مقاوم‌سازی ساختمان در برابر آتش سوزی و حریق

یک استراتژی موفق در زمینه مقاوم‌سازی ساختمان در برابر آتش سوزی و حریق شامل بررسی مواد در جلوگیری از عبور شعله‌ها می‌باشد. این امر اطمینان می‌دهد که سطوح مناسب حفاظت در صورت وقوع آتش‌سوزی برای یک ساختمان فراهم شده و با مقررات سختگیرانه ساختمانی و ساخت‌وساز هماهنگ است.

حفاظت در برابر آتش‌سوزی و پیامدهای آن در ساختمان‌ها برای افراد، حیوانات و دارایی‌های مادی اهمیت فراوانی دارد. از این رو، مقرراتی درخصوص رفتار مصالح و اجزای ساختمانی در برابر آتش‌سوزی وجود دارد. هدف اصلی مقاوم‌سازی ساختمان جلوگیری از وقوع آتش‌سوزی، مهار آن و ایمن‌سازی مسیرهای فرار و نجات است.

راه‌های فرار یکی از اجزای حیاتی در اقدامات مقاوم‌سازی ساختمان‌ها در برابر آتش‌سوزی و حریق هستند. این اقدامات مشابه دیگر تدابیر ایمنی مانند نصب علائم هشداردهنده حریق، استفاده از پارتیشن‌های مقاوم در برابر آتش و به‌کارگیری اجزای مقاوم در برابر آتش‌سوزی می‌باشند. طبقه‌بندی مواد و اجزای ساختمانی بر اساس میزان مقاومت آن‌ها در برابر آتش نیز از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است و در طراحی و ساخت ساختمان‌های ایمن نقش دارد.

علاوه بر این، اقدامات فنی و سازمانی برای حفاظت از ساختمان‌ها در برابر آتش‌سوزی وجود دارد. اقدامات فنی شامل نصب تجهیزات آتش‌نشانی مانند کپسول‌های آتش‌نشانی، سیستم‌های اسپرینکلر، دودکش‌ها و سیستم‌های اعلام حریق خودکار است. از طرف دیگر، اقدامات سازمانی مانند رعایت مقررات ایمنی آتش‌نشانی، برگزاری تمرینات عملی، تدوین دستورالعمل‌ها و حضور افسران ایمنی آتش‌نشانی نیز از جمله تدابیر حفاظتی به شمار می‌آیند.

حفاظت در برابر آتش‌سوزی در ساختمان‌ها به‌دلیل پیچیدگی‌های زیاد، چالشی بزرگ در فرآیند برنامه‌ریزی است. از نظر قانونی، مقررات سخت‌گیرانه‌ای برای این امر وجود دارد. الزامات مربوط به ساختمان‌ها، مانند کلاس‌های مختلف مقاومت در برابر آتش، در مقررات عمومی ساختمان و همچنین قوانین ویژه برای هر نوع ساختمان یافت می‌شود. به‌طور کلی، هرچه اندازه ساختمان بزرگ‌تر باشد، الزامات مربوط به حفاظت در برابر آتش بالاتر خواهد بود.

تفاوت بین کلاس مصالح ساختمانی و کلاس مقاومت در برابر آتش

کلاس مقاومت در برابر آتش یک پارامتر تعیین کننده در حفاظت سازه در برابر آتش است. این تعریف می‌گوید که یک جزء ساختمان تا چه مدت می‌تواند در برابر آتش مقاومت کند؛ بدون اینکه عملکرد خود را از دست بدهد.

رفتار مصالح ساختمانی در برابر آتش در DIN 4102-1 و در سیستم طبقه‌بندی اروپایی DIN EN 13501-1 ارزیابی شده و به طبقات مصالح ساختمانی تقسیم می شود. از آن‌جایی که این تعامل مصالح ساختمانی را در نظر نمی‌گیرد، استانداردهای بیشتری برای رفتار اجزای ساختمان در برابر آتش وکلاس‌های مقاومت در برابر آتش وجود دارد.

خواص طبقه مصالح ساختمانی و کلاس مقاومت در برابر آتش اساساً متفاوت است. طبقات مصالح ساختمانی تعیین می‌کند که آیا یک مصالح ساختمانی قابل احتراق بوده و به‌راحتی یا به سختی قابل اشتعال است. از طرف دیگر کلاس مقاومت در برابر آتش نشان می‌دهد که یک قسمت از ساختمان چند دقیقه می‌تواند آتش را تحمل کند. اگر یکی از مصالح ساختمانی قابل احتراق نباشد، باز هم می‌تواند در معرض حرارت زیاد ذوب نشده و برای مدت طولانی تحمل بار داشته باشد؛ مانند فولاد. چوب متضاد مثال ذکر شده است؛ زیرا قابل احتراق بوده اما در آتش ذوب نمی‌شود، بلکه ذغال می‌شود و بنابراین عملکرد خود را برای مدت طولانی‌تری انجام می‌دهد.

تصمیمات مربوط به انتخاب مصالح می‌تواند به نوعی بر انتخاب دیگر بخش‌ها و اجزای ساختمان نیز اثر بگذارد.

