متطلبات المباني الخرسانية المقاومة للحريق

ما هي المباني الخرسانية المقاومة للحريق؟

قد يكون إنشاء هيكل مقاوم تمامًا للحريق مكلفًا بعض الشيء، ولكن من الممكن دائمًا بناء هياكل ذات مقاومة كبيرة للحريق بميزانية مقبولة. كما يمكن تحقيق ذلك من خلال مراعاة متطلبات مقاومة الحريق للمباني. على سبيل المثال، اختيار مواد البناء المناسبة واتخاذ بعض الاحتياطات في تشييد المباني وتركيب أنظمة إنذار الحريق وطفايات الحريق عند الضرورة.

ثبت أن هذه المتطلبات يمكن أن تقلل من تأثير حمل الحريق في المبنى إلى حد كبير، أي الحفاظ على حمل النار إلى أدنى حد ممكن. ويشير مصطلح حمل النار إلى مقدار الحرارة المحررة بالكيلوجول لكل متر مربع (كيلوجول لكل م 2) من مساحة أرضية أي مقصورة عن طريق احتراق محتوى المبنى بما في ذلك الجزء القابل للاحتراق. حيث يتم تحديده بضرب أوزان جميع المواد القابلة للاحتراق بقيمها الحرارية الخاصة وتقسيمها على مساحة الأرضية.

ما هي متطلبات المباني الخرسانية المقاومة للحريق؟

1. استخدام المواد المناسبة للمباني الخرسانية المقاومة للحريق:

1. خصائص المواد المقاومة للحريق:

• لا ينبغي أن تتفكك تحت تأثير الحرارة.

• لا ينبغي أن تتمدد تحت الحرارة لإحداث ضغوط غير ضرورية في المبنى.

• يجب ألا تشتعل النيران بسهولة.

• لا ينبغي أن تفقد قوتها عند تعرضها للنار.

2. خصائص مقاومة الحريق لمواد البناء الشائعة:

هناك العديد من المواد التي يشيع استخدامها في تشييد المباني. حيث أنه سيتم مناقشة خصائص مقاومة الحريق لهذه المواد أدناه:

1. الحجارة المستخدمة في المباني المقاومة للحريق:

الحجارة موصل سيء للحرارة. حيث يمكن أن تقاوم الأحجار الرملية ذات حبيبات النار النار بشكل معتدل، كما أن الجرانيت يتفكك تحت النار. وينهار الحجر الجيري بسهولة وتتفكك معظم الحجارة الأخرى خلال فترة التبريد بعد تسخينها بالنار.

2. قوالب الطوب المستخدمة في المباني المقاومة للحريق:

يمكن أن يقاوم الطوب الحرارة حتى 1200 درجة مئوية. في وقت البناء، إذا تم استخدام ملاط ​​عالي الجودة لربط الطوب، فإنّ مقاومة الهيكل للحريق تتحسن.

3. الأخشاب المستخدمة في المباني المقاومة للحريق:

يتم تدمير أي هيكل مصنوع من الخشب بسرعة تحت تأثير النار. كما يزيد الخشب من شدة الحريق. حيث أن استخدام أجزاء ثقيلة من الأخشاب في المباني غير مرغوب فيه. ولجعل الأخشاب أكثر مقاومة للحريق، يتم طلاء سطح الخشب بمواد كيميائية مثل فوسفات الأمونيوم والكبريتات وحمض البوريك والبوراكس.

في بعض الأحيان يتم تطبيق طلاء مقاوم للحريق على سطح الخشب المستخدم في المبنى لتحسين المقاومة.

4. الخرسانة المستخدمة في المباني المقاومة للحريق:

تتمتع الخرسانة بمقاومة جيدة للحريق. بحيث يعتمد السلوك الفعلي للخرسانة في حالة نشوب حريق على جودة الأسمنت والركام المستخدم أثناء البناء. في حالة الخرسانة المسلحة والخرسانة سابقة الإجهاد، يؤثر وضع الفولاذ أيضًا على قدرة مقاومة الحريق. وكلما زاد الغطاء الخرساني، كانت مقاومة العضو للنار أفضل.

