درس عبرت کاندو برای برج‌های ساحلی

یافته‌های یک محقق ایرانی در حوزه «تحقیقات خطرپذیری سازه و تاب‌آوری ساختمان‌ها مقابل حوادث غیرمترقبه» از انواع گزارش‌های فنی منتشرشده در آمریکا پیرامون حادثه برج «کاندو» نشان می‌دهد، تاکنون تیم‌های تحقیقاتی مستقر در محل فروریزش این بلندمرتبه 41ساله به نتیجه مشخص درباره علت قطعی حادثه دست پیدا نکرده‌اند اما یکی از پنج فرضیه به‌دست آمده، فعلا به عنوان متهم اصلی‌- سرمنشأ سقوط ناگهانی بخشی از ساختمان- مطرح است.

برج «کاندو» مطابق مقررات محلی میامی و با توجه به عمربنای ساختمان، مشمول بازبینی دوره‌ای شرکت‌های بازرسی ساختمان قرار داشته و آخرین بازرسی انجام شده از آن، در سال 2018 صورت گرفته که نتیجه‌اش به «شناسایی ترک‌خوردگی ستون و دیوار در طبقات پایین برج» و «تشخیص نیاز ساختمان به تعمیرات تخصصی برای حفظ یکپارچگی سازه» منجر می‌شود.

«کاندو» در ماه‌های اخیر با استناد به همان گزارش بازرسی، زیر بار تعمیرات ساختمانی قرار داشت.

بقایای برج سقوط‌کرده در ساحل میامی، دو روز پیش با دستور مقامات محلی و با هدف جلوگیری از آسیب به ساختمان‌های مجاور، به صورت کامل تخریب شد.

هشدار سه سال پیش تیم بازرسی ساختمان نشان می‌دهد، طی این سال‌ها «بتن سازه و میلگردهای درون آن دچار فرسایش تدریجی و هوازدگی ناشی از نفوذ رطوبت به قسمت‌های پنهان ساختمان» شده بودند. عوامل مختلفی در نفوذ آب به درون سازه نقش دارد که مهم‌ترین آن، «زمین سست زیرساختمان و اثرپذیری از آب املاح‌دار دریا» می‌تواند باشد.

گزارشی که علی بیت‌اللهی دانش‌آموخته دانشگاه دولتی مسکو در رشته ژئوفیزیک و عضو هیات علمی مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی درباره حادثه «کاندو» تهیه کرده و برای انتشار در اختیار «دنیای‌اقتصاد» قرار داده است، نشان می‌دهد، سقوط برج ساحلی در میامی آمریکا، یک درس عبرت برای «کاندو»های مستقر در زمین‌های ساحلی شمال و جنوب ایران و حتی برج‌های منطقه 22 تهران است. تهدیدی مشابه آنچه «کاندو» را زمین زد، برای برج‌هایی که دست کم طی یک دهه گذشته در سواحل مازندران، گیلان و کیش –کنار دریا- احداث شده‌اند کاملا احساس می‌شود.

این تهدید به مراتب قوی‌تر از برج 41 ساله ساحل میامی است چرا که در ایران، هیچ ساختمانی از طرف شرکت‌های بازرسی ساختمان مورد بازبینی،‌ پایش و تعمیرات دوره‌ای قرار نمی‌گیرد و دولت و شهرداری‌ها کاملا با این طور تکالیف مهم و حیاتی بیگانه هستند در حالی‌که موضوع بازرسی دوره‌ای و اجباری ساختمان‌ها به‌خصوص بلندمرتبه‌ها، در مقررات ملی ساختمان قید شده است. متن کامل گزارش علی بیت‌اللهی را در زیر بخوانید:

