هلی پد در ساختمان؛ بررسی جامع ضوابط اجرایی و بارگذاری

در این مقاله چه می‌آموزیم؟

• 1. علائم و تعاریف
• 2. ضوابط هلی‌پد
  • 1.2. هلی‌پد مرتفع(در بام ساختمان)
  • 2.2. هلی‌پد زمینی
  • 3.2. هلی‌دک
• 3. ابعاد هلی‌پد
• 4. طراحی هلی‌پد
• 5. ضوابط اجرای هلی‌پد
• 6. پرسش و پاسخ
• 7. نتیجه گیری

1. علائم و تعاریف

در این بخش علائم اختصاری و تعاریف اصطلاحات استفاده شده در این مقاله را با هم بررسی و تعریف می کنیم.

2. ضوابط هلی پد

هلی‌پد، سطحی مسطح و مشخص شده روی زمین یا سازه برای فرود و برخاست بالگردهاست که معمولاً در نقاط مختلفی نظیر بام ساختمان‌ها، بیمارستان‌ها، کشتی‌ها و مناطق دورافتاده نصب می‌شود. هدف اصلی از ایجاد هلی‌پدها فراهم کردن امکان فرود و برخاست سریع و ایمن برای بالگردها در شرایط مختلف عملیاتی است. این ساختار ساده اما حیاتی، نقش مهمی در عملیات نجات، انتقال بیماران اورژانسی و حمل و نقل سریع ایفا می‌کند. با توجه به نیاز روزافزون به استفاده از بالگردها در مأموریت‌های مختلف، هلی‌پدها به عنوان یکی از عناصر کلیدی در تسهیل حمل و نقل هوایی کوتاه‌برد شناخته می‌شوند.

انواع هلی پورت ها عبارتند از:

هلی پورت زمینی (سطحی)، هلی پورت مرتفع، هلی دک، هلی پورت سیار و شیپ بورد (محل فرود بالگرد بر روی عرشه کشتی).

شکل 2-  هلی پد سیار

هر هلی پورت بسته به ابعاد و کاربری مورد نیاز می تواند یک یا چند هلی پد به منظور فرود و برخاستن بالگرد داشته باشد. برای استفاده از هلی پد در شرایط امنیتی باید مجوز استفاده از قرارگاه ثارالله اخذ گردد (تبصره 2 بند 1 دستورالعمل احداث هلی پد در تهران). در زمان های عادی و غیراضطراری، هلی پدها باید با هماهنگی سازمان هواپیمایی کشوری، غیرعملیاتی گردد که قابل استفاده نباشد. همچنین حفاظت پیرامونی و فیزیکی هلی پدها در تمامی وضعیت های عادی و اضطراری باید رعایت گردد.

هلی پدها به منظور خدمات HEMS (خدمات اضطراری پزشکی توسط بالگرد)، HERFS (خدمات اضطراری امداد و نجات و یا آتش نشانی هوایی توسط بالگرد مانند عملیات بیمارستانی، جاده ای، ساختمان های مرتفع و …)، HOGIS (خدمات بازرسی تاسیسات نفتی و گازی توسط بالگرد)، Sling (حمل بار) و لرزه نگاری در مناطق صعب العبور کوهستانی قابل استفاده می باشند. در صورت نیاز برای دیگر موارد ، با هماهنگی و مجوز قبلی از مراجع ذی صلاح امکان پذیر خواهد بود.

منطقه ای که هلی پورت در آن احداث می شود نباید دچار اختلالات الکترومغناطیسی باشد؛ در این صورت سیستم ناوبری بالگرد به درستی در این مکان عمل نخواهد کرد. ضمنا آشفتگی جریان های هوایی و آلودگی صوتی ناشی از فرود و برخاستن بالگرد باید در انتخاب محل احداث هلی پورت لحاظ گردد.

