مقاوم سازی سازه‌های فلزی در برابر حریق

امروزه محافظت سازه‌های فلزی در فرودگاه‌ها، فروشگاه‌ها، پارکینگ‌ها، صنایع نفت و گاز و پتروشیمی و نیروگاه‌ها و … اهمیت بسیار پیدا کرده است. در صورت وقوع آتش سوزی در ساختمان‌های سازه فلزی، به دلیل حرارت با‌لای آتش، سازه‌ها‌، در اثر حرارت بالا سختی خود را از دست می‌دهند و در نتیجه آن ریزش ساختمان اجتناب ناپذیر خواهد بود.

لزوم محافظت اسکلت ساختمان و سازه با پوشش ضد حریق در برابر حریق به عنوان مهمترین قسمت محافظت غیر عامل، باید مدنظر طراحان و محاسبان سازه قرار گیرد. اجرای پوشش ضد حریق سازه‌های فلزی، از مهمترین و کاربردی‌‌ترین روش‌های محافظت سازه در رشته مهندسی حریق به شمار می‌آید. در این روش بیشتر ستون‌ها و تیرهای اصلی سازه جهت محافظت قاب‌های سازه‌ای در مقابل حریق، توسط پوشش ضد حریق اسکلت فلزی پوشش داده می‌شوند. دیوارها، سقف و کف سایر موارد مقاوم سازی غیرعامل در مقابل حریق هستند که در موارد و کاربری‌های خاص، عایق سازی می‌شوند. فولادهای سازه‌ای (ST-377)، نقطه حرارت خمش یا به اصطلاح خمیدگی تقریباً ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد دارند و نیمی از مقاومت خود را در دمای ۵۰۰ درجه از دست می‌دهند‌ (بدون پوشش ضد حریق ). بنابراین سازه فولادی بدون پوشش ضد حریق در برابر حریق بسیار آسیب‌پذیر بوده و نیازمند مقاوم‌ سازی در مقابل حریق هستند.

مقاوم سازی سازه‌های فلزی در برابر حریق

مقاوم سازی سازه‌ها به عنوان یکی از ارکان ایمنی ساختمان‌ها در برابر آتش از چند منظر قابل بررسی است. به عبارتی در صورت وقوع آتش سوزی در یک ساختمان، امکان خروج ساکنین در درجه اول حائز اهمیت است و پس از آن می‌بایستی امکان امدادرسانی توسط نیروهای آتش‌نشانی و اکیپ‌های امداد و نجات فراهم شود و در نهایت، پایداری ساختمان به عنوان سرمایه ملی می‌بایستی حفظ شود. مقاوم سازی سازه‌های فلزی در برابر آتش یکی از مقوله‌های مهم در صنعت ساختمان است. این امر در کنار تأمین سیستم‌های اعلام و اطفاء حریق می‌تواند تضمین کننده ایمنی ساختمان باشد.

در صورتی که به هر دلیل سیستم اطفاء توانایی خود را در خاموش نمودن آتش از دست داده باشد، سازه مقاوم سازی شده پایداری خود را برای تأمین زمان امدادرسانی حفظ خواهد نمود. بدین صورت که نیروهای امدادرسانی زمان کافی برای خروج افرادی که در محاصره آتش قرار دارند را فراهم سازند تا پیش از فروریزی ساختمان، امکان خاموش نمودن آتش فراهم شود. اهمیت این مسئله در ساختمان‌های مرتفع که عملاً امکانات آتش نشانی بصورت مستقیم نمی‌تواند عمل نماید، نمود بیشتری پیدا می‌کند.

ساختمان‌های فلزی‌

ساختمان‌های اسکلت فلزی با مشخصه ساختار فلزی آهنی هستند.‌ در این نوع ساختمان‌ها برای ساختن ‌ستون‌ها و پل‌ها از پروفیل‌های فولادی استفاده می‌شود.

در ایران معمولاً ستون‌ها را از تیرآهن‌های دوبل می‌سازند و همچنین برای اتصالات از نبشی، تسمه و برای زیر ستون‌ها از صفحه فولادی استفاده می‌شود. معمولاً دو قطعه را به وسیله جوش به همدیگر متصل‌ می‌نمایند.

