چند نکته درباره انفجار لبنان
محمدرضا اسلامی. پژوهشگر مهندسی سازه
در روزهای گذشته گفت‌وگوها و مباحث زیادی درباره انفجار بیروت منتشر شده و این اتفاق تلخ، حتی سرآغاز برخی تحولات سیاسی هم در این کشور شده است. در این یادداشت تلاش می‌شود به چند نکته از منظر فنی بحث «مهندسی انفجار» اشاره شود.
این اتفاق قبلا هم رخ داده بود: باور‌کردنش بسیار دشوار است که بشنویم این اتفاق تلخ، دقیقا به همین شکل، قبلا یک بار دیگر در تاریخ رخ داده است! سال‌ها قبل از ماجرای لبنان، یک کشتی که حامل دوهزارو 300 تُن نیترات‌آمونیوم بود، در آمریکا و در بندر تگزاس (در خلیج گالوستون) دچار آتش‌سوزی شد و این امر باعث یک انفجار بزرگ در آن کشتی و همچنین یک سلسله انفجار در مخازن سوخت (منطقه صنعتی) مجاور شد. این سانحه که مرگ‌بارترین انفجار صنعتی در آمریکا محسوب می‌شود (تا قبل از این انفجار لبنان)، یکی از بزرگ‌ترین انفجارهای غیرهسته‌ای تاریخ محسوب می‌شد. متأسفانه به دلیل بی‌توجهی به حساسیت‌های حمل و نگهداری نیترات‌آمونیوم، 581 نفر در سانحه بندر تگزاس کشته و بیش از پنج‌هزار نفر مجروح شدند. جالب اینجاست که با وجود سابقه چنین تجربه تلخی از نگهداری نیترات‌آمونیوم، مجددا در لبنان، آزموده دوباره آزموده شد و به تعبیر حافظ: مَن جَرَّبَ المُجَرَّب، حَلَّت بِه النَّدامه (آن کسی که «تجربه‌شده» را «دوباره تجربه کند»، ندامت و پشیمانی حلالش باد!) در ماجرای بندر تگزاس، نیترات‌آمونیوم در ایالت نبرسکا (شمال آمریکا) تولید شده بود و از طریق قطار به
جنوب حمل شده و سپس در کشتی بارگیری شده بود. شروع آتش‌سوزی در این کشتی، شروع زنجیره‌ای از انفجارهای مرگ‌بار بوده است. بر اثر موج انفجار، امواج بزرگ آب تا فاصله بسیار دورتر از کشتی در ساحل تگزاس رؤیت شد. بیش از 500 ساختمان در ساحل تگزاس بر اثر این انفجار تخریب شدند. موج انفجار باعث شد دو هواپیمای تفریحی که در نزدیکی بندر در حال پرواز بودند، سقوط کنند. بر اثر این انفجار، بیش از شش هزار تُن فولاد کشتی به اطراف پرت می‌شود. یک قطعه دو‌تُنی از بدنه کشتی که حدودا سه کیلومتر آن طرف‌تر از کشتی پرت شده بود، هم‌اکنون بهعنوان «بنای یادبود این سانحه» نگهداری می‌شود و در معرض دید بازدیدکنندگان است. در شرایطی که هرگز مشخص نشد که علت آتش‌سوزی اولیه در این کشتی حامل نیترات‌آمونیوم چه بوده، برخی گزارش‌ها گفته‌اند که شروع آتش به خاطر باقی‌مانده سیگار کارکنان کشتی بوده است. این انفجار بهعنوان «بدترین سانحه صنعتی تاریخ آمریکا» شناخته می‌شود. 405 نفر از اجساد شناسایی و 63 جسد هرگز امکان شناسایی پیدا نکردند. 113 نفر هم بهعنوان مفقودالجسد معرفی شدند (چون اجسادشان بعد از انفجار هرگز پیدا نشد). در برخی گزارش‌ها ذکر شده که این
آمار، واقعی نیست و تعداد کشته‌های انفجار تگزاس بیشتر از این عدد است.
چرا در لبنان دوباره تکرار شد؟: سؤال اینجاست که وقتی «تاریخچه» تلخ سهل‌انگاری در نگهداری نیترات‌آمونیوم در سال 1947 وجود داشته است، چرا مقامات و مسئولان بندری در لبنان در این سال‌ها، تا به این حد نسبت به موضوع بی‌توجهی کرده‌اند که چنین رویدادی «دوباره» رخ دهد؟ پاسخ اینجاست که بسیاری از مشکلات به دلیل «نبود» دانش فنی نیست بلکه به دلیل نبودن «سیستم» و «ساختار درست» رخ می‌دهد. حتی اگر بخشی از حادثه لبنان عمدی هم بوده باشد، باز هم نگهداری از این مقدار درخور توجه نیترات‌آمونیوم در منطقه تجاری- مسکونی «برای مدت طولانی» محل تعجب و حیرت است.
