เหตุการณ์ไฟไหม้

การทดลองที่มีการวางแผนอย่างรอบคอบเหล่านี้ทำให้เกิดแผ่นพื้นคอนกรีตที่แตกร้าวและคานเหล็กที่บิดเบี้ยว แต่จากเศษหินหรืออิฐทำให้เกิดข้อมูลเชิงลึกใหม่มากมายเกี่ยวกับพฤติกรรมของโครงสร้างในโลกแห่งความเป็นจริง ผลการศึกษาที่รายงานในJournal of Structural Engineeringระบุว่าโครงสร้างที่สร้างขึ้นตามรหัสไม่ได้พร้อมเสมอที่จะอยู่รอดจากแรงที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่รุนแรง แต่ข้อมูลที่ได้รับจากที่นี่สามารถช่วยนักวิจัยในการพัฒนาและตรวจสอบความถูกต้องของเครื่องมือออกแบบใหม่และ รหัสอาคารที่สนับสนุนความปลอดภัยจากอัคคีภัย ในสหรัฐอเมริกา มีการพ่นหรือทาสีวัสดุกันไฟบนคานหรือเสารับน้ำหนักเพื่อชะลออุณหภูมิให้สูงขึ้นในกรณีเกิดไฟไหม้ วัสดุเหล่านี้ซึ่งโดยปกติจะเป็นมาตรการกันไฟเพียงชนิดเดียวที่รวมเข้ากับโครงกระดูกของอาคาร ข้อบังคับอาคารกำหนดให้มีความหนาเพียงพอที่จะชะลอการเสื่อมสภาพของโครงสร้างเป็นเวลาหลายชั่วโมง อย่างไรก็ตาม ความรับผิดชอบในการดับไฟหรือป้องกันไม่ให้ลุกลาม มักเป็นมาตรการที่อยู่นอกเหนือการออกแบบโครงสร้าง เช่น ระบบสปริงเกลอร์และหน่วยดับเพลิงท้องถิ่น แนวทางความปลอดภัยจากอัคคีภัยในปัจจุบันโดยทั่วไปเพียงพอที่จะป้องกันอาคารส่วนใหญ่จากการพังทลาย อย่างไรก็ตาม มีบางสถานการณ์ที่ระบบป้องกันอัคคีภัยและความพยายามในการดับเพลิงยังไม่เพียงพอ ในสถานการณ์ที่เลวร้ายเช่นนี้ ซึ่งไฟโหมกระหน่ำอย่างไม่มีการควบคุม บางครั้งเปลวไฟอาจเผาไหม้จนร้อนจนท่วมการป้องกันของแนวกันไฟและผนึกชะตากรรมของโครงสร้าง เช่นเดียวกับของเหลวสีแดงในเทอร์โมมิเตอร์ที่พุ่งขึ้นในวันที่อากาศร้อน ส่วนประกอบของอาคารจะมีการยืดตัวเนื่องจากความร้อนที่อุณหภูมิสูง แต่ในขณะที่ของเหลวมีช่องว่างให้ขยายตัวได้ คานเหล็ก เช่น ที่ใช้ยึดพื้นในอาคารสำนักงาน มักจะถูกมัดไว้ที่ปลายเสาเพื่อรองรับเสา ซึ่งมักจะเย็นและรักษารูปร่างได้นานขึ้นเนื่องจากมีการป้องกันไฟเพิ่มเติมและการเสริมแรง ของโครงสร้างโดยรอบ ด้วยพื้นที่กระดิกน้อยมาก คานที่ร้อนขึ้นขณะเกิดไฟไหม้อาจกดทับขอบเขตที่แน่วแน่ของคาน ซึ่งอาจทำลายการเชื่อมต่อและทำให้พื้นพังได้ เพื่อเตรียมอาคารให้ดีขึ้นสำหรับสถานการณ์ที่เลวร้ายที่สุด การออกแบบโครงสร้างอาจต้องคำนึงถึงแรงที่เกิดจากไฟ แต่เนื่องจากพฤติกรรมของอาคารที่ถูกไฟไหม้นั้นซับซ้อน วิศวกรโครงสร้างจึงต้องการความช่วยเหลือในการคาดการณ์ว่าการออกแบบของพวกเขาจะทนไฟได้อย่างไร แบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่จำลองการเกิด ไฟไหม้ ในอาคารสามารถให้คำแนะนำที่มีค่าได้ แต่เพื่อให้เครื่องมือเหล่านั้นมีประสิทธิภาพ จำเป็นต้องมีข้อมูลการทดลองจำนวนมากก่อน Lisa Choe วิศวกรโครงสร้าง NIST และผู้เขียนนำของการศึกษากล่าวว่า "จุดประสงค์หลักของการทดลองนี้คือเพื่อพัฒนาข้อมูลจากโครงสร้างจริงและสภาพไฟที่สามารถใช้ในการพัฒนาหรือตรวจสอบความถูกต้องของโปรแกรมคอมพิวเตอร์" "จากนั้นโปรแกรมสามารถขยายไปยังการกำหนดค่าอาคารที่แตกต่างกันและใช้สำหรับการออกแบบ" โครงสร้างแทบไม่ได้รับการทดสอบด้วยไฟในระดับที่เหมือนจริง