الميزات المقاومة للحريق في المباني المعدنية الصناعية

كيف تؤثر خصائص الفولاذ الجوهرية على مقاومة الحريق في المباني الصناعية المعدنية

السلوك الحراري وسلامة تحمل الأحمال في ظل ظروف الحريق

حقيقة أن الفولاذ لا يحترق على الإطلاق تجعله ميزة حقيقية من حيث السلامة من الحريق في المباني الصناعية المصنوعة من المعادن. بالمقارنة مع مواد مثل الخشب أو الخرسانة، فإن الفولاذ يوصل الحرارة بشكل أبطأ بكثير، ما يعني أن العناصر الإنشائية تبقى سليمة لفترات أطول أثناء اندلاع الحريق. والأهم من ذلك، أن الفولاذ يستمر في الاحتفاظ بتماسكه حتى عند وصول درجات الحرارة إلى حوالي 500-550 درجة مئوية قبل أن تبدأ الأمور في التدهور بشكل كبير. هذا النوع من الثبات يمنح الأشخاص وقتًا أطول للخروج بأمان ويقلل من الأضرار الإضافية بعد الحريق الأولي. علاوةً على ذلك، وبما أن تمدد الفولاذ ضئيل جدًا عند تسخينه، فإن ذلك يقلل من الإجهاد الواقع على الوصلات والطلاءات الخارجية. وهذا يساعد في عزل الأقسام المختلفة عن بعضها البعض، مما يجعل من الصعب انتقال النيران من منطقة إلى أخرى داخل المبنى.

عتبات درجة الحرارة الحرجة ومنع الانهيار الهيكلي

يبدأ الفولاذ في فقدان مقاومته الشدّية عندما تتجاوز درجات الحرارة حوالي 600 درجة مئوية، ولكن لا داعي للقلق بشأن الانهيار الفوري لأن نقطة انصهار الفولاذ أعلى بكثير وتتجاوز 1370 درجة مئوية. بالإضافة إلى ذلك، فإن البنية المستقرة لهذا المعدن تعني أنه لن ينهار أو ينفجر إلى قطع فجأة كما قد يحدث مع بعض المواد الأخرى. في الواقع، يعمل هذا الفاصل الزمني الآمن المدمج لصالحنا، حيث يتيح لإجراءات الحماية السلبية من الحرائق أن تُفعَّل قبل أن تسوء الأمور بشكل كبير. ويُبقي الحفاظ على سلامة الهياكل حتى تصل إلى هذه الحدود الحرارية الخطرة المباني مطابقة لمتطلبات معيار ASTM E119. وليست هذه المطابقة مجرد إجراء ورقي؛ بل تنعكس مباشرةً على ظروف أكثر أمانًا للأشخاص الموجودين داخل المبنى أثناء نشوب الحرائق، كما تم إثباته مرارًا وتكرارًا من خلال سيناريوهات الاختبار الفعلية.

أنظمة الحماية السلبية من الحرائق للمباني الصناعية المعدنية

الطلاء المنتفخ والمواد المقاومة للحريق المطبقة بالرش (SFRM)

عند التعرض للحرارة، يمكن للطلاء المنتفخ أن ينتفخ ليصل إلى ما يصل إلى خمسين ضعف سماكته الأولية، مما يُكوّن طبقة واقية من الكربون المحروق تساعد بشكل كبير في إبطاء معدل ارتفاع درجة حرارة الفولاذ مع الحفاظ على بقاء الهياكل سليمة. الخيار الآخر هو المواد المقاومة للحريق المطبقة بالرش، والمعروفة باسم SFRMs. وتوجد هاتان المادتان بنوعين رئيسيين: النوع المصنوع من الأسمنت وأولئك الذين يحتويون على ألياف معدنية. يجب رشها بسماكة تتراوح بين 15 إلى 30 مليمترًا لتكوين حماية حرارية جيدة على الأسطح الفولاذية. ما يجعل هذه الحلول ذات قيمة كبيرة هو أنها توفر تصنيف مقاومة للحريق يصل إلى أربع ساعات متواصلة. علاوة على ذلك، فإنها تعمل بكفاءة حتى على الأشكال المعقدة والزوايا التي قد تفشل فيها الطرق التقليدية. وبما أنها لا تحتاج إلى مصدر كهربائي للعمل، فإن هذه الأنظمة السلبية تكون آمنة بشكل خاص عند تركيبها في المناطق التي تنطوي على مخاطر كهربائية أو تحتوي على الكثير من المواد القابلة للاشتعال المجاورة.

