TR|EN
Actual Content
Newsletter
Casp 2022
Çelik Yapılar Extra
Tevfik Seno Arda Lisesi
Yayınlar > Çelik Yapılar
Sayı: 32 - Haziran 2012

Teknik Makale




Yrd. Doç. Dr. Yavuz Selim Tama (PAÜ, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Denizli) ÇELİK YAPILARIN YANGINA KARŞI KORUNMASI



1. Giriş


Çeliği, diğer yapı elemanlarına göre avantajlı hale getiren ve deprem riski yüksek olan bölgelerde kullanılmasını ön plana çıkartan, bazı üstün özelliklere sahip olmasıdır. Homojen bir malzeme olması, üretiminin belirli bir denetim altında yapılması, yüksek mukavemetli olması, elastisite modülünün yüksek olması şeklinde yazılabilecek bu üstün özelliklerinin yanında çeliğin bazı zayıf yönleri de vardır. Uzun ömürlü bir çelik yapı yapmak ancak, çeliğin avantajlarından maksimum düzeyde faydalanmak ve zaafiyetlerinden de sakınmakla mümkündür. Tabiî ki, çeliğin zafiyetlerine karşı alınacak önlemler yapıya ek bir maliyet getirecektir. Bu ek maliyetin toplam yapı maliyeti üzerindeki etkisi de çok önemlidir, (1).


Çeliğin en zayıf yönlerinden birisi ısıya karşı çok duyarlı olmasıdır. Çelik, malzeme olarak yanıcı olmamakla birlikte ısı yükseldikçe mukavemetinde ve elastiklik modülünde hızlı düşüşler meydana gelir. Özellikle, ısı 200 0C nin üzerine çıktığında çeliğin mukavemet değerlerinde meydana gelen azalmalar belirginleşir, (2). Çelik taşıyıcı sistemli yapıların ısıya karşı bu zayıflığı ancak çelik elemanların yalıtılması ile çözülebilmektedir.


Çelik yapıların yangına karşı korunmasında uygulanan yöntemler; aktif yöntemler ve pasif yöntemler şeklinde sınıflandırılır. Aktif yöntemler; yangın sırasında, en kısa sürede yangını etkisiz hale getirmek için alınan önlemlerdir. Bu yöntemler yangının yayılmasını önlemeyi hedeflemektedir. Örneğin söndürme sistemleri yangın esnasında çalışmakta ve yangının yayılmasını önlemeye çalışmaktadır. Pasif yöntemler ise, yapının tasarımı aşamasında, ileride çıkması muhtemel yangınlarda çelik yapı elemanlarının zarar görmesini önlemek için alınan koruyucu önlemlerdir.


Yangının zarar verici ve yok edici sonuçları, sadece doğrudan yangın nedeniyle can veya mal güvenliği yönünden yanma ve dumandan etkilenmeyle oluşmaz, dolaylı etkileri yönünden de tehlikelidir. Artan sıcaklık nedeniyle yapının taşıyıcı sisteminin direncini ve taşıma becerisini yitirmesi sonucu oluşacak çökme ve göçükler sonucu can ve mal kaybı; yangını söndürmek için uygulanacak su, kimyasal toz, vb. söndürücülerin yapı ve malzemeye bozucu ve zarar verici etkisi; itfaiye müdahalesi için gerekebilecek kırma, yıkma işlemleri de en az yangın, hatta bazen yangından daha çok zarar verici (tahripkâr) olmaktadır (3).


2. Yangın Olayı


Yangın; dumanın, alevin ya da her ikisinin birlikte ısı yayması ile karakterize edilen yanma olayıdır. Yangın, yanmanın, zaman ve mekan olarak kontrol edilmemiş bir şekilde yayılmasıdır (4). Bir diğer tanımlama ile yangın; katı, sıvı veya gaz halindeki yanıcı maddelerin kontrol dışı yanma olayıdır. Yanma ise, yanıcı maddenin tutuşma sıcaklığına kadar ısıtıldığında, oksijenle verdiği ekzotermik zincirleme bir reaksiyondur. Yanma; ısı ve ışık üreten hızlı oksidasyondur. Yanıcı maddeyi, yeterli oksijenli ortamda, karakteristik tutuşma sıcaklığına kadar ısıtan bir ısı kaynağı, yanma reaksiyonunu başlatmaktadır. Bu reaksiyondan ayrıca ısı enerjisi açığa çıkmaktadır (5). Yanmanın başlangıcı tutuşmadır. Tutuşmanın olabilmesi için ısı, oksijen ve yakıt bir arada hazır bulunmalıdır ve bu üçünden biri ortadan kalktığında reaksiyon sona erecektir. Yangın oluşabilmesi için bu üçünün aynı anda birlikte olması zorunludur ve buna Yangın Üçgeni (şekil 1) denir.




