اهمیت و نقش سیستم های آتش بند در پیشگیری و ایمنی از حریق ساختمان‌ها

یکی از ارکان مهم در علم ایمنی حریق بحث جلوگیری از گسترش داخلی حریق در ساختمان ها می باشد که در اکثر دستورالعمل ها و استانداردهای بین المللی ضوابطی جهت آتش بند (Fire Stop) نمودن اجزای مقاوم حریق در ساختمان ها به منظور تأمین میزان مقاومت حریق آنها تهیه و تدوین شده است.

ساختمان ، ایمنی ، دود بند

 مقدمه

 آتش سوزی عامل مخربی است که همه ساله جان عده زیادی از مردم جهان را به کام مرگ می کشاند و تأثیرات منفی و مخربی نیز بر اموال و دارایی های شخصی و عمومی می گذارد.

با توجه به توسعه شهرسازی و صنعتی شدن جامعه بشری از اوایل قرن بیستم، خسارات ناشی از آتش سوزی نیز به دلایلی همچون افزایش ساخت ساختمان های وسیع و بلند مرتبه با کاربری های متفاوت و در مجاورت یکدیگر، استفاده بیشتر نسبت به سال های قبل از مصالح جدید و قابل اشتعال (به ویژه مواد پلیمری، ساخت وجود انبارهای بزرگ مواد اولیه در کنار محل های با تصرف انسانی، تراکم بیشتر بار سوختی نسبت به گذشته در فضاهای سربسته) و عدم استفاده از سیستم نوین ایمنی و آتش نشانی به صورت کامل از جمله عوامل این افزایش ها می باشد. بنابراین اگرچه در سال های اخیر رشد روزافزون تکنولوژی در ساختمان خطر وقوع حوادث را کاهش داده است امام از طرف دیگر در صورت وقوع حریق صدمات شدیدتر و وسیعی پیامد آن خواهد بود که می تواند به یک فاجعه انسانی و اقتصادی تبدیل شود.

یکی از ارکان مهم در علم ایمنی حریق بحث جلوگیری از گسترش داخلی حریق در ساختمان ها می باشد که در اکثر دستورالعمل ها و استانداردهای بین المللی ضوابطی جهت آتش بند[۱]  نمودن اجزای مقاوم حریق در ساختمان ها به منظور تأمین میزان مقاومت حریق [۲] آنها و نیل به این هدف مهم تهیه و تدوین شده است. در هنگام طراحی ساختمان ها جهت محصور نگه داشتن حریق، زون های حریقی در نظر گرفته می شود که می بایست در هنگام وقوع آتش سوزی، حریق در حدفاصل این زون ها محدود گردد. به طور حتم سقف، کف و دیوارها در فضای مختلف می بایست پاسخگوی مدت زمان مشخصی  مقاومت در برابر حریق را دارا باشند؛ تا تخلیه ایمن و به موقع افراد از یک ساختمان در هنگام آتش سوزی با توجه به محصور نمودن حریق و افزایش پایداری ساختار ساختمان، به طور صحیح صورت پذیرد.

در این مقاله به بررسی کلی سیستم های آتش بند الزامات و نقش آن در ایمنی حریق ساختمان ها پرداخت شده و از استانداردهای معتبر بین المللی همچون NFPA ، UL ، ASTM و آیین نامه های ملی معتبر در ساختمان ها مانند مبحث سوم مقررات ملی ساختمان و نشریه ۴۴۴ مرکز تحقیقات مسکن نیز استفاده شده است.

 

آشنایی با مفاهیم سیستم آتش بند از دیدگاه استانداردها :

تعریف سیستم آتش بند در استاندارد ۵۰۰۰ NFPA :

 

یک سیستم با ویژگی خاص که دارای اجزا یا ساختار مرکبی از مواد می باشد که گشودگی اطراف آیتم های نفوذی  در زون آتش (مانند کابل ها، سینی کابل ها، لوله های تأسیسات آب و فاضلاب، کانال تأسیساتی و اتصالات مربوط به آنها و …) که از منافذ دیوار کف یا سقف مقاوم حریق عبور می کنند را به منظور جلوگیری از گسترش و پیشرفت حریق [۳] پر کرده و درزبندی می نماید.

