خانه » مقالات » آموزش » اهمیت و جایگاه حفاظت اجزای سازه‌ای ساختمان‌ها در برابر حریق

اهمیت و جایگاه حفاظت اجزای سازه‌ای ساختمان‌ها در برابر حريق

نگارنده:

|

Share

|

(1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars)

تاریخ نگارش:

تاریخ آخرین تغییرات:

متن مقاله

آتش‌سوزی همه ساله جان عده كثيری از شهروندان را گرفته و يا جراحات شديدي به آن‌ها وارد می‌سازد. وجود اين پديده که در ساختمان‌ ها 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 در برابر حريق یکی از مهم ترین مسائل در ساختمان ها می باشد.

رشد روز افزون شهرنشينی و تمرکز گرایی و احداث ساختمان های مرتفع، يا با مساحت های بالا، يا با دسترسي نا مناسب جهت نيروهاي امدادی وآتش نشانی، سبب می‌شود گسترش حريق و افزايش شديد دما در زمان‌های ابتدايی وقوع حریق 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- رعایت اصول ایمنی جهت حفاظت اجزای سازه‌ ای ساختمان‌ در برابر حريق

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- مسائل مهم جهت حفاظت اجزای سازه‌ ای ساختمان‌ در برابر حريق

حفاظت اجزای سازه ای ساختمان ها در برابر حریق با درك و شناخت استانداردها، مقررات و تحقيقات

با عنایت به اینکه حجم قابل توجهي از مطالب آئین نامه‌های ساختمانی 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- استانداردها و آئین نامه ها در مورد حفاظت ساختمان‌ ها در برابر حريق

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

۴- استانداردهای 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 حريق مقرر شده كه:

– طراحي و ساخت ساختمان‌ها طوری باشد كه با توجه به كاربری، ابعاد به مدت مناسب در برابر حريق مقاوم باشد.

– از گسترش حريق به فضاها يا ساختمان های مجاور جلوگيری شود.

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

فصل ۳-۲ مبحث سوم مقررات ملي ساختمان، ويرايش ۱۳۹۲ تحت عنوان ساختارها، ارتفاعات و مساحت ها، صراحتا به اين موضوع اشاره می‌ کند.

در نشريه ۴۴۴ آمده است: سازه ساختمان بايد طوری طراحی شود که در حریق پايداری آن حفظ شود.

يعني اجزای باربر ساختمان بايد بدون از دست دادن پایداری در برابر اثرات حريق براي مدت مناسبی مقاومت نمايند.

۱-۴- 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 و حفاظت اجزای سازه‌ ای ساختمان‌ در برابر حريق به طور كامل بيان گرديده است.

۲-۴- استاندارد NFPA

در فصل ۸ اين استاندارد نيز بيان شده که مصالح و مواد مصرفي در ساختار ساختمان ها، باید متناسب با نوع ساختارهاي پنج گانه 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 تقسیم‌ بندی شده كه در آن آمده است:

عناصر و اجزای سازه‌ ای نباید از مقادير مشخص شده در گروه‌های مشخص شده كمتر باشد.

همچنين ابعاد، مساحت و ارتفاع ساختمان ها نيز بايستي مطابق گروه‌های ساختاری 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.

۳-۴- 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 باید در برابر حریق مقاوم باشند. از جمله:

  • تیر ها
  • ستون ها
  • ديوار های باربر و …

در استاندارد NFPA 557 كه در رابطه با تعيين بار حريق Fire Load براي استفاده در حفاظت اجزای سازه ای ساختمان در برابر حريق می‌ باشد 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.

۵- شناخت ویژگی‌ های سازه ساختمان و ارتباط آن با دمای ناشی 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.

۱-۵- نمودار دما – زمان

با توجه به شناخت دماي بحرانی اجزاي سازه‌ای در ساختارهاي فولادی:

باید نگاه قابل توجه و عميقی به نمودار دما – زمان استاندارد نيز داشته باشيم.

استاندارد دمای 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.