1.2. هلی‌پد مرتفع(در بام ساختمان)

مطابق بند 1 دستورالعمل احداث هلی پد سازمان هواپیمایی کشور (محل نشت و برخاست بالگرد) روی بام ساختمان های بلندمرتبه تهران، این دستورالعمل شامل ساختمان های بلندمرتبه با ارتفاع 45 متر و بالاتر و یا ساختمان های داوطلب احداث پد بالگرد با ارتفاع کمتر از 45 متر می باشد. ملاک محاسبه ارتفاع، تراز ورودی ساختمان تا سقف آخرین طبقه قابل تصرف می باشد.

2.2. هلی‌پد زمینی

رایج ترین نوع هلی پد زمینی، هلی پدهای بیمارستانی هستند. این نوع هلی پدها به علت وجود فضای کافی بر روی زمین، نیاز به ملاحظات ویژه در جانمایی بخش های مختلف و احداث سازه مخصوص ندارند و صرفا روسازی فضای پد و زهشکی مناسب کفایت می نماید.

شکل 3- هلی پد زمینی در بیمارستان

در این نوع هلی پدها به علت تاثیرات جوی (آشفتگی جریان های هوایی و آلودگی صوتی نشست و برخاست بالگرد)، توصیه می گردد هلی پد به دور از هرگونه معارض شهری (فضای سبز، رفت و آمد، تاسیسات شهری و …) تعبیه گردد. اما در این نوع هلی پدها برخلاف هلی پدهای ارتفاعی، رعایت حریم 8.1 متری (گپ هوایی) به جهت کاهش اثر آشفتگی هوایی نشست و برخاست بالگرد الزامی ندارد.

3.2. هلی دک

سکوی فرود بالگرد بر روی سکوهای نفتی و پتروشیمی (سازه های دریایی) را هلی دک گویند. معماری این دسته از هلی پورت ها متفاوت با هلی پورت های دیگر اندکی متفاوت است و به دلیل محدودیت در فضا، صرفا مناطق فرود و برخاست (TLOF و FATO) در آن تعبیه می شود. هدف از احداث هلی دک در این سازه ها، دسترسی سریع، جابجایی پرسنل و تجهیزات و خروج سریع در هنگام حوادث می باشد.

3. ابعاد هلی پد

حداقل طول و عرض سطح هلی پد،18.2 متر در 18.2 متر به انضمام حداقل 1.5 متر حفاظ ایمنی اطراف آن و همچنین در نظر گرفتن مسیر ورودی به هلی پد از کناره آن با احتساب حریم ایمنی برای مسیر ورودی می باشد.

در محل فرود هلی کوپتر ایجاد حداقل دو راه ورود و خروج برای متصرفین و نیروهای آتش نشانی الزامی است. راه های ورود و خروج باید نسبت به هم حداقل 90 درجه از مرکز پد زاویه داشته باشند و فاصله بین این درها نباید کمتر از 1.9 متر از هم باشد. همچنین در پشت بام می بایست دو پلکان دسترسی از تراز بام به پد و بالعکس در نظر گرفته شود.

به طور کلی یک هلی پد از 3 منطقه تشکیل شده است:

1- Touchdown and Liftoff Area (TLOF) : محل دقیق نشست و برخاست بالگرد که ارابه بالگرد در این بخش قرار می گیرد (در هلی پد بیمارستانی حداقل ابعاد این محدوده، 12.2 متر در 12.2 متر می باشد).

2- Final Approach and Takeoff Area (FATO) : محوطه اطراف TLOF که فرود و برخاستن بالگرد در آن انجام می شود.

3- Safety Area : محدوده امن اطرف FATO که مخاطرات ناشی از نشست و برخاست بالگرد در آن نسبت به دو ناحیه فوق کمتر است.

همان طور که در تصویر فوق نیز قابل مشاهده است، این نواحی می توانند به اشکال مربع، دایره و مستطیل در نظر گرفته شوند. در جدول زیر (جدول شماره 2-1 استاندارد AC150-5390-2D-Heliports آمریکا)، حداقل ابعاد هر یک از نواحی معرفی شده برحسب قطر ملخ بالگرد (D) مشخص شده است.

