Pasif Yangından Korunma ve Çelik Yapı için Sınırlayıcı Sıcaklığın Önemi

Bir çelik yapının sınırlayıcı sıcaklığı veya kritik sıcaklığı nedir?

Çeliğin yüksek sıcaklıktaki mukavemeti iyi anlaşılmış ve belgelenmiştir. 500°C'nin üzerindeki bir sıcaklıkta, sıcak haddelenmiş yapısal çeliğin, ortam sıcaklığı yük kapasitesinin önemli bir miktarını kaybettiği bilinmektedir.

Çelik çerçeve yapıları, çelik elemanlar üzerindeki maksimum gerilim, ortam sıcaklıklarında bireysel maksimum kapasitelerinin %60'ı ile sınırlandırılacak şekilde tasarlanabilir. Bu ek %40 yedeklilik, yangın gibi anormal durumlarda çerçeveye güç sağlar. Boyuta, şekle ve oryantasyona bağlı olarak, bu ek kapasite, ortam sıcaklığının hemen üzerinde değil, 550 ° C'lik hesaplanmış bir çökme sıcaklığına eşit olabilir. Bu, 550 ° C'nin üzerinde, yapısal çelik elemanın koruduğu yapıyı desteklemek için yeterli güce sahip olmadığı anlamına gelir. Bu, sınırlayıcı veya kritik sıcaklıktır.

• Çelik %60'tan fazla kullanılırsa, sınırlama sıcaklığı düşer.
• Çelik %60'tan daha az kullanılırsa, sınır sıcaklığı artar.

Daha fazla bilgi için, bu infografiye buradan bir göz atın.

Şişen kaplama yangına nasıl tepki verir?

Yukarıdaki örnekten, yapı çökmeden önceki sınır sıcaklığı 550°C ise, aşağıdaki grafik tipik sıcaklık profillerini göstermektedir:

• BS EN 1363-1 ısıtma eğrisi,

• yeşil renkte şişen bir kaplama ile korunan çelik bir bölüm

• kırmızı renkte korumasız bir çelik bölüm.

Şişen kaplama, genellikle yangının başlamasından yaklaşık 10 dakika sonra olan ~ 250-270 ° C'ye kadar önemli ölçüde korumaya başlamaz. Burası ilk tepkiyi görebileceğimiz yer. Bu, şişen kaplamanın kimyasal reaksiyonu ile bağlantılıdır ve bir boya filminden yalıtkan bir kömüre dönüşür.

Kömür yerleştirildikten sonra, daha düşük bir oranda yalıtmaya başlar ve çelik çekirdekte ısı oluşumunu yavaşlatır. Hafif eğri, şişen kalınlığından bağımsız olarak genellikle aynı şekildedir, ancak kaplama ne kadar kalınsa, yeşil eğri o kadar uzar. Bu, sınırlayıcı sıcaklığa ulaşmak için daha fazla zamana eşittir. İhtiyaç duyulan ekstra sürenin Kritik Çekirdek Sıcaklığına (CCT) olan farka bölünmesi, koruma kalınlığının gerektirdiği bir faktördür.  

Mesela:

• 350°C sınırlama sıcaklığı ile 60 dakikalık koruma için:
• İlave 80°C sıcaklığı korumak için 50 dakika eklemek için (270°C'de tamamlanan reaksiyona göre) = 50/80 = 0,625

Başka bir örnek:

• 750°C sınırlama sıcaklığı ile 60 dakikalık koruma için:
• Ek bir 480°C'yi korumak için ek 50 dakika = 50/480 = 0,104

Kalınlığa neden daha yüksek bir sıcaklıkta daha düşük ihtiyaç duyulur?

Bu mutlak bir değer değildir, ancak sınır sıcaklığı 350°C ise, 750°C ile karşılaştırıldığında, aynı çelik parçasını 60 dakika boyunca korumak için yaklaşık 6 kat daha fazla şişen gerekli olduğunun bir göstergesidir.  Bu aynı kaplama ile korumaktır.

Tüm Nullifire şişen kaplamalarda, size doğru değerlendirilmiş koruma gereksinimlerini veren tablolar vardır. Tablolar her zaman yukarıda gösterildiği gibi bu 6 faktörünü göstermez çünkü performans örnekte gösterildiği gibi her zaman doğrusal değildir.

Performans her ürün için, farklı yüzeylerde ve farklı yangına dayanıklılık sürelerinde farklılık gösterir - bu nedenle performans modellenemez. Performans her zaman test edilmeli ve değerlendirilmelidir.  

Çelik korumada kritik sıcaklık neden önemlidir?

Kritik sıcaklığı anlamak önemlidir, bu bilgiyi aklınızda bulundurmalısınız:

• 350 ° C, çelik çok yüksek oranda kullanılırsa, kapasitesinin neredeyse sınırına kadar kullanılırsa, arıza sıcaklığı olabilir. Ortam sıcaklığının üzerindeki herhangi bir ısınmaya direnmek için fazla ekstra güç yoktur.

• 750 °C, çeliğin çok az kullanıldığı arıza sıcaklığı olabilir. Ek ısı artışına direnmek için çok fazla ekstra güç vardır.

• Binanın gerçek tasarımı ve kullanılan ilkeler, çelik yapının gerçek sınırını veya kritik sıcaklığını belirler. Çelik kullanımı biliniyorsa, hesaplanabilir. Bilinmiyorsa, ülke bina kodu varsayılan sınırlaması veya kritik sıcaklık kullanılmalıdır.

Yalnızca yapı ve/veya yangın mühendisi gibi eğitimli ve yetkin bir kişi, çelik boyutlarına, uzunluğuna, mukavemetine, yüküne ve oryantasyonuna vb. bağlı olarak yapısal çeliğin sınırlayıcı veya kritik sıcaklığını belirleyebilir.

• 650 ° C ve daha yüksek bir sınırlayıcı sıcaklık için koruma kalınlıklarının kullanılması, gerçek çelik kullanımını veya yüklemesini anlamadan, yapısal çelik çerçeveyi önemli ölçüde yetersiz koruyabilir. Yangından korunma gerekli seviyeye kurulmayacaktır.