4. 1 Giriş
Tü m yapı mal ze mel eri ni n mekani k özelli kl eri nde, sı caklı k yüksel di ği za man bir düşüş ol ur. Çeli k yan maz bir mal ze me ol ması na karşı n i yi bir ı sı t aşı yı cısı dır ve i nce kesitli ol anl arı yangı nı n çı ktı ğı yerdeki sıcaklı k artışı ndan çabuk et kilenir.
Yakl aşı k 2500
C’ ni n üst ündeki sı caklı kl arda he m çeli k he m bet onar me siste ml er zarar gör ürler, 4500
C’ ni n üstündeki sı caklı kl arda çök mel er başl ar. Çök me sı caklı ğı na “ Kriti k Sı caklı k” denil mekt edir ve t asarı m kriterleri nden ve yönt e ml eri ni n farklılı ğı ndan dol ayı bu sıcaklı k farklılı k göst ererir.
Bi r çeli k t aşı yı cı siste mi n yangı na dayanı m süresi ni et kileyen i ki öne mli et ken var dır: kriti k sı caklı k ve çeli k ı sı nma oranı. Yangı n dayanı mı nı sağl a mak i çi n, belirli bir za man i çi nde çeli k el e manl arda art an sı caklı ğı n çök me sı caklı ğı ndan düşük ol ması gerekir ( Şekil 4. 1). Çök me sı caklı ğı yük düzeyi ne, t asarı m kriterleri ne, sı caklı k dağılı mına ve kesitleri n boyutl arı na bağlı dır [2].
4. 1. 1 Çeli k El e manı n Isın ma Oranı nı Et kil eyen Fakt örl er
Çı pl ak çeli k kesitleri n ı sın ma oranı, şeçilen çeli k ele manı n dol ul uğuna bağlıdır. Çeli k el e manı n sı caklı k artış oranı kendi si ni n kütl esi ve yüzey al anı il e bağl antılı dır. Seçilen el e man ne kadar dol u i se ı sı nması i çi n o kadar enerji ye i hti yaç vardır. Hafif el e manl ar ör neği n, aşı klar ya da kafes kiriş el ema nl arı ağır kol onl ara göre daha çabuk ı sı nır. Isı nma oranı düşük ol an el e manl ar, ı sı nma oranı yüksek ol anl ara göre daha az yalıtı ma i hti yaç duyarl ar.
Bu et ki ni n referans olarak alı nması dur umunda kesit fakt örü göz önünde bul undur ul ur ve bu fakt ör P/ A m- 1 ol arak ifade edilir. P( m) el e manı n yangı na doğr udan mar uz kal dı ğı yüzey, A( m2) aynı ele manı n kesit al anı dır. Düş ük P/ A değerli bir pr ofil yüksek P/ A değerli pr ofile göre daha yavaş ı sı nır ve daha az yalıtı mla aynı dayanı mı göst erir. Taşı yı cı siste mler de bazı kesitleri n P/ A değeri çok düşük ( 50 m- 1
den daha az ) i se BS476 st andartları na gör e kor u ması z ol abilir. At eş ile t e mas eden kesiti n çevre hesapl a ması nda döşe me gi bi doğal ol arak yangı na karşı kor uma ol anl arı da hesaba katıl malı dır (Şekil 4. 2, 4. 3) [2, 13].
Şekil 4. 2 P/ A For mul ü: A= yüksek P/ A; B= düşük P/ A
Yalıtıl mış bir çeli k profil de sı caklı ğı n yüksel mesi, kesit fakt örünün dı şı nda kull anılan yalıtı m mal zemesi ni n ı sı geçirgenli k katsayısı na () ve kalı nlı ğı na ( d) bağlı dır (Şekil 4. 4, 4. 5)[1, 2].
