اهمیت و جایگاه حفاظت اجزاي سازه‌ای ساختمان‌ها در برابر حريق

۱- حفاظت اجزای سازه ای ساختمان ها در برابر حریق

حفاظت اجزای سازه ای ساختمان ها در برابر حریق بعنوان یکی از اجزای مهم در سیستم ایمنی و آتش نشانی پروژه ها همواره مورد تاکید بوده است، اللخصوص حفاطت سازه ای ساختمان ها که یکی از ارکان اصلی این ساختمان ها به شمار می رود.

آتش‌سوزی همه ساله جان عده كثيري از شهروندان را گرفته و يا جراحات شديدي به آن‌ها وارد می‌سازد.

وجود اين پديده که در ساختمان‌ها امري اجتناب ناپذیر است، علاوه بر خسارات جاني، خسارات مالي فراواني به سرمايه افراد، جامعه و كشور وارد می‌آورد. از این رو رعایت اصول حفاظت اجزای سازه ای ساختمان ها در برابر حریق یکی از مهمترین مسائل در ساختمان ها می باشد.

رشد روزافزون شهرنشيني و تمرکزگرائی و احداث ساختمان های مرتفع، يا با مساحتهای بالا، يا با دسترسي نامناسب جهت نيروهاي امدادي وآتش نشانی، سبب می‌شود گسترش حريق و افزايش شديد دما در زمان‌های ابتدايي وقوع حريق، به سرعت انجام شود.

افزايش ناگهاني دماي حاصل از حريق سبب می‌شود، اجزاي سازه‌ای ساختمان دچار تنش حرارتي شده و درصورت رعايت نكردن تدابير ايمني، به منظور جلوگيري از تنش وارد شده، سازه مقاومت خود راز دست دهد نمی‌تواند نيروهاي وارده بر خود را تحمل نمايد. لذا سبب دفرمه شدن و نهایتاً آوار ساختمان می‌شود.

۱-۱- رعایت اصول ایمنی جهت حفاظت اجزای سازه ای ساختمان ها دربرابر حریق

اقدام مطلوب هنگام آتش‌سوزی اين است كه افراد داخل ساختمان، به سرعت و به طور ايمن تخليه شوند.

لذا بايستي ساختمان طوري ساخته شود كه درصورت وقوع حريق، با توجه به كاربري و ابعادش، پايداري و مقاومت خود را تا مدت زمان مناسبي مدتي كه طبق استانداردهاي معتبر افراد بتوانند از ساختمان موردنظر به موقع و ايمن خارج شوند، حفظ نمايدو حفاظت اجزای سازه ای ساختمان ها در برابر حریق نیز عملگرا باشد.

از طرفي پايداري ساختمان رابطه مستقيمی‌ با پايداري سازه ساختمان دارد كه در اثر فروپاشي اجزاي سازه ای، آوار شدن ساختمان سرانجام آن بوده و درصورت عدم رعايت الزامات و دستورات ايمني لازم در برابر آتش‌سوزی، جان و مال انسان‌ها حفظ نخواهد شد.

لذا رعايت اصول علمی‌ و فني در رابطه با ايمني حريق در طراحي و اجراي ساختمان ها، حفاظت اجزای سازه ای ساختمان ها در برابر حریق ضروري است.

۲-۱- مسائل مهم جهت حفاظت اجزای سازه ای ساختمان ها در برابر حریق

مهمترین مسئله در رابطه با حفاظت اجزای سازه ای ساختمان ها در برابر حریق، درك و شناخت استانداردها، مقررات و تحقيقات در اين زمينه می‌باشد.

با عنایت به اینکه حجم قابل توجهي از مطالب آئین نامه‌های ساختمانی، صرفاً به ايمني حريق اختصاص یافته است.

آئین نامه‌های ساختماني زيادي نيز در سطح ملی و بین المللی به اهمیت این موضوع پرداخته اند.

لذا با توجه به اطلاعات مندرج در اين مقاله مستندات و استانداردهاي معتبر ملي و بين المللي مربوطه و موجود، درك و برداشت‌هاي شخصي متفاوت و متناقضي از بحث حفاظت اجزای سازه ای ساختمان ها در برابر حریق صورت می‌گیرد كه اين بعنوان يك معضل اساسي در اين مقوله مطرح می‌شود.

