این مطلب را به دوست خود ارسال کنید

اطلاعات شما نزد عمارت کسری کاملا محفوظ می باشد

امام علی علیه السلام : بزرگ فکر کن، کوچک عمل کن، همین حالا شروع کن

 ( ادامه ... )

رفتار آتش با یک سازه فولادی و بتنی چگونه است؟

رفتار آتش با یک سازه فولادی و بتنی چگونه است؟
چکیده این مطلب : انتشار : 1398/04/17 0 نظر

آتش از دوران باستان به عنوان یکی از بزرگترین نیازهای انسان برای پخت‌وپز شناخته شده است، اما در موارد نامطلوب می‌تواند دشمن ما باشد! گاهی اوقات، حداقل پوشش مشخص‌شده جهت محافظت کامل از عناصر ساختمان، زمانی‌‌ که در معرض درجه حرارت زیاد به صورت طولانی مدت قرار می‌گیرند، کافی نیست. این امر می‌تواند ویژگی و ظرفیت تحمل مواد را به شدت کاهش دهد. بنابراین باید با رفتار مواد مختلفی که برای ساخت‌وساز به کار می‌روند، در مقابل آتش، آشنا باشیم. 

رفتار سازه بتنی در هنگام آتش سوزی

به ندرت پیش می‌‌آید شاهد گزارش‌های تخریب سازه بتنی یا اجزای آن، در هنگام یا بعد از آتش‌ سوزی باشیم. بخش‌هایی از ساختمان که از نظر ساختاری دچار ضعف هستند، معمولا پس از قرار گرفتن در معرض آتش‌ سوزی، بیشتر از قسمت‌هایی که مقاوم طراحی شده‌اند، آسیب می‌بینند. طراحی سازه بتنی برای آتش‌ سوزی، بر اساس عملکرد میدانی واقعی و بر اساس نتایج آزمون‌های استاندارد آتش‌ سوزی روی تمام عناصر ساختاری می‌باشد. هر دو روش دارای نقایصی هستند. عملکرد میدانی بستگی به تفسیر رفتار بتن توسط ناظر و طراح دارد. علاوه بر این، رفتار واقعی یک جزء بتن در یک ساختمان نمی‌تواند در یک آزمایش استاندارد آتش‌ سوزی، کاملا شبیه‌سازی شود. این کاستی‌ها منجر به طرح‌های محافظه کارانه، همراه با به کارگیری روش‌های ایمنی شده‌اند.

به طور کلی، بتن دارای خواص عالی نظیر مقاومت در برابر آتش، ذات غیرقابل اشتعال و ضریب رسانایی حرارتی ضعیف، نسبت به فولاد است. در طول آتش‌ سوزی، ویژگی‌های مکانیکی بتن، به دلیل کاهش نیروی چسبندگی بین مولکولی، تغییر شکل و جابجایی اجزای سازنده آن، تغییر می‌کنند. در طول فرآیند خنک‌سازی، بتن نمی‌تواند ویژگی‌های اولیه خود را به طور کامل بازیابی کند. ارزیابی قابلیت تحمل بتن، پس از قرار گرفتن در معرض آتش، کار پیچیده‌ای است. در حقیقت، آزمایش در محل نمی‌تواند در تمام ابعاد گسترده انجام شود و ظرفیت تحمل هر المان در برابر آتش بستگی به شدت آتش و مدت زمانی دارد که هر عضو در معرض آن قرار می‌گیرد.

how fire behave with a steel and concrete structure

بیشتر بخوانید: حریق سلولزی و هیدروکربنی چیست؟

 

طبیعت ناهمگن و متغیر بتن به این معنی است که محاسبه ظرفیت ایمنی آتش در آن، می‌تواند بسیار پیچیده باشد. هنگامی‌ که بتن در معرض گرمای کافی قرار می‌گیرد، آبی که منافذ بتن را پر کرده و آبی که به صورت شیمیایی به سیمان متصل شده است، تبخیر می‌شود. اگر میزان این تبخیر بیشتر از سرعت مهاجرت بخار باشد، فشار منافذ افزایش خواهد یافت. این امر باعث افزایش تنش‌ در ساختار بین ملوکولی بتن گشته، بدنه آن را پوسته‌ای کرده و مقاومت آن را شدیدا کاهش می‌دهد. علاوه بر این، پدیده پوسته‌ای شدن، باعث می‌شود قطعات بتن از سطح شکسته شده و سطح مقطع عناصر سازنده کاهش می‌یابد. رفتار بتن زمانی‌ که در معرض حرارت بالا قرار می‌گیرد، بستگی به نسبت ترکیبات و اجزای تشکیل دهنده آن دارد. اثرات اصلی دمای بالا باعث از دست رفتن قدرت فشاری، از دست دادن وزن یا جرم، تغییر رنگ و پوسته‌ای شدن بتن می‌شود. همچنین، روش‌های خاموش کردن آتش و خنک کردن بتن در طول آتش‌سوزی و پس از آن، اثر جدی بر مورفولوژی داخلی عناصر سازنده بتن دارد.

علاوه بر این، تحولات در طراحی مخلوط بتن، منجر به انواع جدید بتن، از جمله بتن با مقاومت بالا، مقاومت فوق العاده بالا و بتن خود متراکم شده است که علاوه بر افزایش عملکرد ساختاری در دمای محیط، عملکرد مشابهی نیز هنگامی که در معرض آتش سوزی قرار دارند، نشان می‌دهند.

 

رفتار سازه فولادی در هنگام آتش سوزی

چهارچوب فولادی، سازه‌ای است که به طور گسترده در تمام انواع ساختمان‌ها و تاسیسات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. طراحی مقاوم سازه فولادی در برابر آتش، به علت ساختار فولاد و ضعف آن نسبت به حرارت بسیار حائز اهمیت است.

در طول فرآیند آتش‌ سوزی، فولاد موقتا مقدار قابل توجهی از انرژی حرارتی را جذب می‌کند. سپس، بعد از خنک شدن تا دمای محیط، سازه فولادی به حالت ایستا ولی ناپایدار بازمی‌گردد. در طول این چرخه، عناصر سازنده ممکن است بدون تاثیر بر ثبات کلی سازه، به شدت خمیده شده یا آسیب ببینند. طیف درجه حرارتی که یک بخش خاص از فولاد در ساختمان در جریان آتش‌ سوزی تجربه می‌کند، با استفاده از نظریه‌های انتقال حرارت، قابل پیش‌بینی است. اجزای آسیب‌دیده، نشان‌دهنده بازتوزیع انرژی درون خود اجزا و احتمالا کل ساختار است. بسیاری از سازه‌های فولادی بعد از آتش‌ سوزی، تمامیت خود را حفظ می‌کنند، این در حالی است که استفاده مجدد و بازسازی آن‌ها یک مسئله مهم اقتصادی می‌باشد.

آتش‌ سوزی با دمای پایدار و درجه حرارت بالا همراه است. گرمای آتش می‌تواند منجر به انواع مختلف تغییرات در اجزای سازه فولادی مانند تغییر شکل اجزا، از دست دادن میکروساختار هنجاریافته، افزایش فشار، حساس‌سازی فولادهای ضد زنگ، تنش‌های باقی‌مانده یا شکنندگی در اثر خنک کردن سریع در تلاش‌های آتش‌نشانی شود.

انبساط فولاد، وابسته به دما است و زمانی‌ که دمای فولاد افزایش می‌یابد، طول آن زیاد شده و همچنین تنش‌های محوری و طولی آن افزایش می‌یابد. اگرچه فولاد مزیت غیرقابل اشتعال بودن را دارد، قدرت عملکرد موثر و مدول‌ الاستیسیته آن در دمای بالا کاهش می‌یابند. راندمان عملکرد فولاد، حداقل 85 درصد از ارزش نرمال خود را تا دمای حدود 427 درجه سانتیگراد حفظ می‌کند. این قدرت با افزایش دما کاهش پیدا می‌کند و در دمای حدود 704 درجه سانتی گراد، قدرت عملکرد تنها 20 درصد از حداکثر مقدار می‌باشد. بنابراین، قدرت و سختی با افزایش دما کاهش پیدا می‌کنند.

برای اجزای سازه فولادی که به شدت آسیب دیده‌اند، جایی‌ که خمش‌ها بیش از حد هستند، تخریب متالورژیکی، نکته قابل بحثی است. معمولا جایگزین کردن آن جزء، اقتصادی‌تر از عملیات صاف کردن با حرارت دادن است. اما می‌توان آن جزء را با مقدار قابل قبولی از تخریب خواص فیزیکی و متالورژی با گرما صاف کرد.

how fire behave with a steel and concrete structure

بیشتر بخوانید: 10 عنصر طبیعی مقاوم در برابر آتش کدامند؟

 

سه نوع محافظت عمومی از آتش برای سازه‌ فولادی وجود دارد

1. محصولات معدنی: محصولاتی که بر پایه سنگ گچ و سیمان هستند و توسط تکنیک‌های اسپری کم فشار به کار می‌روند و به عنوان عایق از سازه فولادی محافظت می‌کنند.

2. سیستم‌های پوششی: مانند پشم سرامیکی، پشم معدنی، لایه گچی مقاوم در برابر آتش، سیلیکات کلسیم و ورمیکولیت.

3. پوشش‌های متورم شونده: این پوشش‌ها به صورت یک فیلم نازک در رنگ‌های مختلف برای حفاظت از فولاد، به کار رفته و تا 90 دقیقه آن را از آتش محافظت می‌کنند.

طبق یک گفته قدیمی اگر فولاد بعد از قرار گرفتن در معرض آتش هنوز صاف باشد، قابل استفاده است. بنابراین ارزیابی ظرفیت ساختاری یا تمامیت سازه فولادی که در معرض آتش قرار گرفته باید به دقت انجام شود.

سخن پایانی

به دلیل اهمیت بالایی که واکنش انواع سازه‌ها در هنگام اتش سوزی دارد، در این مقاله سعی کردیم در مورد رفتار سازه فولادی و بتنی در هنگام آتش سوزی صحبت کنیم. امیدواریم این مقاله برایتان مفید بوده باشد.

نظرات

captcha Refresh

به این مطلب امتیاز دهید

تعداد کل امتیازات این مطلب 0

آخرین مقالات سایت

آخرین محصولات

با عضویت در خبرنامه می توانید از جدیدترین مقالات، اخبار و محصولات سایت در ایمیل خود با خبر شوید...