سقف این نوع ساختمان‌ها ممکن است تیرآهن و طاق ضربی باشد یا از انواع سقف‌های دیگر از قبیل تیرچه بلوک و غیره استفاده شود. برای پارتیشن‌ها می‌توان مانند ساختمان‌های بتنی از انواع آجر‌، قطعات گچی‌، چوب یا سفال‌های‌ تیغه‌ای استفاده نمود. در هر حال دیواره‌های جدا کننده باید از مصالح سبک انتخاب شوند‌. در بعضی از سازه‌ها برای اتصال قطعات از جوش استفاده نمی‌شود بلکه از پرچ یا پیچ و مهره استفاده‌ می‌کنند که چندان معمول نیست.

مزایا و معایب ساختمان‌های فلزی

• اجرای این نوع ساختمان‌ها خیلی سریع پیشرفت می‌کند. در صورتی که برای ساختن ساختمان‌های بتنی زمان بیشتری لازم است.
• ستون‌ها و قطعات باربر ساختمان‌های فلزی فضای کمتری را اشغال می‌کنند و این خود باعث بوجود آمدن سطح مفید زیادتر در ساختمان‌های فلزی میشود. در صورتی که برای ساختمان‌های بتنی مرتفع، ناچار به ایجاد ستون‌ها و دیوار‌های قطور هستند.
• ساخت قطعات ساختمان‌های فلزی در خارج از محوطه کارگاه ممکن بوده و این خود از لحاظ دقت کار و کیفیت بهتر قطعات و همچنین از لحاظ اقتصادی به صرفه است.
• ساختن سازه‌های فلزی البته فقط در قسمت فلز کاری کمتر تابع آب و هوا و عوامل جوی است. در صورتی که ادامه کار ساختمان‌های بتنی در هوای زیر صفر درجه ممکن نیست.
• امکان تقویت ساختمان بعد از اتمام کار میسر است.

یکی از عیوب اساسی این نوع ساختمان‌ها این است که در مفابل آتش سوزی بسیار ضعیف بوده و با کوچکترین حریقی که در کنار ستون‌ها ایجاد می‌شود، ‌فولاد‌ فوراً گداخته شده و در مقابل بار واده دچار کمانش می‌شود. همچنین به سرعت کمان‌های موجود در قطعات افزایش یافته و ساختمان خراب می‌شود‌.

رفتار سازه‌های فلزی‌ در برابر آتش

فولاد ساختمانی محافظت نشده نقطه حرارت خمش (خمیدگی) ۵۰۰-۴۷۰ درجه سانتیگراد دارد. ‌حدود نیمی از مقاومت خود را در دمای ۵۵۰ – ۵۰۰  درجه سانتی‌گراد ‌‌از دست می‌دهد. از این رو در مقابل حریق بسیار آسیب پذیر است که عمدتاً نیازمند به مقاوم سازی در مقابل حریق است.

سازههای فلزی در مقابل عوامل جوی و خورندگی بسیار ضعیف بوده و به همین علت دارای‌ عمر کوتاهی هستند. ‌به علت نازکی دیوارها در مقابل حرارت و صوت عایق نیستند.

تأمین مقاومت پوشش ضد حریق سازه‌های فلزی

• برای تأمین مقاومت لازم در برابر آتش در ساختمان، موارد زیر در طراحی و اجرای ساختمان مورد توجه‌ قرار گیرد.
• باید از مصالح نازک‌کاری مناسب با خطر کم یا قابل قبول از نظر گسترش آتش‌سوزی برای پوشش ضد حریق سازه اسکلت فلزی استفاده شود.
• تامین مقاومت پوشش ضد حریق سازه‌های فلزی به ارتفاع ساختمان، کاربری آن و نوع فضاها بستگی دارد.
• مصالح نازک‌کاری، راه‌‌های خروج و پله‌‌های سازه اسکلت فلزی باید حتماً از نوع ایمن باشد. اما سخت‌گیری برای مصالح نازک‌کاری اتاق‌ها کمتر است. مصالح خطرناک (مانند فوم‌های پلاستیکی) هیچ‌گاه نباید بدون پوشش محافظ به عنوان پوشش در سازه‌های فلزی استفاده شوند.
• مقاومت اجزای سازه‌ و جدا کننده‌‌ها در برابر آتش باید بر اساس مقررات و متناسب با ارتفاع و کاربری ساختمان (‌فضاها) تأمین شود.
• معمولاً برای اجزای سازه‌ای ساختمان به مقاومت ۱ یا ۲ ساعت در برابر آتش نیاز است (البته می‌تواند بسته به مورد کمتر یا بیشتر نیز باشد).

منبع : عمران سافت