردهای ایمنی پی برده و اقداماتی برای پیشگیری و کاهش خسارات ناشی از چنین حوادثی ارائه نمودند. بدین منظور بنیاد ملی حفاظت از آتش¹ در سال 1896، به عنوان یک نهاد غیرانتفاعی با هدف کاهش خطرات آتش‌سوزی و محافظت از جان و اموال مردم تأسیس گردید و اولین استاندارد آن، NFPA 13، در همان سال منتشر گردید؛ این استاندارد به نصب سیستم‌های آب‌پاش² مربوط می‌شود و به عنوان یکی از اولین کدهای ایمنی در برابر آتش شناخته می‌شود [6].

با گذشت زمان و پیشرفت در این حوزه و همچنین پس از حوادث بزرگ آتش‌سوزی، شرکت‌های بیمه متوجه شدند که نیاز به مقررات سخت‌گیرانه‌تر برای کاهش ریسک و خسارت‌های مالی وجود دارد [7]. بنابراین، آن‌ها به طور فعال در تدوین و اجرای کدهای ایمنی در برابر آتش مشارکت کردند و نتیجه این فعالیت‌ها آن شد که این استانداردها و آئین‌نامه‌ها تکمیل و توسعه یافتند و اکنون قابل استفاده هستند. پس آنچه که از این اتفاقات نتیجه شد، ضرورت و بکارگیری مجموعه قوانین و استانداردهایی برای ایمنی در برابر آتش بود تا دیگر حوادث ناگوار گذشته تکرار نشوند و سطح ایمنی افراد افزایش یابد. اما آنچه در این گزارش مورد توجه است، انواع نگرش‌های بنیادین به این آئین‌نامه‌ها می‌باشد. دو نوع نگرش تجویزی و مبتنی بر عملکرد در این بحث مطرح است که در این متن، هدف مقایسه این دو نگرش و بررسی مزایا و معایب هر یک می‌باشد.

3-نگرش‌های موجود در کدهای ایمنی در برابر آتش

کدهای ساختمانی به صورت کلی ممکن است به دو شکل تجویزی³ یا عملکردی⁴ طبقه‌بندی شوند. منظور از کدهای تجویزی همانطور که از اسم آن‌ها نیز پیداست، آن است که به طور خاص آنچه را که باید در یک مورد خاص انجام شود، تجویز می‌کنند. اما در نقطه مقابل، کدهای عملکردی بیانگر هدف مورد نظر برای دستیابی است و به طراح اجازه می‌دهد تا از هر رویکرد قابل قبولی برای دستیابی به نتایج مورد نیاز استفاده کند. در ادامه با جزئیات بیشتر به هریک از موارد مذکور پرداخته می‌شود.

1-3- دیدگاه تجویزی

از اوایل قرن حاضر، استفاده از کدهای تجویزی برای تعیین سیستم‌های ایمنی در برابر آتش در ساختمآن‌ها رواج یافته است. این کدها در طول چند دهه به تدریج تکامل یافته‌اند و الزامات جدیدی برای آن‌ها تعیین شده ‌است. به همین دلیل و با گذر زمان، کدهای تجویزی پیچیده‌تر شده‌اند‌ و استفاده از آن‌ها برای فناوری‌های جدید و تغییراتی که در رویه‌ها و روش‌ها رخ می‌دهد، چالش‌برانگیزتر است. این رویکرد نگاهی قدیمی بوده و بر اساس نتایج بدست آمده بر نمونه‌های استاندارد و در شرایط استاندارد است و همین نکته جزء نقطه ضعف‌های این نگاه طراحی است. به‌طور دقیق‌تر، در بحث آتش، کدهای تجویزی بر اساس منحنی‌های آتش استاندارد⁵ و در شرایط ایده‌آل به تجویز دستورالعمل و راهکارهای لازم می‌پردازد.

منحنی آتش استاندارد یک منحنی دمایی-زمانی است که در آزمایشگاه و در شرایط کنترل‌شده برای ارزیابی رفتار مواد در برابر آتش تعریف شده است. این منحنی به عنوان یک معیار مرجع برای مقایسه رفتار مواد مختلف در برابر آتش استاندارد استفاده می‌شود [8], [9]. این منحنی‌ها در استانداردهای مختلفی تعریف شده‌اند که در شکل ذیل نمونه‌ای از این منحنی‌ها بر اساس ASTM E119 و ISO 834 می‌باشد.

