استراتيجية مكافحة الحرائق لبناء الهياكل الفولاذية

في "هندسة الحرائق" المنشورة في أبريل 2006، ناقشنا القضايا التي ينبغي مراعاتها عند حدوث حريق في مبنى تجاري مكون من طابق واحد. سنراجع هنا بعض مكونات البناء الرئيسية التي قد تؤثر على استراتيجية الحماية من الحرائق لديك.
وفيما يلي نأخذ مبنى متعدد الطوابق ذو هيكل فولاذي كمثال لتوضيح مدى تأثيره على استقرار كل مبنى في مراحل البناء المختلفة (الصور 1، 2).
عضو هيكلي للعمود ذو تأثير ضغط. ينقلون وزن السقف وينقلونه إلى الأرض. قد يؤدي فشل العمود إلى الانهيار المفاجئ لجزء أو كل المبنى. في هذا المثال، يتم تثبيت المسامير على الوسادة الخرسانية عند مستوى الأرضية ويتم تثبيتها بمسامير على العارضة I بالقرب من مستوى السقف. في حالة نشوب حريق، ستسخن العوارض الفولاذية الموجودة في السقف أو ارتفاع السقف وتبدأ في التوسع والالتواء. يمكن للفولاذ الموسع أن يسحب العمود بعيدًا عن مستواه الرأسي. من بين جميع مكونات المبنى، يعد فشل العمود هو الخطر الأكبر. إذا رأيت عمودًا يبدو مائلًا أو غير عمودي تمامًا، فيرجى إبلاغ قائد الحادث (IC) على الفور. يجب إخلاء المبنى فوراً وإجراء مناداة على الأسماء (الصورة 3).
شعاع الصلب - شعاع أفقي يدعم العوارض الأخرى. تم تصميم العوارض لحمل الأشياء الثقيلة، وترتكز على قوائم. عندما تبدأ النار والحرارة في تآكل العوارض، يبدأ الفولاذ في امتصاص الحرارة. عند حوالي 1100 درجة فهرنهايت، سيبدأ الفولاذ في الانهيار. عند درجة الحرارة هذه، يبدأ الفولاذ في التمدد والالتواء. يمكن لعارضة فولاذية طولها 100 قدم أن تتوسع بنحو 10 بوصات. بمجرد أن يبدأ الفولاذ في التمدد والالتواء، تبدأ الأعمدة الداعمة للعوارض الفولاذية أيضًا في التحرك. قد يؤدي تمدد الفولاذ إلى دفع الجدران عند طرفي العارضة إلى الخارج (في حالة اصطدام الفولاذ بجدار من الطوب)، مما قد يتسبب في ثني الجدار أو تشققه (الصورة 4).
روافد عوارض الجمالون الفولاذية الخفيفة - مجموعة متوازية من عوارض الفولاذ الخفيف، تستخدم لدعم الأرضيات أو الأسقف منخفضة الانحدار. تدعم العوارض الفولاذية الأمامية والمتوسطة والخلفية للمبنى دعامات خفيفة الوزن. يتم لحام الرافعة بالعارضة الفولاذية. في حالة نشوب حريق، سوف يمتص الجمالون خفيف الوزن الحرارة بسرعة وقد يفشل في غضون خمس إلى عشر دقائق. إذا كان السقف مجهزًا بتكييف الهواء ومعدات أخرى، فقد يحدث الانهيار بسرعة أكبر. لا تحاول قطع سقف الرافعة المقوى. قد يؤدي القيام بذلك إلى قطع الوتر العلوي للجمالون، وهو العضو الرئيسي الحامل للحمل، وقد يتسبب في انهيار هيكل الجمالون والسقف بالكامل.
