حفاظت از سازهها و مقاومسازی در برابر حریق
- شناسه خبر: 17164
- تاریخ و زمان ارسال: 2 خرداد 1396 ساعت 17:01
مریم روحانی
کارشناس ارشد عمران اداره مطالعات فنی و تحقیق، معاونت پیشگیری از حریق و حادثه، سازمان آتشنشانی و خدمات ایمنی شهرداری تهران
Email: mrohani@iust.ac.ir
رشد جمعیت و همچنین کمبود فضاهای مناسب برای ساخت و ساز به ویژه در شهرهای بزرگ، همگان را به ایجاد ساختمانهای مرتفع واداشته است. وظیفه مهندسان در طراحی و ساخت این گونه سازهها، تأمین مقاومت آنها در طول عمر مفیدشان در برابر پدیدههایی از جمله زلزله، سیل، طوفان و یا آتشسوزی است تا از خسارات عمده جانی و مالی تا حد امکان جلوگیری به عمل آورد. گسترش کاربرد مصالح و وسایل قابل اشتعال در ساختمانها و توسعه شبکههایی مانند گاز و برق، سبب افزایش خطر آتشسوزی در ساختمانها شده است. از سوی دیگر افزایش ارتفاع و زیربنای مورد نیاز ساختمانها موجب گردیده موضوع کنترل و مهار آتش و به حداقل رساندن خسارت جانی و مالی مورد توجه بیشتری قرار گیرد. در این مقاله به برخی از روشهای حفاظت سازه در برابر حریق پرداخته میشود.
هر ساله عدهای از شهروندان بر اثر آتشسوزی در ساختمانهای مختلف جان خود را از دست داده یا دچار جراحاتی میشوند. همچنین میلیاردها تومان از سرمایههای کشور بر اثر حریق از بین میرود. ابعاد این خسارات همراه با توسعه شهری و صنعتی افزایش مییابد، زیرا مسائلی مانند رشد جمعیت شهری، افزایش ساختمانهای بلند، توسعه مراکز بزرگ تجمعی، تجاری، صنعتی و انبارها میتوانند ریسک خطر آتشسوزی را افزایش دهند. ایمنی در برابر حریق یکی از مسائل مهم در فرآیند طراحی و اجرای ساختمان است و دارای دو هدف اصلی ایمنی جانی و ایمنی مالی میباشد. بسیاری از اوقات فرض بر این است که ایمنی جانی با پیشبینی صحیح راههای فرار و دور کردن دود از ساکنین ساختمان، و ایمنی مالی با کاهش حرارت و مقاومسازی اجزای ساختمان در برابر حریق حاصل میگردد. ولی در واقعیت بسیاری از روشهایی که اتخاذ میشود، به نوعی برآورنده هر دو هدف ایمنی جانی و ایمنی مالی بوده و مرز مشخصی بین آنها نمیتوان تعیین کرد .
[auth]
در مجموع، طراحان برای رسیدن به اهداف ایمنی در برابر آتش میتوانند از پنج روش اصلی استفاده نمایند .
الف) پیشگیری
ب) شبکههای هشدار حریق
پ) طراحی مناسب مسیرهای خروج
ت) فضابندی مناسب ساختمان و جلوگیری از گسترش آتشسوزی
ث) پیشبینی وسایل مناسب دستی و خودکار فرونشانی آتشسوزی
به طور کلی میتوان دو نوع حریق را در نظر گرفت. تقسیمبندی نوع حریق بر اساس منبع سوخت حریق میباشد و تفاوت اصلی در درجه حرارت ایجاد شده در محیط نبوده بلکه در مدت زمان رسیدن درجه حرارت محیط به درجه نهایی میباشد.
۱- حریق سلولزی: اینگونه حریقها در سازهها و ساختمانهای مسکونی، تجاری، دفاتر کار اداری، بیمارستانها، هتلها، مراکز خرید، مدارس و … اتفاق میافتد که بار سوختی آنها بیشتر مواد سلولزی است. در اینگونه حریقها پس از حدود ۱۰ دقیقه درجه حرارت به ۵۰۰ درجه سانتیگراد میرسد و تا رسیدن به دمای۱۰۰۰ درجه سانتیگراد به ۶۰ دقیقه زمان نیاز دارد.
