سازه ال اس اف در برابر آتش؛ ایمنی و استانداردها

سازه‌های قاب فولادی سبک (LSF – Light Steel Framing) به‌عنوان یکی از روش‌های نوین ساخت‌وساز، به‌ویژه در ساختمان‌های مسکونی و تجاری، مورد توجه قرار گرفته‌اند. این سازه‌ها به دلیل مزایایی همچون سبکی، سرعت اجرا، مقاومت در برابر زلزله و قابلیت بازیافت، جایگزین مناسبی برای سازه‌های سنتی بتنی و فولادی سنگین شده‌اند. با این حال، یکی از چالش‌های مهم در استفاده از سازه‌هایLSF، رفتار سازه ال اس اف در برابر آتش و ایمنی سازه LSF در آتش سوزی است .

سازه‌های فولادی به عنوان یک سیستم ساختمانی پیشرفته و مدرن در دهه‌های اخیر مورد توجه قرار گرفته‌اند. این سیستم ترکیبی از مزایای فولاد و سبکی وزن را ارائه می‌دهد و به عنوان جایگزینی مناسب برای سیستم‌های سنتی ساختمانی در بسیاری از کشورها پذیرفته شده است. استانداردهای سازه ال اس اف نقش حیاتی در تضمین ایمنی، دوام و عملکرد بهینه این سازه‌ها ایفا می‌کنند.

در این مقاله از فرازسازه، به بررسی رفتار سازه‌ ال اس اف در برابر آتش، روش‌های افزایش مقاومت حرارتی و ایمنی سازه‌ LSF در آتش‌ سوزی پرداخته می‌شود. همچنین، استانداردهای سازه ال اس اف و راهکارهای طراحی برای بهبود عملکرد این سازه‌ها در برابر حریق مورد تحلیل قرار می‌گیرد.

تاریخچه و معرفی سیستم LSF

سیستم قاب‌بندی فولادی سبک (LSF) نخستین بار در اواخر قرن نوزدهم در آمریکای شمالی توسعه یافت؛ اما تا دهه 1950 به صورت گسترده مورد استفاده قرار نگرفت. این سیستم از ورق‌های فولادی نازک (معمولاً 0.7 تا 3 میلیمتر) که به صورت سرد نورد شده‌اند، تشکیل می‌شود. مقاطع C شکل، U شکل و Z شکل عمدتاً در این سیستم استفاده می‌شوند.

رفتار سازه ال اس اف در برابر آتش

فولاد به‌طورکلی ماده‌ای غیر قابل اشتعال است؛ اما در دماهای بالا (معمولاً بالای ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد) مقاومت مکانیکی خود را از دست می‌دهد. در سازه‌هایLSF، به دلیل نازک بودن ورق‌های فولادی (معمولاً ۱ تا ۳ میلی‌متر)، حساسیت به افزایش دما بیشتر است. در صورت وقوع آتش‌سوزی، دمای بالا می‌تواند باعث کاهش مقاومت فولاد، تغییر شکل و در نهایت تخریب سازه شود.

• تأثیر دما بر فولاد در سازه ال اس اف

یکی از دلایل رفتار سازه ال اس اف در برابر آتش دما است.

• تا ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد: تغییر محسوسی در مقاومت فولاد ایجاد نمی‌شود.
• ۲00 تا ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد: کاهش نسبی مقاومت و افزایش تغییر شکل‌پذیری.
• ۴۰۰ تا ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد: افت شدید مقاومت (تا ۵۰% کاهش) و خطر کمانش اعضا.
• بالای ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد: از دست رفتن کامل مقاومت و ریزش سازه.
• انتقال حرارت در سازه ال اس اف

رفتار سازه ال اس اف در برابر آتش به دلیل سبکی و نازک بودن مقاطع فولادی درLSF، بدین صورت است که انتقال حرارت به سرعت انجام می‌شود. این موضوع باعث می‌شود که در صورت عدم استفاده از پوشش‌های مقاوم به حرارت، کل سازه در معرض خطر قرار گیرد.

