تدابير الحماية من الحرائق للهياكل الفولاذية

 1. حد مقاومة الحريق ومقاومة الحريق للهياكل الفولاذية 

تُضفي مزايا القوة العالية والمتانة على الهياكل الفولاذية خصائص الوزن الخفيف، والأداء الزلزالي الجيد، والقدرة العالية على التحمل. كما تتميز هذه الهياكل بإمكانية معالجتها في الموقع، وقصر مدة الإنشاء، وإمكانية إعادة تدوير موادها. لذا، تُستخدم الهياكل الفولاذية على نطاق واسع في المباني، سواءً في الداخل أو الخارج.

لكن للهياكل الفولاذية نقطة ضعف رئيسية: ضعف مقاومتها للحريق. وللحفاظ على قوة وصلابة هذه الهياكل في حال نشوب حريق لفترة طويلة، وضمان سلامة الأرواح والممتلكات، تم اعتماد العديد من تدابير الحماية من الحرائق في المشاريع العملية. ووفقًا لمبادئ الوقاية المختلفة من الحرائق، تُقسم تدابير الوقاية إلى طريقتين: طريقة مقاومة الحرارة وطريقة التبريد بالماء. وتنقسم طريقة مقاومة الحرارة إلى طريقتين: طريقة الرش وطريقة التغليف (التغليف المجوف والتغليف الصلب). أما طريقة التبريد بالماء فتتضمن طريقتي سكب الماء وتدفقه. في هذه الورقة، سنستعرض بالتفصيل مختلف تدابير الوقاية من الحرائق، ونقارن بين مزاياها وعيوبها.
يشير حد مقاومة الحريق للهياكل الفولاذية إلى الوقت الذي يفقد فيه العنصر استقراره أو سلامته ومقاومته الأديباتية للحريق أثناء اختبار مقاومة الحريق القياسي.

على الرغم من أن الفولاذ نفسه لن يشتعل، إلا أن خصائصه تتأثر بشكل كبير بدرجة الحرارة. فمقاومة الصدمات للفولاذ تنخفض عند 250 درجة مئوية، وعند تجاوز 300 درجة مئوية، تنخفض نقطة الخضوع وقوة التحمل القصوى بشكل ملحوظ. في حالة الحريق الفعلي، تبقى ظروف التحميل ثابتة، وتبلغ درجة الحرارة الحرجة التي يفقد عندها الهيكل الفولاذي استقراره الساكن حوالي 500 درجة مئوية، بينما تصل درجة حرارة الحريق العادية إلى 800-1000 درجة مئوية. ونتيجة لذلك، سيُظهر الهيكل الفولاذي تشوهًا لدنًا سريعًا تحت درجات حرارة الحريق العالية، مما يؤدي إلى فشل موضعي، وفي النهاية إلى انهيار الهيكل الفولاذي بالكامل. لذا، يجب اتخاذ تدابير وقائية ضد الحرائق في المباني ذات الهياكل الفولاذية لضمان امتلاكها حدًا كافيًا لمقاومة الحريق. يجب منع الهيكل الفولاذي من التسخين السريع إلى درجة الحرارة الحرجة أثناء الحريق، ومنع التشوه المفرط الذي قد يؤدي إلى انهيار المبنى، وذلك لكسب وقت ثمين لمكافحة الحريق وإجلاء الأفراد بأمان، وتجنب الخسائر الناجمة عن الحريق أو تقليلها.

2. تدابير الحماية من الحرائق للهياكل الفولاذية

تنقسم تدابير الحماية من الحرائق في الهياكل الفولاذية، وفقًا للمبدأ، إلى فئتين: الأولى هي طريقة مقاومة الحرارة، والثانية هي طريقة التبريد بالماء. والهدف من هاتين الطريقتين واحد: منع ارتفاع درجة حرارة المكونات عن درجة حرارتها الحرجة خلال فترة زمنية محددة. ويكمن الاختلاف في أن طريقة مقاومة الحرارة تمنع انتقال الحرارة إلى المكونات، بينما تسمح طريقة التبريد بالماء بانتقال الحرارة إلى المكونات ثم تبديدها.

2.1 مقاومة الحرارة

تُصنّف طرق مقاومة الحرارة، وفقًا لمقاومة الحرارة ومقاومة مادة الطلاء، إلى طريقتين: طريقة الرش وطريقة الطلاء بالرش. وتُستخدم كلتا الطريقتين لإنشاء طبقة مقاومة للحريق، ويمكن تقسيمها إلى طريقتين فرعيتين: طريقة الطلاء المجوف وطريقة الطلاء المصمت. 