فروریزش ساختمان 8777

1- بیان حادثه

بخشی از برج 12طبقه 8777 (Champlain Towers South Condo) واقع در خیابان کالینز در سورفساید فلوریدا فروریخت و 24نفر کشته شدند. این حادثه تا زمان تدوین این گزارش 10زخمی و 159مفقودی داشته است که با توجه به نوع خرابی و آوار ساختمان، امید کمی به زنده‌بودن آنها وجود دارد. در ابتدای بحران تعداد مفقودشده‌ها 90نفر گزارش شد که در ادامه و صبح روز جمعه (یک روز بعد از سانحه) این تعداد به بیش از 150نفر رسید. 15خانوار از ساختمان تخریب‌شده بیرون کشیده شده‌اند و بنا به گفته شهردار سورفساید، عملیات جست‌وجو برای نجات مفقودشده‌ها ادامه دارد. بنا به گفته رئیس آتش‌نشانی، در حین جست‌وجوی مفقودان، آتش‌سوزی کوچکی رخ داد که ظرف 20دقیقه خاموش شد.

زمان وقوع حادثه: اخبار رسانه‌ها و اظهارات مسوولان شهری سورفساید، بیانگر رخداد حادثه در ساعت یک بامداد روز پنج‌شنبه (24جولای 2021، مقارن با ساعت 5گرینویچ) است، اما طبق مصاحبه یکی از ساکنان ساختمان (آقای آگوئرو که همراه همسر و دو فرزند نوجوانش برای تعطیلات در آپارتمان مادرش اقامت داشتند)، زمان وقوع رخداد حدود ساعت 1:20 بامداد پنج‌شنبه بوده که در لحظه وقوع حادثه، احساسی شبیه وقوع زمین‌لرزه به آنها دست داده است. با توجه به زمان رخداد، مسلما بیشتر ساکنان هنگام فروریزش ساختمان، در حوالی ساعت یک‌بامداد (ساعت5 به وقت گرینویچ) خواب بودند و این امر تعداد تلفات جانی را به‌طور قابل ملاحظه‌ای بالا می‌برد.

موقعیت حادثه: حادثه در ساختمان 8777 خیابان کالینز شهر سورفساید ایالت فلوریدا رخ داده است. مختصات جغرافیایی نقطه وقوع حادثه از روی google earth، 25.872996 عرض جغرافیایی و 80.120938- طول جغرافیایی( علامت منفی طول به‌دلیل واقع‌شدن مکان حادثه در نیمکره‌غربی است) به‌دست آمده است. ارتفاع نقطه محل حادثه نیز حدود 2 تا 3 متر از سطح دریاست. محدوده محل حادثه در سوی شرقی کشور آمریکا و در سواحل غربی اقیانوس اطلس در شهر کوچک سورفساید از شهرستان میامی‌داد ایالت فلوریدا قرار دارد. این شهر براساس آمار سال2010، 5هزار و 744نفر جمعیت دارد و مساحت آن 5/ 2کیلومتر مربع است (3/ 1کیلومترمربع خشکی و 2/ 1کیلومترمربع آب) و شهر با آب احاطه شده است. در توصیف حادثه، تعدادی از شاهدان عینی از مشاهده ابر عظیم گردوغبار و پس از فروریزش ساختمان، شنیدن صدایی شبیه رعد‌وبرق را اعلام کرده‌اند. برخی دیگر صحنه را با حملات 11سپتامبر 2001 به برج‌های دوقلو در نیویورک مقایسه و برخی دیگر آن را مشابه زلزله توصیف کرده‌اند.

2- مشخصات ساختمان کاندو

ابعاد ساختمان و اطلاعات کلی آن: ساختمان دارای 130واحد یک تا سه‌اتاقه بوده که در زمان وقوع حادثه برخی واحدهای آن در دست تعمیر بودند. واحدهای فروریخته بنا بر اظهارات مسوولان 55واحد بوده است. قیمت واحدهای این ساختمان از 295هزار تا 980هزار دلار متغیر بوده است. به گزارش سی‌ان‌ان، یک پنت‌هاوس چهارخوابه در این آپارتمان با قیمت نزدیک به 9/ 2میلیون دلار فروخته شده است.

در راستای شرقی-غربی، بزرگ‌ترین ضلع 60 تا 61 متر و در امتداد شمالی-جنوبی، ضلع طویل ساختمان 50 تا 51 متر است. البته ابعاد از تصاویر گوگل‌ارث (google earth) استخراج شده‌اند و احتمال خطای جزئی وجود دارد.

