इस्पात संरचनाओं के लिए अग्नि सुरक्षा उपाय

 1. इस्पात संरचना की अग्नि प्रतिरोध सीमा और अग्नि प्रतिरोध क्षमता 

उच्च शक्ति और लचीलेपन के लाभों के कारण इस्पात संरचना में हल्का भार, बेहतर भूकंपरोधी प्रदर्शन और उच्च भार वहन क्षमता जैसे गुण होते हैं। साथ ही, इस्पात संरचना को निर्माण स्थल पर ही संसाधित किया जा सकता है, निर्माण अवधि कम होती है और सामग्री को पुनर्चक्रित किया जा सकता है। इसलिए, घरेलू और विदेशी दोनों ही तरह के भवनों में इस्पात संरचना का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

लेकिन इस्पात संरचनाओं की एक बड़ी कमजोरी है: अग्निरोधक क्षमता का कम होना। आग लगने की स्थिति में इस्पात संरचना की मजबूती और कठोरता को लंबे समय तक बनाए रखने और लोगों के जीवन और संपत्ति की सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए, व्यावहारिक परियोजनाओं में विभिन्न अग्नि सुरक्षा उपायों को अपनाया गया है। विभिन्न अग्नि सुरक्षा सिद्धांतों के अनुसार, अग्नि सुरक्षा उपायों को ताप प्रतिरोध विधि और जल शीतलन विधि में विभाजित किया गया है। ताप प्रतिरोध विधि को छिड़काव विधि और आवरण विधि (खोखले आवरण और ठोस आवरण विधि) में विभाजित किया जा सकता है। जल शीतलन विधि में जल डालने की विधि और जल प्रवाहित करने की विधि शामिल हैं। इस लेख में, विभिन्न अग्नि सुरक्षा उपायों का विस्तार से परिचय दिया जाएगा और उनके लाभ और हानियों की तुलना की जाएगी।
इस्पात संरचना की अग्नि प्रतिरोधक क्षमता की सीमा उस समय को संदर्भित करती है जिसके दौरान मानक अग्नि प्रतिरोधक क्षमता परीक्षण के दौरान घटक अपनी स्थिरता या अखंडता और अग्नि के प्रति अपने रुद्धोष्म प्रतिरोध को खो देता है।

हालांकि इस्पात स्वयं आग की चपेट में नहीं आता, लेकिन तापमान से इस्पात के गुणों पर बहुत अधिक प्रभाव पड़ता है। 250°C पर इस्पात की प्रभाव कठोरता कम हो जाती है, और 300°C से अधिक तापमान पर इसकी उपज बिंदु और अंतिम सामर्थ्य में उल्लेखनीय कमी आ जाती है। वास्तविक आग की स्थिति में, भार की स्थिति अपरिवर्तित रहती है, और वह क्रांतिक तापमान जिस पर इस्पात संरचना अपनी स्थिर संतुलन स्थिरता खो देती है, लगभग 500°C होता है, जबकि सामान्य आग का तापमान 800 से 1000°C तक पहुँच जाता है। परिणामस्वरूप, उच्च अग्नि तापमान के तहत इस्पात संरचना में तेजी से प्लास्टिक विरूपण होता है, जिससे स्थानीय विफलता होती है, और अंततः पूरी इस्पात संरचना के ढहने का कारण बनती है। इस्पात संरचना वाले भवनों में अग्निरोधक उपाय किए जाने चाहिए ताकि भवन में पर्याप्त अग्नि प्रतिरोध क्षमता हो। आग लगने पर इस्पात संरचना को क्रांतिक तापमान तक तेजी से गर्म होने से रोकना चाहिए, अत्यधिक विरूपण से भवन के ढहने को रोकना चाहिए, ताकि आग बुझाने और कर्मियों की सुरक्षित निकासी के लिए बहुमूल्य समय मिल सके, और आग से होने वाले नुकसान को कम किया जा सके।

2. इस्पात संरचनाओं के लिए अग्नि सुरक्षा उपाय

इस्पात संरचना अग्नि सुरक्षा उपायों को सिद्धांत के अनुसार दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है: एक है ऊष्मा प्रतिरोधक विधि और दूसरी है जल शीतलन विधि। इन उपायों का उद्देश्य एक ही है: किसी घटक के तापमान को निर्धारित समय पर उसके क्रांतिक तापमान से अधिक बढ़ने से रोकना। अंतर यह है कि ऊष्मा प्रतिरोधक विधि घटकों में ऊष्मा के स्थानांतरण को रोकती है, जबकि जल शीतलन विधि घटकों में ऊष्मा के स्थानांतरण की अनुमति देती है और फिर उसे उद्देश्य के लिए दूर स्थानांतरित कर देती है।