۳-۱- استانداردها و آئین نامه ها

از جمله استانداردها و آئین نامه‌های معتبر و معروف بين المللي در اين زمينه كه به بررسي و اهميت حفاظت اجزای سازه ای ساختمان ها در برابر حریق، می پردازد که NFPA1 , IBC2 , BS3 است.

 در اين مقاله علاوه بر استانداردهاي معرفي شده از دستورالعمل‌ها، مباحث و آيين نامه‌هاي فني ملي شامل مبحث سوم و نهم مقررات ملي ساختمان، نشريه ۴۴۴ و ۴۴۵ مركز تحقيقات ساختمان و مسكن، نشريات و مكتوبات و مقالات معتبر استفاده شده است.

در اين مقاله ساده‌ترین و کاربردترین اصول و مباني مربوط به حفاظت اجزای سازه ای ساختمان ها در برابر حريق، به منظور درك صحيح و اهميت و جايگاه حفاظت اجزای سازه ای ساختمان ها در برابر حريق ارائه شده است.

 ان شاءا… بتواند در تدابير مهندسي ايمني حريق ساختمان های كشورمان برای حفظ جان و مال افراد مثمر ثمر باشد

۲- استانداردهاي مرتبط با حفاظت اجزای سازه ای ساختمان ها  در برابر حريق

در مبحث سوم مقررات ملي ساختمان، تحت عنوان حفاظت اجزای سازه ای ساختمان ها در برابر حریق مقرر شده كه ضروري است، طراحي و ساخت ساختمان‌ها به نحوي صورت گيرد كه با توجه به كاربري، ابعاد و تعداد طبقات، به مدت مناسبي در برابر حريق مقاومت نموده و از گسترش حريق به فضاها يا ساختمان های مجاور جلوگيري شود.

همچنين عنوان شده، در صورت وقوع حريق، ساختمان با توجه به كاربري و ابعاد خود، تا مدت مناسبي مقاومت و پايداري خود را حفظ نمايد.

همچنينفصل ۳-۲ مبحثسوم مقررات ملي ساختمان، ويرايش ۱۳۹۲ تحت عنوان ساختارها، ارتفاعات و مساحت ها، صراحتاً به اين موضوع اشاره می‌نماید.

در نشريه ۴۴۴ آمده است: سازه ساختمان بايد به گونه‌ای ساخته و طراحي شود كه در صورت وقوع حريق، پايداري آن به مدت مناسبي حفظ گردد.

يعني اجزاي باربر ساختمان بايستي قادر باشند تا بدون اينكه پايداري خود را از دست دهند، در برابر اثرات حريق براي مدت مناسبي مقاومت نمايند.

۱-۲- روش های طراحی ایمنی در برابر آتش سوزی

يكي از روش‌های طراحي ايمني در برابر آتش‌سوزی، محدود كردن و مهار حریق به وسیله فضابندي مقاومت كافي براي اجزاي ساختماني در برابر آتش و تقسيم منطقي فضاها به قسمت‌های کوچکتر است.

خسارات جاني و مالي ناشي از حريق حتی الامکان به مساحت كوچكي محدود شود.

در فصل ۷ استاندارد NFPA5000 بيان شده است: كل ساختمان يا قسمتي از آن با كاربري و تصرف خاص، بايستي در ۵ ساختار ساختمانی تعريف شده با ميزان مقاومت حريق معيني طبقه‌بندی گردند.

زيرا اين ساختارها بايستي نسبت به كاربري، ابعاد، مساحت و ارتفاع در برابر خطرات حريق محدود گردند.

همچنين طبق جدول ۱ تحت عنوان ميزان مقاومت حريق ساختارهاي گروه ۱ الي ۵، مقاومت اجزاي سازه‌ای در برابر حريق به طور كامل بيان گرديده است.

۲-۲- NFPA

در فصل ۸ اين استاندارد نيز بيان شده که مصالح و مواد مصرفي در ساختار ساختمان ها، بايستي متناسب با نوع ساختارهاي پنجگانه بوده و طبق ضوابط مربوطه، مقاومت مناسبي در برابر حريق داشته باشند.

در فصل ۶ استاندارد IBC، ساختار ساختمان ها به منظور مقاومت در برابر حريق به ۵ گروه تقسیم‌بندی شده كه در آن آمده است:

عناصر و اجزاي سازه‌ای نبايستي از مقادير مشخص شده در گروه‌های مشخص شده كمتر باشد.

همچنين ابعاد، مساحت و ارتفاع ساختمان ها نيز بايستي مطابق گروه‌های ساختاري رعايت گردد.