کدهای تجویزی در اکثر کشورها به کار گرفته شدند و بسیاری از افراد درباره مزایای جایگزینی آن‌ها به بحث پرداخته‌اند. مزیت کدهای تجویزی آن است که طراحان تنها با پیروی از الزامات دستوری و تجویزی مشخص‌شده در کدها و آئین‎‌نامه‌های مربوطه می‌توانند به طراحی بپردازند. در نقطه مقابل بازرسی و ارزیابی تسهیل شده و صرفاً تطابق با الزامات کنترل می‌شود و به بیان ساده‌تر بر اساس دستورات از پیش تعیین‌شده موارد کنترل می‌گردند. این نگاه و دستورالعمل‌های مربوط به آن دارای معایبی نیز می‌باشند که نسبت به مزیت‌ آن به مراتب پررنگ‌تر بوده و شامل موارد ذیل می‌باشند [10]:

• الزامات بدون بیان اهداف مشخص مطرح می‌شوند.
• در برخی موارد با اعمال الزامات غیرضروری منجر به افزایش هزینه‌های ساخت‌و‌ساز می‌شوند و در نگاهی کلان در طول چرخه عمر یک سازه، افزایش هزینه‌های مستقیم و غیرمستقیم را به همراه دارند. بنابراین طرح‌های مقرون به صرفه‌ای در این کدها ترویج نمی‌شوند.
• انعطاف‌پذیری بسیار کمی برای راه‌حل‌های نوآورانه و موقعیت‌های غیرمعمول ارائه می‌دهند و در نتیجه خلاقیت طراحی‌ را می‌کاهند.
• فرض این کدها بر آن است که تنها یک راه برای تأمین سطح ایمنی وجود دارد که به خودی خود بیان نشده است.
• به دلیل محدودیت در الزامات ارائه شده و عدم انعطاف‌پذیری، از آن‌ها نمی‌توان برای اکثر ساختمان‌های پیچیده امروزی استفاده کرد.
• باتوجه به اینکه این آئین‌نامه‌ها برای آتش در شرایط استاندارد و برای یک محفظه با ابعاد مشخص تدوین شده‌اند، سناریوها و شرایط مختلف آتش‌سوزی در آن دیده نمی‌شود و در نتیجه ممکن است مورد تجویزشده چه از منظر سازه‌ای و چه بحث تخلیه ایمن افراد پاسخگو نباشد.

2-3- دیدگاه مبتنی برعملکرد

در سال‌های اخیر، آئین‌نامه‌ها، مقررات و استانداردهای ساختمانی در حال حرکت از کدهای تجویزی به کدهای مبتنی بر عملکرد بوده‌اند. بسیاری از کشورها در حال تدوین مقررات ایمنی در برابر آتش مبتنی بر عملکرد و معیارهای مهندسی مورد نیاز برای حمایت از این دیدگاه هستند. دلیل حرکت به سمت رویکرد مبتنی بر عملکرد، مزایایی است که می‌تواند نسبت به طراحی تجویزی ارائه دهد. این مزایا را می‌توان به شرح زیر خلاصه کرد [10]:

• ایجاد اهداف روشن ایمنی در برابر آتش و سپردن ابزار دستیابی به آن اهداف به طراح.
• وابسته به زمان و مکان است و تمام موارد به این دو را در نظر می‌گیرد.
• اجازه راه‌حل‌های طراحی نوآورانه که الزامات عملکردی تعیین شده را برآورده می‌کند.
• هماهنگی بین‌المللی سیستم‌های مقررات.
• استفاده از دانش جدید به محض در دسترس شدن.
• مقرون به صرفه بودن و انعطاف‌پذیری در طراحی.
• امکان معرفی سریع فناوری‌های جدید به بازار.
• از بین بردن پیچیدگی مقررات تجویزی موجود.

بوچانان [11], [12], [13] با ارائه پیشنهادات ذیل، به وضوح مواردی را مطرح کرده است که کدهای ساختمانی مبتنی بر عملکرد باید آن‌ها را در نظر گیرند:

• استفاده از دانش جدید؛ کدهای ساختمانی باید اجازه استفاده از دانش جدید در زمینه آتش‌سوزی و ایمنی ساختمان را بدهند تا طراحان بتوانند راه‌حل‌های نوآورانه‌تری را ارائه دهند.
• صراحت در اهداف کد؛ اهداف کد باید به وضوح بیان شود تا همه افراد در صنعت قادر به درک آن‌ها باشند.
• مشخص کردن الزامات عملکرد؛ کدهای ساختمانی باید الزامات عملکرد مورد نیاز برای ایجاد ساختمآن‌های ایمن را با دقت مشخص کنند.
• بررسی راه‌حل‌هایی که الزامات عملکرد را برآورده می‌کنند؛ کدهای ساختمانی باید امکان استفاده از هر راه‌حلی که الزامات عملکرد را برآورده می‌کنند را فراهم کنند، بدون اینکه به روش‌های خاصی محدود شوند.
• تعیین اهداف عملکرد مستقل از الزامات کد تجویزی؛ اهداف عملکردی باید سطحی از ایمنی را تعیین کنند که مستقل از الزامات کدهای تجویزی باشند.