۶- تعيين زمان حفاظت اجزای سازه‌ ای ساختمان‌ در برابر حريق

مبناي تعيين زمان ساعت موردنیاز دوام اجزای سازه‌ای ساختمان ها در برابر حريق؛

  • ساختار ساختمان
  • كاربري ساختمان ها
  • ارتفاع و ابعاد آن

 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 حفاظتی ويژه برای ديوارهای بيرونی بناها مطابق جدول ۳ – ۲ – ۲ – ۱ ضروری است:

عدد سمت چپ = ديوار های خارجي عدد ميانی = ستون ها، تير ها، اعضای باربر

عدد سمت راست = ساختار كف

۵- انواع مواد و روش های اجرائی حفاظت ساختمان‌ در برابر حريق

به طور كلی مواد و محصولات مقاوم حريق، طبق استانداردها در سه گروه به شرح ذيل تقسیم بندی می‌شوند:

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

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

۳- برد های مقاوم حریق

– لازم به ذكر است كليه مواد و محصولات مقاوم حريق، جهت تأمین حفاظت لازم اجزاي سازه ای باید:

– طبق استانداردهاي معتبر ملي و بین المللی معتبر مورد تست قرار بگیرند.

– از مراجع و سازمان‌های ذيصلاح و معتبر تاییدیه بگیرند.

– دارای تاییدیه بوده و دارای روش كاری استاندارد باشند.

۶- شناخت انواع ساختارهای ساختمانی جهت حفاظت ساختمان‌ در برابر حريق

۱-۶- ساختارهای سوختنی

ساختار، اعضای باربر و ديوارهای 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.

۲-۶- ساختار های غير سوختنی

– مشخصات استفاده از مصالح در اين دسته ساختار مانند دسته مقاوم حريق است.

– با اين تفاوت كه به مقاومت حريق و محافظت حريق كمتری نياز خواهد بود.

– به طور كلي اعضاي باربر و سازه بنا بايد تا دو ساعت بتواند در برابر يك حريق مقاومت كند.

ساختارهاي غير سوختنی بر اساس ساعت مقاومت حريق اعضای باربر در مواضع مختلف بنا به دو گروه تقسیم می شوند:

۱ و ۲ ساعت مقاوم حريق

صفر و ۲ ساعت مقاوم حريق

۳-۶- ساختارهای مقاوم حريق

بناهايي را شامل می‌شوند كه اعضاي باربر و سازه در آن‌ها با مصالح غير سوختني مانند بتن ساخته شده اند.

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 .

ساختارهای مقاوم حريق خود بر اساس ساعت مقاومت حريق و رتبه حفاظتی بخ دو گروه تقسیم می شوند:

۳ و ۴ ساعت مقاوم حريق

صفر، ۱ و ۲ ساعت مقاوم حريق

آشنایی با برخی اصطلاحات

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:

جهت شناسايی مقاومت و رفتار مصالح، فرآورده‌های، اعضاء و اجزاي ساختماني در مقابل آتش‌سوزی انجام می شود.

این آزمایش 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 سنجيده می شود.

انرژی آزاد شده از یک کیلوگرم چوب بلوط قرمز معادل كه مقدار آن برابر ۸/ ۱۷مگاژول بر كيلوگرم است.

۷- بحث در مورد حفاظت اجزای سازه‌ ای ساختمان‌ در برابر حريق

حفاظت اجزای سازه ای ساختمان ها در برابر حریق يك مسئله مهم در طراحي ساختمان ها است.

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 از بحث حفاظت اجزای سازه‌ ای ساختمان‌ در برابر حريق

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 و مشاورین شرکت فنی و مهندسی #آبادگستر_تاسیسات_ایرانیان (مشاور، طراح، ناظر و مجری مورد تایید سازمان آتش نشانی) با شماره تماس ۹۸۲۱۹۱۳۰۵۰۶۸+ داخلی ۱۰۵ یا ۱۲۵ همواره آماده پاسخگوئی به سوالات شما همراهان گرامی می‌باشند.

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 می‌باشد.

فهرست