دوام سازه در برابر آتش، Fire Resistance of Structures
آتش‌سوزی پدیده‌ایست که هر سازه در طول عمر مفید خود ممکن است آن را تجربه نماید. با گسترش شهرسازی‌های مدرن، پتانسیل خطرات ناشی از آتش‌سوزی و احتمال وقوع آن‌ها در سازه نیز گسترش یافته است. آنچه دارای اهمیت می‌باشد چگونگی پیشگیری و همچنین مقابله با خطرات آتش‌سوزی در ساختمانها می‌باشد که باید بسیار مورد توجه قرار گیرد.
امروزه ساختمانهای بلند شهری با اسکلت فلزی و بتنی ساخته می‌شوند، کارفرمایان بر حسب نیازهای خود یکی از این دو نوع سیستم سازه‌ای را انتخاب می‌کنند. ولی آنچه که کمتر در هنگام انتخاب سیستم سازه‌ای ساختمانها مورد توجه قرار می‌گیرد، توان مقاومت آن‌ها در مقابل آتش‌سوزی می‌باشد.
قدرت تخریب آتش ناشی ازمیزان کار مایه حرارتی آزاد شده درهنگام آتش سوزی است. بخشی ازاین گرما در فضای آتش پخش میشود و مابقی جذب مواد ساختمانی و اعضا میشود. درنتیجه، اعضای سازه‌ای استحکام مکانیکی خود را از دست می‌دهند و دریک دمای بحرانی تخریب می‌شوند و یا آسیب جدی به آن‌ها وارد میشود. میزان خسارت ناشی از آتش، ارتباط مسقیم با مدت و دمای ایجاد شده دارد.
دوام سازه دربرابر آتش به عنوان مشخصه یک ساختمان، برای تحمل آتش وحفاظت ازآن تعریف میشود (ASTM2001a).
برای تعریف دوام دربرابر آتش، دو موضوع مطرح است:
- نخستین مساله قابلیت یک عضو درحفظ استحکام سازه‌ای و پایداری، درهنگام قرار گیری درمعرض آتش است.
- دومین مساله برای برخی عضوها مانند دیوارها وسقف‌ها، جلوگیری از گسترش آتش می‌باشد.
به طور معمول دوام دربرابر آتش، با قرار دادن یک نمونه، تحت آزمایش استاندارد بدست می‌آید. نتیجه آزمایش تحت عنوان درجه دوام دربرابر آتش برحسب ساعت، برپایه مدت زمانی که نمونه، ضوابط پذیرفته شده درآزمایش را تامین کند، بدست می‌آید.
درجه دوام لازم دربرابر آتش، برای اجزای مختلف ساختمان درآیین نامه‌ها آورده شده است.
باتوجه به این که آزمایش استاندارد یک تست مقایسه ای است نه پیش‌بینی کنندۀ رفتار واقعی، درجه دوام دربرابر آتش آزمایشگاهی، برای تخمین مدت زمانی که یک عضو می تواند درآتش‌سوزی واقعی، تخریب نشود، قابل استفاده نیست.
عوامل موثر بر درجه دوام دربرابر آتش یک عضوسازه‌ای
- میزان باراعمال شده به عضو
- نوع عضو (تیر- ستون و…)
- ابعاد عضو وشرایط تکیه گاهی
- جریان گرمایی حاصل ازآتش دراطراف عضو
- نوع ماده تشکیل دهنده(بتن- فولاد و…)
- تاثیر افزایش دمای عضو سازه ای برمشخصات مکانیکی تشکیل دهنده آن.
اجزا و قطعات ساختمانی با توجه به زمان مقاومت در برابر آتش به سه گروه تقسیم می‌شوند:
- مانع گسترش آتش: با حداقل نیم ساعت مقاومت در برابر اشتعال و سرایت آتش به طرف دیگر
- مقاومت در برابر آتش: با حداقل یک و نیم ساعت در برابر آتش و نیز پایداری در برابر فشار آب و آتش نشانی
- بسیار مقاوم در برابر آتش: با حداقل سه ساعت مقاومت در برابر آتش.
لازم به ذکر است، مقاوم در برابر آتش زمانی است که یک جزء سازه می تواند آتش را بدون فروریختن تحمل کند و درجه حرارت در سمت و درجه حرارت در سمت غیر نمایان از ۱۴۰ درجه سانتی گراد و در هر منطقه دیگر از ۱۸۰ درجه سانتی گراد بالاتر نرود. بنابراین تعریف اجزای اصلی سازه نظیر دیوارهای باربر، تیرها و ستون‌ها بایستی در یکی از گروه‌های ۲ و ۳ قرار گیرند.
رفتار عضو سازه ای درآتش سوزی بستگی به مشخصات مکانیکی وحرارتی آن عضو دارد. با افزایش دما، مقاومت عضو دربرابر تغییر شکل معین، ضریب کشسانی وسختی کاهش می‌یابد.
رفتارعضوسازه ای درمعرض آتش را میتوان توسط روش‌های تحلیل سازه تخمین زد. درمقایسه باطراحی دردمای معمولی تغییرات تغییر شکل وسایر مشخصات باید درنظر گرفته شود.