2.1 प्रतिरोध ऊष्मा

कोटिंग सामग्री की ऊष्मा प्रतिरोधकता और ताप प्रतिरोध के अनुसार, अग्निरोधी कोटिंग को छिड़काव विधि और कोटिंग छिड़काव विधि में विभाजित किया गया है। कोटिंग या स्प्रे कोटिंग विधि द्वारा अग्निरोधी कोटिंग का निर्माण किया जाता है और इसे खोखली कोटिंग विधि और ठोस कोटिंग विधि में विभाजित किया जा सकता है। 

2.1.1 छिड़काव विधि

आम तौर पर, अग्निरोधी पेंट कोटिंग या स्टील की सतह पर स्प्रे करके, एक अग्निरोधी इन्सुलेटिंग सुरक्षात्मक परत बनाई जाती है, जिससे स्टील संरचना की अग्नि प्रतिरोधकता में सुधार होता है। इस विधि में बहुत कम वजन वाले अग्निरोधी पदार्थ लंबे समय तक चलते हैं, और स्टील घटकों की ज्यामिति को सीमित नहीं किया जाता है। यह किफायती और व्यावहारिक है, और इसका व्यापक अनुप्रयोग है। स्टील संरचना अग्निरोधी कोटिंग की कई किस्में हैं, जिन्हें मोटे तौर पर दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है: एक पतली परत वाली अग्निरोधी कोटिंग (बी प्रकार), यानी स्टील संरचना विस्तार अग्निरोधी सामग्री; दूसरी मोटी परत वाली कोटिंग (एच) बी श्रेणी की अग्निरोधी कोटिंग, जिसकी मोटाई आमतौर पर 2-7 मिमी होती है और यह कार्बनिक राल से बनी होती है, जिसका कुछ हद तक सजावटी प्रभाव होता है। उच्च तापमान पर विस्तार के साथ, 0.5 से 1.5 एच की सीमा तक की पतली, हल्की परत वाली स्टील संरचना अग्निरोधी कोटिंग कंपन प्रतिरोध में अच्छी होती है। इनडोर स्टील संरचनाओं और हल्की छत वाली स्टील संरचनाओं के लिए, जब इसकी अग्निरोधक सीमा 1.5 एच या उससे कम होती है, तो एच प्रकार की स्टील संरचना अग्निरोधी कोटिंग के लिए उपयुक्त विकल्प चुना जाता है, जिसकी मोटाई आमतौर पर 8 से 50 मिमी होती है। दानेदार सतह वाले अकार्बनिक तापीय इन्सुलेशन सामग्री के मुख्य घटक, कम घनत्व वाली कम तापीय चालकता, 0.5 से 3.0 घंटे की अग्निरोधी सीमा वाली मोटी लेपित इस्पात संरचना अग्निरोधी कोटिंग आमतौर पर जलने से अप्रभावित, उम्र बढ़ने के प्रति प्रतिरोधी, टिकाऊ और विश्वसनीय होती है। इनडोर छिपी हुई इस्पात संरचनाओं, सभी इस्पात संरचनाओं और बहुमंजिला कारखाने भवनों की इस्पात संरचनाओं के लिए, जब नियम इसकी अग्निरोधी सीमा 1.5 घंटे से अधिक हो, तो मोटी लेपित इस्पात संरचना अग्निरोधी कोटिंग का चयन करना चाहिए।

2.1.2 कोटिंग विधि

1) खोखली परत चढ़ाने की विधि: आम तौर पर स्टील के सदस्यों के बाहरी किनारों पर अग्निरोधक बोर्ड या ईंट का उपयोग किया जाता है। घरेलू पेट्रोकेमिकल उद्योग के स्टील संरचना कार्यशालाओं में स्टील संरचनाओं को ईंटों से ढककर सुरक्षा प्रदान करने की विधि को अधिकतर अपनाया जाता है। इस विधि का लाभ यह है कि इसमें उच्च शक्ति और प्रभाव प्रतिरोध क्षमता होती है, लेकिन इसका नुकसान यह है कि यह अधिक जगह घेरती है और निर्माण में अधिक परेशानी होती है। फाइबर प्रबलित सीमेंट प्लास्टरबोर्ड जैसी एकल परत वाली स्लैब का उपयोग अग्निरोधक आवरण विधि के रूप में बड़े स्टील घटकों के बॉक्स पैकेज के लिए कम लागत, कम सतह समतलता, चिकनी सतह और पर्यावरण प्रदूषण रहित, उम्र बढ़ने के प्रतिरोध और अन्य लाभों के साथ किया जाता है, इसलिए इसके प्रचार की अच्छी संभावनाएं हैं। 2) ठोस परत चढ़ाने की विधि: आम तौर पर कंक्रीट डालकर स्टील के सदस्यों को पूरी तरह से ढक दिया जाता है। विश्व वित्तीय केंद्र शंघाई पुडोंग के स्टील स्तंभ जैसे पूर्णतः बंद स्टील संरचना के टुकड़ों का लाभ यह है कि इस विधि में उच्च शक्ति और प्रभाव प्रतिरोध क्षमता होती है, लेकिन इसका नुकसान यह है कि कंक्रीट का आवरण अधिक जगह घेरता है और निर्माण में परेशानी होती है, विशेष रूप से स्टील बीम और झुकी हुई ब्रेसिंग पर।