سازه و انفجار: در خصوص مهندسی انفجار (و اساسا بحث ساخت بمب/مواد منفجره) سال‌های طولانی است که بشر مطالعات/پیشرفت‌های زیادی داشته است ولی درباره «رفتار سازه‌ها در انفجار» مطالعات (نسبتا) محدودی انجام شده و هنوز ابهام/علامت‌سؤال‌های زیادی وجود دارد. موضوع دوره پسادکترای دوم نگارنده در دانشگاه کلمسون، همین بحث رفتار سازه در انفجار بود که کارفرمای آن پروژه، شرکت بیمه AIG بود. دلیل اینکه بیمه به دانشگاه برای بحث انفجار پول می‌داد، این بود که بعد از هر سانحه انفجار (صنعتی یا شهری)، شرکت‌های بیمه ناچار به پرداخت رقم‌های هنگفت پول به بیمه‌گذاران می‌شوند و بنابراین بیمه، شدیدا به دنبال توسعه مدل‌های ریسک انفجار است. در آن مطالعه با همکارانم متوجه شدیم که یکی از بزرگ‌ترین عوامل جراحت و آسیب جسمی در انفجارها (نه فروریختن سازه‌ها) شیشه پنجره‌های ساختمان است. بخش زیادی از افرادی که در مناطق اطراف انفجار زندگی می‌کنند، بر اثر پرتاب‌شدن شیشه پنجره‌ها، بینایی یا سلامت خود را از دست می‌دهند. حاصل مطالعات این‌جانب و همکاران در خصوص فرمول‌های محاسبه ظرفیت شیشه‌های ساختمان در انفجار، قبلا در ژورنال بین‌المللی مهندسی ضربه
منتشر شده است. در ماجرای اخیر لبنان، فعلا قدری زمان نیاز است تا مشخص شود «چه درصدی» (از کل) مجروحان انفجار لبنان بر اثر شکستن شیشه بوده است؟
مقاوم‌سازی در برابر انفجار «هم‌زمان» با مقاوم‌سازی لرزه‌ای ساختمان‌های مهم: در کشور آمریکا یکی از مواردی که در سال‌های اخیر در حال مطالعه جدی است، آسیب‌پذیری مناطق متراکم شهری در برابر «انفجار» است. بنادر و مراکز شهرهای مهم (مانند نیویورک، لس‌آنجلس و سانفرانسیسکو) که محل قرارگیری سرمایه و ساختمان‌های مهم است، علاوه بر تاب‌آوری در برابر زلزله، باید در برابر انفجار نیز مطالعه شود. تأسیسات صنعتی، وجود شبکه‌های فرسوده گاز شهری در مراکز شهرها یا اقدامات تروریستی از‌جمله مواردی هستند که می‌توانند به بروز انفجار در بنادر و مراکز متراکم شهری منجر شوند و آسیب‌های جدی به همراه داشته باشند. در این راستا یکی از سؤالات پیش‌روی پژوهشگران و مدیران این است که «مقاوم‌سازی ساختمان‌های مهم در برابر زلزله، چه تفاوت‌هایی با مقاوم‌سازی ساختمان در برابر انفجار دارد؟»؛ به عبارت دیگر، زمانی که می‌خواهیم «ساختمان‌های مهم یک شهر» را برابر زلزله مقاوم‌سازی کنیم، چه هزینه‌ها یا رویکردهایی را باید در نظر بگیریم تا ساختمان در برابر انفجار هم مقاوم‌سازی شود؟ سازمان مدیریت بحران فدرال آمریکا (FEMA) در نشریه‌های شماره 439 (الف و ب) مربوط
به «مطالعات انفجار ساختمان فدرال اوکلاهما» به پاسخ این سؤال پرداخت و نشان داد که در زمان مقاوم‌سازی، با صرف «اندکی هزینه بیشتر» (حدود دو تا پنج درصد )، می‌توان سازه را «هم در برابر زلزله و هم در برابر انفجار» ایمن کرد.
