Çelik yapıların avantajlarının yani sıra, yangına olan hassasiyeti hepimiz tarafından bilinmektedir. Betonarme veya ahşap yapıların yangına karşı korunmasında kullanılan donanım ve metodların aynıları çelik yapılarda da kullanılmaktadır. Betonarme içindeki donatının beton tarafından korunmuş olması nedeniyle korunan çeliğin, korunmamış çeliğe nazaran yangındaki davranışı daha farklıdır.
Bilindiği üzere, yapılardaki yangına dayanım tanımı, “yangın yükü” tanımı ile anlam kazanmaktadır. Öncelikle yapıdaki yangın yükünün tanımı yapılmalıdır ki, yangına dayanım süreleri ve bu süreleri sağlayan donanımın tanımı da buna göre yapılabilsin. Yangın yükü bir hacim içinde yer alan yanıcı maddelerin bir kilogramının yanması halinde açığa çıkan kilokalori cinsinden isi değerinin o hacmin alanına bölünmesi ile bulunur. Başka bir değişle, hacim içinde bulunan ve yanabilen maddelerin miktarlarını değiştirilmesi ya da hacmin yangın yükünün değişimine etki etmektedir.
Yangın araştırma enstitüleri ve laboratuarlarında standart malzemeler, kullanılarak yapılmış olan denemeler sonucunda yangın yüklerine ait bazı ortalama değerler tespit edilmiştir. Örnek verilmesi gerekirse, 30 Psf (pouns per square foot) yangın yüküne sahip bir yapı yangına dayanım süresi üç saat olan yapı elemanlarından yapılmış olmalıdır. standart bir konuttaki yangın yükü 8-10 Psf kütüphane 36 Psf, arşiv odalarında rafların korunma sınıfına göre 4 ile 86 arasında değişmektedir. Ofislerde ise 2 ile 45 arasındadır.
Örneğin, 30 Psf yangın yüküne sahip olan yapı eğer standart katkılarla üretilmiş betonarme ise minimum 15 cm, hafif betondan üretilmiş ise 12 cm, harman tuğlası ise 16 cm ve her iki tarafı sıvalı tuğla ise 12.5 cm kalınlıkta olması yeterlidir.
Aynı yangın yükünde olan yapıyı çelik olarak inşaa edecek olursak, 1000 F (537 C derece) kritik sıcaklık dikkate alınarak, kullanacağımız profil niteliklerine göre, yangına karşı dayanımını tespit edip, korunması için izolasyon kalınlığı hesabı yapmalıyız.
Çelik yapı elemanının kolon olarak kullanılması ve hiç korunmamış halinde ;
R= 10.3 (W/D) (W/D küçük 10 ise )
R= 8.3 (W/D) (W/D büyük ve eşit 10 ise )
Aynı kolon eğer korunmuş ise
R= ( C1(W/D)+C2)h
Yukarıdaki açıklamalarda R= Dk olarak yangına dayanım
W= Lb/feet cinsinden ağırlık
D=inç cinsinden ısınan kesitin çevresi
h= inç cinsinden izolasyon kalınlığı
C1= İzolasyon maddesinin koruma faktörü
Çelik yapı elemanı kiriş olarak kullanılıyorsa;
h1= ((W2/D2+0.6)/(W1/D1+0.6))h2
Yukarıdaki formülde , (1) değerleri, izolasyonlu
(2) değerleri, referans malzeme değerleridir.
yangına müdahale eden ekiplerin en önemli risklerinden biri içeride kurtarma operasyonu yaparken, çatının çökmesi veya seğim yapmasıdır. Özellikle endüstriyel amaçlı yapılarda, depolarda veya kamuya ait olan büyük alışveriş merkezlerinde kullanılan çelik kafes ve uzay kafes sistemleri korunmalıdır. Yangın anında, korunmuş olan kafes sistemleri, yangınla mücadele ve kurtarma operasyonları için bir sigortadır. Günümüzde sayıları giderek çoğalan büyük alışveriş merkezlerinde aynı anda yüzlerce kişinin bulunduğu dikkate alınacak olursa, çatıyı taşıyan çelik sistemin korunması kaçınılmazdır.
Çeliğin korunması için yapılacak olan çalışmaları bir bütün olarak ele almak doğru olacaktır. Yapının kullanım amacı, yeni yapı veya mevcut bir yapı olup olmadığı, mimari detaylar ve yapının havalandırma tesisatındaki prensipler ve detaylar, çatı detayları ve yapı içindeki trafik, yangın yükleri… yapıya ait yangın senaryosu dikkate alınarak yangın önlemleri için bir proje yapılmalıdır.
Alınacak olan önlemler iki ayrı başlık halinde özetlenebilir.
AKTİF ÖNLEMLER
Aktif önlemlerden maksat, soğutma ve söndürme çalışmaları ile taşıyıcı elemanların ısıya karşı korunması ve yangının söndürülmesidir.
Sprinkler sistemi,
Dünyada en yaygın söndürme ajanı olarak kullanılan suyun basınçlandırılarak ve yangın yüklerine uygun nozullardan efektif olarak kullanılmasıdır.
Tesisat mühendisleri genellikle yapının içindeki mal ve donatının korunmasını dikkate alarak dizayn yaparlar. Ancak bu dizayna ilave olarak yerinde yapılacak olan değerlendirmeye göre çelik kirişlerin ve kolonların da korunması gerekir.
