عملکرد سازۀ فولادی سردنوردشده در دمای بالا
سازه‌های فولادی اعم از قاب‌های فولادی سبک نورد سرد و سازه‌های فولادی نورد گرم و مانند آن، به‌طور ذاتی غیرقابل‌احتراق و فاقد بار حریق هستند. به همین دلیل فولاد سردنوردشده نیز مانند انواع دیگر فولاد مقاومت اندکی در برابر آتش دارد و در صورت قرارگرفتن در برابر آتش به‌سرعت در معرض کاهش مقاومت قرار می‌گیرد. به همین جهت، لازم است که برای اطمینان از عملکرد مناسب و حفاظت سازه، تمهیدات مناسبی درنظر گرفته شود. با افزایش درجه حرارت، ضریب ارتجاعی و مقاومت فولاد به‌سرعت کاهش یافته و درعین‌حال به علت اختلاف دمای موجود بین دو طرف مقطع، تنش موجود در مقطع به صورت غیرمتقارن افزایش می‌یابد.
براساس گزارش مؤسسۀ فولاد انگلستان، فولاد تا دمای ۴۰۰ درجۀ سانتی‌گراد مقاومت کامل خود را حفظ می‌کند، در دماهای بالاتر از آن مقاومت به‌سرعت کاهش می‌یابد، نرخ ازدست‌دادن مقاومت در اعضای سردنوردشده در دماهای بالاتر از حد ذکر شده ۱۰ تا ۲۰ درصد بیشتر از فولاد گرم‌نوردشده است. روش‌های مختلفی برای افزایش مقاومت مقاطع فولادی در برابر آتش وجود دارد، که معمول‌ترین آن‌ها پوشاندن مقطع با مصالح مقاوم در برابر آتش است. مصالح صفحه‌ای، مانند تخته‌های گچی، تخته‌های سیمانی، تخته‌های متشکل از گچ و الیاف، که برای دیوارها و سقف استفاده می‌شوند، می‌توانند تا ۱۲۰ دقیقه در برابر آتش مقاومت کنند. استفاده از عایق‌های پشم معدنی نیز به مقاومت در برابر آتش کمک می‌کند.
عایق‌بندی حرارتی
در چند سال اخیر، اهتمام روزافزونی برای طراحی و اجرای ساختمان‌های با مصرف بهینۀ انرژی به‌وجود آمده است. با نگاهی به صرفه‌جویی حاصل از این اقدام در انرژی مصرفی کشور و کاهش چشمگیر هزینه‌های دورۀ عمر ساختمان‌ها، ضرورت این رویکرد بیش از پیش مشخص می‌شود. به‌طوری‌که می‌توان از این عامل به‌عنوان یکی از مهم‌ترین عوامل تأثیرگذار در طراحی ساختمان، حتی در انتخاب سیستم سازه‌ای مورداستفاده، نام برد. در مورد سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد و به‌طورکلی در سیستم‌های ساختمانی دارای ساختار فلزی، یکی از مهم‌ترین نگرانی‌ها در طراحی و اجرای این ساختمان‌ها، نحوۀ جلوگیری از اتلاف انرژی است.
بررسی عملکرد حرارتی قاب‌های فولادی سبک و روش‌های بهبود آن
علت عمدۀ انتقال حرارت در دیواره‌های سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد، پل حرارتی ناشی از وجود مقاطع نازک فولادی است. برای بهبود عملکرد حرارتی جدار دیواره‌ها، روش‌های زیر پیشنهاد می‌شود.
۱) افزایش ضخامت عایق
در این روش برای رسیدن به میزان قابل‌قبول مقاومت حرارتی، باید ضخامت عایق‌های حرارتی را تا حد ممکن افزایش داد. شایان ذکر است که این روش تأثیری در کاهش اثر پل حرارتی ندارد.
۲) قراردادن یک لایه سیلیکون میان ستونک و پوشش خارجی
در این روش قراردادن یک لایه از مواد سیلیکون میان سازۀ فولادی سبک نورد سرد و پوشش خارجی، می‌تواند تا حدی اثر پل حرارتی را کاهش دهد.
۳) قراردادن یک لایه نازک عایق حرارتی به‌عنوان پوشش خارجی دیوار
در برخی موارد، در لایۀ بیرونی دیوار از یک لایۀ نازک از جنس پلی‌استایرن استفاده می‌شود که مسیر حرکت گرما به سوی بیرون ساختمان را مسدود می‌کند، این اقدام اثر موضعی پل‌های حرارتی را به طرز چشمگیری کاهش می‌دهد.
۴) کاهش انتقال حرارت در اجزای فلزی
این کار با استفاده از مقاطع با ضخامت کمتر، اضافه‌کردن انحنای کوچک در مقطع پروفیل و اضافه‌کردن شیارها و بریدگی‌های عمود بر جهت مسیر جریان حرارت صورت می‌گیرد.
تخته‌های گچی و مقاومت آن‌ها در برابر آتش
تخته‌های گچی یکی از رایج‌ترین مصالح مورداستفاده به‌عنوان پوشانه یا دیوارهای داخلی در سیستم قاب فولادی سبک هستند. تخته‌های گچی معمولی مقاومت اندکی در برابر آتش دارند، اما برای تأمین مقاومت بیشتر باید از تخته‌های مقاوم در برابر آتش استفاده کرد. لازم به ذکر است که گاهی از سایر تخته‌های محافظ از جنس چوب، سیمان یا سیلیکات‌کلسیم نیز استفاده می‌شود، اما گچ در بین مواد فوق از خواص بهتری برخوردار بوده و بسیار رایج‌تر است. تخته‌های گچی و اتصالات آن‌ها نقش مهمی در تأمین مقاومت سیستم قاب فولادی سبک در برابر آتش دارند.