يمكن أن تكون المسافة بين الروافد حوالي أربعة إلى ثمانية أقدام. تعد هذه المسافة الواسعة أحد الأسباب التي تجعلك لا ترغب في قطع السقف بروافد فولاذية خفيفة وسطح سقف على شكل حرف Q. وأشار نائب مفوض إدارة الإطفاء في نيويورك (المتقاعد) فنسنت دن (فنسنت دن) في "انهيار مباني مكافحة الحرائق: دليل للسلامة من الحرائق" (كتب ومقاطع فيديو هندسة الحرائق، 1988): "الفرق بين الخشب والخشب الروافد والصلب اختلافات مهمة في التصميم نظام الدعم العلوي للروافد هو التباعد بين الروافد. تصل المسافة بين روافد الشبكة الفولاذية المفتوحة إلى 8 أقدام، اعتمادًا على حجم القضبان الفولاذية وحمل السقف. المساحة الواسعة بين الروافد حتى في حالة عدم وجود روافد فولاذية في حالة خطر الانهيار، هناك أيضًا مخاطر عديدة لرجال الإطفاء في قطع الفتحة الموجودة على سطح السطح. أولاً، عندما يكون محيط القطع مكتملًا تقريبًا، وإذا لم يكن السقف فوق أحد الروافد الفولاذية ذات المسافات الواسعة مباشرة، فقد تنحني اللوحة العلوية المقطوعة فجأة أو تتوقف للأسفل في النار. إذا كانت إحدى قدمي رجل الإطفاء في قطع السقف، فقد يفقد توازنه ويسقط في النار بالمنشار (الصورة 5).(138)
أبواب فولاذية - دعامات فولاذية أفقية تعيد توزيع وزن الطوب على فتحات النوافذ والمداخل. تُستخدم هذه الصفائح الفولاذية عادةً على شكل حرف "L" للفتحات الأصغر حجمًا، بينما تُستخدم عوارض I للفتحات الأكبر حجمًا. يتم ربط هاتف الباب في جدار البناء على جانبي الفتحة. تمامًا مثل الفولاذ الآخر، بمجرد أن تصبح بطانة الباب ساخنة، فإنها تبدأ في التوسع والالتواء. قد يؤدي فشل العتب الفولاذي إلى انهيار الجدار العلوي (الصورتان 6 و7).
الواجهة-السطح الخارجي للمبنى. تشكل المكونات الفولاذية الخفيفة إطار الواجهة. يتم استخدام مادة الجص المقاومة للماء لإغلاق العلية. سوف يفقد الفولاذ خفيف الوزن القوة الهيكلية والصلابة بسرعة في حالة الحريق. يمكن تحقيق تهوية العلية عن طريق اختراق غلاف الجبس بدلاً من وضع رجال الإطفاء على السطح. تشبه قوة هذا الجص الخارجي اللوح الجصي المستخدم في معظم الجدران الداخلية للمنازل. بعد تركيب الغلاف الجبس في مكانه، يقوم المُنشئ بتطبيق الستايروفوم® على الجص ثم يقوم بتغطية الجص (الصور 8، 9).
سطح السقف. المواد المستخدمة لبناء سطح سقف المبنى سهلة البناء. أولاً، يتم لحام المسامير الفولاذية المزخرفة على شكل حرف Q بالروافد المقواة. بعد ذلك، ضع المادة العازلة الرغوية على اللوحة الزخرفية على شكل حرف Q وقم بتثبيتها على السطح باستخدام البراغي. بعد تثبيت المادة العازلة في مكانها، قم بلصق الغشاء المطاطي على المادة العازلة الرغوية لإكمال سطح السقف.
بالنسبة للأسقف منخفضة الانحدار، هناك سطح آخر قد تواجهه وهو عزل رغوة البوليسترين، ومغطى بخرسانة معدلة من اللاتكس مقاس 3/8 بوصة.
النوع الثالث من سطح السقف يتكون من طبقة من مادة عازلة صلبة مثبتة على سطح السقف. ثم يتم لصق ورق اللباد الإسفلتي على الطبقة العازلة بالإسفلت الساخن. ثم يتم وضع الحجر على سطح السقف لتثبيته في مكانه وحماية الغشاء اللباد.