 

کیفیت سازه: با توجه به قدمت ساختمان بتنی کاندو، مقرر بود امسال مطابق با مقررات ایمنی شهرستان میامی‌داد (شرط و مقررات بازدید ساختمان‌های 40ساله از سال 1974 در میامی الزامی شده است) که ساختمان‌ها هر 40سال نیاز به بازبینی دارند، عملیات بازدید و تعمیر ساختمان انجام شود. لازم به‌ذکر است این ساختمان 40ساله که در ساحل شهر سورفساید قرار دارد، در مقایسه با دیگر ساختمان‌های قدیمی موجود در شهر، نسبتا جدید تلقی می‌شود.

به گفته مسوولان شهری، عملیات بازبینی به‌طور کامل صورت پذیرفته بود و در ادامه عملیات تعمیر واحدهای این ساختمان نیز به‌عنوان بخشی از این روند تا زمان وقوع فروریزش ساختمان ادامه داشت. در گزارش‌های فنی بازدید ساختمان، نکته‌ای در مورد احتمال خطر فروریزش یا شرایط بحرانی ساختمان ذکر نشده است.

در گزارش فنی شرکت مهندسان مشاور مورابیتو از بازرسی ساختمان کاندو (تاریخ 8 اکتبر 2018)، به برخی از ترک‌خوردگی‌های ستون‌ها، تیرها و دیوارها در پارکینگ ساختمان اشاره شده است. همچنین فرسایش بتن در برخی از قسمت‌های غیرسازه‌ای مورد تاکید قرار گرفته است. این پدیده باعث پوسته‌پوسته شدن بتن و قرارگرفتن میلگردهای بتن در معرض هوازدگی شده است. همچنین درخصوص شرایط ساختمان، شکایت‌های دیگری نیز از طرف ساکنان مجموعه آپارتمان Champlain Towers صورت گرفته است. یکی از ساکنان در مورد نفوذ آب شکایت کرده که علت آن نگهداری نامناسب ساختمان عنوان شده است. ساکنان دیگر از ایجاد سروصدای ناشی از بازسازی تعدادی از واحدها شکایت داشتند. با این وصف تاکید شده که هیچ نشانی از ارتباط این شکایت‌ها با فروریزش ساختمان8777 خیابان کالینز وجود ندارد. ساختمان Champlain Towers South در سورفساید فلوریدا، در شرف تعمیرات گسترده‌ای با هدف مقابله با خوردگی و فرسودگی و پوسته‌پوسته شدن بتن بوده است.  درخصوص نصب نرده‌های واحدهای ساختمان، هشدارهایی به مدیران کاندو داده شده بود، مبنی بر اینکه نصب نرده بدون اقدامات محافظتی در برابر رطوبت و نفوذ آب املاح‌دار، موجب خوردگی میلگردهای داخل بتن خواهد شد و از استحکام آن خواهد کاست. این امر به گزارش فاکس‌نیوز، در گزارش شرکت مهندسان مشاور مورابیتو که مبین فرسایش بتن در تعدادی از بالکن‌های طبقات ساختمان به شکل پکیدگی و ورقه‌ای شدن است، نیز درج شده است. در گزارش فنی شرکت مهندسان مشاور مورابیتو (سال 2018) نیز به خطر سقوط ساختمان یا سایر مخاطرات جدی در ساختمان تاکید نشده، اما نیاز به تعمیرات برای حفظ «یکپارچگی سازه» ساختمان مورد تاکید قرار گرفته است. همچنین در این گزارش به ترک‌های بتن در بالکن‌های واحد‌های مسکونی اشاره شده است.  به‌طور کلی، ارزیابی گفته‌ها و گزارش‌های فنی نشان می‌دهد، موردی که نشان‌دهنده نگرانی در خصوص ایمنی ساختمان باشد، گزارش نشده است.