şekil 1. Yangın üçgeni, (6)


Yanıcı maddeler, (nükleer yanmalar ve metal yangınları hariç) organik bileşiklerdir. Organik bileşikler de, güneş enerjisinin özümlenmesinden oluşmuş bitki, hayvan ve insan şeklindeki canlılar ve onların fosilleridir. Sonuçta, güneş enerjisinden dönüşerek oluşan yanıcı madde, tekrar ısı enerjisine dönüşmektedir. Yanıcı maddelerin çoğunun bileşiminde; karbon, hidrojen, oksijen, kükürt, fosfor vardır (5). Yanıcı maddeler doğada katı, sıvı ve gaz halinde bulunurlar. Bu maddeler kimyasal özelliklerine bağlı olarak farklı buharlaşma, alevlenme/parlama, tutuşma ve yanma değerlerine sahiptirler, (7).


Yanıcı maddelerin çokluğuna rağmen, yakıcı madde olarak sadece oksijen bilinmektedir. Yanmayı sağlayan saf oksijen değil havadaki oksijendir. Oksijen, kendisi yanmayan fakat yanmayı gerçekleştiren renksiz, kokusuz, bir gazdır. Havadaki Oksijen oranı, yanıcı maddelerin oksijen ile reaksiyona girmesi için yeterlidir. Yanma olayı sırasında, ısınarak yükselen havanın yerini, yanlardan gelen ve oksijen taşıyan yeni hava akımı doldurmaktadır. Böylece yanıcı madde, tamamen yanana kadar veya müdahale edilene kadar, yanma olayı sürmektedir, (şekil 2).




şekil 2. Yangın merkezi ve çevresindeki hava akımları, (7).


Bir maddenin yanmaya başlaması için, çoğunlukla ısıya ihtiyaç vardır. İhtiyaç duyulan bu ısı enerjisi, birçok kaynaktan meydana gelir. Mum alevi ve kibrit alevi gibi açık alevler, elektrik tesisatları, elektrikli ısıtıcılar, kızgın yüzeyler, kıvılcım, sürtünme, yıldırım ve güneş gibi doğal ısı kaynakları, ısı kaynaklarına örnek olarak verilebilir.


3. Yangının Gelişimi ve Büyümesi


Bir yangın olayı 5 evreden oluşmaktadır. Bunlar sırasıyla; tutuşma, gelişme, büyüme, tam büyüme ve sönme evreleridir (6).


i. Tutuşma; başlangıç aşaması olarak da bilinir. Bu aşamada, alevler henüz büyümemiştir. Ancak, çok kısa bir süre içinde ortam, tavandan başlayarak dumanla dolmaya başlar. Tutuşma aşamasında oksijen yeterli seviyededir. Ancak, henüz sıcaklık yeterli seviyeye yükselmediği için yanıcı malzemeler tam yanmaya uğramamıştır.


ii. Gelişme; yangının meydana geldiği hacmin büyüklüğü, geniş mekanlar, yanıcı maddenin fazla miktarda olması ve ısının yayılması yangının gelişmesine neden olmaktadır. Küçük alanlarda ise, ışıma ile ısı, mekanın duvar ve tavanlarından tekrar yangına katılarak yangının hızla gelişimine neden olmaktadır.


iii. Büyüme (Parlama-Flashover); ortamdaki yanabilir malzemelerin ve gazların ani ve etkili şekilde, eş zamanlı tutuşması aşamasıdır. Yangının başlaması ile büyüme aşaması arasındaki zaman; insanların tahliyesi ve yangına müdahale edenlerin kurtarma ve söndürme operasyonları için en kritik zamandır. Büyüme aşaması, mekan içindeki yangının gelişiminde yeterli yanıcı madde ve havalandırmanın olduğu bir aşamadır. Bu aşamanın engellenmesi için potansiyel yanıcı maddeler arasındaki mesafe arttırılmalı, mekan içindeki hava sınırlı tutulmalı ve içeri taze hava girişi engellenmelidir. şekil 3 de görüldüğü gibi, mekanın bir noktasında başlayan yangın, ortamda yeterli oksijen bulunduğu için kısa bir zamanda tüm mekana yayılmaktadır.