Örneğin endüstriyel alanlarda ve akaryakıt iskelelerindeki çelik kolon ve kulelerin korunmasında özel sprinkler sprey nozulları kullanılmaktadır.
Gaz, toz ve köpük kullanımları
İçinde gazlı, tozlu veya köpüklü otomatik söndürme sistemi bulunan, geniş açıklıklı depo, fabrika veya hangarlarda taşıyıcı sistemi korumak üzere yapılacak uygulamalarla ayrıca bir soğutma sistemine gerek olmayabilir. örneğin NFPA 11 kuralları gereğince uçak hangarları 2,5 dakika gibi çok kısa bir sürede tamamen yüksek genleşmeli köpükle doldurularak yangına karşı korunmaktadır. Hangar içinde yer alan yüksek riske sahip donanım korunurken, taşıyıcı sistemde korunmak üzere önlemler alınabilir.
Otomatik yangın söndürme sisteminin olmadığı, manual sistemlerin lokal olarak kullanıldığı tesislerde, taşıyıcıların yangına karşı korunması için mevcut proje uygun olması halinde yapılacak olan ilavelerle aktif bir soğutma sağlanabilir.
Mevcut tesiste yangın söndürme sistemi olmaması halinde, korunacak olan insan, mal ve döküman ile taşıyıcı sistem ayni proje içinde çözülebilir. Böyle bir bütçe ayrılamıyor veya sistemin tatbiki herhangi bir nedenle gerçekleştirilemiyorsa, çelik donanım pasif önlemlerle korunmalıdır.
PASİF-AKTİF ÖNLEMLER
Pasif-aktif önlemlerden maksat, ısı ve dumanın yatayda yayılmasını engellemek, düşeyde yayılımı kolaylaştırmak üzere önlemler almaktır.
Kompartıman oluşturulması
Yangın yükü fazla olan hacimlerde kompartıman oluşturularak yangın çıkmasıyla beraber yükselen dumanın yatayda dağıtılmasını önlemek, diğer hacimleri tehdit etmesine engel olmak, düşeyde yayılmasını sağlamak için yangın duvarları ve yangın kapıları kullanmak, yangın duvarını tatbik edemeyeceğimiz alanlarda, duman ve yangın perdeleri uygulamak, yangın damperleri uygulamak ve biriken dumanı emniyetli bir şekilde otomatik veya manuel açılan ventilasyon kapakları ile atmosfere vermektir.
PASİF ÖNLEMLER
Pasif önlemlerden maksat aktif önlemler ile soğutma ve söndürme yapamıyor, pasif aktif önlemler ile kompartıman oluşturup konveksiyonu yönlendiremiyorsak, çelik yapı elemanlarını ısıya olan dayanımını artırarak yapı içindeki sorumluluğunu bir süre daha uzatmaktır.
Bunun en kolay yolu, çelik elemanların boyalarla veya alçı esaslı ürünlerle korunmasıdır.
Özel boyaların başarılı olması için iyi bir yüzey temizliği yapmak ve primer uygulamalar ile aderansı arttıracak tabakayı elde etmek, koruma sağlayacak olan son katı başarılı bir şekilde tatbik etmektir.
Uygulamaları, pratik ve süratlidir. Pistole veya rulo, fırça kullanılabilmektedir.
Yapılan laboratuar çalışmalarında çelik kiriş ve kolonlarda yük altında ve yüksüz olarak homojen dağılımda ısıtılmış fırın içinde film tabakası olarak tatbik edilmiş olan boyaların reaksiyonları sıra ile izlenmiştir. Laboratuarda yük altında bulunan bir çelik kolon üzerinde yapılan testte, 20’inci dakikada fırın sıcaklığı 760 ºC korunmamış çeliğe gelen ısı 600 ºC derece ve korunmuş çeliğe gelen isi 280 ºC derece olarak tespit edilmiştir. korunmamış çelik korunmuşa göre 2.14 misli daha fazla ısı almaktadır. Keza, 40’inci dakikada fırın sıcaklığı 860 ºC korunmamış çeliğe gelen ısı 740 ºC ve korunmuş çeliğe gelen isi 350 ºC olarak tespit edilmiştir. korunmamış çelik korunmuşa göre 2.11 misli daha fazla ısı almaktadır.
70’inci dakikada fırın sıcaklığı 960 ºC korunmamış çeliğe gelen ısı 920 ºC ve korunmuş çeliğe gelen ısı 560 ºC olarak tespit edilmiştir. Korunmamış çelik, korunmuşa göre 1.64 misli daha fazla ısı almaktadır.
Krauf patenti ile Türkiye’de üretilen alçı yapı elemanları ile çelik kolon ve kirişlerin kullanımında da kolay isçilik ve hafif elemanlarla güvenli bir koruma sağlanmaktadır.
Çelik elemanlar giydirilerek yangına karşı koruma sağlanırken; iç mekanlarda profilin soğuk yüzünü görmek istemeyen mimarlar içinde daha kolay kullanılabilecek kesitler ve geometriler elde edilmektedir.
Özet olarak, Çelik yapı elemanları korunmalı ve sadece çelik malzeme için yapılmak yerine yapının tamamına hitap eden aktif önlemlerden yararlanılarak gerekirse ilave yapılmalı, yangın senaryosunda kritik hacmi oluşturan noktalarda aktif önlemlere ilave olarak pasif önlemler getirilmelidir. çatı özellikle korunmalıdır.