همچنين در فصل۷ همين استاندارد، بخش ۷۰۳ نيز در رابطه با انواع آزمايش حريق استاندارد و ميزان مقاومت در برابر آتش جهت مواد و مصالح مصرفي در ساختار ساختماني، ضوابطي ارائه شده كه در آن، رعايت ميزان مقاومت در برابر آتش اجزاي سازه ای، جزء لاينفك الزامات ساختارهاي پنجگانه بيان شده است.

جلوگیری از شکست Failur 

در Document B استاندارد ساختماني انگلستان BS بيان شده:

به منظور جلوگيري از وجود شكست Failure در ايستايي اجزاي سازه‌ای در ساختمان ها، بايستي حداقل‌های حفاظت ساختمان ها در برابر حریق رعايت گردد.

اين مقاومت به معني جلوگيري از آوار Collapse يا نقص در ايستايي اجزاي ساز‌ه ای می‌شود.

همچنين بيان شده:

كليه اجزاي سازه‌ ای در ساختمان، شامل: تيرها، ستو نها، ديوارهاي باربر و … بايستي مقاومت لازم در برابر حريق را داشته باشند.

در استاندارد NFPA 557 كه در رابطه با تعيين بار حريق Fire Load براي استفاده در حفاظت اجزای سازه ای ساختمان ها در برابر حریق می‌باشد آمده است:

تعيين بار حریق به منظور استفاده پایه‌ای جهت ارزيابي و طراحي عملكرد ساختار ساختمان‌ ها در برابر حريق می‌باشد كه با توجه به اثر بار حريق بر روي سازه ساختمان، قبل از اينكه سازه ایستائی خود را از دست داده و ناپايدار گردد.

ارزيابي صورت گرفته و ساختار ساختماني با توجه به كاربري و بار حريق كه رابطه مستقيم با دوام حريق دارد طراحي گردد.

۳- شناخت ویژگی‌ های سازه ساختمان و ارتباط آن با دماي ناشي از حريق

طبق استانداردها، آئین نامه‌ها و نتايج آزمايشگاهي معتبر، اجزاي ساز‌ه ای ساختمان ها خصوصاً سازه‌های فولادي در برابر مقدار معيني از تنشهای حرارتي دچار شكست می‌شوند و ايستايي خود را از دست می‌دهند.

اين مسئله مهم بيانگر اين است كه اجزاي اصلي و فرعي سازه‌ای ساختماني شامل تير و ستون هاي استاندارد داراي دماي بحراني تقریباً مشخصي در برابر دما می‌باشند.

برای تيرها دماي بحراني ۶۲۰۰C و برای ستون‌ها ۵۵۰۰C تعريف شده است كه اين نتايج از جدول (۲) نيز قابل استخراج می‌باشد.

فولاد به عنوان عضو سازه‌ای در دماهاي حدود ۵۰۰ الي ۵۵۰ درجه سانتی گراد، حدود نيمی‌ از مقاومت خود را از دست می‌دهد که اين عدد بسيار كمتر از دماي يك حريق گسترش يافته در ساختمان حدود۱۲۰۰ – ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد  می‌باشد.

با توجه به شناخت دماي بحراني اجزاي سازه‌ای در ساختارهاي فولادي، ضروري به نظر می‌رسد، نگاه قابل توجه و عميقي به نمودار دما – زمان استاندارد نيز داشته باشيم.

در نمودار دما – زمان استاندارد دماي حريق در زمان های مختلف برای حریق های هیدروکربنی و سلولزی نشان داده شده است. رسيدن به دماي بحراني جهت تيرها و ستون ها، كمتر از ۱۰ دقيقه در حریق های سلولزي و در حریق های هيدروكربني كمتر از ۵ دقيقه می‌باشد.

حال با شناخت اين موضوع، اين نتيجه مشخص می‌گردد كه در بسياري از موارد، دستيابي به مقاومت حريق لازم در سازه ساختمان، بدون استفاده از تدابير محافظتي امکانپذیر نیست و اين موضوع می‌تواند براي اعضاء مختلف ساختمان صادق باشد.

لذا جهت پايداري و ايستايي ساختمان به منظور فرار ايمن و به موقع افراد و حفظ دارائی‌ها و اموال، اجزاي سازه‌ای بايستي در برابر حريق محافظت گردند تا در دماهاي بالاي ناشي از توسعه حريق، سبب ناپايداري و آوار شدن ساختمان و نهايتاً خسارات شديد جاني و مالي نگردند.