3- دلایل احتمالی فروریزش ساختمان کاندو

فروریزش ساختمان کاندو در دو مرحله متوالی، ابتدا دربخش میانی و متعاقب آن در یال شرقی به‌وقوع پیوسته است. نوع پن‌کیکی خرابی، معرف خرابی پیش‌رونده‌ای است که در آن با آسیب‌دیدگی یک جزء یا اجزایی در نقطه معینی از سازه، تخریب گسترده و فروریزش وسیع در سازه اتفاق می‌افتد. بخش میانی ابتدا فرو می‌ریزد، سپس یال شرقی آن به شکل پن‌کیکی فرومی ریزد. همان‌طور که گفته شد، این حادثه حدود ساعت یک (به وقت محلی) روز پنج‌شنبه 24جولای 2021رخ داد و 55واحد از ساختمان 130واحدی 8777 فروریخت. دلایل احتمالی که برای فروریزش این ساختمان ذکر شده است، در ادامه جمع‌بندی و ارائه می‌شود. به نظر می‌رسد ترکیبی از عوامل محیطی و ضعف سازه‌ای در بروز این پدیده موثر بوده باشد. به نظر مولف این نوشتار، با توجه به بررسی‌ها و مرور گزارش‌های منتشرشده، شاید شرایط ساختگاهی و فروریزش زمین در ساختگاه ساختمان و محدوده شالوده ستون‌های میانی ساختمان یکی از فرضیه‌های محتمل برای توجیه خرابی بوده باشد که در ادامه توضیح بیشتری داده می‌شود.

مواردی که به‌عنوان فرضیه‌های محتمل فروریزش ساختمان مطرح شده‌اند، به شرح زیر هستند:

عملیات بازسازی غیراستاندارد: بازسازی و بارگذاری غیراصولی که در ساختمان بوده، به‌عنوان یکی از دلایل ریزش ساختمان کاندو مطرح شده است. بخش‌هایی از واحدهای مسکونی ساختمان در زمان رخداد حادثه در دست تعمیر و بازسازی بوده است. این کار به دلیل ایجاد سروصدا موجب نارضایتی تعدادی از ساکنان شده بود و این احتمال وجود دارد که دستکاری‌، تخریب و بارگذاری‌های غیراصولی موجب اعمال تنش مضاعف در سازه و فروریزش ناگهانی آن شده باشد.

کاهش تدریجی کیفیت بتن: فرسایش بتن و اثر آب املاح‌دار اقیانوسی و خوردگی در میلگردهای بتن نیز در طول زمان می‌تواند به کاهش مقاومت بتن منجر شده و در نهایت موجب بروز پدیده فروریزش ساختمان شود.

افزایش سطح آب دریا: از طرف کارشناسان مختلف، دلیل حادثه افزایش سطح آب دریا در محدوده ساحلی ایالت فلوریدا اعلام شده است. افزایش سطح آب موجب نرم‌شدن نهشته‌های تراز فوقانی موجود در زیر پی ساختمان و احتمالا موجب نشست ساختمان به دلیل کاهش مقاومت خاک ساختگاه در برابر نیروی وزن ساختمان و نشست تدریجی و فروریزش ناگهانی آن شده است.

فرونشست: فرونشست موضعی زمین نیز یکی از دلایلی است که در گزارش این حادثه ذکر شده است. ودووینسکی از اساتید دانشگاه بین‌المللی فلوریدا پیش‌تر متوجه نشست چند میلی‌متری این ساختمان شده بود. ارزیابی‌های دورسنجی این امکان را فراهم کرده است که با بررسی تصاویر راداری سال‌های مختلف از یک سایت، تغییرات مختصات مکانی یک نقطه را آشکارسازی کنند. ودووینسکی در مقاله‌ای که آوریل سال 2020 منتشر شد، نوشت که تصاویر ماهواره‌ای نشان می‌دهد یک ساختمان 12طبقه در قسمت شرقی منطقه ساحلی میامی بین سال‌های 1993 و 1999 حدود 2میلی متر در سال نشست داشته است. ودووینسکی طی مصاحبه‌ای در روز پنج‌شنبه 24 جولای 2021 گفت که این ساختمان Champlain Towers South بود. البته او تاکید کرد که مشخص نیست نشست موضعی با ریزش ساختمان ارتباط دارد یا خیر. به عقیده ودووینسکی علت فروریزش ساختمان بیشتر مربوط به خود ساختمان بوده است.

