تأثیر آتش سوزی بر کابل های فولادی داخل بتن پیش تنیده به صورت افزایش دمای فولاد است که سبب تغییرات در رفتار فولاد می شود.
آتش سوزی در یک سازه حتماً تأثیراتی بر وضعیت مصالح ساختمانی می گذارد. با توجه به اینکه شدت آتش سوزی چه باشد و ماهیت و خصوصیات فنی مصالح چگونه باشد، میزان اثرگذاری آتش بر مصالح متفاوت است.
اگر در سازه از بتن پیش تنیده استفاده شده باشد کابل ها و تاندون های فولادی موجود در آن تحت تأثیر آتش قرار می گیرند و دچار تغییراتی می شوند که در ادامه قصد داریم به بررسی میزان و چگونگی این تغییرات بپردازیم.
جهت کسب اطلاعات بیشتر کلیک کنید
چرا کابل های فولادی نسبت به حریق واکنش نشان می دهند؟
فولاد بسیار مقاوم است اما این مسئله اصلاً بدان معنی نیست که در برابر آتش دچار مشکل نمی شود و کاملاً پایدار باقی می ماند.
تأثیر آتش سوزی بر کابل های فولادی داخل بتن پیش تنیده غیرقابل پیش بینی نیست و مهندسان به خوبی نسبت به این مسئله واقف هستند. فولاد از آتش سوزی تأثیر می پذیرد، زیرا …
- دمای کابل ها و میله های فولادی به صورت قابل توجهی زیاد می شود.
- تغییرات محسوسی در خواص مکانیکی فولاد و وضعیت نیروی پیش تنیدگی ایجاد می شود.
آیا بتن قادر به محافظت از فولاد در برابر آتش است؟
تا حدودی بله، از آنجاییکه بتن رسانای حرارت نیست و ضریب هدایت حرارتی آن پایین است، حرارت را به کندی به فولاد موجود در خود انتقال می دهد.
لذا دمای سطح بتن بسیار زیاد می شود ولی کابل در عمق عضو همچنان دارای دمای پایینی است. حالا هر چقدر که ضخامت و کیفیت بتن بهتر باشد، محافظت بیشتری از فولاد به عمل می آید و فولاد دیرتر به دمای بالا می رسد.
ساختار بتن پیش تنیده در اینجا تعیین کننده است. اگر ساختار به صورتی باشد که کابل ها در نزدیکی سطح باشند، زودتر به دمای بالا می رسند و بالعکس چنانچه ساختار به صورتی باشد که کابل ها در مرکز بتن کار گذاشته شده باشند دیرتر داغ می شوند.
تأثیر آتش سوزی بر کابل های فولادی داخل بتن پیش تنیده به چه صورت است؟
زمانی که آتش سوزی رخ می دهد پس از گذشت مدت زمانی که ممکن است تایم کوتاهی یا تایم بلندی باشد دمای فولاد افزایش پیدا می کند. زمانی که دما افزایش پیدا می کند تحمل تنش بسیار کمتر می شود. بنابراین عملکرد آن نسبت به شرایط معمول متفاوت می شود.
در بتن پیش تنیده از کابل های فولادی پیش تنیده استفاده می شود. این مسئله موجب می شود که تغییر عملکرد کابل ها بیشتر حائز اهمیت باشد. چرا که افت خواص مکانیکی فولاد شاید موجب کاهش نیروی مؤثر پیش تنیدگی باشد. لذا اگر آتش سوزی در سازه رخ می دهد انتظار نداشته باشید که عملکرد بتن پیش تنیده دقیقاً همانند قبل باشد.
آتش سوزی چطور بر نیروی پیش تنیده اثر می گذارد؟
آتش سوزی سبب کاهش نیروی پیش تنیده می شود. در نتیجه مقاومت کششی که مهمترین شاخصه بتن پیش فشرده است کاهش پیدا می کند و دیگر سازه از ترک خوردگی در امان نخواهد بود.