درخصوص اجزاي سازه‌ای ساختارهاي بتني نيز ضوابط و دستورالعمل‌هائی تدوين گرديده است كه در آن به نوع بتن، دانه بندی، مشخصات میل گرد و تعداد آن و فاصله سطح نهايي بتن تا میل گردها، به منظور رعايت زمان مناسب در برابر حريق، با توجه به كاربري، ارتفاع و … اشاره شده است.

۴- تعيين زمان حفاظت اجزاي سازه‌ای ساختمان در برابر حريق

مبناي تعيين زمان ساعت موردنیاز دوام اجزاي سازه‌ای ساختمان ها در برابر حريق؛ ساختار ساختمان، كاربري ساختمان ها، ارتفاع و ابعاد آن می‌باشد.

 طبق جدول (۳) فرم هامنطبق با جدول ۱ – ۲ – ۳ مبحث سوم مقررات ملي ساختمان فصل ۲ – ۳ ساختارها، ارتفاعات و مساحتها و يا استانداردهاي NFPA5000، IBC، BS اشاره شده در متن مقاله بوده و قابل استخراج می‌باشد.

جدول ۳ مقاومت حريق تعيين شده براي اعضاي باربر و غير باربر در هر يك از ساختارها برحسب ساعت.

 رعايت ضوابط حفاظتي ويژه براي ديوارهاي بيروني بناها، مطابق جدول ۳ – ۲ – ۲ – ۱ ضروري است:

عدد سمت چپ = ديوارهاي خارجي عدد مياني = ستو نها، تيرها، اعضاي باربر داراي بيش از يك كف و … عدد سمت راست = ساختار كف

۵- انواع مواد و روش های اجرائی حفاظت سازه در برابر حریق

به طور كل مواد و محصولات مقاوم حريق، طبق ضوابط و استانداردهاي مختلف، در سه گروه به شرح ذيل تقسیم بندی می‌شوند:

۱-  مواد مقاوم حریق با پایه معدنی، روش‌های اجرا: بصورت پاششی

۲- (رنگهای مقاوم حریق) به شکل پاشش یا بصورت ماستیک یا خمیر روی سطح اعمال می‌شوند.

۳- بردهای مقاوم حریق لازم به ذكر است كليه مواد و محصولات مقاوم حريق، جهت تأمین حفاظت لازم اجزاي سازه ای، بايستي طبق استانداردهاي معتبر ملي و بین المللی معتبر مورد تست قرار گرفته و از مراجع و سازمان‌های ذيصلاح و معتبر، داراي تأئیدیه بوده و داراي روش كاري استاندارد باشند. به منظور ارائه ديدگاه بهتر در شكل زیر اجزای سازه‌ای یک ساختمان دارای حفاظت در برابر حریق نمايش داده شده است.

۶- انواع ساختارهاي ساختمانی

 ساختارهاي سوختني:

در اين دسته ساختار، اعضاي باربر و ديوارهاي داخلي بنا می‌تواند با هرگونه مصالحي اعم از سوختني و غيرسوختني ساخته شود، هر چند لازم است ساعت مقاومت حريق تعيين شده براي برخي عوامل باربر و مواضع مختلف بنا رعايت گردد. اين دسته ساختار خود شامل دو گروه فرعي يك و صفر ساعت مقاوم حريق است.

ساختارهاي غيرسوختني:

مشخصات استفاده از مصالح در اين دسته ساختار مانند دسته مقاوم حريق است. با اين تفاوت كه به مقاومت حريق و محافظت حريق كمتري نياز خواهد بود و به طور كلي اعضاي باربر و سازه بنا بايد تا دو ساعت بتواند در برابر يك حريق با مشخصات استاندارد مقاومت كند. ساختارهاي غيرسوختني خود بر اساس ساعت مقاومت حريق اعضاي باربر در مواضع مختلف بنا به دو گروه فرعي به شرح زير دسته‌بندی می‌شوند:دو گروه فرعي يك و صفر ساعت مقاوم حريق است.