2.1.1 طريقة الرش

تُستخدم عادةً طلاءات مقاومة للحريق أو رشّ سطح الفولاذ لتشكيل طبقة عازلة حرارية واقية، مما يُحسّن مقاومة الحريق للهياكل الفولاذية. تتميز هذه الطريقة بخفة وزن المواد الحرارية المستخدمة لفترة طويلة، ولا ينبغي أن تُقيّد هندسة المكونات الفولاذية، مما يجعلها اقتصادية وعملية، وذات تطبيق واسع. تتنوع أنواع الطلاءات المقاومة للحريق للهياكل الفولاذية، ويمكن تقسيمها تقريبًا إلى فئتين: الأولى هي الطلاءات الرقيقة المقاومة للحريق (النوع B)، وهي عبارة عن مواد مقاومة للحريق قابلة للتمدد في الهياكل الفولاذية؛ أما النوع الثاني فهو الطلاءات السميكة (الفئة H)، وهي طلاءات مقاومة للحريق من الفئة B، ويتراوح سمكها عادةً بين 2 و7 مم، وتُصنع من راتنجات عضوية، ولها تأثير جمالي معين. عند تمدد المواد الحرارية عند درجات حرارة عالية، يكون حد التمدد الحراري من 0.5 إلى 1.5 H مناسبًا للهياكل الفولاذية ذات الأسقف الخفيفة، حيث تتميز بمقاومة جيدة للاهتزاز. أما عند انخفاض حد مقاومة الحريق إلى 1.5 H أو أقل، فيُفضّل اختيار طلاءات مقاومة للحريق من النوع H بسمك 8 مم. تُستخدم عادةً مواد العزل الحراري غير العضوية ذات السطح الحبيبي بسمك 50 مم كمكون رئيسي، وتتميز بموصلية حرارية منخفضة وكثافة منخفضة، وحد مقاومة للحريق يتراوح بين 0.5 و3.0 ساعات. تتميز هذه المواد عمومًا بمقاومتها العالية للحريق والتقادم، ومتانتها، وموثوقيتها. بالنسبة لجميع الهياكل الفولاذية، بما في ذلك الهياكل الفولاذية في المباني الصناعية متعددة الطوابق، عندما تتجاوز مدة مقاومتها للحريق 1.5 ساعة، يُنصح باختيار طلاء مقاوم للحريق سميك للهياكل الفولاذية.

2.1.2 طريقة الطلاء

1) طريقة التغطية المجوفة: تُستخدم عادةً ألواح مقاومة للحريق أو الطوب لتغطية الحواف الخارجية للعناصر الفولاذية. تعتمد ورش الهياكل الفولاذية في صناعة البتروكيماويات المحلية في الغالب على طريقة تغطية العناصر الفولاذية بالطوب لحمايتها. تتميز هذه الطريقة بقوة عالية ومقاومة للصدمات، ولكن يعيبها أنها تشغل مساحة كبيرة وتتطلب جهدًا أكبر في البناء. تُستخدم ألواح خفيفة مقاومة للحرارة، مثل ألواح الجبس الأسمنتية المقواة بالألياف، كطبقة واحدة لتغطية العناصر الفولاذية الكبيرة. تتميز هذه الطريقة بتقليل التكلفة، كما أنها سهلة التزيين، وتتميز بسطح أملس، ومقاومة للتقادم، وغيرها من المزايا، مما يجعلها واعدة للانتشار. 2) طريقة التغطية الصلبة: تُصنع هذه الطريقة عادةً عن طريق صب الخرسانة، حيث تُغطى العناصر الفولاذية بالكامل، مثل أعمدة مركز شنغهاي بودونغ المالي. تتميز هذه الطريقة بقوة عالية ومقاومة للصدمات، ولكن يعيبها أن غطاء الخرسانة يشغل مساحة كبيرة، كما أن عملية البناء صعبة، خاصةً على العوارض الفولاذية والدعامات المائلة.

2.2 طريقة التبريد بالماء

تشمل طرق التبريد بالماء طريقة سكب الماء وطريقة ملء الماء.

2.2.1 طريقة تبريد الدش المائي

تعتمد طريقة التبريد بالرش على تركيب نظام رش آلي أو يدوي على الجزء العلوي من الهيكل الفولاذي. في حالة نشوب حريق، يبدأ نظام الرش بتكوين طبقة مائية متصلة على سطح الهيكل. عندما ينتشر اللهب إلى سطح الهيكل، يمتص تبخر الماء الحرارة ويؤخر وصول الهيكل إلى درجة حرارته القصوى. تُستخدم طريقة التبريد بالرش المائي في مبنى كلية الهندسة المدنية بجامعة تونغجي.

