مقاوم سازی سازه های فولادی در برابر حریق

در این مطلب از آیرونید قصد داریم به مقاوم سازی سازه های فولادی در برابر حریق بپردازیم. مقاوم سازی سازه های فولادی در برابر حریق یک ضرورت در طراحی و ساخت ساختمان ها است. با استفاده از روش های مختلف و رعایت استانداردهای ایمنی، می توان خطرات ناشی از آتش سوزی را کاهش داد و ایمنی عمومی را افزایش داد. در نهایت، توجه به این موضوع نه تنها به حفظ جان انسان ها، بلکه به حفظ سرمایه های اقتصادی نیز کمک می کند.

همان طور که می دانید، فولادهای ساختمانی غیرقابل اشتعال هستند؛ اما استحکام فولاد با افزایش دما به شدت کاهش می یابد. تاکنون آتش سوزی های بزرگی در ساختمان های اسکلت فلزی رخ داده که خسارات جبران ناپذیری را به بار آورده است. استحکام فولاد از دمای ۴۰۰ تا ۵۵۰ درجه سانتی گراد کاهش می یابد و در دمای ۶۵۰ درجه سانتی گراد تقریباً هیچ مقاومتی برای فولاد باقی نمی ماند. برای اطلاع از روش های افزایش مقاومت ساختمان در برابر آتش سوزی، با آیرونید همراه باشید.

کدام نوع اسکلت ساختمان ها در برابر آتش سوزی مقاومت بیشتری دارند؟

آتش سوزی های گسترده در لوس آنجلس، به ویژه در سال های گذشته، به بررسی و تحلیل مقاومت سازه ها در برابر آتش سوزی ها منجر شده است. در این مطالعات، مشخص شده است که اسکلت های مختلف ساختمان ها در برابر آتش به شیوه های متفاوتی عمل می کنند. به طور کلی، می توان به نکات زیر اشاره کرد:

اسکلت فولادی:

• ساختمان های با اسکلت فولادی به دلیل ویژگی های خود در انتقال حرارت و مقاومت در برابر آتش، می توانند در برابر آتش سوزی ها بهتر عمل کنند.
• با این حال، در دماهای بسیار بالا، فولاد ممکن است خاصیت خود را از دست بدهد و دچار افت مقاومت شود. بنابراین، استفاده از پوشش های حرارتی و مقاوم در برابر آتش برای این نوع اسکلت ها ضروری است.

اسکلت بتنی:

• سازه های بتنی به طور طبیعی در برابر حرارت مقاوم تر هستند و این ویژگی به آن ها اجازه می دهد تا در برابر آتش سوزی ها بهتر دوام بیاورند.
• بتن به عنوان یک ماده غیر قابل احتراق عمل می کند و معمولاً به کندی حرارت را انتقال می دهد، که این امر باعث می شود زمان بیشتری برای ایمنی افراد فراهم کند.

ترکیب سازه ای:

• در برخی موارد، ساختمان هایی که از ترکیب فولاد و بتن استفاده می کنند، می توانند مزایای هر دو ماده را به همراه داشته باشند.
• این نوع سازه ها می توانند به طور مؤثری در برابر آتش مقاومت کنند و در عین حال از مزایای سازه های سبک فولادی بهره مند شوند.

استانداردهای طراحی:

• ساختمان هایی که با رعایت استانداردهای ایمنی و طراحی مناسب ساخته شده اند، به طور طبیعی در برابر آتش سوزی ها مقاوم تر هستند.
• استفاده از مواد عایق حرارتی و پوشش های مقاوم در برابر آتش در طراحی می تواند تأثیر مثبت قابل توجهی بر مقاومت سازه داشته باشد.

در نهایت، می توان گفت که اسکلت های بتنی معمولاً در برابر آتش سوزی ها مقاوم تر از اسکلت های فولادی عمل می کنند، اما استفاده از روش های مقاوم سازی و رعایت استانداردها می تواند به بهبود عملکرد هر دو نوع اسکلت کمک کند.