عوامل مؤثر بر مدت زمان مقاومت ساختمان در برابر آتش سوزی و حریق

• بار آتش (یک یا چند طرفه)

میزان و نوع بار آتش وارده به ساختمان که می‌تواند بر اساس اینکه بار از یک یا چند طرف وارد می‌شود، متفاوت باشد.

• مواد ساختمانی یا ترکیب مورد استفاده

نوع و ویژگی‌های مواد ساختمانی استفاده شده در سازه، مانند بتن، فولاد یا چوب، تأثیر زیادی بر مقاومت در برابر آتش دارند.

• ابعاد اجزاء (ابعاد مقطع، باریک شدگی، فاصله‌های مرکزی)

اندازه و ابعاد مقاطع مختلف سازه که شامل ابعاد عرضی، باریک شدگی و فاصله‌های مرکزی اجزاء هستند، بر میزان تحمل آتش تأثیر می‌گذارند.

• طراحی سازه‌ای (اتصالات، پشتیبانی‌ها، براکت‌ها)

نحوه طراحی اتصالات و پشتیبانی‌های سازه، از جمله براکت‌ها و سایر اجزاء ارتباطی، بر عملکرد ساختمان در برابر آتش تاثیر دارد.

• سیستم استاتیکی (بارگذاری ایستا یا غیر ایستا، انتقال بار یک محوری یا دو محوری، محدودیت‌ها و…)

سیستم استاتیکی سازه و نحوه انتقال بارها، همچنین محدودیت‌های موجود در طراحی سازه، بر مقاومت در برابر آتش اثر می‌گذارند.

• درجه استفاده از استحکام‌های مواد ساختمانی به دلیل بارهای خارجی

میزان بهره‌برداری از استحکام‌ مواد ساختمان در مقابل بارهای خارجی که می‌تواند بر رفتار سازه در برابر آتش تأثیر بگذارد.

• چیدمان پوشش‌ها (پوشش، گچ، سقف‌های معلق)

نحوه چیدمان و نوع پوشش‌های مختلف سازه، شامل پوشش‌های دیوار، سقف و سایر عایق‌ها، نقش مهمی در میزان مقاومت در برابر آتش دارند.

استاندارد کلاس‌های مقاوم‌سازی ساختمان در برابر آتش سوزی و حریق

بسته به مدت زمان مقاومت در برابر آتش، اجزاء ساختمان به کلاس‌های مختلف مقاومتی تقسیم می‌شوند که گاهی اوقات به‌عنوان کلاس‌های محافظت در برابر آتش نیز شناخته می‌شوند. مدت زمان مقاومت در برابر آتش به رفتار آتش، مواد ساختمانی استفاده شده و همچنین استحکام و موقعیت آن‌ها در اجزاء ساختمان بستگی دارد. تقسیم‌بندی به کلاس‌ها با الزامات بازرسی ساختمان مقایسه می‌شود.

چندین عامل هنگام انتخاب ماده مقاوم در برابر آتش مورد توجه قرار می‌گیرد؛ از جمله توانایی‌های باربری آن، هدایت حرارتی و تمایل آن به فساد. در ادامه ما خواص مواد رایج ساختمانی مقاوم در برابر آتش را بررسی خواهیم کرد:

آجر و ملات

یک آجر به‌صورت جداگانه دارای مقاومت بالایی در برابر حرارت است و قادر است دمای حداکثر 1200 درجه سانتی‌گراد را تحمل کند. یکی از دلایل رایجی که آجرها دارای رتبه بالایی برای مقاومت در برابر آتش هستند، این است که معمولاً در کوره‌های آجرپزی ساخته می‌شوند.

با این‌حال، دیوارهای آجری اغلب با ملات کنار هم قرار می‌گیرند که به‌عنوان یک ماده مقاوم در برابر آتش، کارایی کمتری دارد. ملات یکی از اجزای سازنده در ساخت‌وساز بنایی است و برای پر کردن فضاهای میان بلوک‌ها و آجرهایی که با هم ترکیب می‌شوند ، مورد استفاده است.

مواد تشکیل‌دهنده ملات‌ها (معمولاً ترکیبی از خاک رس، سیمان، آهک و ماسه) باعث می‌شود در برابر آتش و حرارت مقاوم باشند. بااین‌حال، افزایش شدید دما می‌تواند باعث ترک‌خوردگی و انبساط ملات شود. باوجود این، آجر همچنان به‌عنوان پرکاربردترین ماده مقاوم در برابر آتش برای ساختمان‌ها باقی مانده و به‌طور گسترده‌ای برای دیوارهای خارجی و سایر عناصر رایج ساختمانی استفاده می‌شود.