بالنسبة لهذا النوع من الهياكل، لا تفكر في قطع السقف. احتمالية الانهيار هي من 5 إلى 10 دقائق، لذلك لا يوجد وقت كافي لتهوية السقف بشكل آمن. من المستحسن تهوية العلية من خلال التهوية الأفقية (اختراق واجهة المبنى) بدلاً من وضع المكونات على السطح. قد يؤدي قطع أي جزء من الجمالون إلى انهيار سطح السقف بالكامل. كما هو موضح أعلاه، يمكن تعليق ألواح السقف إلى الأسفل تحت وطأة ثقل الأعضاء التي تقطع السقف، وبالتالي إرسال الأشخاص إلى مبنى مكافحة الحرائق. تتمتع الصناعة بالخبرة الكافية في الجمالونات الخفيفة وينصح بشدة بإزالتها من السطح عند ظهور الأعضاء (الصورة 10).
نظام شبكي من الألومنيوم أو الفولاذ للسقف المعلق، مع أسلاك فولاذية معلقة على دعامة السقف. سوف يستوعب نظام الشبكة جميع بلاط السقف لتشكيل السقف النهائي. تشكل المساحة الموجودة فوق السقف المعلق خطراً كبيراً على رجال الإطفاء. يُطلق عليها عادةً اسم "العلية" أو "الجمالون الفارغ"، حيث يمكن أن تخفي النار واللهب. وبمجرد اختراق هذه المساحة، قد يشتعل أول أكسيد الكربون المتفجر، مما يتسبب في انهيار نظام الشبكة بالكامل. يجب عليك فحص قمرة القيادة مبكراً في حالة نشوب حريق، وإذا انفجر الحريق فجأة من السقف، فيجب السماح لجميع رجال الإطفاء بالهروب من المبنى. وتم تركيب هواتف محمولة قابلة للشحن بالقرب من الباب، وكان جميع رجال الإطفاء يرتدون معدات الإقبال الكاملة. الأسلاك الكهربائية ومكونات نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) وخطوط الغاز ليست سوى بعض من خدمات البناء التي قد تكون مخفية في فراغات الجمالونات. يمكن للعديد من خطوط أنابيب الغاز الطبيعي أن تخترق السقف وتستخدم للسخانات الموجودة أعلى المباني (الصورتان 11 و 12).
في الوقت الحاضر، يتم تركيب الجمالونات الفولاذية والخشبية في جميع أنواع المباني، من المساكن الخاصة إلى مباني المكاتب الشاهقة، وقد يظهر قرار إخلاء رجال الإطفاء مبكرًا في تطور مشهد الحريق. لقد كان وقت بناء هيكل الجمالون طويلًا بما يكفي حتى يعرف جميع قادة الإطفاء كيف تتفاعل المباني الموجودة فيه في حالة نشوب حريق واتخاذ الإجراءات المناسبة.
ولكي يتم إعداد الدوائر المتكاملة بشكل صحيح، يجب أن يبدأ بالفكرة العامة لتشييد المباني. تم نشر كتاب "هيكل بناء الحرائق" لفرانسيس إل برانيجان، الطبعة الثالثة (الجمعية الوطنية للحماية من الحرائق، 1992) وكتاب دان منذ بعض الوقت، وهو كتاب يجب قراءته لجميع أعضاء كتاب إدارة الإطفاء.
نظرًا لأننا لا نملك عادةً الوقت الكافي لاستشارة مهندسي البناء في مكان الحريق، فإن مسؤولية IC هي التنبؤ بالتغييرات التي ستحدث عندما يحترق المبنى. إذا كنت ضابطًا أو تطمح أن تكون ضابطًا، فأنت بحاجة إلى أن تتعلم الهندسة المعمارية.
جون مايلز هو قائد إدارة الإطفاء في نيويورك، المعين في السلم الخامس والثلاثين. في السابق، شغل منصب ملازم في السلم 35 ورجل إطفاء في السلم 34 والمحرك 82. (نيو جيرسي) وإدارة الإطفاء في سبرينج فالي (نيويورك)، وهو مدرب في مركز تدريب مكافحة الحرائق في مقاطعة روكلاند في بومونا، نيويورك.
جون توبين (جون توبين) هو من قدامى المحاربين ولديه 33 عامًا من الخبرة في خدمة الإطفاء، وكان رئيسًا لإدارة إطفاء نهر فيل (نيو جيرسي). حصل على درجة الماجستير في الإدارة العامة وهو عضو في المجلس الاستشاري لكلية القانون والسلامة العامة في مقاطعة بيرغن (نيو جيرسي).