روش های افزایش ایمنی سازه LSF در برابر آتش

برای بهبود عملکرد سازه‌ ال اس اف در برابر آتش، روش‌های مختلفی وجود دارد که برخی از مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:

• استفاده از پوشش‌های مقاوم به حرارت:
• پانل‌های گچی: صفحات گچی (مانند دیوارهای خشک) به‌عنوان عایق حرارتی عمل می‌کنند و می‌توانند زمان مقاومت سازه ال اس اف در برابر آتش را افزایش دهند.
• پوشش‌های نسوز: استفاده از مواد معدنی مانند پشم سنگ یا پشم سرباره که به‌عنوان عایق حرارتی عمل می‌کنند و مقاومت سازه ال اس اف در برابر آتش را افزایش می‌دهند.
• پوشش‌های انبساطی: این مواد در برابر حرارت منبسط شده و لایه‌ای محافظ در اطراف فولاد ایجاد می‌کنند و مقاومت سازه ال اس اف در برابر آتش را افزایش می‌دهند.
• طراحی مناسب سازه برای مقاومت در برابر آتش:
• افزایش ضخامت پوشش‌ها: با افزایش ضخامت پوشش‌های مقاوم به حرارت، زمان مقاومت سازه ال اس اف در برابر آتش افزایش می‌یابد.
• استفاده از مقاطع توخالی با پرکننده‌های مقاوم به حرارت: پر کردن مقاطع فولادی با مواد عایق می‌تواند انتقال حرارت را کاهش دهد و مقاومت سازه ال اس اف در برابر آتش را افزایش دهد.
• طراحی سیستم‌های تهویه و دودکش: جلوگیری از گسترش آتش با طراحی مناسب فضاهای خالی و کانال‌های تهویه و افزایش مقاومت سازه ال اس اف در برابر آتش.
• استفاده از سیستم‌های اطفاء حریق:
• اسپرینکلرها: نصب سیستم‌های آبپاش خودکار می‌تواند در کنترل و خاموش کردن آتش مؤثر و مقاومت سازه ال اس اف در برابر آتش را افزایش دهند.
• دتکتورهای دود و حرارت: سیستم‌های هشداردهنده می‌توانند در مراحل اولیه آتش‌سوزی واکنش نشان دهند که باعث می‌شود مقاومت سازه ال اس اف در برابر آتش را افزایش دهند.

استاندارد های سازه ال اس اف در برابر آتش

برای اطمینان از ایمنی سازه‌ LSF در  آتش سوزی، استانداردهای مختلفی در سطح جهانی تدوین شده است که برخی از مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:

• استانداردهای بین‌المللی:

ISO 834: استانداردهای سازه ال اس اف در برابر آتش با آزمایش مقاومت حرارتی مصالح ساختمانی.

EN 1993-1-2(یوروکد 3):  طراحی سازه‌های فولادی در برابر آتش.

ASTM E11: استاندارد تست مقاومت در برابر آتش برای مصالح ساختمانی.

• الزامات طراحی در ایران:
• مقررات ملی ساختمان (مبحث سوم و چهارم): الزامات مربوط به ایمنی در برابر آتش و طراحی سازه‌های فولادی.
• استاندارد ۲۸۰۰: الزامات مقاومت سازه‌ها در برابر زلزله و آتش.
• استانداردهای اروپایی:

EN 1993-1-3 : استانداردهای سازه ال اس اف در برابر آتش، طراحی سازه‌های فولادی – قسمت 1-3: قوانین عمومی برای سازه‌های ساخته شده از ورق‌های فولادی سرد نورد شده

EN 1993-1-1 : استانداردهای سازه ال اس اف در برابر آتش، طراحی سازه‌های فولادی – قسمت 1-1: قوانین عمومی

EN 1991 : بارگذاری سازه‌ها

• استانداردهای آی اس اُ:
• ISO 14782: استانداردهای سازه ال اس اف در برابر آتش، فولادهای گالوانیزه برای مصارف ساختمانی
• ISO 9223: استانداردهای سازه ال اس اف در برابر آتش، ارزیابی خوردگی اتمسفری
• استانداردهای ملی ایران برای سازه‌های LSF :