جدول 1- حداقل ابعاد مناطق TLOF، FATO و Safety Area بر حسب قطر ملخ بالگرد

به طور کلی محل دقیق استقرار بالگرد (TLOF) در مرکز محدوده فرود و برخاست (FATO) واقع شده است اما در شرایط خاص (به ویژه در هلی دک ها و شیپ بوردها) به علت محدودیت فضا، TLOF خارج از منطقه FATO واقع می گردد.

توجه شود که مسیر دسترسی (پلکان رفت و آمد) و فنس ها و موانع امنیتی بایستی خارج از محدوده امن هلی پد تعبیه شوند. مخروط باد نیز که به منظور شناسایی جهت وزش باد توسط خلبان در هلی پدها در نظر گرفته شده اند می بایست خارج از محدوده امن جانمایی شود.

شکل 8- معرفی نواحی TLOF، FATO و Safety Area

شکل 9- نمای کامل یک هلی پد استاندارد

4. طراحی هلی‌پد

3 روش طراحی متناسب با نوع عملکرد هلی پورت وجود دارد:

1- طراحی هلی پورت های مخصوص هوانوردی عمومی
2- طراحی هلی پورت های حمل و نقل
3- طراحی  هلی پورت های بیمارستانی (امداد و نجات)

با توجه به توضیحات پیشین، ملاک و موضوع بحث ما در این مقاله، دسته سوم طراحی هلی پورت ها می باشد. بارگذاری  و طراحی هلی پد براساس وجود یک منطقه فرود (TLOF) در نظر گرفته شده است. طبیعتا در صورت وجود 2 یا چند TLOF در یک هلی پورت، هر یک از هلی پدها می بایست به صورت جداگانه بارگذاری و طراحی شوند.

به طور کلی سه دسته بار در بارگذاری هلی پد به سازه وارد می شوند و می بایست در ترکیبات بار و طراحی هلی پد لحاظ شوند:

1- بار زنده استاتیکی ناشی از وزن ناخالص بالگرد
2- بار دینامیکی لحظه فرود و برخاستن بالگرد بر اساس حداکثر وزن ممکن بالگرد
3- بارهای مرده، زنده، برف، باد، زلزله و سایر بارهای وارده مشابه بارگذاری تراز بام سازه

مطابق دستورالعمل احداث هلی پد در تهران حداقل وزن بالگردهای مورد استفاده در شهر تهران (در لحظه برخاستن) حداقل 90 کیلونیوتن در نظر گرفته شود.

بر این اساس، بار زنده گسترده یکنواخت معادل 300 کیلوگرم بر مترمربع اعمال می شود. ضمن اینکه در این شرایط، ضریب کاهش بار زنده قابل اعمال نمی-باشد. مطابق توضیحات بند 2 دستورالعمل فوق الذکر، برای بالگردهای با وزن 14 کیلونیوتن و بیشتر، سازه هلی پد باید قابلیت تحمل بار زنده گسترده یکنواخت 3 کیلونیوتن بر مترمربع را داشته باشد. نیازی به در نظر گیری همزمان این بار با سایر بارهای متمرکز نیست. برای کسب اطلاعات بیشتر در خصوص مشخصات، ابعاد و وزن بالگردهای رایج می توانید به پیوست C آیین نامه طراحی هلی پد آمریکا (AC150-5390-2D-Heliports) مراجعه فرمایید.

در ادامه توضیحات بند 2 به این نکته اشاره شده است که در طراحی به روش های حدی نهایی در سازه های بتنی و حدی مقاومت در سازه های فولادی، ضریب بار بالگرد در ترکیبات بار برابر 1.66 منظور می گردد.