 

تعریف سیستم آتش بند در کدهای ایمنی حریق کشور ایالات متحده عربی (UAE) :

مجموعه مواد یا ترکیبی از مواد که به منظور حفظ یکپارچگی میزان مقاومت حریق سازه توسط اثر سد کنندگی آن در برابر پیشروی سطحی شعله، دود و گازهای سمی و داغ از میان منافذ، درزها، گشودگی ها و پیرامون گشودگی ها نصب می شوند را آتش بند گویند.

 

تعریف سیستم آتش بند در نشریه ۴۴۴ مرکز تحقیقات و مسکن :

یک ماده، وسیله یا ساختار که به منظور مقاومت در برابر عبور شعله و حرارت برای یک مدت زمان مشخص از منافذ و گشودگی های موجود در یک جز سازه ای مقاوم حریق نصب می شود.

این منافذ ممکن است برای عبور کابل، سینی کابل، کانال، لوله و اجزای مشابه در جز سازه ای مقاوم حریق ایجاد شده باشند.

در یک تعریف جامع، سیستم آتش بند زیرمجموعه سیستم حفاظت غیرعامل[۴]  بوده و از عناصر و مواد مختلف که به منظور درزبندی[۵] آیتم های نفوذی، گشودگی ها، منافذ، روزنه ها در کف یا سقف و دیوارهای مقاوم حریق در زون آتش انواع ساختارها، به منظور جلوگیری از گسترش و پیشروی شعله، دود و گازهای داغ مورد تشکیل شده است.

محل استفاده سیستم های آتش بند در ساختارهای ساختمانی :

 

در ساخت و سازهای کنونی در کشور ما معمولاً اسکلت سازه ها به دو شکل اسکلت فلزی و بتنی ساخته می شوند که هر یک در مقابل حریق تا مدت زمان مشخصی مقاومت می نماید و اگر تمهیدات بیشتری همچون سیستم های عامل و محافظت غیرعامل تواماً برای آنها دیده نشده باشد در هنگام وقوع آتش سوزی، حریق توسعه یافته و سازه پس از طی مدت زمانی مقاومت در هم فرو می ریزد در این قسمت به محاسن و نحوه صحیح محافظت غیرعامل با روش های محافظت از داکت ها و تأسیسات در این زمینه می پردازیم.

در هنگام طراحی ساختمان ها جهت محصور نگه داشتن حریق، زون های حریقی در نظر گرفته می شود که می بایست در هنگام وقوع آتش سوزی، حریق در حدفاصل این زون ها محدود گردد به طور حتم سقف ها و دیوارها در فضای مختلف می بایست پاسخگوی مدت زمان مشخصی (همانطوری که در طراحی ها طبق دستورالعمل های استاندارد شده لحاظ می گردد) مقاومت در برابر حریق را دارا باشند. از آنجایی که بیشترین سهم تعیین زمان برای مقاومت در مقابل حریق یک سازه را زمان تخلیه انسان ها از آن مکان اختصاص دارد لذا میزان تصرف انسانی در هر سازه امری بسیار مهم و تعیین کننده می باشد. به همین منظور استفاده از سیستم هایی که در هنگام وقوع آتش سوزی به درستی عمل نموده و یا اگر نصب گردیده اند به درستی عمل نمایند امری بسیار مهم و حیاتی می باشد که می تواند به ازای هر اشتباه و یا سهل انگاری در نصب این امر منجر به وارد آمدن خسارات سنگین مالی و جانی گردد.

در میان انواع سیستم های محافظت عامل و غیرعامل در برابر حریق، سیستم های آتش بند یکی از روش های محافظت غیرعامل از تأسیسات در مقابل حریق می باشند که می بایست جهت نصب این سیستم از یک پیمانکار تخصصی استفاده نمود این پیمانکار تخصصی می بایست از کدها و استانداردهای حریق در بخش های مختلف ساختمان همچون دیوارها و سقف ها آگاهی داشته باشد تا از حساسیت دقت در نحوه نصب آگاه بوده و بتواند سیستم فایراستاپ طراحی گردیده را توسط نیروهایی که آموزش لازم و کافی را طی دوره هایی تخصصی سپری نموده اند به درستی نصب نماید.