در ایران، سازمان برنامه و بودجه و وزارت راه و شهرسازی استانداردهای سازه ال اس اف در برابر آتش را تدوین کرده‌اند:

• مبحث دهم مقررات ملی ساختمان: طرح و اجرای ساختمان‌های فولادی
• استاندارد 2800: آیین‌نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله
• استاندارد 5191: مشخصات فنی ورق‌های فولادی گالوانیزه
• استاندارد 3175: روش‌های آزمایش خواص مکانیکی فولاد
• دستورالعمل شماره 728: ضوابط طراحی و اجرای ساختمان‌های با سیستم قاب فولادی سبک (LSF)

سازه ال اس اف در برابر آتش؛ الزامات طراحی سازه‌های LSF

در طراحی سازه ال اس اف در برابر آتش الزاماتی لازم است که شامل:

• الزامات مصالح:
• حداقل ضخامت ورق: 0.7 میلی‌متر برای اعضای غیرباربر و 1 میلی‌متر برای اعضای باربر
• مقاومت تسلیم فولاد: معمولاً بین 230 تا 550 مگاپاسکال
• پوشش گالوانیزه: حداقل 275 گرم بر متر مربع (Z275)
• الزامات محاسباتی:
• تحلیل بارهای ثقلی (مرده، زنده، برف)
• تحلیل بارهای جانبی (زلزله، باد)
• بررسی پایداری موضعی و کلی اعضا
• محاسبه تغییر شکل‌های مجاز
• بررسی اتصالات و مهاربندی‌ها
• الزامات خاص در مناطق زلزله‌خیز
• ضریب رفتار (R) برای سیستم LSF معمولاً بین 4 تا 6 در نظر گرفته می‌شود.
• ضرورت استفاده از دیوارهای برشی فولادی یا سیستم‌های مهاربندی مناسب
• کنترل تغییر مکان نسبی طبقات
• توجه به اثرات P-Delta در سازه‌های بلند مرتبه

استانداردهای اجرایی ایمنی سازه LSF در آتش سوزی

ایمنی سازه LSF در آتش سوزی نیازمند رعایت استانداردهایی است شامل:

• آماده سازی و برش مقاطع: ایمنی سازه LSF در آتش سوزی بخش آماده سازی
• دقت ابعادی: حداکثر انحراف ±1.5 میلی‌متر
• روش‌های برش: قیچی‌های مخصوص، پانچ یا لیزر
• جلوگیری از ایجاد تنش‌های اضافی در حین برش

• نصب و مونتاژ: ایمنی سازه LSF در آتش سوزی بخش نصب
• فاصله استاندارد استادها (Studs): معمولاً 400 یا 600 میلی‌متر
• فاصله استاندارد ژوئن‌ها (Joists): 300 تا 600 میلی‌متر
• استفاده از اتصالات استاندارد (پیچ، پرچ یا پانچ)
• تراز بودن قاب‌ها در دو جهت عمود بر هم
• محافظت در برابر خوردگی: ایمنی سازه LSF در آتش سوزی بخش محافظت
• استفاده از فولاد گالوانیزه با پوشش مناسب
• محافظت از برش‌ها و سوراخ‌های ایجاد شده در محل
• استفاده از رنگ‌های محافظ در محیط‌های خورنده
• عایق‌بندی و پوشش‌ها: ایمنی سازه LSF در آتش سوزی بخش عایق بندی
• نصب عایق‌های حرارتی و صوتی با ضخامت مناسب
• استفاده از موانع بخار (Vapor Barrier) در اقلیم‌های خاص
• نصب پوشش‌های داخلی و خارجی مطابق استانداردهای مربوطه

ایمنی سازه LSF در آتش سوزی را بررسی کردیم و مقاومت سازه بررسی شد.