تیرها وخرپاها ممکن است باتوجه به شرایط انتهایی، واکنش‌های متفاوتی رانشان دهند، عضوی که دارای قید محوری نیست، درهنگام آتش سوزی بدون ایجاد نیروی محوری تغییر شکل پیدا می‌کند. اما عضوی که دارای قید محوری است، تنش‌های محوری ایجاد میشود. عضوهایی که به هم متصل نیستند، ممکن است با غلبه بار وارده برمقاومت موجود، تخریب شوند ولی درعضوهای متصل به هم، به دلیل کاهش ضریب کشسانی، تغییر شکل قابل توجه اتفاق میافتد ولی عضو دیرتر تخریب میشود. با کاهش ضریب کشسانی و تضعیف اتصال ستون‌ها به کف‌ها، لاغری ستون افزایش می‌یابد ودرنتیجه حساسیت ستون به کمانش افزایش می‌یابد.
فولاد یا بتن؟
به طور کلی، آتش و حرارت ایجاد شده سبب کاهش استحکام مکانیکی کلیه مصالح خواهد شد؛ اما شدت این تاثیر در مصالح مختلف متفاوت می‌باشد. با توجه به تحقیقات انجام شده، اگرچه مقاومت بتن در برابر آتش به شدت کاهش می‌یابد، اما ساختمانهای فلزی در مقایسه بسیار آسیب پذیر هستند.
سازه‌های فلزی، به شدت در مقابل آتش سوزی ضعیف بوده و با کوچکترین حریقی که در کنار ستون‌ها ایجاد شود فولاد فورا گداخته شده و بخش زیادی از مقاومت خود را از دست می‌دهد. آنچه که در فروریزش ساختمان پلاسکو تهران اتفاق افتاده است دقیقا عدم پیشگیری از وقوع آتش در ساختمان و سپس به جهت سرایت حرارت به اعضای اصلی ساختمان که فلزی بودند باعث گداختگی و ضعف مقاومت آن‌ها شده و در یک لحظه ساختمان ریزش نموده است.
بنابراین، ساختمانها باید در قابل حرارت آتش محافظت شوند تا فرصت کافی برای خاموش کردن آتش و یا تخلیه ساختمان از افراد ایجاد شود.
روش‌های مقابله با آتش سوزی
- سامانه اعلام حریق
- آب پاش‌های خودکار؛ برای کنترل آتش در مراحل اولیه گسترش و خاموش کردن یا تحت کنترل درآوردن آن تا ورود ماموران آتش نشانی طراحی می‌شوند و این آب پاشها معمولاً قادر به کنترل آتش سوزی‌های شدید نیستند.
- مبارزه به روش دستی
- مقاوم سازی ساختمانها و اجزای آن شامل قاب‌های ساختمانی، کف‌ها، جدا‌کننده‌ها، حصار دور آسانسور‌ها و پله‌ها می‌باشند.
مهمترین قسمت‌های قاب‌های سازه‌ای شامل ستون‌ها، شاهتیرها وخرپاها هستند.
عمده‌ترین روش‌های مقاوم‌سازی فولاد و بتن در مقابله با آتش
- پوشش ضد حریق بر پایه ورمیکولت
- پوشش‌های ضد حریق معدنی بر پایه گچ
- پوشش ضد حریق بر پایه مواد معدنی پشم سنگ
- رنگ منبسط شونده ضد حریق
- پارچه نسوز
- نوار نسوز
- طناب نسوز
- پتوی سرامیکی
- الیاف سرامیکی
- تخته سرامیکی
- کوتینگ نسوز
مزایای پوشش مواد پاششی معدنی ضد حریق
- مقاومت بالا در برابر حریق و به تعویق انداختن فروپاشی سازه
- مقرون و به صرفه بودن
- سرعت و سهولت اجرا
- مقاومت در برابر سایش
- مقاومت در برابر خوردگی
- سبک بودن
- قابلیت اجرا بر روی سازه فلزی و بتنی
- سهولت در ترمیم
- مقاومت در برابر فرسایش
کاربرد رنگ ضد حریق منبسط شونده
1 – استفاده در محیط‌های داخلی
2 – سازه‌هایی که شکل ظاهری آن‌ها دارای اهمیت می‌باشد.
3 – سازه‌هایی که اشغال فضا در آن‌ها دارای اهمیت است یا سازه دارای فضای محدود می‌باشد.
4 – سازه‌هایی که در آن‌ها زمان حرف اول را می‌زند.
5 – سازه‌هایی که بار مرده آن‌ها بالا می‌باشد.
6 – سازه‌هایی که ایمنی و بهداشت در آن‌ها دارای اهمیت است.
***پوشش ضد حریق و ضد آتش سوزی شرکت مقاوم سازی افزیر مناسب برای اسکلت سازه‌های فولادی و انواع حریق هیدروکربنی و سلولوزی
سوالات متداول
آتش سوزی بیشتر در کدام نقاط از ساختمان اتفاق میافتد؟
آتش سوزی بیشتر در منازل میتواند از آشپزخانه و یا بخاریها و شومینهها در زمستان اتفاق بیفتد. اتصال سیمهای برق نیز یکی از عوامل شایع آتش سوزی در ساختمانها محسوب میشود.
در ساختمانهای مسکونی و اداری بهترین راه مقابله با آتش سوزی چیست؟
در اینگونه ساختمانها میتوان با تجهیز کردن واحدها و طبقات با سیستم اطفاء حریق و تعبیه پله اضطراری برای مواقع آتش سوزی از تلفات جانی جلوگیری کرد.