۲- حریق هیدروکربنی: اینگونه حریقها به واسطه مواد شیمیایی و سوختهایی مانند گاز یا سوختهای مایع، در سازههای دارای مواد مشتعل شونده مانند پالایشگاهها و انبارهای مواد شیمیایی، مراکز صنعتی و تأسیسات صنایع نفت و گاز و پتروشیمی اتفاق میافتند. به طور معمول در اینگونه حریقها پس از ۸ دقیقه حرارت به ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد میرسد و تا ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد پیشرفت میکند.
همچنین زیر شاخه سومی از حریق هیدروکربنی وجود دارند که حریق در تونل میباشد.
- حفاظت ساختمان در برابر حریق
محافظت از ساختمانها و صنایع در برابر حریق را میتوان به دو روش عامل و غیرعامل تقسیمبندی نمود. روشهای فعال و غیرفعال تکمیل کننده یکدیگر در هنگام آتشسوزی میباشند.
۱- سیستم محافظت عامل: آن دسته از وسایل حفاظتی و سیستمهای نصب شدهای هستند که در هنگام آتشسوزی فعال شده و متعاقب ارسال یک پیام هشدار دهنده توسط شبکههای تشخیص و اعلام حریق به نوعی توسط افراد یا سیستمهای خودکار وارد عمل شده و از گسترش حریق جلوگیری میکنند. مانند سیستمهای اعلام حریق یا سیستمهای خودکار اطفاء حریق، جعبه آتشنشانی و تجهیزات اطفاء دستی. صرف نظر از وجود یا عدم وجود شبکههای تشخیص و اعلام حریق (محافظت عامل) که ساکنان را به مقابله با آتش فرا میخواند، طراحی ساختمان باید طوری باشد که حریق را محدود و محصور نماید که حفاظت غیرعامل مطرح میشود.
۲- سیستم محافظت غیرعامل: سیستمهای غیرعامل بدون نیاز به حس نمودن حضور حریق، در صورت نگهداری مناسب، همواره آماده عملکرد صحیح میباشند. این نوع محافظت در حقیقت، سازه ساختمان را مورد توجه قرار میدهد و بهترین ابزار محافظتی در کل عمر یک سازه میباشد. مکانیزم محافظت غیرعامل قاب سازهای، که توسط مواد مقاوم در برابر حریق صورت میگیرند به صورت بالقوه مقاوماند و در هنگام حادثه با توجه به ضخامت اجرا شده، زمان محافظت بیشتری در مقابل حریق به ساختمان میدهند.
- حفاظت از سازهها در برابر حریق به وسیله پوششهای مقاوم حریق
از روشهای مهم ایمنی در برابر آتش، مقاومسازی اجزای ساختمانی در برابر حریق است. مقاومسازی در اصل به این معناست که پایداری سازهای ساختمان در برابر حریق حتیالامکان حفظ شده و از گسترش حریق به فضاها یا ساختمانهای مجاور تا حد امکان جلوگیری گردد. به این منظور لازم است تا انتخاب اجزای ساختمانی متناسب با کاربری و ابعاد ساختمان به دقت صورت گرفته و در موارد لازم عضو ساختمانی را به وسیله پوششهای مقاوم حریق، محافظت نمود. پوششهای مقاوم حریق باعث افزایش مقاومت جزء ساختمانی در برابر آتش شده و عمدتاًً بر روی اجزای سازهای مورد استفاده قرار میگیرند .
آتشسوزی در ساختمان با اسکلت فلزی سبب گرم شدن اسکلت سازهای شده و در نتیجه مقاومت عناصر باربر کاهش مییابد که این امر در نهایت موجب خرابی اسکلت میگردد. نقطه حرارت خمش (خمیدگی) فولاد ساختمانی باربر ۵۰۰-۴۷۰ درجه سانتیگراد است و فولاد حدود نیمی از مقاومت خود را در دمای ۵۵۰ – ۵۰۰ درجه سانتیگراد از دست میدهد، از این رو در مقابل حریق بسیار آسیبپذیر است و عمدتاً نیاز به مقاومسازی در مقابل حریق را دارد. طبق جداول ISO و BS 476 فلز آهن در زمان کمتر از ۱۰ دقیقه پس از آتشسوزی به دمای ۴۷۰ درجه میرسد که نقطه خمش فلز آهن میباشد.