2.2.2 طريقة التبريد بالماء

تعتمد طريقة التبريد بالماء على ملء العناصر الفولاذية المجوفة بالماء. ومن خلال دوران الماء داخل الهيكل الفولاذي، يتم امتصاص الحرارة التي يمتصها الفولاذ نفسه. وبالتالي، يحافظ الهيكل الفولاذي على درجة حرارة منخفضة في حالة الحريق، ولا يفقد قدرته على التحمل نتيجة ارتفاع درجة الحرارة بشكل مفرط. ولمنع الصدأ والتجمد، يُضاف إلى الماء مثبطات الصدأ ومضادات التجمد. وتُستخدم هذه الطريقة لتبريد الأعمدة الفولاذية في مبنى شركة يو إس ستيل المكون من 64 طابقًا في بيتسبرغ.

3. مقارنة تدابير الوقاية من الحرائق

تُساهم طريقة مقاومة الحرارة في إبطاء سرعة انتقال الحرارة إلى العناصر الإنشائية عبر مادة مقاومة للحرارة. وبشكل عام، تُعدّ طريقة العزل الحراري اقتصادية وعملية، وتُستخدم على نطاق واسع في المشاريع التطبيقية. أما طريقة التبريد بالماء فهي إجراء وقائي فعال ضد الحرائق، إلا أنها لم تنتشر على نطاق واسع في المجال الهندسي نظرًا لمتطلباتها الخاصة في التصميم الإنشائي وتكلفتها العالية.

تُستخدم طريقة المقاومة الحرارية على نطاق واسع في الحماية من الحرائق للهياكل الفولاذية، لذا يركز ما يلي على مقارنة مزايا وعيوب طريقة الرش وطريقة التكسية في تدابير المقاومة الحرارية.

3.1 مقاومة الحريق

من حيث مقاومة الحريق، تتفوق طريقة التكسية على طريقة الرش. فمقاومة الخرسانة والطوب الحراري ومواد التغليف الأخرى للحريق أفضل من الطلاءات المقاومة للحريق التقليدية. إضافةً إلى ذلك، فإن أداء ألواح الحماية من الحريق الجديدة يتفوق أيضاً على الطلاءات المقاومة للحريق. فحد مقاومتها للحريق أعلى بشكل ملحوظ من حد مقاومة مواد عزل الحريق للهياكل الفولاذية ذات السماكة نفسها، ويتجاوز تمدد الطلاءات المقاومة للحريق.

3.2 المتانة

نظرًا لأن مواد التكسية، كالخرسانة، تتمتع بمتانة أفضل، فإنها لا تتدهور بسهولة مع مرور الوقت. إلا أن متانة الطلاءات المقاومة للحريق في الهياكل الفولاذية لا تزال تمثل مشكلة عويصة. سواء استُخدمت في الأماكن الخارجية أو الداخلية، فإن المكونات العضوية في الطلاءات الرقيقة والرقيقة جدًا المقاومة للحريق قد تُسبب التحلل والتدهور والتقادم وغيرها من المشاكل، مما يؤدي إلى تقشر الطلاء أو فقدانه لمقاومته للحريق.

3.3 البناء

تُعدّ طريقة رشّ مواد الحماية من الحرائق في الهياكل الفولاذية بسيطة ويمكن استخدامها دون أدوات معقدة. إلا أن جودة تنفيذ هذه الطريقة ضعيفة، إذ يصعب التحكم في إزالة الصدأ عن المادة الأساسية، وسماكة طبقة الحماية، ورطوبة بيئة العمل. أما طريقة تركيب الكسوة فهي معقدة، خاصةً بالنسبة للدعامات المائلة والعوارض الفولاذية، ولكن يمكن التحكم في عملية التركيب وضمان الجودة بسهولة. ويمكن التحكم في مستوى مقاومة الحريق عن طريق تغيير سماكة مادة الكسوة بدقة.

3.4 حماية البيئة

تُلوث طريقة الرش البيئة أثناء البناء، وخاصةً تحت تأثير درجات الحرارة العالية، حيث يمكن أن تُطلق غازات ضارة. لا يوجد انبعاث للمواد السامة في مواقع البناء، وفي بيئة الاستخدام العادية، وفي درجات حرارة عالية للنار، مما يُفيد في حماية البيئة وسلامة الأفراد في حالة نشوب حريق.

