اقدامات حفاظتی در برابر آتش برای سازه‌های فولادی

 ۱. حد مقاومت در برابر آتش و مقاومت در برابر آتش سازه فولادی 

مزایای استحکام و شکل‌پذیری بالا، مشخص می‌کند که سازه فولادی دارای ویژگی‌های وزن مرده سبک، عملکرد لرزه‌ای خوب و ظرفیت باربری بالا است. در عین حال، سازه فولادی را می‌توان در محل فرآوری کرد، دوره ساخت کوتاه است و مصالح آن قابل بازیافت هستند. بنابراین، صرف نظر از اینکه سازه‌های فولادی داخلی یا خارجی باشند، به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

اما سازه‌های فولادی یک پاشنه آشیل دارند: مقاومت ضعیف در برابر آتش. به منظور حفظ استحکام و سختی سازه فولادی در برابر آتش برای مدت طولانی و تضمین ایمنی جان و مال مردم، اقدامات حفاظتی متنوعی در پروژه‌های عملی اتخاذ شده است. طبق اصول مختلف پیشگیری از آتش‌سوزی، اقدامات پیشگیری از آتش‌سوزی به روش مقاومت در برابر حرارت و روش خنک‌سازی با آب تقسیم می‌شوند. روش مقاومت در برابر حرارت را می‌توان به روش اسپری و روش کپسوله‌سازی (کپسوله‌سازی توخالی و روش کپسوله‌سازی جامد) تقسیم کرد. روش خنک‌سازی با آب شامل روش خنک‌سازی با ریختن آب و روش خنک‌سازی با شستشوی آب است. در این مقاله، اقدامات مختلف پیشگیری از آتش‌سوزی به تفصیل معرفی شده و مزایا و معایب آنها مقایسه خواهد شد. مقاومت و مقاومت در برابر آتش
حد مقاومت در برابر آتش سازه فولادی به زمانی اشاره دارد که در طی آن عضو، پایداری یا یکپارچگی و مقاومت آدیاباتیک خود را در برابر آتش در طول آزمایش استاندارد مقاومت در برابر آتش از دست می‌دهد.

اگرچه خود فولاد آتش نمی‌گیرد، اما خاصیت ماده فولادی به شدت تحت تأثیر دما قرار می‌گیرد، اما چقرمگی ضربه فولاد در دمای ۲۵۰ درجه سانتیگراد کاهش می‌یابد، و در دمای بالای ۳۰۰ درجه سانتیگراد، نقطه تسلیم و استحکام نهایی به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. در آتش‌سوزی واقعی، شرایط بار بدون تغییر باقی می‌ماند و دمای بحرانی که در آن سازه فولادی پایداری تعادل استاتیکی خود را از دست می‌دهد حدود ۵۰۰ درجه سانتیگراد است، در حالی که دمای کلی آتش به ۸۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد می‌رسد. در نتیجه، سازه فولادی به سرعت تحت دمای بالای آتش تغییر شکل پلاستیکی نشان می‌دهد که منجر به شکست موضعی و در نهایت منجر به فروپاشی کل سازه فولادی می‌شود. اقدامات پیشگیری از آتش‌سوزی باید در ساختمان سازه فولادی انجام شود تا ساختمان از حد مقاومت کافی در برابر آتش برخوردار باشد. از گرم شدن سریع سازه فولادی تا دمای بحرانی در آتش‌سوزی جلوگیری کنید، از تغییر شکل بیش از حد و فروپاشی ساختمان جلوگیری کنید تا زمان گرانبهایی را برای اطفاء حریق و تخلیه ایمنی پرسنل به دست آورید و از خسارات ناشی از آتش‌سوزی جلوگیری یا کاهش دهید.

۲. اقدامات حفاظت در برابر آتش برای سازه‌های فولادی

اقدامات حفاظت از سازه‌های فولادی در برابر آتش‌سوزی طبق اصل به دو دسته تقسیم می‌شود: یکی روش مقاومت حرارتی و دیگری روش خنک‌سازی با آب. هدف از این اقدامات یکسان است: جلوگیری از افزایش دمای قطعه از دمای بحرانی آن در یک زمان مشخص. تفاوت این است که روش مقاومت حرارتی از انتقال گرما به قطعات جلوگیری می‌کند، در حالی که روش خنک‌سازی با آب اجازه می‌دهد گرما به قطعات منتقل شود و سپس برای این منظور به خارج از قطعه منتقل شود.

۲.۱ مقاومت حرارتی

روش مقاومت حرارتی با توجه به مقاومت حرارتی و مقاومت حرارتی مواد پوشش، پوشش مقاوم در برابر آتش به روش پاشش و روش پاشش پوشش برای ساخت پوشش مقاوم در برابر آتش با پوشش یا روش پوشش اسپری برای محافظت تقسیم می‌شود و می‌تواند به روش پوشش توخالی و روش پوشش جامد تقسیم شود. 

