مقدمه

 

سازه‌های فولادی سبک، یا به اختصار ال اس اف (LSF)، یکی از روش‌های مدرن و کارآمد برای ساخت و ساز سریع و مقرون‌به‌صرفه محسوب می‌شوند. این سیستم از مقاطع فولادی سرد نورد شده تشکیل شده است که به عنوان یکی از اجزای کلیدی در ساختار ساختمان‌ها به کار می‌رود. مقاومت سازه‌های ال اس اف در برابر عوامل مختلف، از جمله آتش‌سوزی، از مهم‌ترین مباحث در زمینه ایمنی ساختمان‌ها است. در این مقاله به بررسی تخصصی عوامل موثر بر مقاومت سازه‌های LSF در برابر آتش‌سوزی پرداخته و راهکارهای بهبود آن را مورد بحث قرار می‌دهیم.

 

۱. خصوصیات سازه‌های ال اس اف

 

سازه‌های ال اس اف از پروفیل‌های فولادی گالوانیزه تشکیل شده‌اند که با روش‌های سرد نورد ساخته می‌شوند. این سازه‌ها به دلیل وزن سبک، سرعت بالای نصب، و هزینه کمتر، جایگزینی مناسب برای سازه‌های سنتی مانند بتن و فولاد گرم نورد شده هستند. با این حال، یکی از چالش‌های اصلی در استفاده از این سازه‌ها، مقاومت آن‌ها در برابر آتش‌سوزی است. فولاد به عنوان ماده‌ای رسانا، در دمای بالا به سرعت دچار کاهش مقاومت می‌شود و این مسأله باعث افت سریع استحکام سازه می‌گردد.

 

۲. رفتار فولاد در دماهای بالا

 

فولاد در دمای بالا، به ویژه در دمای بالای 500 درجه سانتی‌گراد، دچار کاهش استحکام و سختی می‌شود. این پدیده که به افت مقاومت مکانیکی فولاد شناخته می‌شود، ناشی از تغییرات ساختاری در ساختار بلوری فولاد است. در دماهای بالاتر از 700 درجه، فولاد عملاً بیش از 50 درصد مقاومت خود را از دست می‌دهد. بنابراین، بدون اتخاذ تدابیر حفاظتی مناسب، سازه‌های فولادی در برابر آتش‌سوزی آسیب‌پذیر خواهند بود.

 

۳. روش‌های حفاظت از سازه‌های LSF در برابر آتش‌سوزی

 

برای بهبود مقاومت سازه‌های LSF در برابر آتش، اقدامات محافظتی مختلفی قابل اجرا است. این روش‌ها می‌توانند به دو دسته کلی تقسیم شوند:

 

۳.۱. استفاده از پوشش‌های مقاوم در برابر آتش

 

یکی از متداول‌ترین روش‌ها برای افزایش مقاومت سازه‌های LSF در برابر آتش‌سوزی، استفاده از پوشش‌های مقاوم در برابر آتش است. این پوشش‌ها معمولاً به صورت پوشش‌های پاششی یا پوشش‌های تخته‌ای (مانند تخته‌های گچی یا سیمانی) اعمال می‌شوند. این پوشش‌ها عملکردی مشابه عایق دارند و از افزایش سریع دمای فولاد جلوگیری می‌کنند. به عنوان مثال، استفاده از تخته‌های گچی با ضخامت مناسب می‌تواند مدت زمان مقاومت سازه در برابر آتش را تا چند ساعت افزایش دهد.

 

۳.۲. استفاده از مصالح مقاوم در طراحی دیوارها و سقف‌ها

 

در سیستم‌های LSF، دیوارها و سقف‌ها نقش مهمی در ایمنی در برابر آتش‌سوزی دارند. استفاده از مواد غیر قابل اشتعال مانند پانل‌های سیمانی یا بلوک‌های AAC (بتن هوادار اتوکلاو شده) می‌تواند کمک شایانی به افزایش زمان مقاومت در برابر آتش کند. علاوه بر این، عایق‌های حرارتی مانند پشم سنگ نیز می‌توانند به کاهش انتقال حرارت به اعضای سازه کمک کنند.

 

۴. استانداردها و مقررات مربوط به مقاومت در برابر آتش

 

استانداردهای بین‌المللی و ملی مختلفی برای ارزیابی مقاومت سازه‌های LSF در برابر آتش وجود دارند. برخی از مهم‌ترین استانداردها شامل استانداردهای اروپایی EN 1365 و استانداردهای آمریکایی ASTM E119 هستند. این استانداردها شامل آزمایش‌های حرارتی هستند که در آن‌ها سازه‌ها تحت دماهای بالا و شرایط مشابه آتش‌سوزی قرار گرفته و مدت زمان مقاومت آن‌ها ثبت می‌شود.

 

۵. تحلیل آزمایشگاهی مقاومت سازه‌های LSF در برابر آتش

 

تحقیقات و آزمایش‌های متعددی برای بررسی رفتار سازه‌های LSF در برابر آتش انجام شده است. این آزمایش‌ها معمولاً در شرایط کنترل شده انجام می‌شوند و شامل تست‌های حرارتی و تست‌های مکانیکی هستند. نتایج این تحقیقات نشان می‌دهد که با استفاده از پوشش‌های محافظتی مناسب، سازه‌های LSF می‌توانند در برابر آتش‌سوزی‌های معمول تا چند ساعت مقاومت کنند. به عنوان مثال، در یک تحقیق انجام شده، مشخص شد که استفاده از پانل‌های گچی با ضخامت ۱۵ میلی‌متر می‌تواند زمان مقاومت در برابر آتش را تا ۹۰ دقیقه افزایش دهد.

 

۶. چالش‌ها و راهکارهای بهبود

 

با وجود پیشرفت‌های انجام شده در زمینه حفاظت از سازه‌های LSF در برابر آتش، همچنان چالش‌هایی مانند هزینه بالای پوشش‌های مقاوم و نیاز به تعمیرات دوره‌ای وجود دارند. برخی راهکارهای پیشنهادی برای بهبود این شرایط شامل موارد زیر هستند:

 

تحقیقات بیشتر در زمینه مواد جدید مقاوم در برابر آتش: توسعه مواد با خاصیت خودعایقی یا تغییر فاز می‌تواند به بهبود ایمنی سازه‌های LSF کمک کند.

 

بهبود طراحی‌های سازه‌ای: استفاده از اتصالات مقاوم‌تر و افزایش ضخامت اعضای سازه‌ای می‌تواند به کاهش سرعت افت مقاومت کمک کند.

 

استانداردسازی بیشتر: نیاز به استانداردهای ملی و بین‌المللی جامع‌تر برای بهبود ایمنی سازه‌های LSF احساس می‌شود.

 

 

نتیجه‌گیری

 

سازه‌های LSF به دلیل ویژگی‌های خاص خود، از جمله سرعت ساخت بالا و هزینه کمتر، جایگاه ویژه‌ای در صنعت ساختمان‌سازی به خود اختصاص داده‌اند. با این حال، مقاومت در برابر آتش‌سوزی یکی از چالش‌های اصلی این سازه‌ها است که نیاز به اتخاذ تدابیر مناسب برای حفاظت از آن‌ها دارد. استفاده از پوشش‌های مقاوم در برابر آتش، مواد غیرقابل اشتعال و عایق‌های حرارتی از جمله راهکارهایی هستند که می‌توانند به بهبود مقاومت این سازه‌ها کمک کنند. همچنین، تحقیقات بیشتر و استانداردسازی جامع‌تر می‌تواند به بهبود عملکرد این سازه‌ها در شرایط آتش‌سوزی منجر شود.