مقاوم سازی سازه های فولادی در برابر حریق

مقاوم سازی سازه های فولادی در برابر حریق یکی از مباحث مهم و حیاتی در مهندسی سازه است. با توجه به افزایش خطرات ناشی از آتش سوزی و تأثیرات مخرب آن بر سازه ها، روش های مختلفی برای افزایش مقاومت فولاد در برابر حریق توسعه یافته اند. در ادامه، به بررسی مهم ترین جنبه های این موضوع پرداخته می شود:

مقاومت انواع سازه های فولادی در برابر آتش سوزی چقدر است؟

مقاومت سازه های فولادی در برابر آتش سوزی یکی از جنبه های حیاتی در طراحی و ساخت ساختمان ها است. همان طور که فولاد به عنوان ماده ای غیر قابل اشتعال شناخته می شود، اما تحت تأثیر حرارت بالا، استحکام خود را از دست می دهد. در ادامه به بررسی مقاومت انواع سازه های فولادی در برابر آتش سوزی می پردازیم:

مقاومت فولاد در برابر آتش سوزی

فولادهای ساختمانی با افزایش دما، استحکام خود را به تدریج از دست می دهند. این کاهش استحکام از دمای ۴۰۰ درجه سانتی گراد شروع می شود و در دمای ۶۵۰ درجه سانتی گراد به حداقل می رسد. در این دما، فولاد تقریباً تمام مقاومت خود را از دست می دهد و این موضوع می تواند باعث فروپاشی سازه شود.

مواردی که نیاز به مقاوم سازی دارند

برخی از ساختمان ها و سازه ها نیاز به مقاوم سازی بیشتری دارند که به شرح زیر است:

• ساختمان های مسکونی ۴ طبقه و کمتر: نیازی به مقاوم سازی در برابر آتش سوزی ندارند.
• ساختمان های مسکونی ۵ طبقه: با استفاده از سیستم بارنده، نیازی به مقاوم سازی اضافی ندارند.
• ساختمان های مسکونی ۵ تا ۱۱ طبقه: نیاز به حفاظت در برابر آتش سوزی دارند.
• ساختمان های مسکونی بیش از ۱۲ طبقه: نیاز به استفاده از پوشش ضد حریق دارند.

اهمیت مقاوم سازی سازه های فولادی در برابر آتش سوزی

• حفاظت از جان انسان ها: یکی از اهداف اصلی مقاوم سازی، حفظ ایمنی ساکنین و کارکنان ساختمان ها در زمان وقوع حریق است.
• کاهش خسارات مالی: آتش سوزی می تواند به خسارات مالی قابل توجهی منجر شود. مقاوم سازی می تواند به کاهش این خسارات کمک کند.
• افزایش عمر سازه: سازه های مقاوم در برابر حریق دارای عمر مفید بیشتری هستند.

روش های مقاوم سازی

• پوشش های حرارتی: مواد پاشیدنی معمولا از نوع مواد الیافی و سیمانی می باشد. در گذشته از مواد الیافی از نوع آزبست استفاده می کردند؛ اما این الیاف سمی هستند و کاربرد آن ها در بسیاری از کشورها ممنوع می باشد. مواد عایق سیمانی معمولا از گچ، پرلیت و بعضی مواد دیگر تشکیل می شود.هزینه پوشش ضد حریق سازه های فولادی بالا است. به همین دلیل تحقیقات زیادی بر مواد ضد حریق صورت می گیرد. در زمره اهداف مورد نظر پوشش قطعات فولادی با مواد رنگی عایق و ضد حریق می باشد. به نحوی که در حرارت های بالا این پوشش از قطعه جدا شده و متورم شده و ناحیه ای حفاظت شده در اطراف عضو ایجاد کند.روش ها و فن های دیگری که می توانیم استفاده کنیم این است که قطعات بیرونی ساختمان را با مواد و جریان خنک کننده در درون سازه ها استفاده کنیم تا ساختمان در برابر حریق و گرما تا حدودی در امان بماند. این قطعات خنک کننده باید از نیمرخ لوله ای یا قوطی مانند باشد. بدیهی است که در آینده از تکنیک های جدید و پیشرفته ای برای جلوگیری از حریق به کار می رود.
• غلاف گذاری با مصالح غیر قابل احتراق: محصور کردن اعضای سازه با مصالحی مانند بتن یا آجر که در برابر حریق مقاوم هستند.
• استفاده از فولاد ضد حریق: انتخاب فولادهایی که به طور خاص برای مقاومت در برابر حریق طراحی شده اند.