iv. Tam büyüme; bu aşamada ortamdaki oksijen miktarı %15'in altındadır. Ortamda, yanma için yeterli oksijen yoktur. Fakat, yeterli miktardaki yanıcı madde ve ısı yanmayı devam ettirmektedir. şayet; kontrol dışında içeriye oksijen girişi olursa patlama oluşabilmektedir.


v. Korlanma (Sönme); bu aşamada yanıcı madde tükenme noktasına gelmektedir. Ortamda çok az miktarda, giderek azalan alevler bulunmaktadır. Bu alevler yerini zamanla korlaşmaya bırakmaktadır. Eğer, yangına müdahale edenler yangını kontrol altına tutmadan ayrılmazlarsa, yangın sönmeyle son bulacaktır.

Bir yanma olayında "Sıcaklık-Zaman" ilişkisi şekil 4 de gösterilmiştir.




şekil 4. Yanma sürecinde sıcaklık-zaman ilişkisi (3).


4. Yangın Türleri


Yangınlar, BYKHY-2007 (9)' ye göre, yanmakta olan maddeye göre A, B, C ve D sınıfı yangınlar şeklinde dört gruba ayrılır.

şekil 5. Çelik yapı elemanlarının yangın anındaki davranışı.



i. A sınıfı yangınlar; genellikle organik yapıya sahip katıların yangınıdır. Odun, kömür, kağıt, ot ve plastik gibi katı maddelerin yangınıdır. Soğutma ve yanıcı maddenin uzaklaştırılmasıyla söndürülebilir ve kontrol altına alınabilirler.

ii. B sınıfı yangınlar; yanabilen sıvıların ya da sıvı hale dönüşebilir katıların yangınıdır. Benzin, benzol, makine yağları, yağlı boyalar, katran ve asfalt gibi sıvı maddelerin yangınıdır. Bu tür yangınlar, soğutma (sis halinde su) ve boğma (karbondioksit, köpük, kuru kimyevi toz) yöntemleri ile söndürülebilirler.

iii. C Sınıfı yangınlar; Metan, Propan, Bütan, LPG, Asetilen, Havagazı ve Hidrojen gibi yanıcı gaz maddelerin yangınıdır.





şekil 6.
Yapısal çelikte sıcaklık artış oranı (3).



iv. D Sınıfı yangınlar; Lityum, Sodyum, Potasyum, Alüminyum ve Magnezyum gibi yanabilen hafif ve aktif metaller ile radyoaktif maddeler gibi metallerin yangınıdır.


5. Çelik Yapı-Yangın İlişkisi


Çelik, malzeme olarak yanıcı olmamakla birlikte ısıya karşı oldukça duyarlıdır ve ısı yükseldikçe mukavemetinde ve elastiklik modülünde hızlı düşüşler meydana gelir. Çelik, korunmasız olduğunda, yüksek sıcaklıklarda yumuşamaya başlayarak mukavemetini yitirir ve şekil değiştirir (şekil 5). Bu nedenle, çelik yapı elemanlarının yangına karşı korunması zorunludur. Korumasız bir çeliğin yangına karsı dayanımı 60dak. ile sınırlıdır. Bu süre en yüksek değer olup, normalde bu sınır daha da düşüktür. Laboratuar ortamında gerçekleştirilen bir yangın sırasında korumalı ve korumasız çeliğin performans düzeyleri şekil 6 da gösterilmiştir. Korunmamış çeliğin ısınma oranı, korunmuş çeliğe göre oldukça yüksektir.


Yangına dayanıklı çelik yapı tasarımı için yüksek sıcaklıklarda çeliğin fiziksel ve mekanik özelliklerindeki değişimin bilinmesi gerekir. Sıcaklık altında, çeliğin ısıyla ilişkin fiziksel özellikleri çeliğin cinsine göre önemli farklar göstermemektedir. Sıcaklıkla birlikte elastisite modülü, akma dayanımı ve ısıl genleşme katsayılarında önemli değişimler meydana gelmektedir (şekil 7). Çeliğin yoğunluğunun ise sıcaklıkla değişmediği kabul edilir (10).



