مقاوم سازی ساختمان و سازه اسکلت فلزی در برابر حریق

رخداد حریق گسترده در طول عمر یک ساختمان بلند از احتمال کمی برخوردار است. چه بسا با بهره گیری از تحلیلهای تجربی بتوان یک مدل ریاضی برای محاسبه این احتمال یافت. این احتمال کم را می توان “خطر رویداد حریق” نامید. اگرچه احتمال رویداد این خطر کم است، در سوی مقابل پیامدهای فروریزش سازه حاصل از خطر بسیار گسترده است. از این رو، کشورهای توسعه یافته مجموعه ای از مقررات و ضوابط ویژه در این خصوص برای سازه های بلند لحاظ می کنند. برخی از این ضوابط به دنبال کاهش احتمال رخداد حریق است (پیشگیری)، و دسته دوم ضوابط به مقاوم سازی در برابر حریق (آتش سوزی) می پردازند.

در تنظیم این ضوابط، فرض می گردد سیستم های پیشگیری از عملکرد مناسب باز مانده اند، و سیستم های مقاوم سازی ساختمان در برابر حریق فعال شده اند. این سیستم ها وظیفه حفظ پایایی سازه را برای تعداد ساعات مقرر برعهده خواهند داشت. در طول این ساعات طلایی انتظار می رود پیش از فروریزش سازه عملیات اطفاء و امداد و نجات پایان پذیرد.

مقاوم سازی در برابر حریق سازه های بتن آرمه

با رسیدن دمای فولاد به حدود ۶۰۰ درجه سانتیگراد تنش تسلیم فولاد به ۵۵ درصد مقدار اولیه می رسد. در سوی دیگر، مقاومت مشخصه بتن در دمای ۶۰۰ به ۴۵ درصد اولیه می رسد. در نگاه اول، این موضوع گیج کننده به نظر می رسد. بتن حتی از فولاد نیز در دمای بالا آسیب پذیرتر است. پس چرا سازه های فولادی را آسیب پذیر در برابر حریق می دانیم و اساسا مقاوم سازی ساختمان در برابر حریق برای سازه فولادی مورد تاکید بیشتر است؟

پاسخ آن است که اولا در مبحث نهم مقررات ملی و در فصل ۲۲ بخشی با عنوان ضوابط ویژه طراحی سازه بتنی برای آتش سوزی گنجانده شده است. این موضوع حاکی از آن است که موضوع مقاوم سازی در برابر آتش سوزی برای سازه های بتنی هم مدنظر مقررات ساختمان های بلند است. ثانیا، تفاوت چشمگیری که بین اعضای فولادی و بتنی وجود دارد و نباید از آن غفلت کرد، اینرسی حرارتی است. فرض کنید یک عضو سازه ای تحت یک شار حرارتی ثابت است (مثلا یک شعله با دمای ثابت). اگر این عضو بتن آرمه باشد به دلیل ماهیت حجیم و ثقیل تر بودن عضو زمان نسبتا طولانی تری لازم است تا مثلا دمای هسته بتنی به دمای بحرانی هدف (مثلا ۶۰۰ درجه) برسد.

در سوی مقابل، اگر این عضو از پروفیل فولادی باشد، به دلیل ظرافت ذاتی نیمرخ فولادی زمان به نسبت کمتری برای رسیدن به دمای بحرانی نیاز است. لذا می توان گفت اینرسی حرارتی یک عضو بتن آرمه از اینرسی حرارتی یه عضو فولادی بیشتر است. این موضوع ریشه اصلی این قضاوت عمومی است که سازه های فولادی در مقایسه با سازه بتن آرمه در مقابل آسیب پذیرتر است و نیازمند مقاوم سازی در برابر آتش سوزی است.