การทดสอบมาตรฐานใช้เตาเผาในห้องปฏิบัติการซึ่งโดยปกติจะรองรับเฉพาะส่วนประกอบแต่ละชิ้นหรือส่วนประกอบขนาดเล็กโดยไม่มีการต่อปลายแบบที่ใช้ในอาคาร อย่างไรก็ตาม ขนาดไม่ใช่ปัญหาสำหรับ NIST ภายในห้องปฏิบัติการวิจัยอัคคีภัยแห่งชาติ (NFRL) วิศวกรสามารถสร้างและเผาโครงสร้างที่สูงถึง 2 ชั้นได้อย่างปลอดภัย และมีเครื่องมือมากมายในการตรวจสอบการทำลาย Choe และเพื่อนร่วมงานของเธอที่ NFRL เลียนแบบการออกแบบพื้นจากอาคารสำนักงานสูงระฟ้า ก่อแผ่นคอนกรีตบนคานเหล็กที่มีความยาว 12.8 เมตร (42 ฟุต) ซึ่งเป็นความยาวปกติในอาคารสำนักงานและยังผ่านการทดสอบไฟที่ยาวที่สุดในสหรัฐ รัฐ พื้นลอยอยู่ในอากาศ ยึดที่ปลายเสาเพื่อรองรับเสาด้วยการเชื่อมต่อแบบสองมุมหรือแถบเฉือน ซึ่งมีรูปร่างต่างกันแต่เป็นเรื่องธรรมดาทั้งคู่ เพื่อให้เงื่อนไขการทดสอบสมจริงยิ่งขึ้น วิศวกรใช้ระบบไฮดรอลิกเพื่อดึงพื้นลงมา โดยจำลองน้ำหนักของผู้โดยสารและวัตถุที่เคลื่อนที่ได้ เช่น เฟอร์นิเจอร์ คานยังถูกเคลือบด้วยวัสดุกันไฟที่มีระดับการทนไฟ 2 ชั่วโมงเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของรหัสอาคาร Choe กล่าว ภายในช่องกันไฟ หัวเผาเชื้อเพลิงก๊าซธรรมชาติสามหัวจุดไฟที่พื้นจากด้านล่าง ปล่อยความร้อนออกมาอย่างรวดเร็วราวกับไฟไหม้อาคารจริง ในขณะที่ห้องอุ่นขึ้น เครื่องมือต่างๆ จะวัดแรงที่คานรู้สึกได้พร้อมกับการเสียรูปและอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิภายในห้องสูงเกิน 1,000 องศาเซลเซียส คานที่ขยายออกซึ่งถูกจำกัดระหว่างเสารองรับสองต้นก็เริ่มหักงอใกล้ปลาย ไม่มีพื้นใดหลุดออกมาจากการทดสอบไฟที่ปราศจากสกอต แต่บางพื้นก็ทนได้มากกว่าที่อื่น หลังจากให้ความร้อนประมาณหนึ่งชั่วโมง รอยต่อของแถบเฉือนของคานอันหนึ่งซึ่งตอนนี้ลดต่ำลงกว่าสองฟุตก็แตกหัก นำไปสู่การยุบตัว อย่างไรก็ตามคานที่มีการเชื่อมต่อแบบสองมุมเอาชนะความร้อนและยังคงไม่บุบสลาย นั่นคือ จนกว่าเตาจะพังลงมาหลายชั่วโมงหลังจากปิดเตาเผา ขณะที่คานเย็นลงและหดกลับขึ้นด้านบน ทำลายการเชื่อมต่อสองมุม แม้ว่าขนาดตัวอย่างที่เล็กของการศึกษาจะทำให้ไม่สามารถสรุปข้อสรุปเกี่ยวกับอาคารโดยทั่วไปได้ แต่ Choe และทีมงานของเธอพบว่าคานที่มีการเชื่อมต่อแบบสองมุมจะทนต่อแรงกดและการเสียรูปจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้มากกว่าคานที่มีการเชื่อมต่อแบบเฉือน Choe กล่าวว่า "อิทธิพลของการยืดตัวและการหดตัวเนื่องจากความร้อนเป็นสิ่งที่เราไม่ควรละเลยในการออกแบบโครงสร้างเหล็กที่สัมผัสกับไฟ นั่นคือข้อความสำคัญ" Choe กล่าว สู่เป้าหมายของการออกแบบที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น ผลลัพธ์เหล่านี้ให้ข้อมูลอันล้ำค่าสำหรับนักวิจัยที่พัฒนาแบบจำลองอัคคีภัยเชิงคาดการณ์ ซึ่งสามารถวางรากฐานสำหรับอาคารที่ไม่เพียงแต่ต้านทานการเผาไหม้เท่านั้น แต่ยังต้านแรงของไฟด้วย