حفاظت در برابر آتش جنبهای حیاتی در طراحی و ساخت سازههای فولادی محسوب میشود، زیرا فولاد در دماهای بالا به سرعت مقاومت خود را از دست میدهد. در صورت عدم وجود حفاظت کافی در برابر آتش، سازههای فولادی ممکن است ظرف چند دقیقه از قرار گرفتن در معرض آتش دچار فروپاشی شوند و جان افراد را به خطر انداخته و خسارات مالی قابل توجهی ایجاد کنند. این مقاله به بررسی راهکارهای مختلف حفاظت در برابر آتش برای سازههای فولادی، از جمله سیستمهای حفاظت منفعل و فعال در برابر آتش، ملاحظات طراحی و انطباق با کدها و استانداردهای بینالمللی آتشنشانی میپردازد.
حفاظت منفعل از حریق (PFP) رایجترین روش برای محافظت از سازههای فولادی در برابر آتشسوزی است. سیستمهای PFP با عایقبندی فولاد در برابر حرارت، افزایش دما در فولاد را به تأخیر میاندازند و ظرفیت باربری آن را برای مدت مشخصی (رتبه مقاومت در برابر حریق) حفظ میکنند. متداولترین مواد PFP مورد استفاده در سازههای فولادی شامل پوششهای متورمشونده، صفحات مقاوم در برابر آتش و پوشش بتنی هستند.
پوششهای متورم شونده، پوششهای نازکی شبیه به رنگ هستند که در معرض حرارت منبسط شده و لایهای ضخیم و عایق از جنس ذغال تشکیل میدهند و فولاد را در برابر آتش حفاظت میکنند. این پوششها به صورت آبی، حلالی و اپوکسی موجود هستند و میتوان آنها را روی تیرهای فولادی، ستونها، دهانهها و سایر قطعات اعمال کرد. این پوششها مزایای متعددی دارند از جمله ضخامت کم که باعث افزایش قابل توجه ابعاد عضو فولادی نمیشود، انعطافپذیری زیباییشناختی (در رنگهای مختلف موجود است) و سهولت در اجرا. پوششهای متورم شونده برای ساختارهای جدید و همچنین بازسازی سازههای فولادی موجود مناسب هستند. میزان مقاومت در برابر آتش در پوششهای متورم شونده از ۳۰ دقیقه تا ۴ ساعت متغیر است و بستگی به ضخامت پوشش و نوع عضو فولادی دارد.
تابلوهای مقاوم در برابر آتش، که به عنوان پانلهای دارای رتبه آتشنشانی نیز شناخته میشوند، صفحات سفتی هستند که از موادی مانند گچ، پشم معدنی یا ترکیبات سیمانی ساخته میشوند. این تابلوها با استفاده از پیچ یا فیش به عضو فولادی متصل میشوند و پوششی محافظ تشکیل میدهند که فولاد را از حرارت عایق میکند. تابلوهای مقاوم در برابر آتش مقاومت بسیار خوبی در برابر آتش دارند و ضریب مقاومت آنها از ۶۰ دقیقه تا ۴ ساعت متغیر است. این تابلوها معمولاً در ساختمانهای تجاری و صنعتی استفاده میشوند، به ویژه در مناطقی که ظاهر زیبایی چندان مهم نیست، مانند اتاقهای مکانیکی و زیرزمینها. تابلوهای مقاوم در برابر آتش نصب آسانی دارند و قابل برش برای انطباق با اشکال پیچیده هستند و بنابراین برای محافظت از اعضای فولادی با هندسههای نامنظم مناسب میباشند.
پوشش بتنی یک روش سنتی حفاظت منفعل در برابر آتشسوزی است که شامل احاطه عضو فولادی با بتن میشود. بتن دارای جرم حرارتی بالا و هدایت حرارتی پایین است و بنابراین عایق بسیار خوبی در برابر آتش فراهم میکند. پوشش بتنی میتواند به صورت ریزشی (درجا) یا پیشساخته اجرا شود و میتواند با میلگردها تقویت شود تا استحکام و دوام آن افزایش یابد. رتبه مقاومت در برابر آتش در پوشش بتنی به ضخامت بتن و نوع سنگدانه مورد استفاده بستگی دارد. این روش معمولاً در پلها، ساختمانهای صنعتی و سازههای بلند استفاده میشود که نیاز به مقاومت بالا در برابر آتش و استحکام سازهای دارند. با این حال، پوشش بتنی وزن و ابعاد عضو فولادی را افزایش میدهد که ممکن است بر طراحی کلی سازه تأثیر بگذارد.
