آیا اجرای پوشش ضد حریق بر عرشه های فولادی لازم است؟

پرسشی که در بسیاری اوقات از سوی مهندسین و دست اندرکاران طراحی و ساخت سازه های فولادی مطرح می شود در مورد لزوم یا عدم لزوم مقاوم سازی عرشه های فولادی در سقف های کامپوزیتی است. بررسی آیین نامه ها و دستورالعمل های رسمی موجود در نظام فنی کشور نشان می دهد در این خصوص متاسفانه هیچ اظهارنظر رسمی نشده است و به نوعی بلاتکلیفی مشاهده می شود. در این مقاله سعی می شود تا با بررسی ضوابط و دستورالعمل های معتبر بین المللی پاسخ درخوری به این پرسش داده شود. چه زمانی اجرای پوشش ضد حریق در زیر عرشه های فولادی لازم است؟

نقش عرشه های فولادی در سقف های کامپوزیتی

در یک سقف کامپوزیتی فولادی بتنی از عملکرد توام بتن و فولاد بهره گرفته می شود. با نقش کلیدی که گلمیخ در ایجاد پیوستگی بین پروفیل فولادی و دال بتنی ایجاد می کند، تار خنثی خمشی عمدتا در دال بتنی قرار می گیرد. به این ترتیب بخشی از دال بتنی به صورت کامل به فشار قرار می گیرد و در سمت مقابل نیمرخ فولادی به کشش کامل قرار می گیرد. عملکرد توام بتن و فشار باعث افزایش قابل ملاحظه مقاومت فشاری می گردد. با توجه به فشاری بودن دال بتنی عملا به صورت تئوریک نیازی به میلگرد در دال بتنی وجود ندارد. حداقل حرارتی قرار گرفته در دال بتنی تنها برای تنش های حرارتی و پیشگیری از ترک خوردگی لحاظ می شود.

در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان مبانی طراحی سازه ای سقف های کامپوزیتی عرشه فولادی در بخش ۱۰-۲-۸-۳ به تفصیل ارائه شده است. از نقطه نظر سازه ای برخی ملاحظات و محدودیت هایی برای این سقف ها ارائه شده است. از حداقل ضخامت دال بتنی روی عرشه ۵۰ میلیمتر مقرر شده است.

عملکرد سقف کامپوزیتی با عرشه فولادی در شرایط حریق

در طراحی سازه ای سقف عرشه فولادی عملا مقاومت کششی عرشه فولادی در محاسبات مقطع مختلط منظور نمی شود. بسیاری از طراحان باور دارند درست یه همین دلیل نیازی به مقاوم سازی عرشه وجود ندارد. استدلال این افراد آن است که حتی اگر در شرایط حریق عرشه فولادی دچار افت مقاومت گردد، نباید نگران پایایی سازه بود.

در نقد این استدلال باید به این موضوع اشاره داشت که عملکرد اجزای سازه در هنگام حریق از سه منظر حایز اهمیت می باشند:

• حفظ پایایی سازه ای و عدم شکست به دلیل اضمحلال مقاومت
• عدم انتقال حرارت از سطوح که باعث ازدیاد نامطلوب دما در سطوح غیرمعرض حریق گردد
• عدم ایجاد رخنه در سطح سازه ای بر اثر حریق که باعث شعله ور شدن حریق در سایر سطوح و قسمتها می گردد

هر سه عملکرد فوق در پیوست چهارم AISC360-2016 مورد تاکید قرار دارد. واقعیت آن است که سقف المان سازه ای است که می بایست هر سه عملکرد فوق را ایفا کند. درست است که در سقف عرشه فولادی حتی با اضمحلال مقاومت عرشه پایداری سازه ای سقف مخدوش نمی شود، اما دو عملکرد دیگر همچنان حایز اهمیت است. از این رو به عنوان حکمی کلی برآمده از مطالعه آیین نامه ها می توان گفت:

سقف مختلط فولادی بتنی باید برای بارگذاری حریق نیز طرح شده و در صورت عدم برآورده شده حداقل های مورد انتظار از عملکرد سقف نسبت به مقاوم سازی با پوشش های ضد حریق اقدام نمود.

جزئیات مفصلی در خصوص طراحی سازه های فولادی بر مبنای آنالیز حریق در پیوست چهارم AISC360-2016 ارائه شده است. (کد AISC360-2016 را از اینجا دانلود کنید).

تحت چه شرایطی می توان از اجرای پوشش ضد حریق روی عرشه فلزی صرف نظر کرد؟

انجام آنالیز حریق برای سقف کامپوزیتی عملیاتی دشوار بوده و خارج از حوصله مهندسی متعارف است. سوالی که در اینجا مطرح می شود این است که آیا ضوابط سرانگشتی می توان ارائه نمود که بر اساس آن تعیین نمود چه زمانی می توان بدون هرگونه تحلیل رای به عدم نیاز به مقاوم سازی عرشه فولادی داد؟

این پرسشی منطقی و قابل درک است. درست همانطور که در آیین نامه های سازه بتنی می توان حداقلی برای ضخامت دال بتنی بر اساس دهانه یافت که با خیال راحت نیازی به تحلیل سازه و محاسبه خیز نباشد. بررسی ها نشان می دهد در دستورالعمل معتبر و بین المللی UL D916 شرایطی برای سقف های عرشه فولادی ارایه شده که در صورت رعایت آنها می توان از پوشش عرشه فولادی به مواد فایرپروف چشم پوشی کرد. در این دستورالعمل معتبر، حداقل ضخامت بتن قرار گرفته روی عرشه فولادی بر اساس تعداد ساعات مدنظر مقاومت در برابر حریق ارائه شده است. جدول زیر این اعداد را نمایش می دهد:

حداقل ضخامت بتن برای عدم نیاز به مقاوم سازی عرشه

بر اساس تجارب موجود در شرکت ایران پروف، بیش از ۹۰ درصد پروژه های فولادی نیازمند مقاوم سازی در برابر حریق بایست برای یک حریق دو ساعته مقاوم سازی شوند. بر این اساس می توان به عنوان یک قانون سرانگشتی ابزار نمود که در صورتی که حداقل ضخامت دال بتنی روی عرشه ۱۱ سانتی متر باشد نیازی به مقاوم سازی در برابر حریق وجود نخواهد داشت. در اینصورت لازم است تا عرشه مورد پاشش متریال فایرپروف قرار گیرد.

دستورالعمل UL D916 را از اینجا دانلود کنید.

ضخامت پوشش ضد حریق روی عرشه فولادی چه میزان خواهد بود؟

اگر حداقل ضخامت مورد نیاز بتن روی عرشه فولادی مطابق جدول بخش قبل رعایت نشود، باید از متریال پوشش ضد حریق بهره گرفت. حداقل ضخامت لازم بر روی عرشه های فولادی تابعی از تعداد ساعات مقاومت در برابر حریق است. دستورالعمل UL D916 حداقل ضخامت لازم برای پاشش مواد فایرپروف پایه ورمیکولیتی را به صورت جدول زیر پیشنهاد می دهد.

بیشتر بخوانید: ضخامت پوشش ضد حریق چگونه محاسبه می‌شود؟

ضخامت پوشش ضد حریق روی عرشه فولادی

ایران پروف، تولید کننده و طراح مقاوم سازی در برابر حریق آماده ارائه مشاوره به کارفرمایان و مشاورین محترم است. کافی است با شماره زیر تماس بگیرد.