Şekil 4. 4 Yalıtıl mış Çeli k Kesit Fakt ör ü
(1) Sprey ya da profili n kont urünü kapl a ma: P/ A= pr ofili n kesiti n çevresi / profili n kesiti (2) Kut u kapl a ma: P/ A= kapl a manı n içkıs mı nı n çevresi / profili n kesiti
Şekil 4. 5 Çeli k Ve Yalıtı m Mal ze mel eri nde Sı caklı ğı n Dağılı mı
Bi r mal ze meni n değeri düş ük, d değeri yüksek ol duğunda çeli k pr ofil deki sı caklı k dağılı mı da yavaş ol ur. Yalıtı m mal ze mesi ni n özelli ği d/ değeri il e ifade edil ebilir. Yangı n t asarı mları nda kull anılan mal ze mel eri n değerl eri il e oda sı caklı ğı nı kor u mak i çi n kull anıl an mal ze mel eri n değerl eri far klı dır. Yangı ndan kor un mada kull anılan mal ze mel er i çi n özel yönt e mler geliştiril miştir. Eğer her hangi bir det aylı bil gi ye ul aşıla mazsa ortala ma değerl eri te mel alı nabilir.
Yangı n st andartları, za man ve kriti k çeli k sı caklıkl arı arası ndaki ilişki Şekil 4. 6’ da göst eril di ği gi bi dir; bu zama n yangı n dayanı m süresi dir.
Şekil 4. 6 Yalıtıl mış Çeli k Ele manl ar İçi n Yangı na Dayanı m Sürel eri
Ko mpozit çeli k ve bet onar me t aşı yı cı sist e mleri n farklı t asarı mları, çeli k ele manl ar da sı caklı k artışı nı et kiler: Bet onun kütlesi ve pozisyonu, iç geril mel eri n dağılı mı, vb. Su il e dol dur ul muş kut u pr ofillerde, su ı sı yı çeli kten uzakl aştırabil di ği sürece sı caklı k 100o C il e 200oCarasında sı nırlanır. Ana pr obl e m suyun i hti yaç anında t edari k edil mesi ve sirkül asyonunun sağl anması dır.
Dı şar daki t aşı yı cı el e manl arda, yangı nı n et kisi daha azdır. Bu gi bi duru ml ar i çi n belirli bir yangı n standardı yokt ur.
4. 2 Çeli k Taşı yı cı Sisteml eri n Yangı na Dayanı mı
Yangı n sırası nda kı vılcıml ar ve sı cak gazl ar çeli k el e manl arı n ı sıları nı n art ması na sebep ol urlar. Isı enerjisi ileti m, t aşı nı m ve ı şı nım yol u il e bir ort a mdan di ğeri ne geçer. Isı nı n artışı, pr ofili n kesiti ve kull anılan kor u ma a maçlı mal zeme yangı n sırası nda çeli ği n ısısı nı n artışı na sebep ol ur.
Yangı nı n ı sısal gelişi mini, raka msal ol arak deği şik yangı n hesapl a ma yönt e ml eri il e tahmi n et mek mü mkündür. Bu hesapl a ma yönt eml eri yangı n yükünün yoğunl uğunu ve yapı nı n yapı nı n kapalı ve açı k böl üml eri ni hesaba kat ar. I SO 834 st andartl arı na göre “st andart fire” di ye adl andırılan hesapl a ma yönt e mi çok sı k kullanılır.
Yangı n yükü, bir hac mi n i çi nde yer al an yanı cı maddel eri n bir kil ogra mı nın yan ması hali nde açı ğa çı kan kil okal ori ci nsi ndeki ı sı değerini n, o haci m al anı na böl ün mesi il e bul unur. Başka bir deyi şl e, haci m i çi nde bul unan ve yanabil en ma ddel eri n mi kt arları nı n deği ştiril mesi veya hac mi n büyü mesi yangı n yükünün deği şi mine et ki et mekt edir. Aşağı da, çeşitli ül kel erde kabul edilen yangı n yükü değerl eri ön bil gi ol arak veril miştir [1, 15]:
İdari bi nal ar 50 ile 90 kg/m2 Mes kenl er 15 ile 35 kg/m2
Okull ar 15 ile 50 kg/ m2
Endüstri yapıları (istisnalar dışı nda) en çok 120 kg/ m2 Küt üphanel er en çok 122 kg/ m2
Çeli ği n ı sı il eti mine direnç göst er medi ği, dol ayısı yl a çeli k el e manı n her nokt ası nda sı caklı ğı n aynı ol duğu, güvenli k tarafı nda kal an bir yakl aşı mla kabul edilir.