تهران و انفجارهای ناشی از شبکه گاز شهری: قرارگیری ساختمان‌های مهم دولتی در مرکز شهر تهران و همچنین عبور خطوط لوله فرسوده گاز از این بخش شهر، این دغدغه را پررنگ می‌کند که اگر قرار است این ساختمان‌ها (که بعضا دارای کارکرد ملی هستند) مقاوم‌سازی شوند، باید ملاحظات مربوط به انفجار نیز درباره آنها رعایت شود. در صورت وقوع یک زلزله بزرگ در تهران، شبکه گاز شهری (و نشت گاز) پتانسیل ایجاد «انفجارهای بعد از زلزله» را داراست. خوشبختانه هم‌اکنون نرم‌افزارهایی وجود دارد که می‌توان بر اساس مشخصات گاز نشتی پیرامون یک ساختمان، شدت انفجار را مدل‌سازی کرد. بنابراین در‌نظرگرفتن ملاحظات انفجار گاز (و حتی بمب) پیش از مقاوم‌سازی لرزه‌ای «ساختمان‌های مهم دولتی»، امری ضروری و مهم است.
انفجار در تأسیسات نفت و گاز کشور: اهمیت تأسیسات نفت و گاز خصوصا در بخش‌های جنوبی کشور و در نقاطی که این تأسیسات به شکل متراکم احداث شده‌اند، به نحوی است که بروز انفجار در یک نقطه، می‌تواند باعث بروز آسیب در بخش زیادی از تأسیسات مجاور شود (مانند تجربه بندر تگزاس). مدل‌سازی بروز انفجار در این قبیل تأسیسات، هزینه زیادی نداشته و می‌تواند به پیش‌بینی تمهیدات لازم برای محدودکردن اثرات «ابر‌انفجار» منجر شود. خوشبختانه در این زمینه هم نرم‌افزارهای مدل‌سازی مکانیک سیالات (CFD) دارای قابلیت مدل‌سازی ابر‌انفجار هستند و بنابراین می‌توانیم با صرف هزینه‌های محدود و انجام مطالعه درباره تأسیسات حساس، از بروز هزینه‌های هنگفت پس از انفجار (احتمالی) جلوگیری کنیم. در پایان این بحث مجددا باید خاطرنشان کرد که موضوع مطالعات مقاوم‌سازی شهرها و تأسیسات مهم صنعتی در برابر انفجار (گاز یا بمب) باید «هم‌زمان با مطالعات مقاوم‌سازی زلزله» صورت گیرد تا بتوان با «پیشگیری از دوباره‌کاری» و صرف هزینه‌های محدود، افزایش مقاومت در هر دو رویداد را به دست آورد.
در روزهای گذشته گفت‌وگوها و مباحث زیادی درباره انفجار بیروت منتشر شده و این اتفاق تلخ، حتی سرآغاز برخی تحولات سیاسی هم در این کشور شده است. در این یادداشت تلاش می‌شود به چند نکته از منظر فنی بحث «مهندسی انفجار» اشاره شود.
این اتفاق قبلا هم رخ داده بود: باور‌کردنش بسیار دشوار است که بشنویم این اتفاق تلخ، دقیقا به همین شکل، قبلا یک بار دیگر در تاریخ رخ داده است! سال‌ها قبل از ماجرای لبنان، یک کشتی که حامل دوهزارو 300 تُن نیترات‌آمونیوم بود، در آمریکا و در بندر تگزاس (در خلیج گالوستون) دچار آتش‌سوزی شد و این امر باعث یک انفجار بزرگ در آن کشتی و همچنین یک سلسله انفجار در مخازن سوخت (منطقه صنعتی) مجاور شد. این سانحه که مرگ‌بارترین انفجار صنعتی در آمریکا محسوب می‌شود (تا قبل از این انفجار لبنان)، یکی از بزرگ‌ترین انفجارهای غیرهسته‌ای تاریخ محسوب می‌شد. متأسفانه به دلیل بی‌توجهی به حساسیت‌های حمل و نگهداری نیترات‌آمونیوم، 581 نفر در سانحه بندر تگزاس کشته و بیش از پنج‌هزار نفر مجروح شدند. جالب اینجاست که با وجود سابقه چنین تجربه تلخی از نگهداری نیترات‌آمونیوم، مجددا در لبنان، آزموده دوباره آزموده شد و به تعبیر حافظ: مَن جَرَّبَ المُجَرَّب، حَلَّت بِه النَّدامه (آن کسی که «تجربه‌شده» را «دوباره تجربه کند»، ندامت و پشیمانی حلالش باد!) در ماجرای بندر تگزاس، نیترات‌آمونیوم در ایالت نبرسکا (شمال آمریکا) تولید شده بود و از طریق قطار به