با توجه به موارد فوق لزوم محافظت اسکلت ساختمانها در برابر حریق به عنوان مهمترین بخش محافظت غیرعامل همواره میبایست مد نظر کارشناسان و طراحان سازه قرار بگیرد. اجرای پوششهای مقاوم در برابر حریق از متداولترین روشهای محافظت سازه در زمینه مهندسی حریق به شمار میآید. پوششهای مقاوم در برابر حریق در حفاظت اسکلت سازه به منظور افزایش مقاومت المانهای باربر در برابر تنشهـــای حرارت ناشی از حریق استفاده میگردند که علاوه بر پایدار نگاه داشتن سازه، فرصت بیشتری را برای انجام عملیات فرار یا نجـات فراهم میسازد.
انواع پوششهای مقاوم در برابر حریق جهت محافظت غیرعامل سازهای را میتوان به سه دسته کلی زیر تقسیمبندی نمود:
- مواد پاششی معدنی: در این روش سازه ساختمان با پاشش مواد معدنی مقاوم به حریق برای مدت زمان معینی محافظت میشود. میزان ضخامت پاشش مواد بستگی به طراحی سازه و مدت زمان مورد نیاز مقاومت در برابر حریق دارد. استفاده از این پوششها به دلیل اطمینان از صحت عملکرد و دقت اجرا از رنگها و بوردها رایجتر است. همچنین نسبت به دو پوشش دیگر از خواص مقاومتی بهتری برخوردار میباشد و میتواند سازه را تا چهار ساعت در مقابل حریق مقاوم نماید. این نوع از پوششهای ضد حریق به روش پاششی اجرا میشوند و دارای سنگدانههای منبسط شده نظیر پرلیت و ورمیکولیت، چسبانندههایی نظیر گچ و سیمان و یک عامل کفزا میباشند.
- رنگهای منبسطشونده: این پوششها معمولاٌ بر پایه آب یا حلال میباشند و در درجه حرارتهای ۲۷۰ تا ۳۰۰ درجه سانتیگراد به علت وقوع یک سری واکنشهای شیمیایی، گازهای خنک کنندهای آزاد نموده و با پف کردن تا حدود ۲۰ برابر ضخامت اولیه ازدیاد حجم داده و یک لایه عایق زغالی تولید میکنند و به این طریق از سازه ساختمان در برابر حریق حفاظت مینمایند. از این پوششها در شرایط خاص به منظور حفاظت از سازههای فلزی و سطوح داخلی ساختمان استفاده میشود.
- بوردها و پنلهای ضد حریق: این مواد فضای کمی را اشغال میکنند و از مقاومت بالایی برخوردار هستند. جنس این مواد از کلسیم سیلیکات میباشد.
- دربهای ضد حریق
در هر ساختمان به منظور تأمین فرصت لازم برای افراد جهت فرار از آتشسوزی و همچنین تأمین محافظت لازم برای سازه و اجزای ساختمان، جداسازیهای لازم در ساختمان به وسیله ساختارهای مقاوم در برابر آتش (مانند دیوارهای مقاوم در برابر آتش) صورت میگیرد. چنانچه به بازشوهایی برای تردد در این دیوارها نیاز باشد، بالطبع این بازشوها باید به وسیله دربهای ضد حریق بسته شوند که عملکرد مناسبی در زمان آتشسوزی از خود نشان دهند. دربهای ضد حریق برای جلوگیری یا به تأخیر انداختن گسترش حریق و دود و در نتیجه ایمنی جانی در برابر آتش نقش بسیار مهمی ایفا مینمایند و باید به جزئیات و عملکرد صحیح آنها توجه کامل شود.
درب ضد حریق استاندارد دری است که با انجام «آزمایش حریق استاندارد» حائز شرایط مقاومت و محافظت در برابر حریق متناسب با محل استقرار خود باشد و مجموعهای است از عناصر شامل لنگه در، چارچوب، یراقآلات و دیگر اجزایی که مجموعاً یک درجه مشخص از محافظت در برابر آتش را تأمین مینماید. زمان محافظت مورد نیاز در برابر آتش مطابق با مقررات و آییننامههای ساختمانی مرجع تعیین میشود. طبق تعریف، مدت زمانی که یک درب ضد حریق، مطابق با آزمون استاندارد قادر به حبس کردن آتش باشد، درجهبندی محافظت در برابر آتش آن است که بر حسب ساعت یا دقیقه بیان میشود .