في "هندسة الحرائق" المنشورة في أبريل 2006، ناقشنا القضايا التي ينبغي مراعاتها عند حدوث حريق في مبنى تجاري مكون من طابق واحد. سنراجع هنا بعض مكونات البناء الرئيسية التي قد تؤثر على استراتيجية الحماية من الحرائق لديك.
وفيما يلي نأخذ مبنى متعدد الطوابق ذو هيكل فولاذي كمثال لتوضيح مدى تأثيره على استقرار كل مبنى في مراحل البناء المختلفة (الصور 1، 2).
عضو هيكلي للعمود ذو تأثير ضغط. ينقلون وزن السقف وينقلونه إلى الأرض. قد يؤدي فشل العمود إلى الانهيار المفاجئ لجزء أو كل المبنى. في هذا المثال، يتم تثبيت المسامير على الوسادة الخرسانية عند مستوى الأرضية ويتم تثبيتها بمسامير على العارضة I بالقرب من مستوى السقف. في حالة نشوب حريق، ستسخن العوارض الفولاذية الموجودة في السقف أو ارتفاع السقف وتبدأ في التوسع والالتواء. يمكن للفولاذ الموسع أن يسحب العمود بعيدًا عن مستواه الرأسي. من بين جميع مكونات المبنى، يعد فشل العمود هو الخطر الأكبر. إذا رأيت عمودًا يبدو مائلًا أو غير عمودي تمامًا، فيرجى إبلاغ قائد الحادث (IC) على الفور. يجب إخلاء المبنى فوراً وإجراء مناداة على الأسماء (الصورة 3).
شعاع الصلب - شعاع أفقي يدعم العوارض الأخرى. تم تصميم العوارض لحمل الأشياء الثقيلة، وترتكز على قوائم. عندما تبدأ النار والحرارة في تآكل العوارض، يبدأ الفولاذ في امتصاص الحرارة. عند حوالي 1100 درجة فهرنهايت، سيبدأ الفولاذ في الانهيار. عند درجة الحرارة هذه، يبدأ الفولاذ في التمدد والالتواء. يمكن لعارضة فولاذية طولها 100 قدم أن تتوسع بنحو 10 بوصات. بمجرد أن يبدأ الفولاذ في التمدد والالتواء، تبدأ الأعمدة الداعمة للعوارض الفولاذية أيضًا في التحرك. قد يؤدي تمدد الفولاذ إلى دفع الجدران عند طرفي العارضة إلى الخارج (في حالة اصطدام الفولاذ بجدار من الطوب)، مما قد يتسبب في ثني الجدار أو تشققه (الصورة 4).
روافد عوارض الجمالون الفولاذية الخفيفة - مجموعة متوازية من عوارض الفولاذ الخفيف، تستخدم لدعم الأرضيات أو الأسقف منخفضة الانحدار. تدعم العوارض الفولاذية الأمامية والمتوسطة والخلفية للمبنى دعامات خفيفة الوزن. يتم لحام الرافعة بالعارضة الفولاذية. في حالة نشوب حريق، سوف يمتص الجمالون خفيف الوزن الحرارة بسرعة وقد يفشل في غضون خمس إلى عشر دقائق. إذا كان السقف مجهزًا بتكييف الهواء ومعدات أخرى، فقد يحدث الانهيار بسرعة أكبر. لا تحاول قطع سقف الرافعة المقوى. قد يؤدي القيام بذلك إلى قطع الوتر العلوي للجمالون، وهو العضو الرئيسي الحامل للحمل، وقد يتسبب في انهيار هيكل الجمالون والسقف بالكامل.