۲.۱.۱ روش اسپری کردن

به طور کلی از پوشش رنگ نسوز یا اسپری کردن سطح فولاد استفاده می‌شود، لایه محافظ عایق نسوز تشکیل می‌شود و مقاومت سازه فولادی در برابر آتش را بهبود می‌بخشد. این روش برای مدت طولانی از نسوزهای بسیار سبک وزن استفاده می‌کند و نباید هندسه اجزای فولادی را محدود کرد. این روش از نظر اقتصادی و کاربردی بودن خوب است و کاربرد گسترده‌ای دارد. تنوع پوشش‌های مقاوم در برابر آتش سازه‌های فولادی بیشتر است و تقریباً به دو دسته تقسیم می‌شود: یکی پوشش نازک از نوع پوشش مقاوم در برابر آتش (نوع B)، یعنی مواد مقاوم در برابر آتش انبساطی سازه‌های فولادی؛ نوع دیگر پوشش فیلم ضخیم (H) کلاس B پوشش مقاوم در برابر آتش است که ضخامت پوشش عموماً 2-7 میلی‌متر است و برای رزین‌های آلی ساخته شده و دارای اثر تزئینی خاصی است. هنگامی که ضخامت پوشش در دمای بالا به 0.5 تا 1.5 H می‌رسد، پوشش نازک نازک و سبک وزن پوشش داده شده در سازه‌های فولادی، مقاومت در برابر ارتعاش خوبی در سازه‌های فولادی بدون پوشش داخلی با سقف سبک در سازه‌های فولادی دارد. هنگامی که حد مقاومت در برابر آتش آن 1.5 H و موارد زیر باشد، پوشش مقاوم در برابر آتش نوع H مناسب برای سازه‌های فولادی با ضخامت 8 تا 50 میلی‌متر انتخاب می‌شود که معمولاً در سطوح دانه‌ای مواد اصلی برای مقاومت حرارتی معدنی هستند. مواد عایق، رسانایی حرارتی کمتر با چگالی کم. حد نسوز سازه‌های فولادی با پوشش مقاوم در برابر آتش با ضخامت 0.5 تا 3.0 ساعت. پوشش مقاوم در برابر آتش معمولاً نسوز نیست، مقاومت در برابر پیری دارد، دوام و قابلیت اطمینان بالایی در سازه‌های فولادی پنهان داخلی دارد. تمام سازه‌های فولادی و سازه‌های فولادی ساختمان‌های کارخانه‌های چند طبقه، زمانی که قوانین بالاتر از حد نسوز بودن آن در 1.5 ساعت را تعیین می‌کند، باید پوشش مقاوم در برابر آتش سازه‌های فولادی با پوشش ضخیم را انتخاب کرد.

۲.۱.۲ روش پوشش‌دهی

۱) روش پوشش توخالی: عموماً از تخته یا آجر برای جلوگیری از آتش‌سوزی در امتداد لبه بیرونی اعضای فولادی استفاده می‌شود. کارگاه‌های سازه‌های فولادی صنعت پتروشیمی داخلی عمدتاً از روش چیدمان آجری اعضای فولادی پیچیده شده در سازه‌های فولادی برای محافظت از سازه استفاده می‌کنند. این روش دارای مزیت مقاومت بالا در برابر ضربه است، اما عیب آن این است که فضای بیشتری را اشغال می‌کند و ساخت و ساز با صفحات سبک نسوز، مانند دال تک لایه گچی سیمانی تقویت شده با الیاف برای جلوگیری از آتش‌سوزی، مشکل‌تر است. روش پوشش برای بسته‌بندی جعبه‌ای قطعات فولادی بزرگ با هزینه کم، از دست دادن سطح برای تزئین، صاف بودن بدون آلودگی محیط زیست، مقاومت در برابر پیری و سایر مزایا، چشم‌انداز خوبی برای ارتقاء دارد. ۲) روش پوشش جامد: عموماً با ریختن بتن، اعضای فولادی پیچیده شده و قطعات سازه فولادی کاملاً بسته مانند ستون فولادی مرکز مالی جهانی شانگهای پودونگ، مزیت آن این است که با این روش مقاومت بالا و مقاومت در برابر ضربه وجود دارد، اما عیب آن این است که پوشش بتنی فضای زیادی را اشغال می‌کند. ساخت و ساز مشکل‌ساز است، به خصوص در تیرهای فولادی و مهاربندهای شیب‌دار.

۲.۲ روش خنک‌کننده با آب

روش خنک‌کننده با آب شامل روش خنک‌کننده با ریختن آب و روش خنک‌کننده با پر کردن آب است.