به دلیل تصادفی بودن آتش‌سوزی و تغییرات در ویژگی‌های ساختمان و ساکنان، تنظیم یک طرح ایمنی در برابر آتش مبتنی بر عملکرد که بتواند برای همه ساختمان‌ها اعمال شود امکان‌پذیر نیست. بنابراین، هر ساختمان باید با توجه به ویژگی‌های هندسی خاص، کاربری و میزان اشغال خود و ... ارزیابی شود. یکی از مباحث مهم که در این خصوص مطرح می‌گردد، بحث ایمنی و تخلیه افراد است. تخلیه ایمن ساکنان در هنگام آتش‌سوزی، شامل فرایندی است که افراد بتوانند به مناطق امن منتقل شوند. برای بررسی تخلیه ایمن افراد دو پارامتر زمان خروج ایمن موجود (ASET⁶) و زمان خروج ایمن مورد نیاز (RSET⁷) در نظر گرفته می‌شوند. پارامتر ASET در واقع بازه زمانی است که آتش‌سوزی آغاز شده و تا زمان وقوع خطراتی چون وجود و افزایش دود و گازهای سمی و حرارت بالا که تخلیه افراد را دچار مشکل می‌کند، ادامه دارد و این پارامتر توسط مدل‌سازی آتش در ساختمان محاسبه و منظور می‌گردد. پارامتر RSET نیز مدت زمانی است که افراد نیاز دارند به مناطق ایمن منتقل شوند. بدیهی است که جهت تخلیه ایمن تمام افراد می‌بایست RSET≤ASET باشد و در غیر این صورت، بخشی از ساکنین تخلیه نشده و در معرض خطر و بروز تلفات ناشی از آتش‌سوزی هستند. این دو مفهوم به عنوان روشی رایج برای ارزیابی ایمنی ساختمان‌ها در برابر آتش‌سوزی، از زمان پیدایش آن که بیش از سی سال پیش است، مورد پذیرش قرار گرفته است [14].

جهت پیاده‌سازی دیدگاه عملکردی چهار مرحله کلی وجود دارد که باید دنبال شود؛ 1- شناسایی اهداف و الزامات عملکرد، 2- ایجاد معیارهای عملکرد، 3- فرایند کمی‌سازی و 4- ارائه اسناد طراحی جهت تأیید به مرجعی که صلاحیت دارد. لذا جهت ایمنی در برابر آتش و به‌طور خاص‌تر در بحث تخلیه ایمن، لازم است که عوامل مؤثر براین دو مفهوم شناسایی شوند که در شکل 4 به‌صورت خلاصه آورده شده‌اند.

3-3- مقایسه دیدگاه تجویزی و مبتنی بر عملکرد

طراحی مبتنی بر عملکرد به دلایلی مانند در نظر گرفتن رفتار سیستم و یا قرار گرفتن در معرض آتش واقعی‌، انعطاف‌پذیری بیشتر و کاهش هزینه‌ها را به دنبال دارد. با توجه به مزایای ذکر شده، استفاده از طراحی مبتنی بر عملکرد برای کاربران مطلوب‌تر است و در صورت اجرای صحیح، این روش می‌تواند سیستم‌های کارآمدتری را ارائه دهد که نیازهای کاربران را بهتر برآورده کنند. بزرگ‌ترین چالشی که این کدها با آن مواجه هستند آن است که اولاً باید معیارهای مناسب برای آن‌ها تعریف شوند و ثانیاً ابزارهای لازم برای ارزیابی این معیارها مشخص شوند. این جنبه در سطح بین‌المللی در حال بررسی است و پیشرفت قابل توجهی در توسعه روش‌های عددی برای ارزیابی انطباق حاصل شده است.

• : معایب و مزایای دیدگاه‌های تجویزی و مبتنی بر عملکرد

رویکرد کلی طراحی ایمنی در برابر آتش در شکل 5 آورده شده است. همانطور که در این شکل مشخص است، تیم طراحی می‌تواند در صورتی که کدهای تجویزی عملی و مقرون به صرفه بودن باشند، از آن‌ها پیروی کند. اگر ساختمان پیچیده است و تصور شود که طراحی مبتنی بر عملکرد و مهندسی‌شده ایمنی در برابر آتش را بهبود می‌بخشد، باید از این رویکرد استفاده نمود. در واقع این رویکرد حالتی میانه از هر دو دیدگاه دارد و بسته به شرایط موجود از هریک در جای مناسب خود استفاده می‌نماید.