3.5 اقتصاد

تتميز طريقة الرش بالبساطة وقصر مدة التنفيذ وانخفاض تكلفة الإنشاء. إلا أن سعر الطلاء المقاوم للحريق مرتفع، كما أن تكلفة صيانته مرتفعة نظرًا لعيوبه كالتقادم. أما طريقة التغليف، فرغم ارتفاع تكلفة إنشائها، إلا أن سعر المواد المستخدمة فيها منخفض، وتكلفة صيانتها منخفضة أيضًا. وبشكل عام، تتمتع طريقة التغليف بكفاءة اقتصادية عالية.

3.6 قابلية التطبيق

لا تتقيد طريقة الرش بأشكال العناصر الهندسية، وتُستخدم على نطاق واسع لحماية العوارض والأعمدة والأرضيات والأسقف وغيرها من العناصر. وهي مناسبة بشكل خاص للحماية من الحرائق في الهياكل الفولاذية الخفيفة والهياكل الشبكية والهياكل الفولاذية ذات الأشكال الخاصة. أما طريقة التكسية فهي معقدة في التنفيذ، لا سيما بالنسبة للعوارض الفولاذية وعناصر التدعيم المائلة. وتُستخدم طريقة التكسية بشكل عام للأعمدة، ولا تُستخدم على نطاق واسع في الرش.

3.7 المساحة المشغولة

حجم الطلاء المقاوم للحريق المستخدم في طريقة الرش صغير، أما طريقة التغليف فتستخدم مواد تغليف مثل الخرسانة والطوب المقاوم للحريق، مما يشغل مساحة ويقلل من الاستفادة من المساحة. كما أن جودة مواد التغليف أكبر.

 4. التلخيص

يمكن استخلاص الاستنتاجات التالية من المناقشة:

1) ينبغي أن يأخذ اعتماد تدابير الحماية من الحرائق للهياكل الفولاذية في الاعتبار تأثير العديد من العوامل، مثل نوع المكونات، وصعوبة البناء، ومتطلبات جودة البناء، ومتطلبات المتانة، والفوائد الاقتصادية؛

2) بمقارنة طريقة الرش بطريقة التغليف، نجد أن المزايا الرئيسية لطريقة الرش هي سهولة عملية البناء، وعدم تغير مظهر المكونات بشكل كبير بعد الرش. أما المزايا الرئيسية لطريقة التغليف فهي انخفاض التكلفة، والأداء الجيد في مقاومة الحريق، والمتانة.

3) لكل نوع من أنواع تدابير الوقاية من الحرائق مزاياه وعيوبه. وفي التطبيقات الهندسية، يمكن الاستفادة من بعضها البعض ومعالجة أوجه القصور في كل منها، كما يمكن اتخاذ تدابير مختلفة لإنشاء خطوط متعددة للدفاع ضد الحرائق.

بفضل مستودعنا الحديث ومرفق المعالجة المتطور في شمال الصين، نوفر لكم تشكيلة واسعة من منتجات الصلب: المدرفلة على الساخن والبارد، بما في ذلك مجموعة متنوعة من قضبان الصلب التجارية، والمنتجات الإنشائية والأنبوبية. وبفضل ماكينات القطع بالبلازما والليزر والأكسجين، وآلات حفر الصفائح CNC، وآلات الوسم بالبلازما، وخط الحفر المجهز بالكامل، نضمن لكم الحصول على جميع احتياجاتكم من الصلب المقطوع والمثقوب والمختوم والجاهز للاستخدام.

مجموعة منتجاتنا:

1. أنبوب فولاذي(دائري / مربع / ذو شكل خاص / منشار حلزوني مسنن)
2. أنبوب توصيل كهربائي(EMT/IMC/RMC/BS4568-1970/BS31-1940)
3. مقطع فولاذي مشكل على البارد(C /Z /U/ M )
4. زاوية فولاذية وعارضة(زاوية V / عارضة H / عارضة U)
5. دعامة سقالة فولاذية
6. هيكل فولاذي(أطر العمل)
7. عملية دقيقة على الفولاذ(القطع، والتسوية، والتسطيح، والضغط، والدرفلة على الساخن، والدرفلة على البارد، والختم، والحفر، واللحام، إلخ. حسب متطلبات العميل)

من الفولاذ الإنشائي، وفولاذ التشغيل الآلي، والفولاذ الأنبوبي، إلى الأنابيب التجارية وقضبان الصلب التجارية، لدينا جميع مستلزمات وخدمات الصلب المنزلية والتجارية والصناعية التي قد تحتاجها.

شركة تيانجين رينبو ستيل جروب المحدودة

تينا

جوال: 0086-13163118004

بريد إلكتروني:tina@rainbowsteel.cn

وي تشات: 547126390

الموقع الإلكتروني:www.rainbowsteel.cn

الموقع الإلكتروني:www.tjrainbowsteel.com