۲.۲.۱ روش خنک‌کننده دوش آب

روش خنک‌کننده اسپری، چیدمان یک سیستم اسپری خودکار یا دستی در قسمت بالایی سازه فولادی است. در صورت آتش‌سوزی، سیستم اسپری شروع به کار می‌کند تا یک لایه آب پیوسته روی سطح سازه فولادی تشکیل دهد. هنگامی که شعله به سطح سازه فولادی گسترش می‌یابد، تبخیر آب گرما را از بین می‌برد و رسیدن سازه فولادی به دمای حد مجاز را به تأخیر می‌اندازد. روش خنک‌کننده دوش آب در ساختمان دانشکده مهندسی عمران دانشگاه تونگجی استفاده می‌شود.

۲.۲.۲ روش خنک‌کننده پر از آب

روش خنک‌سازی با آب، پر کردن آب در اعضای توخالی فولادی است. از طریق گردش آب در سازه فولادی، گرمای جذب شده توسط خود فولاد جذب می‌شود. بنابراین، سازه فولادی می‌تواند دمای پایین را در آتش حفظ کند و به دلیل افزایش بیش از حد دما، ظرفیت باربری خود را از دست ندهد. برای جلوگیری از زنگ‌زدگی و یخ‌زدگی، به ستون‌های فولادی ساختمان ۶۴ طبقه شرکت فولاد ایالات متحده در پیتسبورگ، آب اضافه می‌شود.

۳. مقایسه اقدامات پیشگیری از آتش‌سوزی

روش مقاومت حرارتی می‌تواند سرعت هدایت گرما به اعضای سازه را از طریق مواد مقاوم در برابر حرارت کاهش دهد. به طور کلی، روش عایق حرارتی اقتصادی و کاربردی است و به طور گسترده در پروژه‌های عملی مورد استفاده قرار می‌گیرد. روش خنک‌کننده آب یک اقدام حفاظتی مؤثر در برابر آتش است، اما به دلیل الزامات خاص آن در طراحی سازه و هزینه بالا، در زمینه مهندسی به خوبی ترویج نشده است.

روش مقاومت حرارتی به طور گسترده در حفاظت از سازه‌های فولادی در برابر آتش استفاده می‌شود، بنابراین در ادامه به مقایسه مزایا و معایب روش اسپری و روش روکش در اندازه‌گیری مقاومت حرارتی پرداخته می‌شود.

۳.۱ مقاومت در برابر آتش

از نظر مقاومت در برابر آتش، روش روکش‌کاری نسبت به روش پاشش برتری دارد. مقاومت در برابر آتش بتن، آجر نسوز و سایر مصالح پوششی بهتر از پوشش‌های ضد حریق عمومی است. علاوه بر این، عملکرد ضد حریق تخته‌های جدید ضد حریق نیز نسبت به پوشش‌های ضد حریق برتری دارد. حد مقاومت در برابر آتش آن به وضوح بالاتر از ضخامت مشابه مواد عایق آتش سازه فولادی است، بیشتر از انبساط پوشش‌های ضد حریق.

۳.۲ دوام

از آنجا که دوام مواد روکش فلزی، مانند بتن، بهتر است، به مرور زمان به راحتی خراب نمی‌شود. اما دوام پوشش مقاوم در برابر آتش سازه فولادی همیشه نتوانسته مشکل خوب را حل کند. چه برای فضای باز و چه در داخل ساختمان استفاده شود، جزء آلی پوشش نازک و فوق نازک ضد حریق ممکن است باعث تجزیه، تخریب، پیری و سایر مشکلات شود، به طوری که پودر لایه برداری پوشش یا از بین رفتن عملکرد در برابر آتش را به همراه داشته باشد.

۳.۳ ساخت و ساز

روش پاشش برای جلوگیری از آتش‌سوزی سازه‌های فولادی ساده است و می‌توان بدون ابزارهای پیچیده از آن استفاده کرد. اما کنترل کیفیت ساخت پوشش ضد حریق پاششی ضعیف است، زنگ‌زدایی از مواد پایه، ضخامت پوشش پوشش ضد حریق و رطوبت محیط ساخت و ساز به راحتی قابل کنترل نیست. روش ساخت روکش پیچیده است، به خصوص برای مهاربندی شیب‌دار و تیر فولادی، اما ساخت و ساز قابل کنترل است و کیفیت آن به راحتی تضمین می‌شود. حد ضد حریق را می‌توان با تغییر دقیق ضخامت مواد روکش کنترل کرد.

۳.۴ حفاظت از محیط زیست

روش پاشش در حین ساخت و ساز محیط را آلوده می‌کند، به خصوص تحت تأثیر دمای بالا، می‌تواند گازهای مضر را تبخیر کند. هیچ گونه انتشار سمی در ساخت و ساز، محیط استفاده عادی و دمای بالای آتش وجود ندارد که برای حفاظت از محیط زیست و ایمنی پرسنل در آتش سوزی مفید است.

