مقاوم سازی سازه های فولادی در برابر حریق و پوشش های ضد حریق سازه فولادی 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 حایز اهمیت است و پس از میبایستی امکان امدادرسانی توسط نیروهای آتش نشانی و اکیپ امداد و نجات فراهم شود و در نهایت، پایداری ساختمان به عنوان سرمایه ملی میبایستی حفظ شود.
مقاوم سازی سازهها در برابر آتش یکی از مقولههای مهم در صنعت ساختمان میباشد. این امر در کنار تامین سیستمهای اعلام و اطفا حریق میتواند تضمینکننده ایمنی ساختمان باشد. در صورتیکه سیستمهای اطفا به هر دلیل، توانایی خود را در خاموش نمودن آتش از دست داده باشد، سازه مقاوم سازی شده پایداری خود را برای تامین زمان امداد رسانی حفظ خواهد نمود، بدین صورت که نیروهای امداد رسانی زمان کافی برای خروج افرادی که در محاصره آتش قرار دارند را فراهن سازند تا پیش از فروریزی ساختمان، امکان خاموش نمودن حریق فراهم گردد.
حریق در اقع یک واکنش اکسیداسون گرمازا است که گرمای حاصل از این آزادسازی به صورت حریق مشهود است. حریق از نظر نوع مواد سوختی به به دو دسته مجزا تقسیم میشود:
این حریق ناشی از سوخت مواد سلولزی نظیر چوب، کاغد، الوار و… میباشد. ویژگی اصلی این حریق، رسیدن دما در مدت کمتر از 10 دقیقه به حدود 600 درجه سانتیگراد است.
حریق هیدروکربنی یکی از خطرناکترین گونهی حریق است. این حریق ناشی از سوختهای هیدروکربنی و ترکیبات شیمیایی میباشمد که عموما در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی رخ میدهد. شاخصه اصلی این نوع حریق، افزایش سریع دما است به صورتی که دما در مدت کمتر از 10 دقیقه به بیش از 1000 درجه سانتیگراد میرسد.
تفاوت اصلی بین این دو حریق، زمان رسیدن به ماکزیمم دماست. حریق هیدروکربنی در حدود 8 دقیقه به دمای 900 درحه سانتیگراد می رسد. در حالی که در حریق سلولزی، در حدود 60 دقیقه طول میکشد تا به دمای مشابه برسد.
الف) سازه فلزی:
وقتی سازه فولادی در معرض حریق قرار میگیرد، بسته به سطح و حجم فولاد، ظرف مدت 15-5 دقیقه دمای فولاد به 470-500 درجه سانتیگراد میرسد. در این دما تقریبا فولاد نیمی از مقاومت خمشی خود را از دست میدهد. بسته به نوع کاربری و میزان بار بر روی سازه، به طور کلی میتوان گفت که ستونهای باربر در 550 درجه سانتیگراد و تیرهای باربر در 620 درجه در دمای بحرانی خود قرار میگیرند و در صورت رسیدن هریک به این محدوده دمایی، قابلیت تحمل بار خود را به طور کامل از دست میدهند و سازه فرو خواهد ریخت.
ب) سازه بتنی:
در این سازهها مقاومت مکانیکی بتن در مقابل حرارت پسس از دمای 200 درجه سانتیگراد به شدت کاهش مییابد و و با افزایش دما تا حدود 500 درجه این مقاومت تا حدود 50% کاهشمییابد. همچنین بر اثر تخریب آب متبلور موجود در بتن، بتن متلاشی خواهد.
محافظت در مقابل حریق شامل سیستمهای طراحیشده پیچیدهای است که هدف نهایی آن جلوگیری از احتمال تماس مستقیم آتش با قسمتهای سازهای بنا، سازه و… میباشد.
دو تعریف مجزا جهت مقابله با آتش بیان شده است:
این سیستمها به هنگام حریق در اثر دود، حرارت یا نور ناشی از آتش فعال شده و اخطار میدهند. اما این سیستمها به تنهایی قابلیت مقابله با حریق را ندارند.