جنوب حمل شده و سپس در کشتی بارگیری شده بود. شروع آتش‌سوزی در این کشتی، شروع زنجیره‌ای از انفجارهای مرگ‌بار بوده است. بر اثر موج انفجار، امواج بزرگ آب تا فاصله بسیار دورتر از کشتی در ساحل تگزاس رؤیت شد. بیش از 500 ساختمان در ساحل تگزاس بر اثر این انفجار تخریب شدند. موج انفجار باعث شد دو هواپیمای تفریحی که در نزدیکی بندر در حال پرواز بودند، سقوط کنند. بر اثر این انفجار، بیش از شش هزار تُن فولاد کشتی به اطراف پرت می‌شود. یک قطعه دو‌تُنی از بدنه کشتی که حدودا سه کیلومتر آن طرف‌تر از کشتی پرت شده بود، هم‌اکنون بهعنوان «بنای یادبود این سانحه» نگهداری می‌شود و در معرض دید بازدیدکنندگان است. در شرایطی که هرگز مشخص نشد که علت آتش‌سوزی اولیه در این کشتی حامل نیترات‌آمونیوم چه بوده، برخی گزارش‌ها گفته‌اند که شروع آتش به خاطر باقی‌مانده سیگار کارکنان کشتی بوده است. این انفجار بهعنوان «بدترین سانحه صنعتی تاریخ آمریکا» شناخته می‌شود. 405 نفر از اجساد شناسایی و 63 جسد هرگز امکان شناسایی پیدا نکردند. 113 نفر هم بهعنوان مفقودالجسد معرفی شدند (چون اجسادشان بعد از انفجار هرگز پیدا نشد). در برخی گزارش‌ها ذکر شده که این
آمار، واقعی نیست و تعداد کشته‌های انفجار تگزاس بیشتر از این عدد است.
چرا در لبنان دوباره تکرار شد؟: سؤال اینجاست که وقتی «تاریخچه» تلخ سهل‌انگاری در نگهداری نیترات‌آمونیوم در سال 1947 وجود داشته است، چرا مقامات و مسئولان بندری در لبنان در این سال‌ها، تا به این حد نسبت به موضوع بی‌توجهی کرده‌اند که چنین رویدادی «دوباره» رخ دهد؟ پاسخ اینجاست که بسیاری از مشکلات به دلیل «نبود» دانش فنی نیست بلکه به دلیل نبودن «سیستم» و «ساختار درست» رخ می‌دهد. حتی اگر بخشی از حادثه لبنان عمدی هم بوده باشد، باز هم نگهداری از این مقدار درخور توجه نیترات‌آمونیوم در منطقه تجاری- مسکونی «برای مدت طولانی» محل تعجب و حیرت است.
سازه و انفجار: در خصوص مهندسی انفجار (و اساسا بحث ساخت بمب/مواد منفجره) سال‌های طولانی است که بشر مطالعات/پیشرفت‌های زیادی داشته است ولی درباره «رفتار سازه‌ها در انفجار» مطالعات (نسبتا) محدودی انجام شده و هنوز ابهام/علامت‌سؤال‌های زیادی وجود دارد. موضوع دوره پسادکترای دوم نگارنده در دانشگاه کلمسون، همین بحث رفتار سازه در انفجار بود که کارفرمای آن پروژه، شرکت بیمه AIG بود. دلیل اینکه بیمه به دانشگاه برای بحث انفجار پول می‌داد، این بود که بعد از هر سانحه انفجار (صنعتی یا شهری)، شرکت‌های بیمه ناچار به پرداخت رقم‌های هنگفت پول به بیمه‌گذاران می‌شوند و بنابراین بیمه، شدیدا به دنبال توسعه مدل‌های ریسک انفجار است. در آن مطالعه با همکارانم متوجه شدیم که یکی از بزرگ‌ترین عوامل جراحت و آسیب جسمی در انفجارها (نه فروریختن سازه‌ها) شیشه پنجره‌های ساختمان است. بخش زیادی از افرادی که در مناطق اطراف انفجار زندگی می‌کنند، بر اثر پرتاب‌شدن شیشه پنجره‌ها، بینایی یا سلامت خود را از دست می‌دهند. حاصل مطالعات این‌جانب و همکاران در خصوص فرمول‌های محاسبه ظرفیت شیشه‌های ساختمان در انفجار، قبلا در ژورنال بین‌المللی مهندسی ضربه
منتشر شده است. در ماجرای اخیر لبنان، فعلا قدری زمان نیاز است تا مشخص شود «چه درصدی» (از کل) مجروحان انفجار لبنان بر اثر شکستن شیشه بوده است؟