برای اعمال بار دینامیکی ناشی از فرود و برخاستن بالگرد، 1.5 برابر وزن ناخالص بالگرد را در قالب دو بار خطی (هر کدام 0.75 برابر وزن ناخالص بالگرد) در محل فرود بالگرد اعمال می نماییم (مطابق تصویر زیر).

شکل 10- نحوه تعیین و بارگذاری دینامیکی با توجه به نوع و تعداد چرخ بالگرد

مبحث 6 مقررات ملی ساختمان ضوابط تکمیلی برای بارهای زنده هلی‌پد را بصورت زیر ارائه کرده است:

بارهای مرده شامل وزن دال بتنی و اسکلت بتنی یا فلزی سازه هلی پد، بار زلزله، بار برف و بار باد مطابق آنچه که در تراز بام اعمال شده است، در این بخش نیز اعمال و بارگذاری می گردد.

در خصوص روند طراحی و بارگذاری سازه هلی پد در نشریات و دستورالعمل های داخلی، صرفا به نحوه بارگذاری و تعیین میزان بار به صورت مختصر پرداخته شده است. در استاندارد طراحی هلی پد آمریکا و کانادا، به جزئیات تعیین بارهای دینامیکی و استاتیکی بسته به نوع بالگرد و تفاوت بارهای وارده برحسب نوع کاربری هلی پورت پرداخته شده است. ضمنا این منابع اطلاعات جامع و کاملی در زمینه روش های اجرایی و جانمایی معماری مناطق با توجه به شرایط محیطی و جغرافیایی دارند. نشریه 4314 سازمان هواپیمایی کشوری نیز، اطلاعات قابل قبولی در حوزه اجرای هلی پد دارد که عمده این اطلاعات ترجمه شده از منابع خارجی هستند.

5. ضوابط اجرای هلی پد

اجرای سازه هلی پد به دو نحو امکان پذیر است:

1- اجرای سازه به همراه سازه اصلی
2- اجرای شاسی و سازه هلی پد به طور مجزا و الحاق آن به سازه اصلی (سازه فلزی یا سازه فضاکار)

به طور کلی اسکلت هلی پد می تواند بتنی، فلزی و یا آلومینیومی (سازه فضاکار) باشد. همچنین ترکیب این مصالح و اجرای سازه به صورت کامپوزیت (ترکیب اسکلت فلزی و دال بتنی به همراه برش گیر)، یکی از روش های رایج احداث سازه هلی پد در خارج از کشور می باشد.

از آنجایی که فرود و برخاست بالگرد عموما با تغییرات جریان های هوایی و همچنین آلودگی صوتی فراوانی همراه است و از طرفی امکان برخورد بالگرد با معارض و تاسیسات شهری در هلی پدهای زمینی وجود دارد، توصیه می شود که هلی پدها در بام برج های مرتفع تعبیه و طراحی شوند. همچنین تمامی معارض موجود در بام اعم از خرپشته، روف گاردن و … می بایست خارج از محدوده هلی پد واقع شوند.

در هلی پدهای مرتفع (هلی پدهایی که در ارتفاع بیش از 1.20 متر از تراز طبیعی زمین) واقع شده اند، به جهت حفاظت از سقوط از ارتفاع، نوار و حاشیه ای به شکل تور به عرض حداقل 1.5 متر اجرا می شود. دقت شود که اجرای نرده دائمی در این محدوده به علت وجود تداخل با فرود و برخاست بالگرد مجاز نمی-باشد. هر دو لبه داخلی و خارجی توری ایمنی می بایست به سازه اصلی هلی پد به طور ایمن و مستحکم متصل شوند. توصیه می شود که تور فلزی با شیب به سمت داخل پد اجرا گردد. همچنین این توری می بایست تحمل حداقل بار 122 کیلوگرم بر مترمربع را داشته باشد و در مقابل اثرات محیطی نیز از مقاومت کافی برخوردار باشد.

