大規模な影響

日付: 2023 年 10 月 5 日

著者: マリーナ・グラヴィット、ダリア・シャブニナ、パベル・ストラティ、イリーナ・レオニドヴナ・コトリャルスカヤ、マキシム・シチョフ

ソース：火災 2023、6(3)、114; MDPI

土井：https://doi.org/10.3390/fire6030114

(この記事は、高温および火災中のガラスに関する特別号に属します)

ガラスは、建物のファサードや内部ガラスの製造に広く使用されています。 ガラス構造には高い防火要件が求められます。 この研究では、小型サンプルと大型サンプルの実験的研究とガラス構造の加熱シミュレーションの 2 つの方法が使用されています。 結果は、寸法が 4250 × 2000 × 8 mm および 2000 × 3000 × 8 mm のモノリシック強化ガラスの大型サンプルを鉄骨フレームに挿入し、適切に設置されていれば、E30/E45 および E45 の耐火限界を提供することを示しました。それぞれ、完全性の損失に対して E60 であり、ファサード構造の耐火性に対するガラスパネルの寸法の影響を証明しています。 寸法 1000 × 700 × 8 mm のモノリシック強化ガラスの小型サンプルは、完全性の損失に対する耐火限界 E60 を提供しました。

4250 × 2000 × 8 mm のモノリシック強化ガラスの大型サンプルをアルミニウムのフレームに挿入すると、耐火限界 E60 が得られ、フレームが構造物の耐火性に及ぼす影響が証明されました。 いくつかのシミュレーションの結果によると、強化ガラスの厚さと寸法に基づいて強化ガラスの耐火限界を予測できる可能性についての結論が得られました。 運用中、これらの構造は、完全性が失われた後、必要な期間、火災や燃焼生成物の延焼を防ぐことができます。 研究の結果により、火災時のフレームからのガラスの落下（完全性の損失）に対するスケールファクターの影響を推定することができます。

2000 年代初頭以来、建物のガラス構造と要素の数が大幅に増加しました。 周囲の壁構造の中でガラスが占める面積はますます大きくなっています。 視覚的な明るさ、透明性、取り付けの精度、耐衝撃性、省エネの可能性、UV 保護、ノイズ低減、光透過性により、ガラス構造はインテリア デザインで非常に人気があります [1、2、3]。

建物内で快適かつ安全に過ごすためには、すべての建物構造が耐火性であることが必要です。 ガラスは、圧縮強度が比較的高く、引張強度が限られた脆い材料のように動作します。 したがって、長時間火にさらされると、多くの破片に砕け、そこから新鮮な空気が入る穴が形成される可能性があり、その結果、火災の延焼が大幅に加速されます[4,5]。

グレージング システムを使用する場合の主な問題は、温度変動に対するガラスの反応です。 建物で使用されている従来のガラスの耐火性は限られており、数分以内に破損し、熱破壊を示します。 耐火ガラスと呼ばれる特殊なタイプのガラスは、火災時に発生する熱的および機械的ストレスの影響に一定期間耐えることができ、火災や燃焼生成物の延焼を防ぎます[6、7]。

ガラスの亀裂とその後の損失のメカニズムは、火災のダイナミクスに大きく影響します。 [8] では、二重ガラス窓を火災にさらした実験の結果が示されています。 研究の結果、熱発生率、熱流束分布、ガラス表面温度、亀裂パターン、およびガラスユニットの完全性の損失が決定されました。 亀裂の出現は、ガラスの熱負荷、組成、設置によって影響を受けることが確認されています。 [9] では、寸法 1200 × 1200 × 6 mm3 のガラスサンプルと 8 つの異なる固定形式をテストし、亀裂の発生と伝播の時間、熱放出速度、ガラス表面の温度、および損失を調べました。ガラスユニットの完全性が研究されました。 実験結果に基づいて締結形状と亀裂の挙動との関係を考察した。 ガラスの温度差（48℃から159℃）によって引き起こされる熱応力が、調査対象のカーテンファサードの破壊の原因でした。 [10] では、火災時の二重ガラス窓の熱応力が研究されています。 この結果は、建物火災時にガラス構造のどこに亀裂が発生する可能性があるかを予測するために使用できます。 [5、9、10、11] に基づいて、断熱ガラス ユニットに応じて、ガラスの破壊は 250 °C ～ 460 °C の温度で発生することが示されています。