2.2 जल शीतलन विधि

जल शीतलन विधि में जल डालने की विधि और जल भरने की विधि शामिल हैं।

2.2.1 पानी से स्नान करके ठंडा करने की विधि

स्प्रे कूलिंग विधि में स्टील संरचना के ऊपरी भाग पर स्वचालित या मैन्युअल स्प्रे सिस्टम लगाया जाता है। आग लगने की स्थिति में, स्प्रे सिस्टम चालू हो जाता है और स्टील संरचना की सतह पर पानी की एक निरंतर परत बन जाती है। जब आग स्टील संरचना की सतह पर फैलती है, तो पानी के वाष्पीकरण से ऊष्मा दूर हो जाती है और स्टील संरचना को उसके अधिकतम तापमान तक पहुँचने में देरी होती है। टोंगजी विश्वविद्यालय के सिविल इंजीनियरिंग कॉलेज की इमारत में वाटर शॉवर कूलिंग विधि का उपयोग किया जाता है।

2.2.2 जल-युक्त शीतलन विधि

जल-युक्त शीतलन विधि में खोखले इस्पात स्तंभों में पानी भरा जाता है। इस्पात संरचना में पानी के संचलन से इस्पात द्वारा अवशोषित ऊष्मा अवशोषित हो जाती है। इस प्रकार, आग लगने की स्थिति में इस्पात संरचना का तापमान कम बना रहता है और अत्यधिक तापमान वृद्धि के कारण इसकी भार वहन क्षमता कम नहीं होती। जंग और जमने से बचाने के लिए पानी में जंग रोधक और एंटीफ्रीज मिलाया जाता है। पिट्सबर्ग स्थित 64 मंजिला यूएस स्टील कंपनी की इमारत के इस्पात स्तंभ जल-शीतित हैं।

3. अग्नि सुरक्षा उपायों की तुलना

ऊष्मा प्रतिरोधक विधि ऊष्मा प्रतिरोधक सामग्री के माध्यम से संरचनात्मक घटकों तक ऊष्मा संवहन की गति को धीमा कर सकती है। सामान्यतः, ऊष्मा इन्सुलेशन विधि किफायती और व्यावहारिक है, और व्यावहारिक परियोजनाओं में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। जल शीतलन विधि आग से बचाव का एक प्रभावी उपाय है, लेकिन संरचनात्मक डिजाइन पर इसकी विशेष आवश्यकताओं और उच्च लागत के कारण इसे इंजीनियरिंग क्षेत्र में व्यापक रूप से बढ़ावा नहीं दिया गया है।

इस्पात संरचनाओं की अग्नि सुरक्षा में तापीय प्रतिरोध विधि का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, इसलिए निम्नलिखित में तापीय प्रतिरोध उपायों में स्प्रे विधि और क्लैडिंग विधि के फायदे और नुकसान की तुलना पर ध्यान केंद्रित किया गया है।

3.1 अग्नि प्रतिरोधकता

अग्निरोधक क्षमता के मामले में, आवरण विधि छिड़काव विधि से बेहतर है। कंक्रीट, अग्निरोधी ईंट और अन्य आवरण सामग्री की अग्निरोधक क्षमता सामान्य अग्निरोधी कोटिंग से बेहतर है। इसके अतिरिक्त, नई अग्निरोधक बोर्ड की अग्निरोधक क्षमता भी अग्निरोधी कोटिंग से बेहतर है। इसकी अग्निरोधक सीमा समान मोटाई वाली इस्पात संरचना की अग्निरोधक इन्सुलेशन सामग्री की तुलना में स्पष्ट रूप से अधिक है, और अग्निरोधी कोटिंग्स के विस्तार से भी अधिक है।

3.2 स्थायित्व

कंक्रीट जैसी आवरण सामग्री की मजबूती बेहतर होने के कारण, समय के साथ इसमें आसानी से खराबी नहीं आती। लेकिन इस्पात संरचनाओं के लिए अग्निरोधी कोटिंग इस समस्या को हल करने में हमेशा विफल रही है। चाहे इसका उपयोग बाहरी या आंतरिक रूप से किया जाए, पतली और अति पतली अग्निरोधी कोटिंग के कार्बनिक घटक अपघटन, क्षरण, उम्र बढ़ने और अन्य समस्याओं को जन्म दे सकते हैं, जिससे कोटिंग छिलने लगती है या अग्निरोधक क्षमता कम हो जाती है।