طراحی و تحلیل

• تحلیل حرارتی: در این مرحله، تأثیر حرارت بر روی اعضای سازه ای و نحوه توزیع آن مورد بررسی قرار می گیرد.
• مدل سازی رفتار سازه: توسط نرم افزارهای تخصصی، رفتار سازه در شرایط حریق شبیه سازی می شود تا نقاط ضعف شناسایی گردند.

استانداردها و مقررات مقاوم سازی در برابر آتش سوزی

اسکلت ساختمان فولادی ۴ طبقه با کاربری مسکونی، نیازی به مقاوم سازی در برابر آتش سوزی ندارد. اما در ساختمان فولادی ۵ طبقه مسکونی، نیازی به مقاوم سازی در برابر آتش سوزی نیست به شرط استفاده از سیستم بارنده. برای ساختمان فولادی ۵ تا ۱۱ طبقه مسکونی، حفاظت در برابر آتش سوزی ضروری است. در ساختمان های فولادی با بیش از ۱۲ طبقه مسکونی، استفاده از پوشش ضد حریق الزامی است، بدون توجه به وجود سیستم بارنده.

اگر در تجمعاتی با بیش از ۳۰۰ و کمتر از ۱۰۰۰ نفر از سازه فولادی استفاده شود، با استفاده از پوشش ضد حریق دو ساعته می توان تا ۷ طبقه را در برابر آتش سوزی مقاوم نمود. در صورتی که از سیستم بارنده استفاده شود، این پوشش می تواند تا ۱۲ طبقه از سازه را در برابر حریق حفاظت کند.

در تجمعاتی با بیش از ۱۰۰۰ نفر، استفاده از سیستم بارنده و پوشش ضد حریق دو ساعته برای ایمنی سازه تا ۱۲ طبقه الزامی است، و برای بیش از ۱۲ طبقه باید از پوشش ضد حریق سه ساعته استفاده شود. اگر در تجمعاتی با بیش از ۳۰۰ و کمتر از ۱۰۰۰ نفر از ساختمان فولادی استفاده شود، تنها در صورتی که سازه یک طبقه باشد، می توان از مقاوم سازی در برابر آتش سوزی صرف نظر کرد.

فولادهای ساختمانی قابل اشتعال نیستند، اما استحکام آن ها با افزایش درجه حرارت آتش سوزی به شدت کاهش می یابد. برای افزایش مقاومت فولاد می توان از موادی مانند بتن، مواد معدنی، رنگ های خاص و غیره استفاده کرد. ضخامت و نوع حفاظت به نوع سازه و نیازهای حفاظتی و اقتصادی بستگی دارد.

در گذشته، از بتن برای حفاظت در برابر حریق استفاده می شد. اگرچه بتن عایق حرارتی خوبی نیست، ولی با ضخامت ۴ تا ۵ سانتی متر می تواند نتیجه مطلوبی ارائه دهد. همچنین، آب موجود در بتن که حداقل بین ۱۶ تا ۲۰ درصد است، خاصیت حفاظتی آن را در برابر حریق افزایش می دهد؛ زیرا برای تبخیر آب بتن نیاز به حرارت بالایی است.

البته در حریق های شدید، خروج آب از بتن باعث ترک خوردگی یا ریزش آن می شود. اگرچه بتن به عنوان ماده ساختمانی و حفاظتی در برابر حریق مورد استفاده قرار می گیرد، اما اجرای پوشش بتنی برای سازه های فولادی، هزینه بر و سنگین است. بنابراین، در بسیاری از سازه های فولادی، استفاده از مواد عایق پاششی ترجیح داده می شود.