شکل 13- دو نمونه اجرایی Safety Net

مخروط (جوراب) باد که خلبان بالگرد به کمک آن جهت وزش باد را تشخیص می دهد می بایست در مکانی امن و بدون تداخل با باند پرواز نصب شود و به گونه ای نورپردازی شود که از فاصله 150 متری از TLOF توسط خلبان قابل مشاهده باشد (البته این نورپرداری نباید مانع دید خلبان باشد). پایه این مخروط نیز می بایست بین 1.8 تا 2.4 متر از سطح باند فاصله داشته باشد.

شکل 14- مخروط (جوراب) باد

رعایت نکات ایمنی زیر نیز به منظور دریافت مجوز احداث هلی پورت در شهر تهران الزامی می باشد:

1- تیغه ها و سقف های کاذب که پد را از ساختمان و یا ساختمان های مجاور جدا می کنند، باید حداقل 2 ساعت مقاوم در برابر حریق باشند و درب های پلکان در بام حداقل 1.5 ساعت مقاومت در برابر حریق داشته باشد.
2- نصب تجهیزات حفاظت از رعد و برق در بام ساختمان الزامی است.
3- سیستم اعلام حریق دستی باید برای هر یک از خروجی های بام طراحی شده باشد.
4- وجود دو عدد خاموش کننده پودر و گاز 12 کیلوگرم، دو عدد خاموش کننده آب و کف 65 کیلوگرم، دو عدد خاموش کننده co2، 45 کیلوگرمی و جعبه آتش نشانی که سطح پد را به طور کامل پوشش دهد، می بایست در نزدیکی پد به صورتی که به راحتی قابل دسترسی باشند، الزامی است.

همچنین در خصوص سیستم روشنایی و نحوه جانمایی چراغ های اطراف باند پرواز و هلی پد می توانید به فصل ششم و پیوست G آیین نامه طراحی هلی پد آمریکا (AC_150_5390_2D_Heliports) یا بخش 8 استاندارد شماره 325 کانادا مراجعه فرمایید.

مشخصات رنگ آمیزی (Marking) هلی پد نیز در پیوست 6 دستورالعمل 4314 (دستورالعمل ممیزی هلی پورت ها) مشخص گردیده است.

6. پرسش و پاسخ

نتیجه‌گیری 

هلی پدها انواع مختلفی دارند و هرکدام از آن ها بسته به شرایط کاربری و موقعیت به کارگیری می توانند طراحی معماری و سازه ای متفاوتی داشته باشند. طراحی سازه هلی پد فرآیندی ساده است اما نیازمند دقت در مدل‌سازی و بارگذاری سازه با توجه به نوع هلی پد، بالگرد مورد استفاده، نوع سازه و مصالح به کار گرفته شده و شرایط بارگذاری سازه اصلی می باشد.

اجرای سازه هلی پد نیز روش های متعددی دارد که امروزه اجرای سازه کامپوزیت (ترکیب فولاد و بتن) و سازه فضاکار رایج تر میباشد. توجه به جانمایی دقیق سیستم های جانبی (نورپردازی، رنگ آمیزی و امنیتی) میتواند به احداث یک هلی پد استاندارد کمک کند.

منابع

1. مبحث ششم مقررات ملی ساختمان، ویرایش سال 1398 – ویرایش چهارم.
2. AC150-5390-2D-Heliports (استاندارد طراحی هلی­ پد آمریکا) – ویرایش 2023
3. نشریه 4314 (دستورالعمل ممیزی هلی­ پورت­ها) – ویرایش چهارم – بهمن 1392
4. دستورالعمل احداث هلی پد (محل نشت و برخاست بالگرد) روی بام ساختمانهای بلندمرتبه تهران
5. Standard 325 – Heliports – Canadian Aviation Regulations (استاندارد شماره 325 کانادا- طراحی هلی­ پورت)
6. مقاله راهنمای طراحی سازه‌ای هلی‌پورت، سیدصادق علوی، گروه آموزشی 808