3.3 निर्माण

इस्पात संरचनाओं में अग्निरोधक छिड़काव विधि सरल है और इसके लिए जटिल उपकरणों की आवश्यकता नहीं होती। हालांकि, अग्निरोधक कोटिंग के निर्माण में गुणवत्ता नियंत्रण कमजोर है, आधार सामग्री का जंग हटाना, अग्निरोधक कोटिंग की मोटाई और निर्माण वातावरण की नमी को नियंत्रित करना कठिन है। आवरण विधि जटिल है, विशेष रूप से झुकी हुई ब्रेसिंग और स्टील बीम के लिए, लेकिन निर्माण नियंत्रणीय है और गुणवत्ता की गारंटी आसानी से दी जा सकती है। आवरण सामग्री की मोटाई को सटीक रूप से बदलकर अग्निरोधक सीमा को नियंत्रित किया जा सकता है।

3.4 पर्यावरण संरक्षण

निर्माण के दौरान छिड़काव विधि पर्यावरण को प्रदूषित करती है, विशेषकर उच्च तापमान की स्थिति में, यह हानिकारक गैसों का वाष्पीकरण कर सकती है। निर्माण, सामान्य उपयोग के वातावरण और आग के उच्च तापमान में कोई विषाक्त पदार्थ उत्सर्जित नहीं होता है, जो पर्यावरण संरक्षण और आग लगने की स्थिति में कर्मियों की सुरक्षा के लिए लाभकारी है।

3.5 अर्थव्यवस्था

छिड़काव विधि सरल है, निर्माण अवधि कम है और निर्माण लागत भी कम है। लेकिन अग्निरोधी कोटिंग की कीमत अधिक होती है, और कोटिंग में उम्र बढ़ने जैसी कमियां होने के कारण, इसके रखरखाव की लागत भी अधिक होती है। रैपिंग विधि की निर्माण लागत अधिक होती है, लेकिन सामग्री सस्ती होती है और रखरखाव लागत कम होती है। सामान्यतः, एनकैप्सुलेशन विधि आर्थिक रूप से अधिक कुशल है।

3.6 प्रयोज्यता

छिड़काव विधि घटकों की ज्यामिति से अप्रभावित रहती है और बीम, स्तंभ, फर्श, छत और अन्य घटकों की सुरक्षा के लिए व्यापक रूप से उपयोग की जाती है। यह विशेष रूप से हल्के इस्पात संरचना, ग्रिड संरचना और विशेष आकार की इस्पात संरचना की अग्नि सुरक्षा के लिए उपयुक्त है। आवरण विधि निर्माण में जटिल होती है, विशेष रूप से इस्पात बीम और झुके हुए ब्रेसिंग सदस्यों के लिए। आवरण विधि आमतौर पर स्तंभों के लिए अधिक उपयोग की जाती है और छिड़काव विधि का व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है।

3.7 स्थान अधिकृत

स्प्रे विधि द्वारा उपयोग की जाने वाली अग्निरोधी कोटिंग की मात्रा कम होती है, जबकि आवरण विधि में कंक्रीट, अग्निरोधी ईंट जैसी आवरण सामग्री का उपयोग किया जाता है, जिससे कम जगह लगती है और स्थान का उपयोग कम होता है। साथ ही, आवरण सामग्री की गुणवत्ता भी बेहतर होती है।

 4. सारांश प्रस्तुत करें

इस चर्चा से निम्नलिखित निष्कर्ष निकाले जा सकते हैं:

1) इस्पात संरचनाओं के लिए अग्नि सुरक्षा उपायों को अपनाते समय कई कारकों के प्रभाव पर विचार किया जाना चाहिए, जैसे कि घटक प्रकार, निर्माण कठिनाई, निर्माण गुणवत्ता आवश्यकताएं, स्थायित्व आवश्यकताएं और आर्थिक लाभ;

2) छिड़काव विधि और संधारण विधि की तुलना करने पर, छिड़काव विधि के मुख्य लाभ निर्माण प्रक्रिया में सरलता और छिड़काव के बाद घटकों की बाहरी बनावट में अधिक परिवर्तन न होना हैं। संधारण विधि के मुख्य लाभ कम लागत, बेहतर अग्निरोधक क्षमता और स्थायित्व हैं।

3) आग से बचाव के सभी उपायों के अपने-अपने फायदे और नुकसान होते हैं। इंजीनियरिंग के क्षेत्र में, वे एक दूसरे से सीख सकते हैं और एक दूसरे की कमियों को दूर कर सकते हैं। साथ ही, आग से बचाव की कई व्यवस्थाएं स्थापित करने के लिए विभिन्न उपाय किए जा सकते हैं।

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