عازل مقاوم للحريق، وواجهة غير قابلة للاشتعال، وحواجز الفراغات

يُعد العزل الصخري (الصوف المعدني)، الذي ينصهر عند درجات حرارة تزيد عن 1000 درجة مئوية، وسيلة ممتازة لحماية الجدران وهياكل الأسقف من الحريق. وعند دمجه مع مواد مقاومة للحريق مثل الألواح المركبة من الألومنيوم ذات القلب المعدني، فإن ذلك يُنتج عناصر بنائية قادرة على تحمل الحريق لمدة تتراوح بين 60 إلى 120 دقيقة. وتُثبت هذه الحواجز في المناطق المخفية بين الجدران والأرضيات وفي النقاط التي تعبر فيها الخدمات الهيكلية لتمنع انتشار الدخان والنيران. ويُساعد تركيبها بشكل صحيح حول الوصلات الهيكلية الرئيسية في تشكيل أقسام مقاومة للحريق تحبس النيران في مكان نشوبها، وهو ما تشترطه كودات البناء مثل ASTM E119 كجزء من معايير السلامة. وإن التركيب الصحيح يُحدث فرقًا كبيرًا في مدى قدرة المبنى على الصمود أثناء حالات الطوارئ الناتجة عن الحريق.

عناصر مدمجة مقاومة للحريق في المباني الصناعية المعدنية

عناصر الأسقف والجدران والفتحات المتوافقة مع معايير ASTM E119 وUL 263

تدمج التجميعات المُصنفة مقاومة للحريق الأسطح والجدران والفواصل في أنظمة متكاملة مصممة لمنع انتشار الحريق في المباني الصناعية المعدنية. وتتم شهادة هذه التجميعات وفقًا لمعياري ASTM E119 وUL 263، وهما المعياران المعترف بهما دوليًا لاختبار متانة الحريق، وتُقيَّم هذه التجميعات بناءً على ثلاثة معايير أداء تحت تعرض محكوم للحريق:

• استقرار البنية (مقاومة الانهيار)
• النزاهة (احتواء اللهب والغازات الساخنة)
• العزل (الحد من انتقال الحرارة إلى الأسطح غير المعرضة)

يمكن أن تستمر تصنيفات مقاومة الحريق من نصف ساعة إلى ثلاث ساعات كاملة، ويُعتمد ذلك حقًا على كيفية تصميم التجميع وما إذا كانت جميع الأجزاء متصلة بشكل صحيح. في الوقت الراهن، تأتي معظم الجدران مزودة بعازل من الصوف المعدني داخلها، بالإضافة إلى تلك السدادات المتقلصة الخاصة حول أي ثقوب أو فتحات. وعادةً ما تكون الأبواب والنوافذ التي تحمل تصنيف مقاومة الحريق مزودة بختمات تشبه المطاط يتمدد عند تسخينها. كما أن تركيب جميع الأجزاء بشكل متواصل يُعد أمرًا بالغ الأهمية أيضًا، لأنه إذا كانت هناك فجوات في أي مكان، فإن النظام بأكمله يفشل في احتواء النيران. ولهذا السبب يرسل العديد من المصنّعين منتجاتهم لاختبارات طرف ثالث. وتقوم هذه الاختبارات بمحاكاة حرائق حقيقية للتحقق مما إذا كانت المواد تتحمل الضغط أم لا. وتُعد النتائج مهمة لأنها تحدد كم من الوقت سيتاح فعليًا للأشخاص للهروب بأمان قبل أن تبدأ الهياكل في الفشل.

الامتثال، والشهادة، والتحقق من الأداء في العالم الحقيقي

تتطلب المباني المعدنية المستخدمة في البيئات الصناعية الالتزام بمتطلبات معينة للسلامة من الحرائق مثل معايير ASTM E119 وUL 263. وتُخضع هذه المعايير جدران وأسطح ومكونات أخرى من المبنى لاختبارات تُقيّم مدى مقاومتها للحرائق عند فحصها بواسطة مختبرات مستقلة. ويتناول عملية الشهادة أموراً مثل المدة التي يمكن خلالها لهياكل المبنى أن تحمّل الأوزان أثناء نشوب حريق، ومدى فعاليتها في احتواء النيران في ظروف اشتعال مضبوطة. وتشير التقارير الصناعية إلى أن المباني التي تتبع أساليب الحماية المعتمدة من الحرائق تشهد مشاكل تتعلق بالحرائق أقل بنسبة 70-75٪ تقريباً. وهذا أمر منطقي لأن العزل الجيد ضد الحرائق يقلل من احتمالات الدعاوى القضائية وتوقف الإنتاج، ويحافظ في الوقت نفسه على سلامة العمال وحماية المعدات القيمة للشركات التي تعتمد على العمليات المستمرة.

أسئلة شائعة

لماذا يُفضّل الفولاذ في المباني الصناعية المقاومة للحريق؟

لا يحترق الفولاذ ويوصل الحرارة ببطء أكثر من مواد مثل الخشب أو الخرسانة، مما يحافظ على سلامة الهيكل لفترة أطول أثناء الحرائق، ويتيح وقتًا أطول للإخلاء، ويقلل من الأضرار.

ما هي الطلاءات المنتفخة؟

هذه الطلاءات تتضخم عند التعرض للحرارة، مشكلة طبقة واقية تبطئ ارتفاع درجة حرارة الفولاذ، وتساعد في الحفاظ على السلامة الهيكلية أثناء الحرائق.

كيف تعمل التجميعات المدمجة المقاومة للحريق؟

تجمع هذه التجميعات بين العناصر الإنشائية مثل الأسقف والجدران والفتحات لمنع انتشار الحريق، وتُختبر من حيث الثبات والسلامة والعزل وفقًا لمعايير مثل ASTM E119.