کنترل کیفیت در سازه‌های LSF

کنترل کیفیت در این سازه ها و ایمنی سازه LSF در آتش سوزی شامل:

• کنترل کیفیت مصالح:
• آزمایش‌های کشش برای تعیین خواص مکانیکی
• بررسی ضخامت پوشش گالوانیزه
• کنترل ابعادی مقاطع تولیدی
• کنترل کیفیت اجرا:
• بازرسی اتصالات و مهاربندی‌ها
• کنترل تراز و شاقولی اجزا
• بررسی صحت نصب عایق‌ها و پوشش‌ها
• آزمایش‌های عملکرد:
• آزمایش بارگذاری برای دیوارهای باربر
• آزمایش مقاومت در برابر باد
• آزمایش مقاومت در برابر زلزله (در صورت نیاز)

چالش‌ها و راهکارها در استانداردسازی LSF

سازه ال اس اف در برابر آتش درگیر چالش هایی می‌شود که شامل:

• چالش‌های فنی:
• رفتار پیچیده مقاطع نازک در برابر کمانش
• اثرات متقابل بین اجزای مختلف سیستم
• نیاز به دقت بالا در طراحی و اجرا
• چالش‌های اجرایی:
• نیاز به نیروی کار متخصص
• محدودیت در تامین مصالح استاندارد
• عدم آشنایی کافی با سیستم در برخی مناطق
• راهکارهای پیشنهادی:
• توسعه مراکز آموزش تخصصی LSF
• تشویق به تولید داخلی مصالح استاندارد
• به‌روزرسانی مستمر استانداردهای ملی
• تبادل تجربیات با کشورهای پیشرو در این زمینه

جمع‌بندی

استانداردهای سازه ال اس اف در برابر آتش و  ایمنی سازه LSF در آتش سوزی به عنوان چارچوبی ضروری برای تضمین ایمنی، عملکرد و دوام این سیستم ساختمانی مدرن عمل می‌کنند. باتوجه‌به رشد روزافزون استفاده از سیستم LSF در ایران، ضروری است که استانداردهای ملی به صورت مستمر به‌روزرسانی شده و با استانداردهای سازه ال اس اف هماهنگ شوند. آموزش نیروهای متخصص، کنترل کیفیت دقیق مصالح و اجرا و توسعه تحقیقات کاربردی در این زمینه می‌تواند به گسترش مناسب این سیستم ساختمانی کمک شایانی کند.

آینده LSF در گرو توسعه استانداردهای جامع و کاربردی است که تمام جنبه‌های طراحی، اجرا و بهره‌برداری از این سازه‌ها را پوشش دهد. سازه‌های LSF به‌عنوان یک روش مدرن ساخت‌وساز، مزایای متعددی دارند، اما رفتار آنها در برابر آتش نیازمند توجه ویژه است. با استفاده از پوشش‌های مقاوم به حرارت، طراحی مناسب و رعایت استانداردهای ایمنی، می‌توان مقاومت این سازه‌ها را در برابر آتش افزایش داد. در نهایت، انتخاب مصالح مناسب و اجرای صحیح می‌تواند ایمنی ساکنان و دوام سازه را در شرایط بحرانی تضمین کند.

با پیشرفت فناوری‌های جدید در زمینه مصالح ساختمانی، انتظار می‌رود در آینده شاهد بهبود هرچه بیشتر عملکرد سازه‌های LSF در برابر آتش باشیم. شرکت فرازسازه صنعت آرشین در حوزه های ساخت ویلا، دکوراسیون داخلی، بازسازی، فضای سبز و محوطه و استخر و سونا و … خدمات ارائه می دهد. اگر به دنبال توسعه کسب‌وکار خود در حوزه ساخت‌وساز مدرن هستید، ما در فراز سازه این فرصت را برایتان فراهم کرده‌ایم. با دریافت نمایندگی فروش محصولات و خدمات تخصصی LSF، به شبکه‌ای حرفه‌ای، پشتیبانی فنی و تأمین مستقیم متصل شوید. برای کسب اطلاعات بیشتر از طریق صفحه ارتباط با ما اقدام کنید.