با توجه به اینکه مسیرهای عبور تأسیسات طبق آیین نامه های موجود می بایست در مقابل حریق با سیستم های آتش بند و دودبند محافظت شوند و از آنجایی که عموماً حریق از طریق مسیرهای توزیع تأسیسات (نظیر اتاق های تأسیسات و شفت ها و محل عبور کابل ها و سینی کابل ها و لوله ها) که با عنوان فضاهای پنهان از آن نام برده می شود شکل می گیرد و به دیگر بخش ها من جمله المان های اصلی سازه سرایت می نماید در صورت محدود ماندن حریق در همین بخش امکان گسترش و حجم خسارات وارده نیز کاهش می یابد. شکل شماره (۱) ، (۲) و (۳) نحوه آتش بندی آیتم های نفوذ کننده در ساختار مقاوم حریق را نمایش می دهد.

 

لذا با عنایت به لزوم محافظت از جان انسان ها به ویژه در فضاهایی همچون کاربری های عمومی و تجاری و اداری که تصرف انسانی در آنها بیشتر از سایر کاربری های دیگر می باشد لزوم جلوگیری از انتشار حریق و دود و گازهای داغ در                ساختمان و محافظت از تأسیسات و تجهیزات موجود در یک ساختمان با استفاده از بکارگیری سیستم های آتش بند ضروری می باشد. دود و گازهای سمی به عنوان یکی از مشتقات حریق به سرعت قبل از حرارت و شعله های آتش خود را به طبقات رسانده و باعث تاریک نمودن مسیرهای منتهی به مسیر فرار و خفگی و در نهایت از بین رفتن انسان ها می شود. حال باید توجه داشت که چگونه می توان حریق را تا مرحله اطفا کنترل نمود و از گسترش آن از یک زون به زون دیگر و وارد نمودن خسارات جلوگیری نمود. استفاده از سیستم های آتش بند و دودبند باعث می شود شعله و دود برای مدت زمان معینی (مطابق با الزامات ساختارهای ساختمانی) مهار و از پیشروی و گسترش آن جلوگیری شود.

از طرفی بین زون بندی های آتش معمولاً نقاط ضعف و شکستگی وجود دارد که باید با مواد آتش بند پر و مسدود شوند، این فضاها عبارتند از :

• اطراف لوله ها (فلزی یا پلاستیکی)
• اطراف کابل ها و سینی کابل ها
• درزهای ساختمانی (درز انبساط یا درز اجرایی)
• اطراف کانال های هوارسانی (با پوشش ایزولاسیون و یا بدون ایزولاسیون)
• اطراف چهارچوب درب ها و پنجره هایی که در منطقه حریق هستند یا از دیوارها و سقف های مقاوم در برابر حریق عبور کرده اند.

از جمله دلایلی که می بایست حریق در یک منطقه (زون حریق) محصور بماند می توان به موارد زیر اشاره نمود :

• کمک به جلوگیری از، از بین رفتن انسان ها توسط دود و گازهای سمی ناشی از حریق
• جلوگیری از نفوذ و توسعه حریق
• زمان لازم جهت تخلیه ساکنین
• جلوگیری از خسارت بیشتر و در نتیجه از بین رفتن تمام تأسیسات
• جلوگیری از تخریب کلی ساختمان
• کمک به تیم اطفا از این جهت که هر چه دامنه حریق محدودتر باشد اطفا ممکن پذیرتر می باشد.
• جلوگیری از انسداد مسیرهای تخلیه از دود و گازهای سمی

 

انواع ویژگی های سیستم های آتش بند جهت اجزای نفوذی :

 