4. 2. 1 Çı pl ak Taşı yı cı Siste mler
Çı pl ak çeli k sist e mler bazı dur uml arda 30 ya da 60 daki ka yangı na dayanı m sağl ayabilir.
Si st e mi n az/ öngör ül eni n altı nda yükl enmesi,
Kesit fakt örünün düşük ol ması,
Yüksek derecede stati k dayanı klılı k.
Çı pl ak çeli k kirişleri n oda sı caklı ğı nda nor mal ve çök me yükl eri oranı ve kesit fakt örü Şekil 4. 7’ de gösteril di ği gi bi dir [2].
Şekil 4. 7 Far klı Yük Sevi yel eri İçi n Çı pl ak Çeli k Kirişleri n Yangı na Dayanı mı
4. 2. 2 Yalıtıl mış Çeli k Taşı yı cı Si ste mler
Çeli k t aşı yı cı el e manl arı n yangı na karşı yalıtılması gerekti ği nde ve çıpl ak çeli k el e manl arı n yangı n karşısı nda dayanı klılı k göst ere mi yeceği dur uml arda, ele manl arı n ısı nması nı yavaşl atıcı, koruyucu bir yalıtı m mal zemesi kullanılabilir.
Yangı na mar uz kal an çeli k el e manl arda, belirli bir sürede ul aşılan sı caklı k aşağı daki fakt örlere bağlı dır:
Ani sıcaklı k artışı,
Kesit fakt örü,
Yalıtı m mal ze mesi ni n yapı sı, i nceli ği ve uygul anış yönt e mi.
Yalıtı m mal ze mel eri ni n kalı nlı kl arı ve özellikl eri pek çok fir ma tarafı ndan belirlenmiştir. Yangı na dayanı m i çi n gerekli kalı nlı kl arı n tabl ol arı yayı nl anmı ştır.
4. 3 Yangı ndan Koru ma Yönt e mleri
Bi r çeli k t aşı yı cı siste mi n yangı na karşı kor unu mu, t aşı yı cı sist e mi yalıtarak ve/ veya siste mi n ı sısı nı n çok yüksel mesi ni önl eyecek ol an ı sısal kapasitesi ni n artırıl ması il e sağl anır.
Çeli k t aşı yı cı sist e mi n yangı na karşı dayanı klılı ğını artırıcı ve mal ze meyi kor u maya yöneli k çeşitli yapı malze mel eri bul un makt adır. Kor u ma mal ze mel eri ni n seçi mi yapı nı n kul anı m a macı na, mali yeti ne ve karar veren yet kililere bağlı dır. Ana mali yet çı kartırılırken nakli yeni n ve mont ajı n hesaba katılması uygundur.
Taşı yı cı siste mi n dı şarı dan kor un ması i çi n kut ula ma ya da kapl a ma, püskürt me il e gi ydir me, sı va ma ve bet on ya da t uğl a il e kapl a ma yönt e mleri kull anılır. Kut u kesitli t aşı yı cı siste mlerde bet on veya su dol dur ulul arak ı sısal kapasiteni n artırıl ması mü mkündür.
Bi r bi nanı n yangı na karşı kor un ma si st e mi seçilirken ucuz ol ması nı n yanı nda est eti k, fonksi yona uygunl uk ve kull anılan mal ze meni n yangı na dayanı m süresi göz önünde bul undur ul malı dır. Aşağı daki t abl oda basit ol arak kor u ma yönt e ml eri ni n dayanı m sürel eri veril miştir ( Tablo4. 1) [2, 16].
