Балалар үйірлері: Өрт қауіпсіздігі шаралары

Болаттың өрт кезіндегі әрекетін түсіну: беріктіктің төмендеуі, шекті мәндер және материалдық нақтылық

Құрылымдық болаттың жоғары температурада (500°C–700°C) көтеретін жүктің қабілетін қалай жоғалтатыны

Өртке ұшырағанда құрылымдық болат өте тез, сызықты емес беріктік төмендеуін бастан өткереді — бұл құбылыс ең маңыздысы, 500°C пен 700°C арасында байқалады. 550°C-та қорғалмаған болат өзінің қалыпты температурадағы аққыштық шегінің тек ~60%-ын сақтайды; бұл көрсеткіш 600°C-та ~40%-ға, ал 700°C-та барынша 20%-ға дейін төмендейді. Бұл төмендеу үш өзара байланысты механизмнен туындайды:

• Өткір даму , бұл иілу мен иілу кернеуін туғызады
• Созылу модулінің төмендеуі , бұл жүк астындағы иілу шамасын арттырады
• Металлургиялық фазалық өзгерістер , кристалдық бүтіндіктің бұзылуына әкеледі

Себебі жылу сіңіру типтік конструкциялық конфигурацияларда оның шашылуынан тезірек жүреді, сондықтан қорғалмаған болат рамалардың көпшілігі 15–30 минут ішінде құлау порогына жетеді. Маңыздысы, бұл температура–беріктік арасындағы байланыс өндірістік қоймалардан бастап коммерциялық көпқабатты ғимараттарға дейінгі барлық ғимарат түрлерінде тұрақты түрде сақталады, сондықтан ол барлық болат конструкциялық ғимараттардың жобасында негізгі ескерілетін фактор болып табылады.

Неге отқа төзімді болат отқа төзімсіз болатқа қарағанда нашар жұмыс істейді — металлургиялық және жобалау саласындағы салдарлар

Жоғары беріктіктегі болаттарды, мысалы, ASTM A514-ті әдеттегі көміртекті болаттармен, мысалы, ASTM A36-мен салыстырғанда, бұл күштірек болаттар қалыпты температурада жақсы жұмыс істесе де, өрт жағдайларында олардың әрекет етуінде белгілі бір айырмашылық бар. Мәселе оларды күшейту үшін қолданылатын кейбір қоспалардан туындайды. Ванадий мен ниобий әдетте беріктікті арттыру үшін пайдалы, бірақ температура шамамен 400 °C-тан жоғары көтерілген кезде бұл элементтер карбидтер түзеді, олар ыдырайды. Бұл ыдырау өрт кезінде тез жүреді және стандартты болат маркаларымен салыстырғанда құрылымдық тұрақтылықтың тезірек жоғалуына әкеледі.

Дизайн шешімдері бұл аралықты одан әрі кеңейтеді: жоғары беріктікті бөліктер әдетте тиімділік үшін жұқа болады, бұл беттің массаға қатынасын және жылу сіңіру жылдамдығын арттырады. Сондықтан теңестірілген өртке төзімділікке қол жеткізу үшін қосымша қалың немесе берік пассивті қорғау қажет болады — осылайша материалды таңдау болат құрылымдық ғимараттардың техникалық талаптарында маңызды фактор болып табылады.

Болат құрылымды ғимараттар үшін пассивті өртке қарсы қорғау: сырлар, тақталар және интеграцияланған жүйелер

Интумесцентті сырлар мен цементтік тақталар: таңдау критерийлері, өртке төзімділік рейтингтері (R30–R120) және қолданыс кезіндегі қызмет көрсету талаптары

Интумесцентті сырлар шамамен 250°C-тан жоғары температурада химиялық реакцияға түседі және төмен өткізгіштікті көпіршіктелген көмір қабатын түзіп ұлғаяды, бұл болаттың 550°C-қа дейінгі сындық температураға жетуін кешіктіреді. Цементтік тақталар 1000°C-тан жоғары температураны шыдай алатын тығыз минералды құрамдар арқылы физикалық изоляция қамтамасыз етеді. Негізгі таңдау критерийлеріне мыналар жатады:

• Өртке төзімділік рейтингтері интенсивді ұлғайғыш жүйелер сенімді түрде R30–R120 (30–120 минут) көрсеткіштерін қамтамасыз етеді; цементті тақталар оптималды құрамдарда осы көрсеткішті R240-қа дейін кеңейтеді
• Техникалық қызмет көрсету интенсивді ұлғайғыш қабаттар зақымдану, коррозия немесе қабаттардың бөлінуін бақылау үшін екі рет жылына тексерілуі тиіс; цементті тақталар орнатылғаннан кейін және герметиктелгеннен кейін минималды қызмет көрсетуді ғана қажет етеді
• Қолдану контексті қабаттар эстетикалық талаптарды қанағаттандыратын архитектуралық түрде ашық болат құрылымдарға сай келеді; тақталар механикалық әсерлерге төзімділігі жоғары өнеркәсіптік ортада (циклдық өмір салмағы бойынша 15–30% төмен) құны төмен болуы арқылы артықшылық береді

Екі жүйенің де қолданылуы өндірушінің нұсқаулары мен үшінші тараптың сертификаттауына (мысалы, UL 1709, EN 13381-8) сәйкес белгіленуі және орнатылуы тиіс, осылайша расталған өнімділік қамтамасыз етіледі.

Болат конструкциялардың бүтіндігін сақтайтын, бірақ ғимараттың сыртқы қабығының өнімділігін төмендетпейтін өртке төзімді қабырға қаптамасы мен изоляция шешімдері

Қазіргі заманғы отқа төзімді сыртқы қабырға қаптамасы — тас түйіршіктері немесе кальций силикаты сияқты жанбайтын негіздерді — жылу, құрылыс және ауа-райы сипаттамаларын бір уақытта қамтамасыз ету үшін болаттан жасалған панельдерге орналастырады. Бұл жүйелер энергия мен өртке қарсы нормаларға сыйымдылық жоғалтпай сәйкес келеді:

• Стандартты өрт сынақтарында от таралуына қарсы тұру мен болаттың температурасын 90 минуттан кем емес уақыт бойы 400°C-тан төмен ұстап, U-мәндері ≤ 0,28 Вт/м²К-ге жету
• Аралық конденсацияны болдырмау үшін бу өткізгіш мембраналарды қолдану — өрт тоқтату қабатының уақыт өте келе тұрақтылығын сақтау
• Қайта жабдықталған шешімдерде кездесетін жылу өткізгіштіктің болмауы — қоршау қабатының үздіксіз жұмыс істеуі мен өрт кезіндегі болат температурасының болжанатын профилін қамтамасыз ету

Егер бұл шешімдерді дизайндың ерте сатысында интеграцияласақ, онда олар өртке қарсы пассивті қорғау мақсаттарымен қатар барлық ғимараттың тұрақты даму көрсеткіштерін де қолдайды.

Болат құрылымды ғимараттарда өрт таралуын шектеуге арналған бөлімдеу стратегиялары

Ұлыбританияның AD B және BS 9999 стандарттарына сәйкес желдеткіш перделер, өрт қабырғалары және өткел орындарын тұтып өрт бөлімдерін әзірлеу

Бөлімдеу — болат құрылымды ғимараттарда өрт таралуын шектеуге және құрылымдық бүтіндікті сақтауға арналған ең тиімді стратегия. Қабаттарды жеке өртке төзімді аймақтарға бөлу арқылы болат элементтерге әсер ететін жылулық кернеу локализацияланады және адамдардың қауіпсіз шығу уақыты қамтамасыз етіледі. Бұл жүйені үш өзара байланысты компонент анықтайды:

• Өрт қабырғалары , жанбайтын материалдардан жасалған және 60–120 минут өртке төзімділік деңгейіне ие, негізгі құрылымдық кедергілер ретінде қызмет етеді. Олардың конструкциясы жылулық иілу мен іргелес болат бағандар немесе аркалардың уақытынан бұрын қирауын болдырмау үшін анкерлеу үздіксіздігін ескеруі тиіс
• Желдеткіш перделер , таван астында вертикальды түрде ілінген, үлкен көлемді кеңістіктерде (мысалы, қоймаларда) жылу қабаттануын реттейді. Олар су шашқыштармен синергиялық әрекеттеседі: жылу таван деңгейінде ұсталып, уақытылы іске қосылуын қамтамасыз етеді және төменгі деңгейдегі болатқа түсетін сәулелену ағынын азайтады
• Тесіктердің тұйықталуын қамтамасыз ететін герметиктер тесіктердің тұйықталуын қамтамасыз ететін герметиктер — өрт кезінде ашық тесіктерді жабу үшін кеңейіп немесе көмірленетін материалдардан жасалған, олар құбырлар, желілер мен сымдардың айналасына орнатылады. ҚҰ Біріккен Патшалықтың Өрт қауіпсіздігі журналы (2023 ж.) деректері бойынша, жеткіліксіз герметизациялау — инциденттен кейінгі аудиттерде бөлімшелердің жұмысының тоқтауының негізгі себебі болып табылады