سیستمهای حفاظت فعال از حریق (AFP) با تشخیص و سرکوب آتشسوزی قبل از اینکه بتواند به سازه فولادی آسیب قابل توجهی وارد کند، حفاظت غیرفعال در برابر حریق را تکمیل میکنند. سیستمهای AFP رایج شامل سیستمهای اسپرینکلر خودکار، سیستمهای هشدار حریق و سیستمهای کنترل دود هستند. سیستمهای اسپرینکلر خودکار مؤثرترین سیستم AFP برای سازههای فولادی هستند، زیرا میتوانند به سرعت آتش را سرکوب کرده و دمای عضو فولادی را کاهش دهند. سیستمهای اسپرینکلر با خروج آب هنگامی که دما از حد مشخصی فراتر رود، عمل میکنند و با خنک کردن فولاد مانع از رسیدن آن به دمای بحرانی میشوند. سیستمهای هشدار حریق، دود یا گرما را تشخیص داده و ساکنان و خدمات اضطراری را مطلع میکنند تا امکان تخلیه به موقع و سرکوب آتش فراهم شود. سیستمهای کنترل دود به مدیریت گسترش دود کمک میکنند، باعث بهبود دید و کاهش خطر استنشاق دود توسط ساکنان میشوند.
ملاحظات طراحی برای حفاظت در برابر آتشسوزی در سازههای فولادی شامل رتبه مقاومت در برابر آتش که توسط مقررات ساختمانی تعیین شده، نوع عضو فولادی، محل قرارگیری عضو فولادی (در معرض دید یا پوشیده)، و نیازهای زیباییشناختی پروژه میشود. مقررات و استانداردهای ساختمانی، از جمله مقررات بینالمللی ساختمان (IBC)، اوروکد 3 و BS 476، حداقل رتبه مقاومت در برابر آتش را برای سازههای فولادی بر اساس نوع کاربری، ارتفاع ساختمان و خطر آتشسوزی مشخص میکنند. به عنوان مثال، یک ساختمان اداری بلندمرتبه ممکن است نیازمند رتبه مقاومت در برابر آتش به مدت 2 ساعت برای ستونها و تیرهای فولادی باشد، در حالی که یک انبار ممکن است به رتبهای معادل 1 ساعت نیاز داشته باشد. مهندسان همچنین باید ویژگیهای حرارتی عضو فولادی، از جمله سطح مقطع و هدایت حرارتی آن را هنگام انتخاب سیستم حفاظت در برابر آتش در نظر بگیرند. اعضای فولادی در معرض دید به حفاظت در برابر آتش مقاومتری نسبت به اعضای پوشیده نیاز دارند، زیرا مستقیماً در معرض آتش قرار میگیرند. همچنین نیازهای زیباییشناختی ممکن است بر انتخاب سیستم حفاظت در برابر آتش تأثیر بگذارند، به طوری که پوششهای متورمشونده به دلیل ضخامت کم و ظاهر جذابشان برای اعضای فولادی در معرض دید ترجیح داده میشوند.
رعایت مقررات و استانداردهای آتشنشانی برای تضمین ایمنی سازههای فولادی ضروری است. مهندسان و پیمانکاران باید اطمینان حاصل کنند که سیستم حفاظت در برابر آتش، الزامات مربوط به آییننامه ساختمانی مربوطه را رعایت میکند و نصب آن مطابق با مشخصات ارائهشده توسط سازنده انجام شده باشد. آزمونهای مستقل و گواهینامههای سوم شخص برای مواد و سیستمهای حفاظت در برابر آتش نیز اهمیت دارند، زیرا تأییدی مستقل از عملکرد سیستم را فراهم میکنند. بازرسیها و نگهداری منظم سیستمهای حفاظت در برابر آتش نیز برای اطمینان از اثربخشی آنها در طول عمر مفید سازه ضروری است. این امر شامل بازرسی پوششهای متورمشونده از نظر آسیب، بررسی تختههای مقاوم در برابر آتش از نظر وجود صفحات شل یا گمشده و همچنین آزمایش سیستمهای پاشش آب (اسپرینکلر) جهت اطمینان از عملکرد صحیح آنها میشود.
در نتیجه، حفاظت در برابر آتش یک جنبه حیاتی در طراحی و ساخت سازههای فولادی است که نیازمند ترکیبی از سیستمهای حفاظت غیرفعال و فعال در برابر آتش برای تضمین یکپارچگی سازه در هنگام آتشسوزی میباشد. با انتخاب سیستم مناسب حفاظت در برابر آتش، در نظر گرفتن عوامل طراحی و رعایت آییننامهها و استانداردهای آتشنشانی، مهندسان و پیمانکاران میتوانند سازههای فولادی ایجاد کنند که در صورت وقوع آتشسوزی از نظر ایمنی، قابلیت اطمینان و مقاومت، عملکرد مناسبی داشته باشند. با شدت گرفتن مقررات ایمنی در برابر آتش، توسعه مواد و سیستمهای پیشرفته حفاظت در برابر آتش به طور مداوم باعث بهبود عملکرد آتشنشانی سازههای فولادی خواهد شد.
EN