از این سیستمها جهت محافظت از سازههای فلزی و بتنی استفاده میشود. با اعمال این سیستم، رسیدن دمای سازه به دمای خم شدن و ریزش فولاد با متلاشی شدن شدن ساختار بتن را تا مدت خاصی به تاخیر میاندازد.
این پوششها غالبا از مواد معدنی نسوز و سنگدانههای سبک استفاده میشوند. این پوششها به دلیل مقاومت حرارتی بالا و ضریب رسانش گرمایی بسیار پایین، میزان انتقال حرارت را کاهش میدهند. این مواد قادرند بسته به نوع کاربری سازه و نیاز پروژه در ضخامتهای مختلف اجرا شوند و تا حدود 4 ساعت از سازه در مقابل آتش محافظت کنند.
این رنگها جهت محافظت از بخشهای نمایان سازه فلزی در برابر آتش به کار میرود. در هنگام آتش سوزی، با افزایش دما، در سطح این رنگها واکنش شیمیایی رخ میدهد و رنگ منبسط شده به شکل لایهای عایق در میآید که بسته به صخامت طراحی میشوند.
از این سیستم میتوان جهت محاظت از سازه، داکتها، سقفها، کفها و دیوارها در برابر حریق استفاده نمود. این پانلها بسته به کاربرد و نیاز پروژه در ضخامتهای مختلف ارایه میشوند.
پوششهای ضدحریق معدنی شرکت I.A.G برپایه سبکدانههای ورمیکولیت و پرلیت است و براساس دانسیته و پایه بایندر استفاده شده در آن به دو محصول متفاوت، پایه گچی و پایه سیمانی تقسیم میشود.
مزایای پوششهای پاششی معدنی:
این پوششها برپایه مواد معدنی نسوز و سنگدانههای سبک مانند ورمیکولیت و پرلیت میباشند که در برابر حریقهای هیدروکربنی قابلیت مقاومت تا دمای 1200 درجه سانتیگراد به مدت 240 دقیقه را دارد.
همچنین این پوششها در مقابل شوک اولیه ناشی از انفجار یا شوک حرارتی ناشی از حریق هیدروکربنی نیز مقاومت مینماید.
از دیگر مزایای این پوششها:
الف) پایه گچی:
پوششهای ضدحریق برپایه گچی به دلیل چگالی کمتر، سبکتر بوده و برای طبقات بالاتر ساختمان مناسب میباشند. همچنین این پوششها مخصوص قسمتهای داخلی ساختمان بوده و استفاده از آنها برای سازههای خارجی پیشنهاد نمیشود.
ب) پایه سیمانی:
این نوع پوششها چگالی (دانسیته) بالاتری دارند ولی باز هم در مقایسه با ملاتهای پاشش شن وماسه سبکتر هستند و ضخامت اجرای پایینتری دارند. همچنین برای سازههای فلزی و بتنی داخلی و خارجی مناسب می باشد. همچنین به دلیل چگالی بالاتر ان نسبت به پوششهای پایه گچی، برای طبقات پایینتر و زیرزمین مناسب میباشد.
در صنعت ساختمان، پتروشیمی، نیروگاهها، کارخانهها، تونلها، راهروهای زیرزمینی، پوشش مخازن لولهها و کانال کولر و…
طراحی مقاوم سازی سازهها در برابر آتش بایستی مطابق طراحی ضخامت بدست آمده در تست آتش در آزمایشگاه معتبر حریق بر اساس یکی از استانداردهای بینالمللی زیر صورت یرد:
و یا دارای جدول طراحی و گواهینامه فنی از سوی مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی باشد.
همچنین مبحث سوم مقررات ملی ساختمان به مبحث حفاظت از ساختمانها در مقابل حریق میپردازد.
علاوه بر استانداردهای آتش٫ محصول ارایه شده میبایستی دارای استانداردهای پایه زیر باشد:
ضخامت اجرا
حمل و نگهداری
تمامی موارد مورد مصرف جهت مقاومسازی در برابر حریق میبایستی در حالت کیسههای اولیه باز نشده باشند و تا زمان آمادهسازی خشک نگه داشته شوند. این محصولات در کارخانه به صورت خشک و از پیشاختلاط یافته بسته بندی شده و در محل پروژه با آب اختلاط یافته و اجرا میشوند.