فقط دربهایی میتوانند به عنوان درب ضد حریق برای محافظت بازشوها مورد استفاده قرار گیرند که نمونه مقیاس کامل آنها آزمایش شده و درجه محافظت آنها مطابق با یکی از استانداردهای معتبر آزمون مقاومت در برابر آتش تعیین شده باشد. نمونه کامل به دربی گفته میشود که دارای قاب، وسایل قفل و بست، سطوح شیشهخور (در صورت وجود)، ملزومات و قطعات مربوطه (به همان صورتی که در بازشوی مورد نظر نصب میگردد) باشد. دربهای ضد حریق باید به طور کامل و تماماً پیشساخته به محل منتقل شوند و بدون احتیاج به هرگونه دستکاری که مشخصات آنها را خدشهدار سازد، قابل نصب باشند.
- شیشههای ضد حریق
یکی از مهمترین مصالح ساختمانی که بایستی ایمنی آن در برابر حریق مورد توجه قرار گیرد، شیشه است. برای پی بردن به علت اهمیت شیشه و نقش آن در توزیع حریق بایستی به رفتار آتش و مهندسی ایمنی آتشسوزی توجه نمود. رفتار آتش در یک فضای بسته و مثلاً یک اتاق به ورودیهای منتهی به آن اتاق وابسته است. یک آتش حتی با حجم کم، برای گسترش به میزان اکسیژن بالایی نیاز دارد. پنجره و در تنها مبادی ورودی اکسیژن از بیرون به فضای داخل هستند (تا زمانی که سقف و دیوارها فرو نریختهاند). اگر در ساختار پنجره از شیشه معمولی استفاده شود به محض افزایش درجه حرارت تا ۱۰۰ یا ۱۲۰ درجه سانتیگراد شیشه میشکند. در این حالت، آتشسوزی بدون تأخیر گسترش مییابد. شیشه معمولی که سکوریت شود نیز از لحاظ عملکرد تفاوت چندانی با شیشه معمولی ندارد و در اثر شکست به قطعات ریز و غیر برنده خرد میشود.
زمانی که درجه حرارت آتش به ۵۰۰ تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد برسد کل فضای داخلی در زمان بسیار کوتاه میسوزد و این امر موجب سقوط باقیمانده قطعات شکسته شیشه از پنجره میگردد و اکسیژن به آتش میرسد. در این زمان سرعت رشد حریق به مساحت پنجره و حجم آتش بستگی دارد. اگر مساحت پنجره نسبت به میزان آتش کم باشد، هوارسانی به آن محدود میشود، زمانیکه هوارسانی آتش کافی نباشد، سرعت رشد آن پایین است. البته به این معنای خطر کمتر و یا کنترل آسانتر آتش نیست. بر عکس حرارت فضای داخلی درگیر حریق، باعث تجزیه شیمیایی اجسام موجود در آن فضا میشود. در اثر تجزیه، گازهای احتراقپذیر آزاد شده و فضای موجود را پر میکنند. اما به علت کمبود اکسیژن این گازها نمیسوزند، با افزایش حجم گازهای داغ، فشار گاز در داخل اتاق بالا رفته و از طریق پنجرههای شکسته به بیرون فوران میکند. به محض فوران این گازها به محیط پر از اکسیژن، سوختن آنها آغاز شده و در نتیجه شعله از طریق پنجره به بیرون لهیب ( زبانه) میکشد و آتش سرایت میکند.
در شرایطی که مشکل کمبود اکسیژن وجود ندارد، گازهای قابل اشتعال همراه با تمام اجسامی که در داخل اتاق موجودند، میسوزند. در این وضعیت شعلهها زبانه نمیکشند اما دود منتشر میشود. لازم به ذکر است خسارت و تلفات جانی در آتشسوزیها تنها از طریق سوختگی نیست. بلکه درجه حرارت بالا و خفگی نیز در افزایش آمار تلفات نقش بسزایی دارند. توضیحات فوق بیانگر نقش مهم شیشه در گسترش آتش است. ایمنسازی شیشهها، نه تنها به جلوگیری از پیشرفت آتش کمک میکند، بلکه فرصت فرار ساکنین و حتی جمعآوری وسائل گرانبها را نیز مهیا مینماید.