Tabl o 4. 1 Kor u ma Yönt e mleri ni n Dayanı m Sürel eri
Dayanı m Sür el eri 30 dk 60 dk 90 dk > 120 dk Püskürt me yönt emi
Kut ul ama yönt emi
Şi şen Yalıt kanl ar yönt emi
Ko mpozi t Si st e ml er Su il e Soğut ma yönt emi
Yangı na dayanı mlı kapl amal ar, as ma t avan il e döşe me arası nda kal an boşl uğu yangı n sırası nda çı kan gazl ara ve sı cağa karşı kor uduğu za man as ma t avan, döşe me kapl a ması i çi n yangı na karşı kor uma görevi yap mış ol ur. As ma t avan seçi mi nde yangı na dayanı m süresi di kkat e alı nmalı dır.
Böl ücü duvarl ar, yangı n yükü az ol an böl üml eri di ğer böl üml erden ayırarak t aşı yı cı siste mi yangı na karşı koru mada kull anılır.
Her hangi bir kor uma yönt e mi ya da mal ze mesi di ğeri ni n yeri ni t ut a maz. Bu yüzden karar ve seçi m aşa ması i yi değerl endiril meli ve yapı nı n son hali göz önünde bul undur ul malı dır.
Kor u ma yönt e mleri ısl ak ve kur u ol mak üzere i ki ye ayrılır. Kur u yönt emde l evha, hafif bet on bl okl ar, ıslak yönt e mde i se şişen yalıtkanl ar, püsküt me sı vıları, su, bet on ve sı va kullanılır.
Yangı na karşı kor umada et kili ol an l evhal ar, püskürt me mal ze mel eri, boyal ar, di ğer mal ze mel er ve yönt e mler ul usal st andartlara göre ya da onl arı n öngör düğü di ğer st andartlara uygun ol arak t est edil miş ol malı dır. Kull anılacak ol an mal zemel eri n bu testlerden onay al mış olması şarttır.
Kor u ma yönt e mi şeçilirken t aşı yı cı siste mi n t ümünün i hti yacı, kor unacak si st e m, taşı yı cı sist e mi n sı nıfı ve çevreni n dur umu göz önünde t ut ul ur. Bir çeli k t aşı yı cı siste mi n dı şarı ndan korunması şişen yalıt kanlar ya da kull anılan pr ofilleri n kut ul anması il e sağl anır. Tasarı mcı nı n i ki noktaya di kkat et mesi gerek mekt edir. Seçilen yönt e mi n ve malze meni n yangı n yönet meli kl eri ne uygun ol up ol ma dı ğı, ve yapı ta ma ml andı ğı nda taşı yı cı siste m el e manl arı nın gör ünü mü.
Kor u ma mal ze mesi ni n kalı nlı ğı nı, mal ze meni n özelli ği, kriti k ı sı derecesinde bi nada ol abilecek yük, pr ofili n kesiti ve t aşı yı cı sist emi n bul unduğu sı nıfı n i hti yaçl arı belirler. Bazı ürünl eri n kalı nlı kl arı nı yal nı zca taşıyı cı siste mi n sı nıfı belirler.
4. 3. 1 Levhal ar
Kut ul a ma yönt e mi genelde kol on ve kirişlerde kull anılır. Bazı siste mlerin dı şarı da kull anı mında da uygundur. Yüzey bitir mek ve renk uygul a ması nda kol aylı k sağl ar. Karışı k det ayl arda uygul a mak zor dur, ayrı ca ne mli böl gel erde kull anı mı uygun değil dir. Mali yeti şeçilen yüzey bitir me mal ze mesi ne ve i hti yaç oranı na bağl ı ol arak deği şir. Levhal ar t ut kal, zı mbal a ma ve vi dal a ma gi bi kur u yönt e mlerle birbirl eri ne
bağl anırlar. Çerçeve el ema nl ar i çi n boş kut u görünt üsü sağl ar ( Şekil 4. 8). Bir di ğer yararı da kol onl ar üzerinde di key ser vis al anl arı sağl a ması dır. Levhal arda en çok kull anılan mal ze mel er alçı, ver mi külit ve mi neral liflerdir. Sprey yönt e mi nde ol duğu gi bi bu yönt e mde de l evhal arı n kalı nlı k ve kompozi syonl arı na bağlı olarak farklı derecel erde yalıtı m sağl anabilir. Bu l evhal ar çeli k yüzeye doğr udan mont e edil ebilir ya da kut ul a ma yapıl abilir. Levhal ar hafif, kesil mesi kol ay ve mar angozl ukt a kull anılan al etler ile çalışma i mkanı ver mekt edir [14, 16].