Біріккен Патшалықтың өрт қауіпсіздігі туралы нормативті құжаттары (Расталған құжат B, том 2 және BS 9999) бөлімшелердің максималды ауданын пайдалану қаупіне қарай белгілейді: жалпы өнеркәсіптік пайдалану үшін — 2 000 м²-ге дейін, жоғары қаупі бар сақтау үшін — 500 м²-ге дейін. Дұрыс іске асырылуы адамдардың қашу уақытын 30–90 минутқа ұзартады және тізбекті құлау ықтималдығын қатты төмендетеді.

Болат конструкциялы ғимараттардағы белсенді өрт қауіпсіздігінің интеграциясы мен жұмыс істеу протоколдары

Су шашу жүйелері, жылу сезгіш кабельдер және тұман сенсорлары: NFPA 13 және IBC стандарттарына сәйкес болат каркасқа интеграцияланған

Белсенді өрт қауіпсіздігі жүйелерін тек анықтау мен жою үшін ғана емес, сонымен қатар болаттың жылулық өзіндік қасиеттерімен үйлесімділігі үшін де жобалау керек. NFPA 13 стандартына сәйкес су шашыратқыш желілері төмендегілер арқылы сенімді жұмыс істейді:

• Өрт әсері кезіндегі болаттың жылулық кеңеюі мен мүмкін болатын иілуін ескеретін гидравликалық есептеулер
• Спринклердің дұрыс бағытталуын және шашырату үлгісінің бүтіндігін сақтайтын иілгіш орнату кронштейндері мен буынды асылғыштар
• Сулы құбырлы жүйелерде су қатып қалуға байланысты ақаулардың пайда болуын болдырмау үшін суық аймақтарда жылу беретін кабельдер — бұл өртке реакция беру дайындығын қамтамасыз етеді

Тұтас болат рамалы кеңістіктерде тұман детекторлары сәуле типті детекторлардың (олар кедергіге ұшырап, ауа ағысын бұзуға склонды) орнына ауа сынамасын алу және фототекшелі технологияларды қолдану арқылы кеңістіктегі көптеген кедергілерден туындайтын жиі кездесетін интерференция мәселелерін болдырмайды. Дұрыс іске қосылған кезде бұл жүйелер өрттің пайда болуынан кейін 90 секунд ішінде іске қосылады (NFPA 72 бойынша), нәтижесінде болат температурасы 550°C-тағы беріктік төмендеу порогына жеткенге дейін өртті жоюға жиі қол жеткізеді.

Тұрғын үйлердің, өнеркәсіптік және қоймалық болат құрылымды ғимараттардағы тазалық сақтау, шығу жолдарын басқару және өртке төзімді есіктердің нормаларға сайлығы

Пассивті және белсенді өрт қорғанысының толық пайдасын алу үшін операциялық тәртіп өте маңызды — әсіресе өртке ұшырау қаупін көтеретін жанғыш қойылымдар орналасқан өнеркәсіптік және қойма жағдайларында. Негізгі нұсқауларға мыналар кіреді:

• Спринклерлік жабдықтау мен өрт сөндірушілерге кіру үшін сақтау қойма рейкалары арасында кемінде 1,8 м таза өткелдерді сақтау
• Кемінде 90 минутқа есептелген домалақ өртке төзімді есіктердің әртөрлі функционалды сынақтарын тоқтамына өткізу, соның ішінде автоматты жабылу механизмдері мен төменгі жабысу қабатының бүтіндігін тексеру
• Фотолюминесцентті шығу жолын көрсететін белгілерді орнату және оларды ай сайын тексеру — электр қуатының жоғалуы немесе тұман жағдайында да көрінетіндігін қамтамасыз ету

5 000 м²-ден асатын қоймалар үшін IBC талап ететін тұтқындалған тұтқынды тұтқындарда қауіпсіздік алармасы белгіленген кезде магниттік ұстап тұратын құрылғылары бар отқа төзімді есіктер қажет. Factory Mutual компаниясының залалдың алдын алу бойынша деректері осындай интеграцияланған бөлімдеу оттың таралу жылдамдығын 70%-ға дейін азайтатынын растайды, бұл тек қана жануды тоқтату құралдарына сүйенетін құрылымдарға қарағанда.