سنگ

سنگ تحت‌تأثیر آتش آسیب می‌بیند و هنگامی که به‌طور ناگهانی خنک شود، مستعد تجزیه است. بسته به نوع خاص سنگ، واکنش‌های آزادکننده گرما می‌توانند تفاوت‌های زیادی داشته باشند. به عنوان مثال، گرانیت هنگام قرار گرفتن در معرض حرارت منفجر می‌شود و بنابراین هنگام استفاده به‌عنوان ماده ساختمانی، نیاز به مدیریت ریسک گسترده‌ای دارد. درحالی‌که حرارت زیاد معمولاً باعث فروپاشی سنگ آهک می‌شود، ترکیب خاص سنگ سنداستون (که از ذرات معدنی ریز و تکه‌های سنگ تشکیل شده) باعث می‌شود که بتواند شرایط آتش‌سوزی متوسط را تحمل کند و احتمال ترک‌خوردن و خرد شدن آن مانند سایر مواد سنگی کمتر است.

چوب

درحالی‌که چوب به‌عنوان هادی معمولی حرارت شناخته می‌شود، چوبی که در ساخت‌وساز سنگین استفاده می‌شود، می‌تواند در برابر آتش باشد. سطح مقاومت مواد ساختمانی در برابر آتش اغلب پس از افزودن مواد شیمیایی سطحی مانند فسفات آمونیوم، سولفات و کلرید روی متفاوت خواهد بود. همچنین می‌توان چوب را رنگ‌آمیزی کرد تا لایه اضافی از حفاظت در برابر آتش فراهم شود.

مواد مقاوم در برابر آتش نباید با مواد ضد آتش اشتباه گرفته شوند. مواد ضد آتش به گونه‌ای طراحی شده‌اند که در مقایسه با برخی از همتایان قابل اشتعال‌تر خود مانند تخته سه‌لایه و فیبر برد، بسیار کندتر می‌سوزند.

فولاد

فولاد با یکپارچگی ساختاری پایدار و استحکام کششی بالا شناخته می‌شود. ساختمان‌های فولادی در برابر تخریب مقاوم هستند و اثرات منفی موجودات مضر، زنگ‌زدگی و پوسیدگی را تحمل می‌کنند. با این حال، فولاد توانایی زیادی در مقابله با دمای آتش ندارد و هنگامی که برای مدت طولانی در معرض آتش قرار گیرد، تیرهای فولادی دچار افتادگی می‌شوند و ستون‌ها خم می‌شوند که منجر به فرورفتن ساختار خواهد شد. دماهای بالای 600 درجه سانتی‌گراد می‌توانند باعث وارد شدن فشار به فولاد و نرم شدن آن شود و در دمای 1400 درجه سانتی‌گراد، فولاد به طور کامل ذوب می‌شود.

به همین دلیل، حفاظت در برابر آتش یک عامل حیاتی در طراحی سازه‌های فولادی است. مالکان سایت و مدیران پروژه باید از همان ابتدا با کارشناسان حفاظت در برابر آتش مشورت کنند. این کارشناسان می‌توانند اقداماتی مانند رنگ‌های متورم شونده را توصیه کنند تا رتبه مقاومت در برابر آتش را بهبود بخشند. این رنگ در معرض دماهای شدید لایه‌ای کربنی ایجاد می‌کند که لایه اضافی از حفاظت را برای تیرهای فولادی فراهم می‌آورد. برای اطلاعات بیشتر، می‌توانید با ما در تماس باشید.

بتن

چگونگی رفتار بتن تحت دماهای بالا به ترکیب مواد آن بستگی دارد. به عبارت دیگر، کیفیت سیمان و مصالح استفاده‌شده برمقاومت ساختمان در برابر آتش سوزی و حریق تأثیر می‌گذارد. معمولاً بتن می‌تواند دماهای تا 1000 درجه سانتی‌گراد را به مدت حدود شصت دقیقه تحمل کند؛ قبل از اینکه شروع به از دست دادن استحکام خود کند.

شیشه

مشابه سنگ، شیشه هنگامی که در معرض حرارت قرار گیرد و سپس به‌طور ناگهانی خنک شود، ترک می‌خورد و خرد می‌شود. به دلایل ایمنی، تیم‌های ساخت‌وساز معمولاً از شیشه‌های تقویت‌شده، سخت‌شده و لمینت‌شده استفاده می‌کنند. این شیشه‌ها، به‌ویژه آن‌هایی که دارای سیم‌کشی فولادی هستند، مقاومت بیشتری در برابر آتش نسبت به شیشه‌های معمولی دارند.

چدن

چدن اغلب به‌عنوان یک ماده ساختمانی رایج استفاده نمی‌شود؛ زیرا رفتار آن تحت دماهای بالا مشکلاتی به‌همراه دارد. هنگامی که چدن در معرض حرارت قرار گیرد و سپس به‌طور ناگهانی خنک شود، به قطعات خرد می‌شود. به همین دلیل، معمولاً با آجرکاری یا ماده مقاوم‌تر و پایدارتر در برابر آتش مانند بتن پوشش داده می‌شود.

با این حال، این مواد نمی‌توانند %100 در برابر آتش مقاوم باشند. در نهایت، هیچ ماده‌ای وجود ندارد که نتواند توسط اثرات حرارت تخریب شود. به همین دلیل است که حفاظت غیرفعال در برابر آتش از این اهمیت برخوردار است. انتخاب مواد مناسب تنها بخشی از فرآیند حفاظت از ساختمان‌ها در برابر آتش می‌باشد.