Kal si yu m sili katlı levhalar
Kal si yu m sili katlı l evhal ar yan maz çeşitli lifler ve dol gu mal ze mesi il e güçl endiril miş bir mal zemel er dir. Yoğunl ukl arı genel de 430’ dan 950 kg/ m3’ edeği şir. Kalı nlı kl arı 6 il e 65 mm ar ası ndadır. Levhalar birbirleri ne kenetlenirken çeli k pr ofilleri n hazırlanması na gerek yokt ur ve birbiri ne bağl arken basit al etler yet erli ol makt adır.
Mi ner al lifli levhal ar
Çeli k t aşı yı cı siste mi n yangı na karşı kor unması nda mi neral lifli l evhal arı n kull anıl ması ısısal il eti min düşür ül mesi ni sağl ar. Mi neral lifleri n eri me sı caklı ğı 800 ile 1000 0C arası ndadır. Yoğunl ukl arı 100 il e 400 kg/ m3
arası nda ve ort al a ma kalı nlı kl arı 10 il e 100 mm ar ası nda deği ş mekt edir. Levhal ar kull anılırken l evhanı n et kalı nlı ğı hesaba katıl malı dır.
Levhal arı n yapıştırılarak, kaynak pi mleri ya da yüksek bası nca dayanı klı çi viler il e birbiri ne bağl antısı sağlanır. Pi m il e bağl antı yönt e mi kull anıl dı ğı za man, pi ml er yalıtı m i çi n kull anılan ele manl ardan önce çeli k profile kaynatılır. Pi mleri n çapl arı en az 2 mm ve l evhanı n kenarı ndan en fazl a 150 mm içer de ol malı dır (Şekil 4.9) [16].
Ver mi külit levhal ar
Bu l evhal arı n t e mel mal ze mel eri yan maz yalıtı m mal ze mesi ol an vermi külit dir. Ver mi külit, i nor gani k bağl ayı cılar ile karıştırılan ve düzeltilen bir mal ze medir. Ver mi kulit l evhanı n yangı ndan kor umada et kili ol ması, i nor gani k bağl ayı cılardaki kristalizasyonun yüksek i çeri kli su mi kt arı na ve yüksek sı caklı kt aki ver mi küliti n düşük ı sı ilet kenli ği ne bağlı dır. Yoğunl ukl arı genel de 350 il e 500 kg/ m3
ve kalı nlı kl arı 16 il e 80 mm arası nda değiş mekt edir. Bu yalıtı m mal ze mesi ni birleştir mede yapı ştıcı kull anılır. Taşı yı cı siste mdeki çeli k el e manl arı n i ki saatt en fazl a kor un ması istenirse alter natif ol arak mekanik bağl a ma şekli kullanılabilir.
Al çı levhal ar ve paneller
Yüksek ı sı da al çı nı n i çi ndeki krist al su açı ğa çı kar. Bunun i çi n al çı l evhalar ancak 1000C ı sı ya kadar dayanı klı dır. Kristal su buharlaştı kt an sonra güçl endiril me mi ş levhal ar kırılır ve yalıtı m ol ma özelli ği ni kaybeder. Güçl endiril miş l evhal ar buharl aş madan sonra kolayca kırıl mazl ar.