تأثیر آتش سوزی بر کابل های فولادی داخل بتن پیش تنیده ، تنها علت افت عملکرد بتن پیش تنیده نیست و به طور کلی نیروی پیش تنیده ضعیف می شود. با افزایش دما می توان عملکرد فولاد متفاوت می شود و چنانچه آتش سوزی گسترده باشد ممکن است حتی شکل فولاد تغییر پیدا کند. بتن در معرض حرارت به تغییرات مکانیکی و حرارتی دچار می شود.
لذا تعادل اولیه میان بتن و فولاد پیش تنیده دچار تغییراتی می شود. نتیجه کلی که استنباط می شود این است که کاهش نیروی پیش تنیده احتمالاً ظرفیت عضو را کاهش می دهد و میزان خیز آن را بیشتر می کند. چنانچه عضو بعد از حریق در معرض بارهای قابل توجه باشد تغییرات رفتار و افت عملکرد آن بیشتر مشهود است.
آیا بتن پیرامون کابل های پیش تنیده در اثر آتش سوزی ضعیف می شود؟
بله، کاملاً بدیهی است که بتن پیش تنیده در اثر افزایش دمای ناشی از آتش سوزی ضعیف شود و قدرت و صلابت همیشگی را نداشته باشد.
اگر در یک ساختمان آتش سوزی رخ می دهد نباید انتظار داشته باشید که کیفیت مصالح همانند قبل باشد و یک سازه مقاوم و بادوام داشته باشید. یعنی حتی اگر ساختمان یا سازه در اثر آتش سوزی سالم باقی بماند و از هم فرو نپاشد، احتمالاً کیفیت و مقاومت مصالح آن کاهش پیدا می کند.
برخی از تغییراتی که در بتن های موجود در تیرچه پیش تنیده بعد از آتش سوزی ایجاد می شوند، عبارتند از:
- آب موجود در ساختار بتن خشک می شود.
- پیرامون کابل های پیش تنیده، تغییرات منفی از نظر ظاهری ایجاد می شود.
- ترک های حرارتی ایجاد می شود.
- مقاومت بتن بسیار ضعیف می شود.
- از میزان سختی بتن کاسته می شود.
- سطح روی بتن پوسته پوسته می شود.
- بتن تقریباً پوک می شود.
آیا مقاومت کابل پیش تنیده بعد از سرد شدن مجدد به مقاومت اولیه می رسد؟
ممکن است. از آنجاییکه تأثیر آتش سوزی بر کابل های فولادی داخل بتن پیش تنیده به ماکزیمم دمای تجربه شده و نوع فولاد مربوط می شود، بازگشت مقاومت کابل ها بعد از سرد شدن در هاله ای از ابهام است.
ممکن است فولاد بعد از سرد شدن به مقاومت اولیه خود تا حدودی نزدیک شود و ممکن است در همان وضعیت باقی بماند. بعضی از افت های خواص مکانیکی فولاد بعد از سرد شدن قابل برگشت است. مهندسان پس از بازدید از سازه ای که دچار آتش سوزی شده است وضعیت آن را آنالیز می کنند تا تصمیم گیری کنند که آیا به تقویت سازه نیاز است یا خیر.
سخن پایانی
کابل های فولادی با وجود مقاومت بسیار بالایی که دارند در اثر آتش سوزی آسیب می بینند. عوامل مؤثر بر میزان تغییرات و آسیب دیدگی کابل های فولادی شامل مدت زمان حریق، دمای حریق، ضخامت بتن، پوسته پوسته شدن بتن، نوع فولاد پیش تنیده، میزان پیش تنیدگی، سرعت گرم و سرد شدن و رطوبت بتن می باشند. به هر حال بتن پیش تنیده با تمام قدرت و استحکامی که دارد همانند سایر مصالح مقاوم آسیب پذیر است و انتظار نمی رود که در اثر آتش سوزی اصلاً دچار مشکل نشود.