يمكن أن تكون المسافة بين الروافد حوالي أربعة إلى ثمانية أقدام. تعد هذه المسافة الواسعة أحد الأسباب التي تجعلك لا ترغب في قطع السقف بروافد فولاذية خفيفة وسطح سقف على شكل حرف Q. وأشار نائب مفوض إدارة الإطفاء في نيويورك (المتقاعد) فنسنت دن (فنسنت دن) في "انهيار مباني مكافحة الحرائق: دليل للسلامة من الحرائق" (كتب ومقاطع فيديو هندسة الحرائق، 1988): "الفرق بين الخشب والخشب الروافد والصلب اختلافات مهمة في التصميم نظام الدعم العلوي للروافد هو التباعد بين الروافد. تصل المسافة بين روافد الشبكة الفولاذية المفتوحة إلى 8 أقدام، اعتمادًا على حجم القضبان الفولاذية وحمل السقف. المساحة الواسعة بين الروافد حتى في حالة عدم وجود روافد فولاذية في حالة خطر الانهيار، هناك أيضًا مخاطر عديدة لرجال الإطفاء في قطع الفتحة الموجودة على سطح السطح. أولاً، عندما يكون محيط القطع مكتملًا تقريبًا، وإذا لم يكن السقف فوق أحد الروافد الفولاذية ذات المسافات الواسعة مباشرة، فقد تنحني اللوحة العلوية المقطوعة فجأة أو تتوقف للأسفل في النار. إذا كانت إحدى قدمي رجل الإطفاء في قطع السقف، فقد يفقد توازنه ويسقط في النار بالمنشار (الصورة 5).(138)
أبواب فولاذية - دعامات فولاذية أفقية تعيد توزيع وزن الطوب على فتحات النوافذ والمداخل. تُستخدم هذه الصفائح الفولاذية عادةً على شكل حرف "L" للفتحات الأصغر حجمًا، بينما تُستخدم عوارض I للفتحات الأكبر حجمًا. يتم ربط هاتف الباب في جدار البناء على جانبي الفتحة. تمامًا مثل الفولاذ الآخر، بمجرد أن تصبح بطانة الباب ساخنة، فإنها تبدأ في التوسع والالتواء. قد يؤدي فشل العتب الفولاذي إلى انهيار الجدار العلوي (الصورتان 6 و7).
الواجهة-السطح الخارجي للمبنى. تشكل المكونات الفولاذية الخفيفة إطار الواجهة. يتم استخدام مادة الجص المقاومة للماء لإغلاق العلية. سوف يفقد الفولاذ خفيف الوزن القوة الهيكلية والصلابة بسرعة في حالة الحريق. يمكن تحقيق تهوية العلية عن طريق اختراق غلاف الجبس بدلاً من وضع رجال الإطفاء على السطح. تشبه قوة هذا الجص الخارجي اللوح الجصي المستخدم في معظم الجدران الداخلية للمنازل. بعد تركيب الغلاف الجبس في مكانه، يقوم المُنشئ بتطبيق الستايروفوم® على الجص ثم يقوم بتغطية الجص (الصور 8، 9).
سطح السقف. المواد المستخدمة لبناء سطح سقف المبنى سهلة البناء. أولاً، يتم لحام المسامير الفولاذية المزخرفة على شكل حرف Q بالروافد المقواة. بعد ذلك، ضع المادة العازلة الرغوية على اللوحة الزخرفية على شكل حرف Q وقم بتثبيتها على السطح باستخدام البراغي. بعد تثبيت المادة العازلة في مكانها، قم بلصق الغشاء المطاطي على المادة العازلة الرغوية لإكمال سطح السقف.
بالنسبة للأسقف منخفضة الانحدار، هناك سطح آخر قد تواجهه وهو عزل رغوة البوليسترين، ومغطى بخرسانة معدلة من اللاتكس مقاس 3/8 بوصة.
النوع الثالث من سطح السقف يتكون من طبقة من مادة عازلة صلبة مثبتة على سطح السقف. ثم يتم لصق ورق اللباد الإسفلتي على الطبقة العازلة بالإسفلت الساخن. ثم يتم وضع الحجر على سطح السقف لتثبيته في مكانه وحماية الغشاء اللباد.