Yoğunl ukl arı 770 il e 980 kg/ m3
ar ası ndadır. Çelik t aşı yı cı si st e ml er de yangı na karşı kor umada t ek l evha ol arak kull anılırsa kalı nlı ğı 13 mm’ dir. Genel de i se çift l evha kull anıl ması tavsi ye edilir.
Al çı karışı mlı levhal ar
Bu paneller ahşap ve al çı dan ol uşur. Gör ünen yüzü pür üzsüz ve yoğundur. Bu ür ün ahşap lifleri n ve al çı nı n birbiri ile karış ması ndan ol uşur, ancak t ut kal i çer mez. Bi r yangı n çı ktı ğı nda, al çı daki kristal su çeli k t aşı yı cı siste mi kor ur, ancak ı sı artı ğı nda su buharl aşır. Yoğunl ukları 1200 kg/ m3’t ür. Levhal ar vi dal arla ya da yüksek bası nca dayanı mlı çi vilerle birbirleri ne bağl anırlar. Panelleri n kesil mesi nde dekupaj t est eresi ya da keski n di şl eri ol an el t est eresi kull anılır.
4. 3. 2 Püs kürt me Sı vıl arı
Islak yönt e m ol arak da adl andırılan bu yönt e me mal ze me üzeri nde birçok kat man ol uşt ural arak kor uma sağlanır. Püskürt me yönt e mi yuvarl ak- düz, pür üzl ü- pür üzsüz yüzeyl ere uygul anabilir. Ki rli bir yüzey gör ünt üsüne neden ol duğundan saklı
sist e me mi mari bir est eti k veril ebilir ( Şekil 4. 10). Bağl antı yönte mleri ni n kull anıl madı ğı bir yönt emdi r ve karışı k det ayl arda rahatlı kl a kull anılabilir. Genel de çeli k pr ofilleri n yüzeyleri ne doğr udan uygul anır, ancak pr ofilleri n etrafı nda ol uşt urul an i çi boş kut ul arı n yüzeyi ne de uygul anabilir ( Şekil 4. 11). Mali yeti düşükt ür [14, 16].
Yalıtı m mal ze mesi vermi külit parçal ar, mi neral ya da cur üf lifleri içerir. Bu kat manl arı n ko mpozi syonu ve kalı nlı ğı ist enilen derecede yalıtı m yapıl ması na ol anak verir, ayrı ca bazı ür ünl er çeli ği n kor ozyona karşı kor uması nı da sağl arl ar. Al kali il e güçl endiril miş boya kullanı mı tavsi ye edilir [14, 17].
Islak uygul andı kl arı i çin don maya ve yağ mur a dayanı ksı zdırlar. Uygul ar ken ve kur ur ken sı caklı ğı n +50C’ ni n üst ünde ol ması gerek mekt edir. Yüksek ne m oranı ol an yerl erde uygul a maya uygun değil dirler.
Şekil 4. 11 Püskürt me Yönt e mi ni n Çeli k Profile Uygula ma Şekilleri
Mi neral lifli püskürt ül en sı vı
Mi neral lifli ve çi ment ol u bu mal ze me su il e çeli k pr ofili n ya da onu çevrel eyen kafesi n üst üne püskürt ülür. Genelli kl e uygul a ma kalı nlı ğı 10- 60 mm arasındadır. Püskürt me kapl a manı n yüzeyi gözenekli dir, ancak şişen ya da başka bir şekil de kapl anan bir püskürt me sı vısı ol abilir. Mineral l ifli püskürt me sı vı nı n yoğunl uğu 220- 500 kg/ m3’ t ür. Kuruduğu za man püskürtme sı vısı t a ma men yumuşak ol ur. Şayet mekani k bir aşı nma ol ursa, yüzeyi n korun ması şarttır. Yüzeyi n dayanı mı fi bergl ass ya da sı va ile sağl anır. Uygun bir kut ul ama da kor umayı sağl ar.