لا تفقد الخرسانة الكثير من قوتها حتى درجة حرارة 250 درجة مئوية. كما يبدأ الانخفاض في قوتها عندما تتجاوز درجة الحرارة 250 درجة مئوية. عادة، يمكن للهياكل الخرسانية المسلحة مقاومة الحريق لمدة ساعة تقريبًا عند درجة حرارة 1000 درجة مئوية. وبالتالي، يتم استخدام الخرسانة الأسمنتية بشكل مثالي كمواد مقاومة للحريق.

5. الأجزاء الفولاذية المستخدمة في المباني المقاومة للحريق:

إنّ الفولاذ موصل جيد للحرارة. وتفقد قضبان الفولاذ قوة الشد وتبدأ في الإنتاج عند درجة حرارة حوالي 600 درجة مئوية. كما تذوب تمامًا عند 1400 درجة مئوية. وتصبح الأعمدة الفولاذية غير آمنة تحت تأثير حريق طويل. حيث أنه تحت تأثير النار المستمر، يضعف حديد التسليح الهياكل الخرسانية المسلحة.

ومن ثم فإنّ الأعمدة الفولاذية عادة ما تكون محمية بالطوب أو بتغليفها بالخرسانة. كما يتم حماية التسليح بالخرسانة بغطاء خرساني بينما يتم تطبيق الشوايات والعوارض الفولاذية بدهانات مقاومة للحريق.

6. الزجاج المستخدم في المباني المقاومة للحريق:

إنّ الزجاج موصل ضعيف للحرارة. حيث يتمدد أثناء التسخين وعندما يبرد، تبدأ الشقوق في الزجاج في التكوّن. كما أن الزجاج المقوى بسلك فولاذي أكثر مقاومة للحريق وأثناء عملية التبريد، حتى لو انكسر، تظل الزجاجات المكسورة في مواقعها الأصلية.

2. اتخاذ الاحتياطات في تشييد المباني:

• أبعاد مكونات المبنى.

• تقسيم المبنى بشكل جيد.

• وضع وتوفير مواد الحماية من الحريق.

• متطلبات الخروج وفقًا للكودات المعمول بها والتي تتضمن توفير مخارج كافية لكل مبنى للسماح بالهروب الآمن في حالة نشوب حريق، يجب أن تكون المخارج خالية من العوائق، وتوفير الإضاءة الكافية.

3. توفير أنظمة إنذار الحريق وطفايات الحريق:

هذه هي التدابير النشطة المستخدمة والتي تشمل أنظمة إنذار وكشف الحريق أو الرشاشات التي تتطلب إمّا تدخل بشري أو تنشيط تلقائي. أنها تساعد في السيطرة على انتشار الحريق وتأثيره حسب الحاجة في وقت الحريق.

مخاوف السلامة من الحريق في المباني الخرسانية:

1. مخاوف بشأن المصاعد:

جميع المباني الشاهقة تمتلك مصاعد. حيث ستحتوي المباني الكبيرة على عدد أكبر من المصاعد التي يتم ترتيبها في بنوك منفصلة تخدم مواقع منفصلة. ويمكن اعتبار المصاعد كمعامل أساسي لرجال الإطفاء. بحيث يتصرفون كأدوات قيمة في حالات الطوارئ. ويتم تحقيق النجاح التشغيلي من خلال حساب عدد المصاعد ونوعها قبل الخضوع للعملية.

2. مخاوف أنظمة التكييف في المباني الشاهقة:

معظم المباني الحديثة المرتفعة مجهزة بتهوية تدفئة حديثة ومتطورة ونظام تكييف. حيث يتم تجهيز العديد من المباني بنظام تهوية للتخلص من الدخان والتحكم في حركة الهواء بسبب الحريق داخل المبنى.

يستفيد المبنى الشاهق الأول والثاني من التهوية الأفقية. حيث أنه إن وُجدت أي فرصة للدخان، فيجب فتح النوافذ. وبهذه الطريقة تم تجنب منع التدخين. حيث أن هذه الاستراتيجية غير ممكنة في المباني الشاهقة الحديثة.

مباني الجيل الثالث فيها المزيد من المباني المغلقة. حيث تمت الإشارة إلى هذه المباني بدون نوافذ. وهذا ليس بسبب عدم وجود نوافذ في المبنى، ولكن بسبب حقيقة أنها مصممة بحيث يتم فتحها أو كسرها بسهولة.

مشكلة التهوية في المباني الشاهقة مشكلة كبيرة. وفي الغالب تكون المشكلة مع الدخان أكثر من مشاكل الحريق. وقد تسبب الدخان في وقوع عدد لا يحصى من الإصابات والوفيات خلال معظم الحرائق في المبنى الشاهق.

3. مخاوف بشأن المرافق في المباني الشاهقة:

تلعب المرافق اليومية في المبنى مثل الكهرباء والماء والبخار والغاز الطبيعي دورًا مهمًا للغاية في العمليات اليومية لمبنى معين. وهذه العمليات لها دور مهم أثناء طوارئ الحريق. حيث يُعد التحكم في هذه العمليات أمرًا بسيطًا وبجهد أقل يمكن أن يعزز السلامة الكبيرة.

تعميم أضرار الحريق في المباني الشاهقة:

سيتم تصنيف أضرار الحريق إلى ثلاث طرق وهم:

• التأثير الضار على سلامة حياة السكان.

• أضرار هيكلية.

• الأضرار التي تلحق بالممتلكات (الأضرار غير الهيكلية).

من بين معظم حوادث الحريق التي تم تسجيلها، لوحظ أن الإصابات والخسائر في الأرواح أقل. كما أنه ما يتمناه الجميع هو تقليل تأثير الأضرار على الممتلكات أيضًا. حيث تشكل هجرة الحرارة والدخان داخل المباني الشاهقة تهديدًا كبيرًا لشاغلي المبنى. وتحدث معظم الوفيات بسبب حوادث الحريق داخل المساكن.

سيؤدي الحريق إلى تكوين غازات سامة تشكل خطورة كبيرة على صحة الإنسان. في مثل هذه الحالات، تكون الأضرار الهيكلية أقل أهمية عند مقارنتها بسلامة الحياة. حيث أنه بعد إطفاء الحريق وجد أن الهيكل يتعرض لأضرار مائية. كما أن الإصلاح والصيانة خسارة اقتصادية كبيرة.

المباني الشاهقة مليئة بمعدات كبيرة كثيرة باهظة الثمن. حيث سيؤدي الحريق إلى خسارة الكثير من الممتلكات بسبب هذه الأسباب. وقد أدت هذه الأسباب إلى إفلاس العديد من الشركات حيث توقفت عملية إنتاجها تمامًا وفقدت السوق.

هناك العديد من العوامل التي تؤثر على حرائق ومخاوف السلامة في المباني الشاهقة. حيث يوصى دائمًا بمدى خطورة الضرر الناتج عن الحرائق، يجب أن تجعل الإجراءات والعمليات سلامة الحياة هي الشاغل الأساسي. كما سيطلب هذا قوانين الحريق والبناء التي ستمتلك أنظمة الحماية من الحرائق السلبية والفعالة لتقليل أضرار الحرائق.

التصميم القائم على الأداء للسلامة الإنشائية ضد الحريق:

مفهوم التصميم القائم على الأداء هو تصميم المباني وفقًا للأهداف الرئيسية. وبالتالي يعتبر التصميم القائم على الأداء للسلامة الإنشائية ضد الحريق واحدًا من أفضل الحلول لمشكلة مشاكل الحرائق هذه من وجهة النظر الهيكلية.

اختيار المستوى من المستويات، الإشغال الفوري (IO)، سلامة الحياة (LS)، منع الانهيار (CP) هو الأساس الذي يستند إليه تصميم المبنى. وهذا مفهوم تصميم يستخدم بشكل أساسي في الهياكل المقاومة للزلازل.

كل مستوى له حالات ضرر مختلفة. حيث أنه في التصميم المقاوم للحريق، يتم استخدام مستوى أمان الحياة، حيث توقعنا حدوث أضرار للمبنى دون أي ضرر للحياة. كما يمكن اختياره أحيانًا بين الإشغال الفوري وسلامة الحياة أيضًا.

سيوفر تصميم المزيد عن توفير المفصلات في نقطة أكثر أهمية في الهيكل ممّا يجعل المبنى أكثر مرونة. وهذه القدرة على توفير مفصلات الأداء سوف تصف القدرة على الحصول على ديناميكيات النار في مساحات المباني العالية.

سيساعد فهم ودراسة حوادث الحريق التي حدثت في مبنى حديث على تقييم المكونات الحرجة التي تدخل في استراتيجية السلامة من الحرائق. حيث أن هذا يعكس بالفعل طبيعة المباني الشاهقة.