۱ و ۲ ساعت مقاوم حريق

صفر و ۲ ساعت مقاوم حريق

ساختارهاي مقاوم حريق:

بناهايي را شامل می‌شوند كه اعضاي باربر و سازه در آن‌ها با مصالح غير سوختني مانند بتن، فولاد، آجر و ماسه سيمان، گچ و نظاير آن ساخته شده و هر گروه از اعضاء، داراي ساعت مقاومت حريق لازم و خواسته شده طبق ضوابط هستند. همچنين تمهيدات حفاظت ساختمان ها در برابر حریق مطابق مقررات در آن‌ها اعمال می‌گردد ساختارهاي مقاوم حريق، خود بر اساس ساعت مقاومت حريق و رتبه حفاظتي كه فراهم خواهند كرد، به دو گروه فرعي به شرح زيردسته‌بندی می‌شوند:

۳ و ۴ ساعت مقاوم حريق

صفر، ۱ و ۲ ساعت مقاوم حريق

ميزان مقاومت حريق Fire Resistant Rating: مدتي كه مصالح يا تركيبي از آن، توانايي مقاومت در مقابل آتش مستقيم، مطابق آزمايش حريق استاندارد را داشته باشد.

– آزمايش حريق استاندارد Standard Fire Test:آزمايش يا آزمایش‌های استاندارد ويژه براي شناسايي مقاومت و رفتار مصالح، فرآورده‌های، اعضاء و اجزاي ساختماني در مقابل آتش‌سوزی كه منطبق بر منحني دما – زمان استاندارد صورت می‌گیرد.

بار حریق Fire Load: مقدار كل انرژي حرارتي آزاد شده از كل مواد سوختني موجود در يك ساختمان گفته می‌شود. این میزان بر مبناي انرژي گرمايي آزاد شده از يك كيلوگرم چوب بلوط قرمز خشك شده كه مقدار آن برابر ۸/ ۱۷مگاژول بر كيلوگرم می‌باشد، سنجيده می‌شود.

۷- بحث

حفاظت اجزای سازه ای ساختمان ها در برابر حریق يكي از مسائل مهمی‌ است كه در طراحي ساختمان ها بايد مورد توجه قرار گيرد.

مروري گذرا بر مقررات و آئین نامه‌های ساختماني كشورهاي مختلف، نشان می‌دهد كه حجم قابل توجهي از مطالب اين آئین نامه، صرفاً به ايمني حريق اختصاص دارد و تا حدود زيادي ازقسمت‌های ديگر آئین نامه نيز متأثر از آن هستند.

يكي از اركان مهم و ضروري در هنگام طراحي و اجراي سازه ای ساختمان ها محافظت در برابر آتش است.

در مبحث ايمني حريق، زیرشاخه حفاظت غيرعامل در برابر حريق Passive fire protection خود به مقاوم نمود حريق بالا برد كه اين امر از تدابير ايمني حريق به منظور كاهش صدمات و تلفات جاني و مالي حريق می‌باشد.

۸- نتیجه گیری

حفاظت اجزای سازه ای ساختمان ها در برابر حریق سبب می‌شود، ساختمان تا زمان مناسبي در برابر حريق پايدار باشد که اين امر كمك می‌کند تا در هنگام آتش‌سوزی زمان لازم براي فرار و تخليه افراد ساكن از محل صورت گرفته و زمان لازم براي رسيدن نيروهاي آتش نشانی و امدادي جهت اطفاء و تخليه مصدومين از ساختمانها فراهم گردد. بنابراين دستيابي به مقاومت حريق لازم در ساختمان، بدون تدابير محافظتي امکان پذیر نيست و اين موضوع می‌تواند براي اعضاي مختلف ساختمان نیز صادق باشد.

 

توجه: کارشناسان شرکت فنی و مهندسی #آبادگستر_تاسیسات_ایرانیان (مشاور، ناظر و مجری مورد تائید سازمان آتش نشانی) با شمار تماس ۹۸۲۱۹۵۱۱۹۹۷۰+ داخلی ۱۰۵ یا ۱۲۵ همواره آماده پاسخگوئی به سوالات شما همراهان عزیز بویژه در زمینه حفاظت اجزای سازه ای ساختمان ها در برابر حریق هستند. همچنین شما می‌توانید با ارائه نظرات سازنده خود در بخش نظرات و یا از طریق ارسال به آدرس پست الکترونیکی info@atapars.com ما را در جهت ارتقاء سطح علمی مطالب یاری فرمائید. استفاده از این مطلب با ذکر نام شرکت فنی و مهندسی #آبادگستر_تاسیسات_ایرانیان و یا آدرس سایت www.atapars.com بلامانع است.

Loading
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars
Loading...
    نام نویسنده:
    سید علی موسوی زاویه
    تاریخ انتشار:
    ۰۷ اسفند ۱۳۹۷
بازگشت