شرایط ساختگاهی: در زیر پایه ساختمان کاندو، شن و ماسه و مواد آلی وجود دارد. سنگ آهک متخلخل نیز پی سنگ محدوده را تشکیل داده است. گزارش شده که ساختمان، در زمین تالابی اصلاح‌شده احداث شده است. واضح است که ساخت‌وساز در زمین‌های ناپایدار می‌تواند به‌مرور زمان به پی ساختمان‌ها آسیب برساند.

هنگامی که ساختمان‌ها در ساختگاه‌های نرم و اشباع، حرکت‌های ارتعاشی مستمری را تجربه کنند، نشست کرده و دچار ترک خوردگی می‌شوند. گزارش شده است که در حوالی ساختمان، کارهای ساختمانی نیز در جریان بوده است، باید بررسی شود که آیا این کار می‌تواند با بروز پدیده‌ای مشابه پدیده روانگرایی، استحکام پی و ستون‌های ساختمان را به هم بزند یا خیر.

پیدایش حفره در زیر ستون و فروریزش ناگهانی آن: برخی از کارشناسان گفته‌اند که پیدایش یک حفره زیرسطحی و فروریزش ناگهانی آن در زیر پایه‌های ستون‌ها یا سایر مشکلات مرتبط با استحکام ستون‌های ساختمان می‌تواند به بی‌ثباتی عمده در زیرساختمان و فروریزش آن منجر شود.

4-  جمع‌بندی

مواردی که در این قسمت ذکر می‌شود، نظر مولف براساس اطلاعات و داده‌های موجود بوده و به‌عنوان فرضیه‌های محتمل در فروریزش ساختمان شهر سورفساید می‌تواند مورد توجه کارشناسان قرار گیرد. در هر حال بررسی‌های میدانی و مطالعات دقیق‌تر، نتیجه مطمئن‌تری را برای بیان دلایل اصلی سانحه خواهد داد. در ابتدا مواردی که به‌عنوان فرضیه‌های محتمل در بخش3 مطرح شدند را مورد نقد و بررسی قرار می‌دهیم.

عملیات بازسازی غیر استاندارد: با توجه به اینکه عملیات بازسازی تعدادی از واحدهای ساختمان8777 خیابان کالینز شهر سورفساید، شامل اجزای سازه‌ای ساختمان نبوده، به نظر نمی‌رسد درستی این فرضیه، نقش موثری در فروریزش سازه داشته باشد. ضمن اینکه بارگذاری‌های به‌عمل‌آمده در چند واحد نیز نمی‌تواند ساختمانی در ابعاد سازه کاندو را تحت تاثیر قرار دهد.

زوال تدریجی کیفیت بتن: با توجه به سطح بالای آب زیرزمینی در منطقه و اثر آب شور اقیانوسی بر بتن، احتمال داده می‌شود که در اثر پدیده خوردگی کیفیت بتن کاهش یابد. این امر مسلما تدریجی و در طول عمر ساختمانی به قدمت ساختمان کاندو می‌تواند موثر تلقی شود. نکته‌ای که درخصوص این فرضیه مطرح است، این است که کاهش تدریجی کیفیت بتن، با توجه به شرایط شهر سورفساید در مورد تمامی ساختمان‌های شهر می‌تواند صادق باشد، اما چرا فقط ساختمان8777 دچار فروریزش شده است؛ احتمالا دلیل سانحه، عامل دیگری است.  

افزایش سطح آب دریا: بررسی تصاویر ماهواره‌ای گوگل‌ارث در زمان‌های قبل‌تر نشان می‌دهد که تغییرات سطح آب و پیشروی به سمت خشکی در سواحل سورفساید محسوس نیست، با این حال اگر چنین پدیده‌ای نیز در محدوده رخ داده باشد، باید اثر عمومی داشته باشد و نشست ساختمان‌ها را در اثر اشباع‌شدگی و کاهش مقاومت ساختگاه در برابر نیروی وزن ساختمان‌ها در سطح شهر مشاهده کنیم که چنین نیست.