ضوابط طراحی در برابر حریق

در بخش ضوابط ویژه طراحی در برابر آتش سوزی مبحث نهم، برخی نکات کلیدی مورد تاکید قرار می گیرد که در جهت مقاوم سازی ساختمان در برابر حریق است. از جمله مهمترین آنها ضابطه محدودیت درصد آرماتور ستون ها به ۲٫۵ درصد برای مقاومت حداقل ۹۰ دقیقه ای در برابر حریق است. حسب جدول ۳-۲-۲ مبحث سوم و نیز بند ۹-۲۲-۲ مبحث نهم برای سازه های بیش از ۶ طبقه حداقل مقاومت ۹۰ دقیقه ای سازه در برابر حریق الزامی است. از این رو، می توان به نتیجه بسیاری کلیدی زیر رسید:

در سازه های بتن آرمه بیش از ۶ طبقه حداکثر درصد آرماتور ستون (به جز وصله) باید به ۲٫۵ درصد محدود شود.

طراحان سازه های بتن آرمه می دانند که در مبحث نهم آرماتور ستون حتی تا ۴٫۵ درصد نیز در صورت استفاده از میلگرد S400 مجاز است. از طرف دیگر با توجه به محدودیت های هندسی که این روزها بر ابعاد ستون در طبقات پایین اعمال می شود، بسیاری از طراحان عموما از حداکثر ۴٫۵ درصد آرماتور استفاده می کنند! واضح است که این موضوع ایمنی سازه در برابر حریق را به صورت کامل به خطر می اندازد. پس راهکار چیست؟

در صورتی که یک طراح به دلیل محدودیت های معماری ناچار از استفاده درصد آرماتور بیش از ۲٫۵ درصد در ستون برای ساختمانهای بیش از ۶ طبقه باشد، حسب ضوابط بخش ۲۲ مبحث نهم الزاما باید از پوشش ضد حریق برای مقاوم سازی ساختمان در برابر آتش سوزی (حداقل در مورد ستون ها) استفاده کند.

سایر ضوابط مقاوم سازی سازه های بتن آرمه عموما به رعایت کاور حداقلی بتن و رعایت حداقل ابعاد هندسی تیر، ستون و دال هاست.

مقاوم سازی در برابر آتش سوزی

موضوع مقاوم سازی ساختمان در برابر آتش سوزی برای سازه های بتن آرمه در بسیاری از کشورهای مترقی کاملا عملیاتی است. با توضیحات فوق نیز مشخص می شود، آیین نامه های داخلی کشور ایران نیز مقاوم سازی در برابر حریق برای سازه های بتن آرمه را حسب مورد گوشزد می نماید. اما این مسئله کاملا در کشور ما مورد غفلت قرار گرفته است. به ویژه استفاده از مقاطع بسیار پر میلگرد (۴٫۵ درصد) برای ستون ها امری بسیار رایج است.

مقطع ستون پرمیلگرد افزون بر مشکلات فراوان اجرایی سازه، موضوع مقاومت در برابر حریق را نیز با چالش مواجه می کند. از متولیان امر نظارت راهبردی بر مباحث مقررات ملی و نیز سازمان آتش نشانی به عنوان متولی اصلی ایمنی در برابر حریق سازه ها انتظار می رود این موضوع را به جد مورد توجه قرار دهند. همانگونه که اشاره شد، در صورت تجاوز درصد میلگرد یک ستون از ۲٫۵ درصد در ساختمان های بیش از ۶ طبقه، موضوع مقاوم سازی ساختمان در برابر حریق الزامی است. استفاده از پوشش های ضد حریق ایران پروف می تواند یک راهکار برای مقاوم سازی در برابر آتش سوزی قلمداد شود.

مقاوم سازی ساختمان ها و سازه های فلزی در برابر حریق

همانطور که پیشتر اشاره شد اعضای سازه ای ساخته شده از نیمرخ های فولادی به دلیل اینرسی حرارتی کمتر در زمان قلیلی به دمای بحرانی خود می رسند. از این رو مقاوم سازی سازه های فلزی در برابر حریق اهمیت به سزایی دارد. بر اساس مبحث سوم مقررات ملی بسته به تعداد طبقات، نوع تصرف (کاربری) و استفاده یا عدم استفاده از سیستم بارنده مدت زمان مقاومت در برابر حریق مشخص شده است.

برای بررسی شرایط مقاوم سازی سازه ها برابر حریق تعداد طبقات زیر زمین اهمیتی ندارد و صرفا طبقات روی زمین حائز اهمیت است. برای سهولت درک وضعیت نیاز به حفاظت از سازه ها در برابر حریق گزاره های زیر از مبحث سوم برای کاربری های مختلف استنتاج شده است.  به نظر می رسد پیمانکاران، سازندگان و مالکان بتوانند بر اساس گزاره های زیر درک مناسبی از لزوم مقاوم سازی سازه ها در برابر حریق پیدا کنند.

مقررات مقاوم سازی ساختمان در برابر حریق در مبحث سوم

• یک سازه فولادی ۴ طبقه روی زمین با کاربری مسکونی نیازی به تمهیدات مقاوم سازی ساختمان در برابر حریق ندارد.
• یک سازه فولادی ۵ طبقه روی زمین با کاربری مسکونی نیازی به تمهیدات حفاظت از سازه ها در برابر حریق ندارد مشروط بر آنکه از سیستم بارنده استفاده شود.
• یک سازه فولادی بین ۵ تا ۱۱ طبقه روی زمین با کاربری مسکونی باید برای حریق حداقل دو ساعته مشمول حفاظت از سازه ها در برابر حریق گردد. حفاظت در برابر حریق دو ساعته برای یک ساختمان فلزی ۱۲ طبقه هم کافی است به شرط استفاده از سیستم بارنده.
• برای سازه های فولادی بیش از ۱۲ طبقه روی زمین با کاربری مسکونی الزاما باید از پوشش ضد حریق سه ساعته برای حفاظت از سازه ها در برابر حریق استفاده شود، صرفنظر از استفاده یا عدم استفاده از سیستم بارنده.
• اگر در یک تصرف تجمعی بیش از ۱۰۰۰ نفر از سازه فولادی استفاده باشد، صرفنظر از تعداد طبقات، مقاوم سازی سازه های فلزی در برابر حریق الزامی است. تنها استثناء در اینجا آن است که در صورت استفاده از یک سیستم بارنده صرفا برای ساختمان یک طبقه می توان از مقاوم سازی در برابر حریق چشم پوشید.
• اگر در یک تصرف تجمعی بیش از ۱۰۰۰ نفر از سازه فولادی استفاده شده باشد، و از یک سیستم بارنده استفاده شده باشد و نیز حفاظت از سازه ها در برابر حریق دو ساعته صورت پذیرفته باشد، آنگاه تا ۱۲ طبقه می توان سازه را ایمن تصور نمود. برای بیش از ۱۲ طبقه باید از حریق سه ساعته بهره گرفت.
• اگر در یک تصرف تجمعی بیش از ۳۰۰ و کمتر از ۱۰۰۰ نفر از سازه فولادی استفاده باشد، تنها در صورتی که سازه یک طبقه باشد می توان از مقاوم سازی سازه فلزی در برابر حریق صرف نظر کرد. در صورتی که از سیستم بارنده استفاده شود، می توان تا دو طبقه بدون پوشش ضد حریق از ساختمان بهره برد.
• اگر در یک تصرف تجمعی بیش از ۳۰۰ و کمتر از ۱۰۰۰ نفر از سازه فولادی استفاده شده باشد، با یک پوشش ضد حریق دو ساعته می توان تا ۷ طبقه سازه را مقاوم سازی در برابر آتش سوزی نمود. اگر از سیستم بارنده استفاده شده باشد، با پوشش ضد حریق دو ساعته می توان تا ۱۲ طبقه حفاظت از سازه ها در برابر حریق را محقق شده فرض نمود.

ایران پروف نشان تجاری شناخته شده در مقاوم سازی سازه ها در برابر حریق آماده ارائه خدمات مشاوره و طراحی برای سازندگان، مالکان و کارفرمایان محترم است. تولید پوشش های ضد حریق، طراحی و اجرای مقاوم سازی سازه ها در برابر آتش سوزی در حیطه تخصص این شرکت است. برای کسب اطلاعات بیشتر در این خصوص با ما تماس بگیرید.