کارایی شیشههای ضد حریق در درجه اول به حفظ یکپارچگی شیشهها در هنگام آتشسوزی مرتبط است. ملاک ارزیابی این کارایی بر اساس سه معیار زیر میباشد .
حفظ یکپارچگی: این معیار بیانگر قابلیت شیشه در جلوگیری از عبور شعله و دود است.
حفظ یکپارچگی و محدود کردن انتشار گازهای داغ: در این وضعیت زمان بیشتری توام با ایمنی بالاتر برای فرار ساکنین ایجاد میشود. در عین حفظ یکپارچگی شیشه گازهای داغ با سرعت کمتری از سطح شیشه عبور نموده و دمای فضای مجاور با سرعت کمتری افزایش مییابد.
حفظ یکپارچگی و عایق حرارتی: بهترین عملکرد در شیشههای ضد حریق که میتواند فضای مجاور را برای مدت زمان معینی ایمن و سرد نگاه دارد. در این وضعیت شیشهها تا مدت زمان کافی نه تنها یکپارچگی خود را حفظ میکنند، بلکه از انتشار گازهای داغ و حرارت جلوگیری میکنند.
بنابراین ساکنین میتوانند در نهایت آرامش و خونسردی حتی وسائل گرانبها را جمعآوری نموده و سپس محل را تخلیه کنند. این شیشهها میتوانند در ساختار پنجره، در، سقف و پارتیشن استفاده شوند.
- پردههای ضد حریق
پردههای ضد حریق قسمتی از یک سیستم مقاوم به حریق است که مانع گسترش و حرکت آتش، دود و گازهای حاصل از آن در داخل ساختمان میشود. قابلیت اجرا بصورت نامرئی (اجرای توکار)، ایجاد مناطق امن برای آتش (زونبندی حریق)، اجرا حتی پس از اتمام پروژه، نصب در فضای بسته و باز، حفظ فضای معماری و سهولت نصب از جمله برخی مزایا و قابلیتهای پرده ضد حریق است. همچنین پردههای ضد حریق میتوانند از زبانه کشیدن آتش جلوگیری و به اطفاء حریق کمک نمایند. به علاوه از این پردهها میتوان برای جداسازی اتاقها و سالنها برای خروج دود و ایجاد زونهای حریق، دوربند فرار برای محافظت افراد در مقابل دود و کنترل مسیر خروج دود استفاده نمود.
- سیستمهای آتشبند و دودبند
یکی از راههای گسترش حریق در ساختمانها از محل داکتهای تأسیساتی (برقی و مکانیکی) میباشد. فضاهایی همچون داکتها و اتاقهای برق و بازشوهای موجود در سقف و فضاهای حد فاصل سقف و نما به عنوان نقاط پر خطر شناخته شده و احتمال سرایت حریق و مشتقات آن مانند دود آتش و گازهای سمی و حرارت در آنها بیشتر از سایر نقاط میباشد. دود بعنوان یکی از مشتقات حریق از مسیرهای اشاره گردیده که در تمامی بخشهای ساختمان وجود دارد به سرعت قبل از رسیدن شعلههای آتش خود را به طبقات و فضاهای دیگر رسانده و موجب خسارات جانی و مالی میشود. به همین منظور و در راستای محافظت از عوامل ذکر شده میبایست در مسدود نمودن بازشوها دقت لازم به عمل آید.
- نتیجهگیری
یکی از مهمترین اهداف و نیازهای طراحی ساختمانها، ایمنی در برابر آتش است. هرچه ساختمانها از نظر جانی، اجتماعی، سیاسی یا اقتصادی مهمتر باشد، باید از ایمنی بیشتری نیز برخوردار باشد. ایمنی ساختمانها در برابر آتش، دو هدف ایمنی جانی و ایمنی مالی را در بردارد. به طور ساده در مورد اهداف ایمنی میتوان گفت ایمنی جانی با محافظت افراد در برابر دود و ایمنی مالی به وسیله کنترل گرمای ناشی از آتشسوزی به دست میآید. در این مقاله به برخی از روشهای محافظت ساختمانها در برابر حریق پرداخته شد.
[/auth]