پدیده فرونشست: رخداد فرونشست که ودووینسکی اعلام کرده، با فرونشست زمین که بر اثر پایین‌رفتن سطح آب زیرزمینی در مناطقی مانند ایالت کالیفرنیا رخ داده، کاملا متفاوت است. دلیل نشست ساختمان8777، برعکس، بالا آمدن سطح آب، اشباع لایه‌های خشک فوقانی ساختگاه، نرم‌تر شدن آن و کاهش مقاومت لایه‌های آبرفتی زمین در مقابل نیروی رو به پایین وزن ساختمان است. به نظر نگارنده در چنین حالتی نشست ساختمان، علت فروریزش نیست، بلکه معلول پدیده دیگری است که آن پدیده می‌تواند به‌عنوان یکی از فرضیه‌های فروریزش سازه تلقی شود؛ پدیده‌ای که ودووینسکی آن را مطالعه کرده است، نشست موضعی ساختمان در اثر نرم‌شدن ساختگاه و اثر آب زیرزمینی و بالاآمدگی احتمالی تراز آب زیرزمینی است.

شرایط ساختگاهی و تشکیل حفره در ساختگاه ساختمان: به نظر نگارنده، با توجه به مرور گزارش‌های منتشرشده در خبرگزاری‌های مختلف و اطلاعاتی که از گزارش‌های خبرگزاری‌ها جمع‌آوری شده است و نیز با توجه به اینکه فروریزش ساختمان یک پدیده خاص( نه در سطح کل شهر) در شهر سورفساید بوده که در نقطه به‌خصوصی رخ داده است، اثر شرایط ساختگاهی اصلی‌ترین فرضیه محتمل برای فروریزش ساختمان کاندو است.  علاوه بر اینکه گزارش شده ساختمان تخریب‌شده کاندو روی تالاب‌های اصلاح‌شده بنا شده است، به دلیل موقعیت خاصی که این ساختمان دارد به نظر نگارنده، شرایط ساختگاهی احتمالا نقش اصلی را در بروز پدیده فروریزش داشته است. علاوه بر نوع و جنس نهشته‌های پی و ساختگاه ساختمان، فرم و موقعیت قرار‌گیری آن ساختمان نسبت به مسیرهای آبی سمت غربی به نظر نگارنده تاثیرگذار بوده است. دقت در فرم زاویه 90 درجه‌ای کانال آب در غرب ساختمان کاندو نشان می‌دهد که در زمان‌های احداث ساختمان و توسعه شهر، با دخالت عوامل انسانی مسیر جریان آب احتمالا دستکاری و دچار تغییرات شده و شکل غیرطبیعی زاویه قائمه را پیدا کرده است. این وضعیت به‌مرور زمان که میل حرکت آب از سمت غربی ساختمان به سوی شرقی است، احتمالا موجب آب‌شستگی‌های مستمر در کانالی در مسیری از زون به پهنای حداقل 150متری در طول تقریبی 500متری شده که دو ساختمان کاندو و ساختمان جنوبی آن درست در امتداد این زون واقع شده‌اند. به‌نظر مولف، محتمل است که آب‌شستگی‌های مستمر در طول زمین و علاوه بر آن، گذر و انتقال آب زیرسطحی، محیط و ساختگاه را برای نشست ساختمان و فروریزش ناگهانی آن فراهم آورده است. آب‌شستگی زیرسطحی زمین را فرسایش تونلی نیز می‌نامیم که احتمال تشکیل حفره و شکاف‌های طولی یا موضعی در این زون و به‌ویژه در زیرساختگاه ساختمان Champlain Towers South Condo را فراهم کرده و احتمالا موجب فروریزش در پایه‌های ستون‌های ساختمان شده است.  تاکید می‌شود مطلب و فرضیه فوق براساس اطلاعات حاصل از گزارش خبرگزاری‌هایی است که در بخش رفرنس اسامی آنها آورده شده و صرفا به‌عنوان فرضیه باید مورد توجه قرار گیرد. مطالعات میدانی کارشناسان به‌ویژه بعد از عملیات آواربرداری می‌تواند قطعی‌تر باشد.