• سیستم های آتش بند به منظور جلوگیری از پیشروی شعله، دود و گازهای داغ و سمی به درجات زیر تقسیم بندی می شوند که بایستی این موضوع در طراحی و اجرای سیستم های آتش بند مدنظر قرار گیرد.
• درجه بندی F :
• مدت زمانی که یک سیستم آتش بند مطابق آزمایش ASTM E8146 پیشروی آتش را از طریق منفذ محدود می کند.
• درجه بندی T :
• مدت زمانی که سیستم آتش بند منفذ، شامل عنصر نفوذ کننده، حداکثر افزایش دما به سمت مخالف حریق از طریق منفذ را به حداکثر ۱۸۱ درجه سلسیوس (۳۲۵ درجه فارنهایت) بالاتر از دمای محیط محدود می سازد، در صورتی که آزمون براساس ASTM E814 انجام شود.
• درجه بندی L :
• میزان نشتی هوا بر حسب فوت مکعب در دقیقه در فوت مربع (معادل مترمکعب در دقیقه در مترمربع) از سیستم آتش بند جهت عناصر نفوذ کننده در دمای محیط و با اختلاف فشار معادل Pa75 (پاسکال) در دمای ۲۰۴ درجه سلسیوس را شامل می شود که براساس آزمون UL 14797 انجام می شود. این خاصیت سیستم های آتش بند به منظور جلوگیری از نفوذ دود و گازهای داغ سمی می باشد.

 

انواع مواد و مصالح جهت سیستم های آتش بند :

 

مواد و مصالح معدنی (بنایی) :

 

مواد و مصالح مناسب برای پر و مسدود کردن روزنه های نفوذی عبارتند از انواع دوغاب ها و ملات های سیمانی، آهکی، گچی و خاکی و همچنین خاک رس و …

لازم به ذکر است استفاده از آتش بند کردن به روش های سنتی و مواد و مصالح بنایی دارای معایبی به شرح زیر می باشد :

• عدم انبساط حجم در هنگام آب شدن مصالح پی وی سی (دقایق اولیه)
• چسبندگی کمتر به دیوارهای اطراف
• مشکلات اجرا
• جمع شدگی در قبل و هنگام حریق
• امکان ناسازگاری عبوری ها (خوردگی و عدم حرکت برای مثال آهک و گچ نباید در مجاورت لوله های فلزی مصرف شوند)
• مشکلات در تعویض یا تعمیر عبوری ها
• مشخص نبودن زمان مقاومت آنها

 

 مواد مصنوعی :

 

این مواد در مجاورت آتش یا گرما انبساط حجم می نمایند و در دو کلاس ارائه می شوند :

 مواد منبسط شونده :

 

این مواد بر اثر حرارت افزایش حجم پیدا کرده و جای خالی مواد ذوب شده (مانند لوله های پلاستیکی و کابل) را پر می کنند همچنین این مواد قادرند تا مدت زمان مشخصی در مقابل مشتقات حریق همچون آتش، حرارت و دود و گازهای سمی مقاومت نموده و از گسترش حریق جلوگیری به عمل می آورند.

 مواد ساده :

 

این مواد بر اثر حرارت افزایش حجم پیدا نمی کنند ولی قادرند که تا مدت زمان مشخصی در مقابل آتش، حرارت و دود و گازهای سمی مقاومت کنند. اینگونه مواد بیشتر در اطراف عبوری هایی که در درجه حرارت پایین ذوب و یا تغییر شکل پیدا نمی کنند، مانند لوله های فلزی به کار می روند. همچنین این مواد قابلیت شکل پذیری در مقابل حرکات ناشی از انقباض و انبساط را دارا می باشند.

مواد آتش بند همگی قادر هستند در بتون و آجر بکار روند .

عواملی همچون استاندارد طراحی، ضخامت دیوار و یا سقف، ابعاد بازشو و یا منفذ، زمان مقاومت مورد نظر، جنس مواد گذرنده از بازشو، کاربرد نهایی بازشو، فاصله بازشوها از یکدیگر و عواملی چند، تعیین کننده در انتخاب نوع و ضخامت مواد ضدحریق می باشند.

سیستم های آتش بند براساس میزان مقاومت در برابر حریق و ابعاد و سایز بازشو و قطر تأسیسات عبوری و نوع آن و حجم تأسیسات و فاصله عبوری ها از یکدیگر و همچنین محل آن که در سقف و یا دیوار باشند طراحی می گردند و جهت پوشش تمامی دیتایل ها کمپانی های تولید کننده محصولات آتش بند طیف گسترده ای از محصولات را به بازار عرضه می نمایند و در یک سازه امکان نصب چندین دیتایل از موارد اشاره گردیده وجود دارد که در این میان یکی از موارد مهمی که نقش اساسی داشته، استفاده از یک پیمانکار تخصصی می باشد که توانایی نصب صحیح تمام محصولات را همانطور که در طراحی هایی که براساس نمونه های تست شده و مطابق با استاندارد باشد را آموخته باشد.

