تقویت ساختاری سازه های بتنی که در نتیجه مقاوم سازی ساختمان را در پی دارد یک شکل هنری است که به یک علم پیچیده تبدیل شده است. این علم شامل استفاده از مواد سیمان معمولی و فولاد و همچنین تکنیک های جدید است که از مواد کامپوزیت پیشرفته که معمولاً در کاربردهای هوا فضا و نظامی استفاده می شود.
صرف نظر از سیستم مورد استفاده، عملکرد مقاوم سازی ساختمان در برابر آتش سوزی باید مورد ارزیابی قرار گیرد و سیستم باید دقیق باشد تا رتبه بندی آتش مشخص شود.
مقاوم سازی ساختمان در برابر آتش سوزی :
تعمیر و مقاوم سازی سازه های بتنی یک بخش چالش انگیز برای هر دو این گروه است : مهندسان و پیمانکاران برای دستیابی به نتایج موفقیت آمیز، طراحی باید شامل چهار عنصر اساسی باشد :
- مفاهیم مورد استفاده در طراحی
- جزئیات سیستم ارتقا
- سازگاری و رفتار کامپوزیتی ساختار موجود و مواد تقویت شده در آن
- و روش های مناسب استفاده از زمینه
طراحی عناصر ساختاری برای مقاوم سازی ساختمان در برابر آتش سوزی :
اولین گام در طراحی ارتقاء ساختاری برای رسیدن به این مورد است که قدرت ثابت باقی مانده از عناصر ساختاری در معرض آتش سوزی، RFire، بیشتر از بار فاکتور خارجی، UFire است.
استحکام باقی مانده، RFire، با استفاده از مواد مغناطیسی کاهش یافته محاسبه می شود که براساس حداکثر دمای مورد انتظار در صورت آتش سوزی و طول مدت داده شده تعیین می شود.
استحکام عملکرد فولاد تقویت شده کاهش می یابد و مقاومت فشاری بتن کاهش می یابد. در نتیجه، مقاومت کلی قطعات بتن مسلح به بارهای خارجی نیز کاهش می یابد.
بزرگ شدن بتن اضافی برای یک عضو بتن ساختمانی موجود ( به صورت پوشش یا ژاکت ) است. عناصر ساختاری بتنی دارای عملکرد خوب آتش می باشند زیرا رطوبت سیمان در هنگام گرم شدن واکنش های انتروپرمی را افزایش می دهد و باعث افزایش درجه حرارت می شود. در نتیجه شکست فاجعه بار سازه های بتنی به علت آتش سوزی رخ می دهد. شکست تقریبا همیشه مربوط به عدم توانایی اعضای ساختاری دیگر برای جذب تغییرات حرارتی بزرگ به جای از دست رفتن مقاومت بتن و فولاد است.
مقاوم سازی با frp :
همانند سایر سیستم های کامپوزیتی، پیوند بین کامپوزیت های FRP و بتن برای تضمین بارگذاری با استفاده از تقویت بیرونی باند ضروری است.در کامپوزیت های FRP، الیاف می توانند به حمایت از برخی از بارها در جهت طولی ادامه دهند تا به آستانه دما فیبر ها برسد. این فرآیند می تواند در دمای نزدیک به ۱۸۰۰ درجه فارنهایت برای الیاف شیشه و ۳۵۰ درجه فارنهایت برای الیاف آرمید رخ دهد.
الیاف کربن قادر به مقاومت در برابر درجه حرارت بیش از ۵۰۰ درجه فارنهایت هستند. از طرف دیگر، اپوکسی هایی که در ساخت آنها استفاده می شود، دارای دمای آستانه ای به نام دمای انتقال شیشه یا Tg می باشند.
مقدار Tg بستگی به نوع اپوکسی دارد. هنگامی که دمای اپوکسی در خارج از Tg افزایش می یابد، مدول الاستیک یک پلیمر به دلیل تغییرات ساختار مولکولی آن کاهش می یابد. این موضوع همچنین باعث کاهش انتقال نیرو بین الیاف از طریق پیوند به رزین می شود و خواص کششی کامپوزیت کلی کاهش می یابد. اگر تحت هر شرایطی مقاوم سازی با frp در معرض خطر قرار گیرد آتش سوزی، خرابکاری، و یا غیره عناصر ساختاری باید قادر به حمل یک نسبت معینی از بارهای موجود خدمات بدون فروپاشی باشند.
عناصر فولادی متصل شده
عناصر فولادی بدون حفاظت، در مقایسه با سازه های بتنی، در آتش سوزی ها به صورت ضعیف عمل می کنند زیرا عناصر ساختاری فولادی معمولاً نازک و دارای هدایت گرمائی بالا هستند و هنگامی که در معرض آتش سوزی قرار می گیرد، درجه حرارت فولادی افزایش می یابد و بسته به زمان و شدت آتش سوزی، ممکن است قدرت و سختی آن کاهش یابد.
روش های مقاوم سازی فولاد و بتن در برابر آتش:
- پتوی سرامیکی
- الیاف سرامیکی
- تخته سرامیکی
- کوتینگ نسوز
- پوشش ضد حریق بر پایه ورمیکولت
- پوشش های ضد حریق معدنی بر پایه گچ
- پوشش ضد حریق بر پایه مواد معدنی پشم سنگ
- رنگ منبسط شونده ضد حریق
- پارچه نسوز
- نوار نسوز
- طناب نسوز
اجرای پوشش ضد حریق ساختمان فولادی
پوشش ضد حریق شامل مراحل مختلفی است که از مشاوره شروع شده، از تامین و تهیه مصالح مناسب گذشته و نهایتاً پوشش ضد آتش اجرا خواهد شد. برای اجرای پوشش ضد حریق نیاز به سال ها تجربه است و نیازمندی های خاصی را می‌طلبد این امر باعث می‌شود اجرا کننده به عنوان پیمانکار، از نیروهای زبده، با تخصص های مهندسی و اپراتورهای ورزیده بهره ببرد.
علاوه بر نیروی انسانی، جهت پوشش ضدحریق نیاز به ابزار آلات و تجهیزات مختلف است که شامل تجهیزات مکانیکی، الکتریکی، پنوماتیکی و هیدرولیکی می‌باشد.