۳.۵ اقتصاد

روش پاشش ساده، دوره ساخت کوتاه و هزینه ساخت پایینی دارد. اما قیمت پوشش ضد حریق بالا است و از آنجا که پوشش دارای معایبی مانند فرسودگی است، هزینه نگهداری آن نیز بیشتر است. هزینه ساخت روش بسته‌بندی بالا است، اما قیمت مواد ارزان و هزینه نگهداری آن کم است. به طور کلی، روش کپسوله‌سازی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است.

۳.۶ کاربردپذیری

روش پاشش محدود به هندسه اجزا نیست و به طور گسترده برای محافظت از تیرها، ستون‌ها، کف‌ها، سقف و سایر اجزا استفاده می‌شود. این روش به ویژه برای محافظت در برابر آتش سازه‌های فولادی سبک، سازه‌های شبکه‌ای و سازه‌های فولادی با شکل خاص مناسب است. روش روکش‌کاری در ساخت و ساز پیچیده است، به خصوص برای تیرهای فولادی و اعضای مهاربندی شیب‌دار. روش روکش‌کاری عموماً بیشتر برای ستون‌ها استفاده می‌شود و برای پاشش به طور گسترده مورد استفاده قرار نمی‌گیرد.

۳.۷ فضای اشغال شده

حجم پوشش مقاوم در برابر آتش مورد استفاده در روش پاشش کم است و در روش پوششی از مواد پوششی مانند بتن و آجر نسوز استفاده می‌شود که فضا را اشغال می‌کنند و استفاده از فضا را کاهش می‌دهند. همچنین کیفیت مواد پوششی نیز بیشتر است.

 ۴. خلاصه کنید

از بحث مطرح شده می‌توان نتایج زیر را استخراج کرد:

۱) در اتخاذ اقدامات حفاظت در برابر آتش برای سازه‌های فولادی باید تأثیر عوامل زیادی مانند نوع قطعه، سختی ساخت، الزامات کیفیت ساخت، الزامات دوام و مزایای اقتصادی در نظر گرفته شود.

۲) با مقایسه روش اسپری کردن با روش کپسوله کردن، مزایای اصلی روش اسپری کردن در فرآیند ساخت ساده است و ظاهر اجزا پس از اسپری کردن تغییر زیادی نمی‌کند. مزایای اصلی روش بسته‌بندی، هزینه کم، عملکرد خوب در برابر آتش و دوام است.

۳) انواع اقدامات پیشگیری از آتش‌سوزی مزایا و معایب خاص خود را دارند. در کاربردهای مهندسی، آنها می‌توانند از یکدیگر بیاموزند و کاستی‌های یکدیگر را جبران کنند. و می‌توانند اقدامات مختلفی را برای ایجاد چندین خط دفاع در برابر آتش انجام دهند.

با داشتن یک انبار و مرکز فرآوری مدرن در شمال چین، می‌توانیم طیف گسترده‌ای از محصولات فولادی: نورد گرم و نورد سرد، از جمله طیف گسترده‌ای از میلگردهای تجاری، محصولات سازه‌ای و لوله‌ای را برای شما فراهم کنیم. با دستگاه‌های برش پلاسما، لیزر و اکسی، سوراخکاری صفحات CNC و مارکینگ پلاسما و یک خط سوراخکاری کاملاً مجهز، می‌توانیم تمام محصولات فولادی برش خورده، سوراخکاری شده، مهر شده و آماده استفاده شما را تأمین کنیم.

طیف محصولات ما:

1. لوله فولادی(گرد / مربع / شکل خاص / SSAW)
2. لوله برق(EMT/IMC/RMC/BS4568-1970/BS31-1940)
3. مقطع فولادی نورد سرد(سی / زد / یو / ام)
4. نبشی و تیر فولادی(زاویه V / پرتو H / پرتو U)
5. داربست فولادی سرپا نگه داشتن
6. سازه فولادی(کارهای قاب)
7. فرآیند دقیق روی فولاد(برش، صاف کردن، صاف کردن، پرس کردن، نورد گرم، نورد سرد، مهر زنی، سوراخکاری، جوشکاری و غیره. طبق نیاز مشتری)

از فولاد سازه‌ای، فولاد ماشین‌کاری و فولاد لوله‌ای گرفته تا لوله‌های تجاری و میلگردهای تجاری، ما تمام لوازم و خدمات فولاد خانگی، تجاری و صنعتی مورد نیاز شما را ارائه می‌دهیم.

شرکت گروه فولاد رنگین کمان تیانجین، با مسئولیت محدود

تینا

موبایل: 0086-13163118004

ایمیل:tina@rainbowsteel.cn

وی چت: ۵۴۷۱۲۶۳۹

وب:www.rainbowsteel.cn

وب:www.tjrainbowsteel.com