คุณสมบัติทนไฟของอาคารโลหะอุตสาหกรรม

คุณสมบัติโดยธรรมชาติของเหล็กกล้ามีอิทธิพลต่อความต้านทานไฟไหม้อย่างไรในอาคารอุตสาหกรรมที่ทำจากโลหะ

พฤติกรรมทางความร้อนและความสมบูรณ์ของการรับน้ำหนักภายใต้สภาวะเกิดเพลิงไหม้

ข้อเท็จจริงที่ว่าเหล็กไม่ลุกไหม้เลย ทำให้มันกลายเป็นทรัพย์สินสำคัญเมื่อพิจารณาเรื่องความปลอดภัยจากอัคคีภัยในอาคารอุตสาหกรรมที่ทำจากโลหะ เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุอย่างเช่น ไม้ หรือ คอนกรีต เหล็กนำความร้อนช้ากว่ามาก ซึ่งหมายความว่าชิ้นส่วนโครงสร้างจะยังคงสภาพสมบูรณ์เป็นระยะเวลานานขึ้นในระหว่างเหตุการณ์เพลิงไหม้ ที่สำคัญที่สุดคือ เหล็กยังคงรักษากำลังไว้ได้แม้อุณหภูมิจะสูงถึงประมาณ 500-550 องศาเซลเซียส ก่อนที่สถานการณ์จะเริ่มเลวร้ายลง ความมั่นคงเช่นนี้ทำให้ผู้คนมีเวลาในการอพยพออกไปอย่างปลอดภัยมากขึ้น และลดความเสียหายเพิ่มเติมหลังจากไฟลุกโชนครั้งแรก นอกจากนี้ เนื่องจากเหล็กขยายตัวน้อยมากเมื่อได้รับความร้อน จึงทำให้แรงกระทำต่อข้อต่อและชั้นผิวนอกมีน้อยลง ส่งผลให้ช่วยรักษาระยะแบ่งแยกส่วนต่าง ๆ ไว้ ทำให้เปลวไฟยากที่จะลุกลามจากพื้นที่หนึ่งไปยังอีกพื้นที่หนึ่งภายในอาคาร

เกณฑ์อุณหภูมิวิกฤตและการป้องกันการพังทลายของโครงสร้าง

เหล็กเริ่มสูญเสียความแข็งแรงดึงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นเกินประมาณ 600 องศาเซลเซียส แต่ไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับการพังทลายทันที เนื่องจากเหล็กมีจุดหลอมเหลวที่สูงกว่ามากคือมากกว่า 1370 องศาเซลเซียส นอกจากนี้โครงสร้างที่มั่นคงของโลหะยังหมายความว่ามันจะไม่แตกออกหรือระเบิดเป็นชิ้นๆ เหมือนวัสดุบางชนิด การมีช่วงเวลาสำรองภายในนี้ช่วยให้เราได้เปรียบ เพราะอนุญาตให้มาตรการป้องกันอัคคีภัยแบบพาสซีฟทำงานได้ก่อนที่สถานการณ์จะเลวร้ายลง การรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างไว้จนกระทั่งถึงขีดจำกัดอุณหภูมิอันตรายนี้ ช่วยให้อาคารสามารถปฏิบัติตามข้อกำหนดตามมาตรฐาน ASTM E119 และการปฏิบัติตามมาตรฐานเหล่านี้ไม่ใช่เพียงแค่เอกสารทางกระดาษเท่านั้น แต่มันแปลตรงไปสู่สภาพแวดล้อมที่ปลอดภัยยิ่งขึ้นสำหรับผู้คนภายในอาคารในระหว่างเกิดเพลิงไหม้ อย่างที่เราได้เห็นพิสูจน์แล้วหลายครั้งจากการจำลองสถานการณ์ทดสอบจริง

ระบบป้องกันอัคคีภัยแบบพาสซีฟสำหรับอาคารอุตสาหกรรมโครงสร้างเหล็ก

สารเคลือบพองตัวและวัสดุทนไฟที่พ่นทับ (SFRM)

