خصائص مقاومة الحريق للهياكل الفولاذية

الفولاذ مادة بناء غير قابلة للاحتراق، مقاومة للزلازل والانحناء. في التطبيقات العملية، لا يقتصر دور الفولاذ على زيادة قدرة تحمل المباني فحسب، بل يلبي أيضًا متطلبات التصميم المعماري الجمالي، ويتجنب عيوب الخرسانة ومواد البناء الأخرى التي لا يمكن ثنيها أو شدها. لذلك، يحظى الفولاذ بشعبية واسعة في قطاع البناء. فالمباني، من طابق واحد إلى عدة طوابق، وناطحات السحاب، والمصانع، والمستودعات، وغرف الانتظار، وقاعات الانتظار، وغيرها، كلها مصنوعة من الفولاذ. مع ذلك، وكمادة بناء، يعاني الفولاذ من بعض العيوب التي لا مفر منها في مجال الحماية من الحرائق. إذ تنخفض خصائصه الميكانيكية، مثل نقطة الخضوع، وقوة الشد، ومعامل المرونة، انخفاضًا حادًا مع ارتفاع درجة الحرارة. عادةً ما يفقد الهيكل الفولاذي قدرته على التحمل عند درجة حرارة تتراوح بين 450 و650 درجة مئوية، ويحدث تشوه كبير يؤدي إلى انحناء الأعمدة والجسور الفولاذية. ونتيجة لذلك، يصبح غير صالح للاستخدام بسبب التشوه المفرط. الحد الأقصى المسموح به هو حوالي 15 دقيقة. يرتبط طول هذا الوقت أيضًا بسرعة امتصاص المكون للحرارة.

من أجل التغلب على أوجه القصور في الحماية من الحرائقهيكل فولاذيفي التطبيقات العملية، يجب إجراء معالجة للحماية من الحرائق للمواد، بهدف رفع مستوى مقاومة الهياكل الفولاذية للحريق إلى النطاق المحدد في مواصفات التصميم. توجد تدابير متنوعة لمنع ارتفاع درجة حرارة الهيكل الفولاذي بسرعة، مما قد يؤدي إلى تشوهه وانهياره في حالة نشوب حريق. يكمن جوهر الأمر في اعتماد أساليب مختلفة حسب الظروف، كاستخدام مواد عازلة للحرارة ومواد مقاومة للحرارة لحجب اللهب ومنع احتراق الهيكل الفولاذي مباشرة، مما يقلل من سرعة انتقال الحرارة، ويؤخر ارتفاع درجة حرارة الهيكل الفولاذي، ويؤخر بدوره فترة ضعفه، وما إلى ذلك. لكن بغض النظر عن الأسلوب المتبع، يبقى المبدأ واحدًا. فيما يلي عرض لتدابير الحماية من الحرائق لعدة هياكل فولاذية مختلفة.

1. الكسوة الخارجية: هي إضافة كسوة خارجية على سطح الهيكل الفولاذي، ويمكن صبها في الموقع أو رشها. عادةً ما تُدعّم الكسوة الخرسانية الصلبة المصبوبة في الموقع بشبكة سلكية أو قضبان فولاذية للحد من تشققات الانكماش والحفاظ على قوة الهيكل. أما طريقة الرش، فتعتمد على استخدام مضخة رمل لرش سطح الهيكل الفولاذي في موقع البناء لتشكيل طبقة واقية. يمكن أن تكون مضخة الرمل من الأسمنت الجيري أو ملاط ​​الجبس، أو يمكن خلطها مع البيرلايت أو الأسبستوس. في الوقت نفسه، يمكن أيضًا تصنيع الكسوة الخارجية من البيرلايت أو الأسبستوس أو الجبس أو أسمنت الأسبستوس والخرسانة الخفيفة على شكل ألواح مسبقة الصنع، تُثبّت على الهيكل الفولاذي باستخدام مواد لاصقة ومسامير وبراغي.

٢. مملوء بالماء (غلاف مائي). يُعدّ ملء الهيكل الفولاذي المجوّف بالماء أكثر وسائل الحماية فعالية ضد الحريق. تحافظ هذه الطريقة على برودة الهيكل الفولاذي أثناء الحريق، ويتدفق الماء داخله، ممتصًا الحرارة من المادة نفسها التي تتعرض للتسخين. يمكن إعادة تدوير الماء الساخن بعد تبريده، أو يمكن ضخّ ماء بارد عبر الأنابيب ليحلّ محلّ الماء الساخن.

3. الحماية. يُثبّت الهيكل الفولاذي في الجدار أو السقف المصنوع من مواد مقاومة للحرارة، أو تُغلّف المكونات في الفجوة بين جدارين، ويمكن تحقيق هدف الوقاية من الحريق بإضافة كمية قليلة من المواد المقاومة للحرارة أو بدونها. تُعدّ هذه إحدى أكثر طرق الوقاية من الحريق اقتصادية.

٤. مادة التمدد. يُستخدم الطلاء المقاوم للحريق للهيكل الفولاذي لحماية المكونات. تتميز هذه الطريقة بأداء ممتاز في مقاومة الحريق والعزل الحراري، كما أن تصميمها لا يتقيد بالشكل الهندسي للهيكل الفولاذي. وهي تُصنف ضمن التدابير التقنية الحديثة والمتقدمة للوقاية من الحرائق.

في الوقت الراهن، يتزايد عدد المباني الشاهقة ذات الهياكل الفولاذية، ولا سيما بعض المباني فائقة الارتفاع، التي تستخدم مواد الهياكل الفولاذية على نطاق واسع. في حال نشوب حريق في مبنى شاهق، يصعب إخماده في وقت قصير. لذا، يتطلب الأمر تعزيز مقاومة مواد البناء للحريق في تصميم المبنى لرفع مستوى مقاومته للحريق، ووضع برامج طوارئ داخلية ضرورية للحد من الخسائر البشرية والمادية.