4-جمع‌بندی

آنچه در این گزارش مورد بررسی قرار گرفت، دو دیدگاه متفاوت جهت ایمنی در برابر آتش و مقایسه آن‌ها بود. با توجه به مباحث انجام شده می‌توان گفت که خصوصیات هر ساختمان اعم از ویژگی‌های هندسی شامل شکل پلان، مسیرهای ورود و خروج و تعدادشان، عرض راه‌پله و ...، شرایط و سناریوهای مختلف آتش‌سوزی منحصر به فرد بوده و جهت حفظ و ارتقای ایمنی در برابر آتش رویکرد مبتنی برعملکرد مناسب‌تر است. چرا که ویژگی‌های مکانی و زمانی را برخلاف دیدگاه تجویزی که صرفاً در یک محفظه و با شرایط استاندارد انجام شده و برای سایر شرایط تعمیم پیدا کرده است، در نظر می‌گیرد. این دیدگاه بر اساس اهدافی که از پیش برای آن تعیین می‌شود به بهبود ایمنی در برابر آتش کمک می‌نماید و طراحی‌ بر این مبنا صورت می‌گیرد. اما آنچه در عمل رخ می‌دهد آن است که می‌بایست از راهکارهای میانه استفاده نمود. یعنی در برخی موارد به مسائل از نگاه تجویزی نگاه کرد و در برخی دیگر از نگاه مبتنی برعملکرد؛ در واقع در این حالت بصورت لایه‌ای به موضوع پرداخته می‌شود؛ هرچه این لایه‌ها بیشتر باشد، دقت طراحی در برابر آتش بیشتر شده و به سمت نگاه مبتنی بر عملکرد نزدیک‌تر خواهیم شد و بر عکس. چرا که همانطور که گفته شد، اولاً استفاده تنها از کدهای تجویزی به دلیل ساده‌سازی‌ها و کلی‌نگری‌ها منجر به اخذ نتایج مطلوب نمی‌شود و ممکن است سیستم طراحی شده ایمنی کافی را در برابر آتش نداشته باشد و یا از طرفی ممکن است منجر به افزایش هزینه‌‌هایی شود که نیازی به آن‌ها برای سطح از ایمنی مورد نظر نبوده است. ثانیاً در صورت استفاده تنها از نگاه مبتنی بر عملکرد منجر به پیچیده و در مواردی طولانی‌تر شدن فرایندهایی می‌شود که می‌توان آن‌ها را با دیدگاه تجویزی به سادگی لحاظ نمود. به عنوان نمونه لازم نیست که بار آتش را برای هر ساختمان به صورت جداگانه حساب نمود بلکه با دقت خوبی و بر اساس دیدگاه تجویزی می‌توان با توجه به کاربری ساختمان‌ها اعم از مسکونی، تجاری، اداری و ...، آن را برای هر کاربری تقریباً یکسان فرض نمود. در صورتی که اگر همین موضوع در دیدگاه مبتنی بر عملکرد مطرح می‌گشت، می‌بایست محاسبات و مدلسازی طولانی را به ازای هر ماده سوختنی و قابل اشتعال در هر فضای ساختمان بررسی می‌نمود. در حالی که در نقطه مقابل، در بحثی مانند تخلیه ایمن افراد حین آتش‌سوزی، این دیدگاه مبتنی بر عملکرد است که باید در نظرگرفته شود، چرا که برای هر محفظه و بصورت کلی هر ساختمان پارامترهای ASET و RSET متفاوت بوده و نمی‌توان با ساده‌سازی‌های دیدگاه تجویزی به آن‌ها پاسخ داد و سطح مناسبی از ایمنی را تأمین نمود.

باتوجه به تحقیقات انجام شده و پیشرفت در زمینه ایمنی در برابر آتش، رویکرد پیشنهادی و جدیدی که در آینده جایگزین این دو رویکرد خواهد شد، طراحی بر اساس ریسک می‌باشد. یعنی برای طراحی یک ساختمان به عنوان نمونه، تمامی ریسک‌هایی که در طول چرخه عمر آن وجود دارد، شناسایی، محاسبه و ارزیابی شده و نهایتاً طراحی بر این اساس و با نگاهی به طول چرخه عمر هر بنا انجام می‌گردد.

5-پی‌نوشت

1.The National Fire Protection Association (NFPA)

2.Sprinkler Systems

3. Prescriptive Codes

4.Performance-Based Codes

5. The Standard Fire Curve
6. 6. Available Safe Egress Time

7.Required Safe Egress Time

بهروز بهنام¹، سیدسهیل مساعد²

1- دانشیار دانشکده مهندسی عمران و محیط‌زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2- دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی و مدیریت ساخت، دانشکده مهندسی عمران و محیط‌زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر