اثرات آتش بر مصالح مختلف
مصالح مختلف رفتارهای متفاوتی در برابر آتش از خود نشان می‌دهند.
-
گچ:
گچ مقاومت خوبی در برابر حریق دارد و علت این امر وجود آب تبلور (حدوداً 20 درصد) در ترکیب آن است. انرژی گرمایی ناشی از آتش صرف تبخیر آب تبلور گچ می‌شود. هم‌چنین لایه‌ی باقی‌مانده گچ خود به عنوان یک عایق عمل میکند. علت این مسئله پایین‌تر بودن ضریب هدایت حرارتی آن نسبت به گچ متبلور است.
- بتن:
بتن یک مصالح کامپوزیت است و رفتار آن متأثر از رفتار تمامی اجزاء آن و اندرکنش بین آن‌ها است. در اثر حرارت بتن دچار کاهش مقاومت و ظرفیت باربری می‌شود. در اثر افزایش حرارت دی هیدراسیون اتفاق می‌افتد. بتن متشکل از خمیر سیمان و سنگ‌دانه است. این سیمان هیدراته دارای حفره‌هایی است که با آب و بخار آب پر شده است.
آب موجود در این حفره‌ها بر اثر حرارت تبخیر شده، رفتار خمیری کاهش یافته و مقاومت کم می‌شود. در اثر افزایش حرارت تجزیه‌ی ماده‌ی ژله‌ای در بتن شروع شده و به مرور زمان بتن تخریب می‌شود. هم‌چنین در اثر حرارت و ایجاد گرادیان دمایی تنش حرارتی در بتن ایجاد می‌شود. در نتیجه افزایش دما بتن پوسته پوسته شده و این تورق سبب کاهش ضخامت و در نتیجه کاهش مقاومت می‌شود.
هم‌چنین تورق سبب رسیدن حرارت به بخش فولادی یعنی میلگردهای موجود در بتن مسلح می‌شود. عوامل مختلفی چون درصد رطوبت و نفوذپذیری بتن بر رفتار بتن در برابر آتش مؤثر هستند. استفاده از سنگ‌دانه‌های سبک، افزودنی‌ها و فیبر می‌تواند در بهبود رفتار بتن مؤثر باشد.
- فولاد:
فولاد در برابر حرارت بسیار حساس است و دچار تخریب زیادی می‌شود. در اثر افزایش دما، کریستال‌های فولاد تخریب شده و مشخصات مکانیکی و رفتاری آن کاهش می‌یابد.
اثرات حریق بر سازه‌ها
عوامل مختلفی هم چون نحوه‌ی توزیع دما، اندرکنش سازه‌ای، قیدها و اتصالات، تأثیر مواد ضد آتش و … بر رفتار سازه‌ها در مقابل آتش مؤثر است. آتش باعث تغییر مشخصات و خواص فیزیکی مصالح می‌شود و این مسئله بر رفتار کلی سازه اثر گذاشته و باعث تخریب می‌شود. توانایی یک عضو در حفظ استحکام و پایداری در زمان قرارگیری در معرض آتش بسیار مهم است.
برای برخی عضوها مانند دیوارها و سقف‌ها، اقدام برای جلوگیری از گسترش آتش ضروری است. به طور معمول دوام در برابر آتش با قرار دادن یک نمونه تحت آزمایش استاندارد به دست می‌آید.عملکرد عضو سازه‌ای در آتش سوزی به مشخصات مکانیکی و حرارتی آن عضو ارتباط دارد. با افزایش دما، مقاومت عضو در برابر تغییر شکل معین، ضریب کشسانی و سختی کاهش می‌یابد.
رفتار عضو سازه‌ای در معرض آتش را می‌توان با روش‌های تحلیل سازه تخمین زد. تغییرات تغییر شکل و باقی مشخصات در مقایسه با طراحی در دمای معمولی باید در نظر گرفته شود. ممکن است تیرها و خرپاها با توجه به شرایط انتهایی، واکنش‌های مختلفی را نشان دهند. عضوی که قید محوری ندارد در زمان آتش سوزی بدون ایجاد نیروی محوری تغییر شکل پیدا میکند ولی در عضوی که دارای قید محوری است، تنش‌های محوری به وجود می‌آید.
در عضوهایی که به یکدیگر وصل نیستند، احتمال دارد با غلبه بار وارده بر مقاومت، تخریب اتفاق افتد ولی در عضوهای متصل، به دلیل کاهش یافتن ضریب کشسانی تغییر شکل بزرگی اتفاق می‌افتد ولی عضو دیرتر تخریب می‌شود. با کاهش ضریب کشسانی و ضعیف شدن اتصالات ستون‌ها به کف‌ها، لاغری ستون زیاد شده و در نتیجه احتمال کمانش ستون زیاد می‌شود.
در بحث مقاومت ساختمان‌ها در برابر آتش باید به دو نکته توجه کرد. مقاوم سازی اجزای سازه‌ای در برابر آتش و استفاده از مقاوم سازی در برابر حریق در بخش‌های غیر سازه‌ای. طراحی و ایمنی سازه‌ها در برابر حریق باید بر اساس طراحی ضخامت حاصل از تست آتش در آزمایشگاه معتبر حریق و بر اساس استاندارهای معتبر باشد. لازم است ديوارهای خارجی دارای درجه مقاومت در برابر آتش بوده و بازشوهای آن‌ها نیز در برابر آتش محافظت شده باشد.
الف) آتش در سازه‌های بتنی
همان طور که پیش‌تر توضیح داده شد، مشخصات مکانیکی بتن در اثر افزایش دما دچار تغییراتی می‌شود. افزایش دما باعث کاهش مقاومت مکانیکی بتن شده و با افزایش حرارت، این مقاومت می‌تواند تا 50 درصد مقاومت اولیه کاهش یابد. افزایش حرارت رخ داده در هنگام آتش سوزی سبب خرد شدن در بتن می‌شود.
پس از خردشدگی و ایجاد ترک در بتن، حرارت ناشی از آتش سوزی به داخل بتن منتقل شده و باعث افزایش حرارت لایه‌های داخلی و میلگردها می‌شود. تبخیر آب در اثر حرارت باعث ایجاد فشار در داخل بتن می‌شود و نهایتاً انفجار و خردشدگی رخ می‌دهد. هر چه نفوذپذیری بتن کمتر شود، میزان خردشدگی افزایش می‌یابد. در اثر تبخیر آب بتن متلاشی شده و خساراتی به بار می‌آورد.
ب) آتش در سازه‌های فولادی
سازه‌های فولادی در مقابل آتش بسیار حساس هستند و در آن‌ها باید حتماً مقاوم سازی گیرد. در یک سازه اسکلت فلزی، كاهش مقاومت مكانيكی و مقاومت كششی، افزايش طول، تغيير شكل و خم شدن اسكلت فلزی رخ داده و احتمال تخريب یک ساختمان اسکلت فلزی در صورت افزايش زمان آتش سوزی بسیار بالا است.
بدون دیدگاه