เมื่อสัมผัสกับความร้อน สารเคลือบพองตัวสามารถพองตัวได้มากถึงห้าสิบเท่าของความหนาเดิม โดยสร้างชั้นเขม่าคาร์บอนที่ช่วยชะลอการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในเหล็กอย่างมีประสิทธิภาพ และรักษาความแข็งแรงของโครงสร้างไว้ได้ อีกทางเลือกหนึ่งคือวัสดุทนไฟที่พ่นทับ หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า SFRMs ซึ่งมีอยู่สองประเภทหลัก ได้แก่ ชนิดที่ทำจากปูนซีเมนต์และชนิดที่มีเส้นใยแร่ วัสดุเหล่านี้จำเป็นต้องพ่นให้มีความหนาประมาณ 15 ถึง 30 มิลลิเมตร เพื่อสร้างการป้องกันความร้อนที่มีประสิทธิภาพบนพื้นผิวเหล็ก สิ่งที่ทำให้ทางเลือกเหล่านี้มีคุณค่าคือ ทั้งสองแบบสามารถทนไฟได้นานถึงสี่ชั่วโมงอย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้ ยังทำงานได้ดีแม้บนรูปร่างและมุมที่ซับซ้อน ซึ่งวิธีการแบบดั้งเดิมอาจใช้ไม่ได้ผล และเนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟในการทำงาน ระบบเชิงพาสซีฟเหล่านี้จึงปลอดภัยเป็นพิเศษสำหรับติดตั้งในพื้นที่ที่มีความเสี่ยงด้านไฟฟ้าหรือมีสิ่งของไวไฟจำนวนมากอยู่ใกล้เคียง

ฉนวนกันไฟ วัสดุหุ้มผนังที่ไม่ติดไฟ และอุปสรรคช่องว่าง

ฉนวนใยแร่ ซึ่งจะหลอมละลายที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,000 องศาเซลเซียส ให้การป้องกันไฟไหม้อย่างดีเยี่ยมสำหรับโครงสร้างผนังและหลังคา การนำมารวมกับวัสดุที่ผ่านการรับรองทนไฟ เช่น แผ่นคอมโพสิตอลูมิเนียมที่มีแกนเป็นแร่ธาตุ จะทำให้เกิดชุดประกอบอาคารที่สามารถต้านทานไฟได้นาน 60 ถึง 120 นาที อุปสรรคช่องว่างเหล่านี้จะติดตั้งในพื้นที่ซ่อนอยู่ระหว่างผนัง ชั้นต่างๆ และบริเวณที่ระบบสาธารณูปโภคผ่านโครงสร้าง เพื่อป้องกันการลุกลามของควันและเปลวไฟ การติดตั้งอย่างเหมาะสมรอบจุดเชื่อมต่อโครงสร้างสำคัญจะช่วยสร้างช่องกั้นไฟ ซึ่งทำหน้าที่กักเก็บเปลวไฟไว้ในจุดที่เกิดขึ้น ตามที่ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยเช่น ASTM E119 กำหนด การวางตำแหน่งที่ถูกต้องมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพของอาคารในการต้านทานไฟในช่วงเหตุฉุกเฉินจากไฟไหม้

ชุดประกอบรวมที่ผ่านการรับรองทนไฟสำหรับอาคารอุตสาหกรรมแบบโลหะ

ชุดประกอบหลังคา ผนัง และช่องเปิดที่เป็นไปตามมาตรฐาน ASTM E119 และ UL 263

ชุดประกอบป้องกันไฟไหม้แบบบูรณาการรวมหลังคา ผนัง และช่องเปิดเข้าด้วยกันเป็นระบบที่มีความต่อเนื่อง เพื่อป้องกันการลุกลามของไฟในอาคารอุตสาหกรรมที่ทำจากโลหะ โดยได้รับการรับรองตามมาตรฐาน ASTM E119 และ UL 263 ซึ่งเป็นมาตรฐานสากลที่ได้รับการยอมรับสำหรับการทดสอบความทนทานต่อไฟ ชุดประกอบเหล่านี้จะถูกประเมินตามเกณฑ์ประสิทธิภาพสามประการภายใต้การสัมผัสกับไฟในสภาพแวดล้อมที่ควบคุม:

• เสถียรภาพโครงสร้าง (ความต้านทานต่อการพังทลาย)
• ความซื่อสัตย์ (การกักกันเปลวไฟและก๊าซร้อน)
• การปิด (การจำกัดการถ่ายเทความร้อนไปยังพื้นผิวที่ไม่ได้รับผลกระทบจากไฟโดยตรง)