در سال‌های پس از جنگ جهانی دوم استفاده از سیستم‌های دیوار خشک به این علت که مشکلات سیستم اندود گچی (از قبیل کارگر بیشتر، نفوذ رطوبت به ساختار زیرین و زمان لازم برای خشک‌شدن قبل از عملیات رنگ‌کاری را برطرف می‌کرد به‌سرعت گسترش یافت، به‌طوری‌که امروزه در امریکا در بیش از ۹۰ درصد ساختمان‌های مسکونی و نیز ساختمان‌های کوچک تجاری از سیستم دیوار خشک استفاده می‌شود.
امروزه واژۀ دیوار خشک معادل ساخت‌وساز با تختۀ گچی است. تختۀ گچی یک واژه عمومی است که برای گروه متنوعی از محصولات گچی که بیشتر با کاغذ مخصوص پوشیده شده‌اند، استفاده می‌شود. استفاده از پوشش کاغذی به طور عمده به علت مسلح‌کردن تیغه‌ها، به‌خصوص در تخته‌های با طول زیاد است. تفاوت اصلی تختۀ گچی با سایر مصالح قابل‌استفاده در سیستم دیوار خشک نظیر چوب، تخته‌های چندلایه یا نئوپان، در مقدار مقاومت آن‌ها در برابر آتش است. تختۀ گچی در کارخانه با تزریق دوغاب مناسب بین لایه‌های کاغذ تهیه می‌شود. تخته‌های گچی معمولی دارای یک پوشش کاغذی بر روی هر دو طرف هستند که لبه‌ها را نیز می‌پوشاند.
استفاده از تخته‌های گچی معمولی دارای محدودیت‌هایی است. ازجمله اینکه آن‌ها را نباید به طور پیوسته یا طولانی در معرض رطوبت قرار داد و همچنین نباید در معرض دمای خیلی بالا قرار گیرند. این تخته‌ها، درصورتی‌که به‌عنوان مصالح زیرکار برای نصب کاشی‌های سرامیکی یا سایر پوشش‌های مشابه استفاده شوند، باید در برابر رطوبت محافظت شوند. در محیط‌های مرطوب استفاده از پانل‌های مقاوم در برابر آب توصیه می‌شود. نوع مقاوم در برابر حریق این تخته‌ها که گاهی از آن‌ها به‌عنوان نوع X نام برده می‌شود، دارای افزودنی‌هایی است که مقاومت آن‌ها را در برابر آتش افزایش می‌دهد.
تختۀ گچی معمولی به علت ترک‌خوردگی در مراحل اولیۀ آتش‌سوزی، نمی‌تواند وظیفۀ محافظت در برابر آتش را به‌خوبی برای ساختارهای پشت کار انجام دهد و مقاومت بالایی در برابر آتش ندارد. اما تخته‌های نوع X به علت دارابودن الیاف و سایر افزودنی‌ها، یکپارچگی بهتری در دمای بالا دارند که از بروز ترک‌های جدید و رشد ترک‌های ایجادشده جلوگیری می‌کنند. با استفاده از این تخته‌ها با ضخامت‌های مختلف در ساختار دیوار، کف و سقف می‌توان به مقاومت بیش از سه ساعت در برابر آتش دست یافت. همچنین می‌توان از آن‌ها برای محافظت تیرها و ستون‌ها یا به‌عنوان پوشش نهایی دیوارهای بنایی، سقف‌ها، پوشش دیوارهای جداکننده، پوشش ستون‌ها و تیرهای فولادی و یا برای ساخت تیغه‌های جداکننده استفاده کرد.
تخته‌های گچی به پنج گروه زیر تقسیم می‌شوند:
۱) تختۀ گچی دیواری
این تخته دارای رویه‌ای قابل‌تزیین است.
۲) تختۀ گچی دیواری با جذب آب کاهش‌یافته
در این تخته‌ها، هستۀ گچی و یا رویۀ کاغذی دارای افزودنی‌هایی است که جذب آب را کاهش می‌دهد. بر روی رویۀ این تخته‌ها می‌توان کارهای تزیینی انجام داد.
۳) تختۀ گچی دیواری با پیوستگی بهبودیافته در دمای بالا
این تخته‌ها دارای مواد افزودنی یا الیاف معدنی است که پیوستگی با هستۀ گچی را در دمای بالا بهبود می‌دهد. رویۀ این تخته‌ها قابل‌تزیین است.
۴) تختۀ گچی زیرکار برای اندود
این تخته‌ها برای اندودکاری مناسب بوده و برای افزودن قفل و بست می‌توان سوراخ‌هایی نیز روی آن‌ها ایجاد کرد.
۵) تختۀ گچی زیرکار برای اندود با پیوستگی بهبودیافته در دمای بالا
این تخته‌ها برای اندودکاری مناسب بوده و برای افزودن قفل و بست می‌توان سوراخ‌هایی نیز روی آن‌ها ایجاد کرد. به علت استفاده از مواد افزودنی و الیاف در این تخته‌ها، هستۀ گچی دارای پیوستگی بهتری در دمای بالا است.
منبع: فنّاوری‌های نوین ساختمانی، محمود گلابچی، حامد مظاهریان، انتشارات دانشگاه تهران، ۱۳۹۱