مقاوم‌سازی در برابر انفجار «هم‌زمان» با مقاوم‌سازی لرزه‌ای ساختمان‌های مهم: در کشور آمریکا یکی از مواردی که در سال‌های اخیر در حال مطالعه جدی است، آسیب‌پذیری مناطق متراکم شهری در برابر «انفجار» است. بنادر و مراکز شهرهای مهم (مانند نیویورک، لس‌آنجلس و سانفرانسیسکو) که محل قرارگیری سرمایه و ساختمان‌های مهم است، علاوه بر تاب‌آوری در برابر زلزله، باید در برابر انفجار نیز مطالعه شود. تأسیسات صنعتی، وجود شبکه‌های فرسوده گاز شهری در مراکز شهرها یا اقدامات تروریستی از‌جمله مواردی هستند که می‌توانند به بروز انفجار در بنادر و مراکز متراکم شهری منجر شوند و آسیب‌های جدی به همراه داشته باشند. در این راستا یکی از سؤالات پیش‌روی پژوهشگران و مدیران این است که «مقاوم‌سازی ساختمان‌های مهم در برابر زلزله، چه تفاوت‌هایی با مقاوم‌سازی ساختمان در برابر انفجار دارد؟»؛ به عبارت دیگر، زمانی که می‌خواهیم «ساختمان‌های مهم یک شهر» را برابر زلزله مقاوم‌سازی کنیم، چه هزینه‌ها یا رویکردهایی را باید در نظر بگیریم تا ساختمان در برابر انفجار هم مقاوم‌سازی شود؟ سازمان مدیریت بحران فدرال آمریکا (FEMA) در نشریه‌های شماره 439 (الف و ب) مربوط
به «مطالعات انفجار ساختمان فدرال اوکلاهما» به پاسخ این سؤال پرداخت و نشان داد که در زمان مقاوم‌سازی، با صرف «اندکی هزینه بیشتر» (حدود دو تا پنج درصد )، می‌توان سازه را «هم در برابر زلزله و هم در برابر انفجار» ایمن کرد.
تهران و انفجارهای ناشی از شبکه گاز شهری: قرارگیری ساختمان‌های مهم دولتی در مرکز شهر تهران و همچنین عبور خطوط لوله فرسوده گاز از این بخش شهر، این دغدغه را پررنگ می‌کند که اگر قرار است این ساختمان‌ها (که بعضا دارای کارکرد ملی هستند) مقاوم‌سازی شوند، باید ملاحظات مربوط به انفجار نیز درباره آنها رعایت شود. در صورت وقوع یک زلزله بزرگ در تهران، شبکه گاز شهری (و نشت گاز) پتانسیل ایجاد «انفجارهای بعد از زلزله» را داراست. خوشبختانه هم‌اکنون نرم‌افزارهایی وجود دارد که می‌توان بر اساس مشخصات گاز نشتی پیرامون یک ساختمان، شدت انفجار را مدل‌سازی کرد. بنابراین در‌نظرگرفتن ملاحظات انفجار گاز (و حتی بمب) پیش از مقاوم‌سازی لرزه‌ای «ساختمان‌های مهم دولتی»، امری ضروری و مهم است.
انفجار در تأسیسات نفت و گاز کشور: اهمیت تأسیسات نفت و گاز خصوصا در بخش‌های جنوبی کشور و در نقاطی که این تأسیسات به شکل متراکم احداث شده‌اند، به نحوی است که بروز انفجار در یک نقطه، می‌تواند باعث بروز آسیب در بخش زیادی از تأسیسات مجاور شود (مانند تجربه بندر تگزاس). مدل‌سازی بروز انفجار در این قبیل تأسیسات، هزینه زیادی نداشته و می‌تواند به پیش‌بینی تمهیدات لازم برای محدودکردن اثرات «ابر‌انفجار» منجر شود. خوشبختانه در این زمینه هم نرم‌افزارهای مدل‌سازی مکانیک سیالات (CFD) دارای قابلیت مدل‌سازی ابر‌انفجار هستند و بنابراین می‌توانیم با صرف هزینه‌های محدود و انجام مطالعه درباره تأسیسات حساس، از بروز هزینه‌های هنگفت پس از انفجار (احتمالی) جلوگیری کنیم. در پایان این بحث مجددا باید خاطرنشان کرد که موضوع مطالعات مقاوم‌سازی شهرها و تأسیسات مهم صنعتی در برابر انفجار (گاز یا بمب) باید «هم‌زمان با مطالعات مقاوم‌سازی زلزله» صورت گیرد تا بتوان با «پیشگیری از دوباره‌کاری» و صرف هزینه‌های محدود، افزایش مقاومت در هر دو رویداد را به دست آورد.