انواع مواد و محصولات سیستم های آتش بند (مواد مصنوعی) :

 

مواد و محصولات سیستم های آتش بند به اشکال زیر تولید شده و در بازارهای تجاری ارائه می شوند :

• بالشتک های ضدحریق
• بوردهای ضدحریق
• رنگ های ضدحریق
• نوارهای ضدحریق
• دیواره های ضدحریق
• فوم های ضدحریق
• غلاف های ضدحریق
• درزبندهای ضدحریق
• ملات های ضدحریق

 

 

برخی از ویژگی هایی که باید برای مواد آتش بند مورد توجه قرار گیرند عبارتند از :

 

• چسبندگی مناسب با سطح مصالح ساختمانی مانند بتون، آجر، سیمان، چوب و فلز
• چسبندگی مناسب با ماده پرکننده که معمولاً با ماده آتش بند استفاده می شود مانند پشم سنگ
• قابلیت ارتجاعی مناسب جهت جابجایی درز در شرایط معمولی
• قابلیت ارتجاعی مناسب در شرایط زلزله طبق استانداردهای معتبر
• عدم وجود مواد سمی و مضر قبل و هنگام بروز حریق
• عدم جمع شدگی در زمان خشک شدن ماده
• قابلیت اجرای ساده در شرایط مختلف مانند عدم دسترسی از دو طرف درز
• مقاومت در برابر آب به ویژه در محل هایی که در برخورد مستقیم با آب هستند.
• مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش برای محل هایی که در معرض مستقیم نور آفتاب

ویژگی های فوق سبب دوام، ماندگاری و عملکرد صحیح سیستم های آتش بند به هنگام آتش سوزی می شود.

نتیجه گیری :

یکی از اصول مهم در علم مهندسی ایمنی حریق بحث جلوگیری از گسترش داخلی حریق در ساختمان ها می باشد که سیستم های آتش بند جز فاکتورهای اساسی و تأمین کننده این موضوع می باشد که در اکثر دستورالعمل ها و استانداردهای بین المللی ساختمانی ضوابطی جهت سیستم های آتش بند (Fire Stop systems) تهیه و تدوین شده است. در هنگام طراحی ساختمان ها جهت محصور نگه داشتن حریق، زون های حریق در نظر گرفته می شود که می بایست در هنگام وقوع آتش سوزی، حریق در حدفاصل این زون ها محدود گردد. به طور حتم سقف، کف و دیوارها در فضای مختلف می بایست پاسخگوی مدت زمان مشخصی مقاومت در برابر حریق را دارا باشند لذا  با توجه به عبور تجهیزات تدسیساتی (شامل کابل ها، سینی کابل ها، لوله های آب و فاضلاب، گشودگی و ممنفذهای موجود از این عناصر استفاده از سیستم های آتش بند امری ضروری و اجتناب ناپذیر می باشد.

بنابراین استفاده از سیستم های آتش بند می تواند از گسترش سریع حریق و دود در زمان آتش سوزی جلوگیری نموده و سبب خروج ایمن و به موقع افراد به هنگام حریق از ساختمان ها شده که در نهایت سبب کاهش خسارات جانی و مالی در اثر آتش سوزی می شود.

منابع :

 

• NFPA5000 ، standard for Building edition ، Association National fire protection construction and safety Code.
• UAE ، Fire and 2011 ، edition ، ministry Deneral Headquarters of Line Safety Code of Practice ، United Arab Civil Defence ، Emirates of interior .

۳- آیین نامه محافظت ساختمان ها در برابر آتش، انتشارات مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، نشریه شماره ۴۴۴ ، چاپ دوم، ۱۳۸۷

۴- دفتر مقررات ملی ساختمان، مبحث سوم مقررات ملی ساختمان، «حفاظت ساختمان ها در برابر حریق»، انتشارات نشر توسعه ایران، ویرایش دوم، سال ۱۳۹۲

 

[۱] Fire stop

[۲] ratind fire resistive

[۳] Spread of fire

[۴] passive fire protection

[۵] sealing