ค่าความทนทานต่อไฟสามารถอยู่ได้นานตั้งแต่ครึ่งชั่วโมงไปจนถึงสามชั่วโมงเต็ม ซึ่งขึ้นอยู่กับการออกแบบโครงสร้างและการเชื่อมต่อของทุกส่วนอย่างถูกต้อง ส่วนผนังในปัจจุบันส่วนใหญ่มีฉนวนใยหินบรรจุอยู่ภายใน รวมถึงซีลขยายพิเศษรอบรูหรือช่องเปิดต่างๆ ประตูและหน้าต่างที่ได้รับการจัดอันดับความปลอดภัยจากไฟมักจะมีปะเก็นคล้ายยางที่จะขยายตัวเมื่อได้รับความร้อน การติดตั้งชิ้นส่วนทั้งหมดให้ต่อเนื่องกันอย่างสม่ำเสมอมีความสำคัญมาก เพราะหากมีช่องว่างแม้เพียงจุดเดียว ระบบโดยรวมก็จะล้มเหลวในการกักเก็บเปลวไฟ นั่นจึงเป็นเหตุผลที่ผู้ผลิตหลายรายส่งผลิตภัณฑ์ของตนไปทดสอบกับหน่วยงานภายนอกอิสระ การทดสอบเหล่านี้จำลองสถานการณ์เพลิงไหม้จริง เพื่อตรวจสอบว่าวัสดุสามารถยังคงทนทานภายใต้แรงกดดันได้หรือไม่ ผลลัพธ์มีความสำคัญเพราะจะกำหนดระยะเวลาที่ผู้คนจะมีเพื่อหนีออกมาอย่างปลอดภัย ก่อนที่โครงสร้างจะเริ่มพังลง

การปฏิบัติตามข้อกำหนด การรับรอง และการตรวจสอบประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมจริง

อาคารโลหะที่ใช้ในพื้นที่อุตสาหกรรมจำเป็นต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยจากอัคคีภัยบางประการ เช่น มาตรฐาน ASTM E119 และ UL 263 ซึ่งมาตรฐานเหล่านี้โดยพื้นฐานจะทดสอบว่าผนัง หลังคา และองค์ประกอบอื่นๆ ของอาคารสามารถทนต่อไฟได้ดีเพียงใดเมื่อตรวจสอบโดยห้องปฏิบัติการอิสระ กระบวนการรับรองจะพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ระยะเวลาที่โครงสร้างสามารถรับน้ำหนักได้ระหว่างเกิดเพลิงไหม้ และประสิทธิภาพในการควบคุมเปลวไฟภายใต้สภาวะการเผาไหม้ที่ควบคุมได้ อาคารที่ปฏิบัติตามวิธีการป้องกันไฟไหม้ที่ได้รับการรับรองมักประสบปัญหาที่เกี่ยวข้องกับไฟไหม้น้อยลงประมาณ 70-75% ตามรายงานของอุตสาหกรรม ซึ่งสมเหตุสมผลเพราะการป้องกันไฟอย่างเหมาะสมช่วยลดความเสี่ยงจากการถูกฟ้องร้องและการหยุดชะงักของการผลิต ในขณะเดียวกันก็ช่วยปกป้องความปลอดภัยของคนงานและรักษาอุปกรณ์มีค่าสำหรับธุรกิจที่ต้องพึ่งพาการดำเนินงานอย่างต่อเนื่อง

คำถามที่พบบ่อย

ทำไมเหล็กจึงเป็นที่นิยมสำหรับอาคารอุตสาหกรรมที่ทนไฟ

เหล็กไม่ลุกไหม้และนำความร้อนช้ากว่าวัสดุอื่นๆ เช่น ไม้หรือคอนกรีต ทำให้คงโครงสร้างไว้ได้นานขึ้นในระหว่างเกิดเพลิงไหม้ ส่งผลให้มีเวลามากขึ้นในการอพยพ และลดความเสียหาย

การเคลือบแบบพองตัวคืออะไร

การเคลือบชนิดนี้จะพองตัวเมื่อสัมผัสกับความร้อน จนเกิดเป็นชั้นป้องกันที่ช่วยชะลอการเพิ่มอุณหภูมิของเหล็ก ซึ่งช่วยรักษาความแข็งแรงของโครงสร้างในช่วงเกิดเพลิงไหม้

ระบบประกอบทนไฟแบบบูรณาการทำงานอย่างไร

ระบบนี้รวมองค์ประกอบโครงสร้างต่างๆ เช่น หลังคา ผนัง และช่องเปิด เพื่อป้องกันการลุกลามของไฟ และได้รับการทดสอบด้านความมั่นคง ความสมบูรณ์ของโครงสร้าง และฉนวนกันความร้อน ตามมาตรฐานเช่น ASTM E119