بالنسبة لهذا النوع من الهياكل، لا تفكر في قطع السقف. احتمالية الانهيار هي من 5 إلى 10 دقائق، لذلك لا يوجد وقت كافي لتهوية السقف بشكل آمن. من المستحسن تهوية العلية من خلال التهوية الأفقية (اختراق واجهة المبنى) بدلاً من وضع المكونات على السطح. قد يؤدي قطع أي جزء من الجمالون إلى انهيار سطح السقف بالكامل. كما هو موضح أعلاه، يمكن تعليق ألواح السقف إلى الأسفل تحت وطأة ثقل الأعضاء التي تقطع السقف، وبالتالي إرسال الأشخاص إلى مبنى مكافحة الحرائق. تتمتع الصناعة بالخبرة الكافية في الجمالونات الخفيفة وينصح بشدة بإزالتها من السطح عند ظهور الأعضاء (الصورة 10).
نظام شبكي من الألومنيوم أو الفولاذ للسقف المعلق، مع أسلاك فولاذية معلقة على دعامة السقف. سوف يستوعب نظام الشبكة جميع بلاط السقف لتشكيل السقف النهائي. تشكل المساحة الموجودة فوق السقف المعلق خطراً كبيراً على رجال الإطفاء. يُطلق عليها عادةً اسم "العلية" أو "الجمالون الفارغ"، حيث يمكن أن تخفي النار واللهب. وبمجرد اختراق هذه المساحة، قد يشتعل أول أكسيد الكربون المتفجر، مما يتسبب في انهيار نظام الشبكة بالكامل. يجب عليك فحص قمرة القيادة مبكراً في حالة نشوب حريق، وإذا انفجر الحريق فجأة من السقف، فيجب السماح لجميع رجال الإطفاء بالهروب من المبنى. وتم تركيب هواتف محمولة قابلة للشحن بالقرب من الباب، وكان جميع رجال الإطفاء يرتدون معدات الإقبال الكاملة. الأسلاك الكهربائية ومكونات نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) وخطوط الغاز ليست سوى بعض من خدمات البناء التي قد تكون مخفية في فراغات الجمالونات. يمكن للعديد من خطوط أنابيب الغاز الطبيعي أن تخترق السقف وتستخدم للسخانات الموجودة أعلى المباني (الصورتان 11 و 12).
في الوقت الحاضر، يتم تركيب الجمالونات الفولاذية والخشبية في جميع أنواع المباني، من المساكن الخاصة إلى مباني المكاتب الشاهقة، وقد يظهر قرار إخلاء رجال الإطفاء مبكرًا في تطور مشهد الحريق. لقد كان وقت بناء هيكل الجمالون طويلًا بما يكفي حتى يعرف جميع قادة الإطفاء كيف تتفاعل المباني الموجودة فيه في حالة نشوب حريق واتخاذ الإجراءات المناسبة.
ولكي يتم إعداد الدوائر المتكاملة بشكل صحيح، يجب أن يبدأ بالفكرة العامة لتشييد المباني. تم نشر كتاب "هيكل بناء الحرائق" لفرانسيس إل برانيجان، الطبعة الثالثة (الجمعية الوطنية للحماية من الحرائق، 1992) وكتاب دان منذ بعض الوقت، وهو كتاب يجب قراءته لجميع أعضاء كتاب إدارة الإطفاء.
نظرًا لأننا لا نملك عادةً الوقت الكافي لاستشارة مهندسي البناء في مكان الحريق، فإن مسؤولية IC هي التنبؤ بالتغييرات التي ستحدث عندما يحترق المبنى. إذا كنت ضابطًا أو تطمح أن تكون ضابطًا، فأنت بحاجة إلى أن تتعلم الهندسة المعمارية.
جون مايلز هو قائد إدارة الإطفاء في نيويورك، المعين في السلم الخامس والثلاثين. في السابق، شغل منصب ملازم في السلم 35 ورجل إطفاء في السلم 34 والمحرك 82. (نيو جيرسي) وإدارة الإطفاء في سبرينج فالي (نيويورك)، وهو مدرب في مركز تدريب مكافحة الحرائق في مقاطعة روكلاند في بومونا، نيويورك.
جون توبين (جون توبين) هو من قدامى المحاربين ولديه 33 عامًا من الخبرة في خدمة الإطفاء، وكان رئيسًا لإدارة إطفاء نهر فيل (نيو جيرسي). حصل على درجة الماجستير في الإدارة العامة وهو عضو في المجلس الاستشاري لكلية القانون والسلامة العامة في مقاطعة بيرغن (نيو جيرسي).