şekil 7. Çeliğin mekanik özelliklerinin sıcaklıkla değişimi (3)


Çelik yapılarda gerekli yangın direnci, F30 (30-59 dak.), F60 (60-89 dak.), F90 (90-119 dak.), F120 (120-179 dak.) ve F180 (ş180 dak.) şeklinde yangın dayanım sınıfları ile ifade edilir. Bu yangın dayanımları binanın kat sayısına, kullanım amacına, tipine, yangın yüküne, yağmurlama sistemlerinin olumlu etkisine bağlı olarak değişir. Belirtilen bu süreler ne gerçek yangın bekleme süreleridir ne de bina sakinlerinin kaçış için gerekli olan süreyi temsil eder. Zaman parametreleri, temelde binaların yangın güvenliği açısından karşılaştırılabilmeleri için yapılmıştır ve laboratuar koşullarında yapısal çelik elemanların dayanıklılığını gösterir.


Ayrıca, bir çelik kesitin sıcaklığındaki artış oranı, "Isınmış Yüzey Alanı/Hacim- A/V" oranı ile tanımlanır ve bu oran Kesit Faktörü olarak ifade edilir. Düşük kesit faktörlü elemanlar daha yavaş ısınırlar (geniş yüzey alanlı çelik kesitler, küçük yüzey alanlı kesitlere göre daha fazla ısınır). Küçük ve kalın kesitlerde, geniş ve ince kesitlere göre sıcaklık artışı daha yavaş olur. Bunun bir sonucu olarak da, çelik yapılarda yangın koruma kalınlığının hesaplanmasında Kesit Faktörü önemli bir parametre olarak karşımıza çıkmaktadır. (11).


6. Çelik yapıları yangından korunma yöntemleri


Yangınların, can ve mal kayıpları ile sonuçlanmasının sebebi, gerekli güvenlik önlemlerinin ya hiç ya da yeterli düzeyde alınmamasından kaynaklanmaktadır. Yangın sırasında; algılama, müdahale, önleme, kurtarma v.b. önlemlerin bir bütün içerisinde ele alınması, yangın güvenlik önlemleri olarak adlandırılmaktadır. Yapılarda yangın güvenliğinin sağlanmasında başvurulan temel iki teknik, "Aktif Koruma" ve "Pasif Koruma" dır (12).




şekil 8.
Tipik sprinkler kafa yapısı ve çalışma şekli(14).



6.1. Aktif Koruma

Aktif koruma; yangın durumunda kullanılacak insanlı veya otomatik sistemlerle, yangını denetlemek, bastırmak ve söndürmek yoluyla sağlanır. Aktif yangın güvenlik sistemlerini "Uyarı" ve "Söndürme" sistemleri olmak üzere ikiye ayırabiliriz. Uyarı sistemleri de kendi içinde "detektörler, alarm butonları, kontrol panoların, ışıklı uyarı cihazları ve sesli uyarı sistemleri" şeklinde gruplandırılır. Söndürme sistemleri ise kendi içinde "Sprinkler sistemi" ve "Sabit boru hortumu sistemi" şeklinde ikiye ayrılır (13).


Sprinkler Sistemi; yangın çıkması durumunda otomatik olarak devreye giren ve tavana yerleştirilmiş olan yağmurlama sistemidir. Suyu, borular aracılığı ile alarak, tavana yerleştirilmiş olan başlıklarla ortama vermekte ve yangına müdahale etmektedir. Sprinklerler, patlayan ampul prensibi üzerine çalışır. Su memesi, uçucu bir sıvı içeren cam ampul tarafından mühürlenmiştir. Zamanla yangın tarafından ısınan sıvı genleşir ve böylece ampul patlar ve yağmurlama sistemi aktif hale geçer (şekil 8). Sabit boru hortumu sistemi ise; itfaiye hortumunun ulaşamadığı durumlarda içerden bina personeli ya da itfaiye tarafından kullanılan hortum sistemidir, (şekil 9).


6.2. Pasif Koruma


Pasif koruma;


> Yapısal olarak sağlanmış, yangın çıksa da çıkmasa da her zaman bulunan olanaklarla tehlikenin, yanıcı madde ve tutuşturucunun, zarara uğrayabileceklerin sınırlandırılması,

> Malzemenin tutuşm

aya daha dirençli hale getirilmesi ve yanmanın ilerlememesi için kimyasal yapısının değiştirilmesi,

> Malzemeyi, yangını ve yanmayı geciktiricilerle bütünleştirme,

> Malzeme yüzeyinin kaplanması veya sarılması,

> Malzemelerin yangın durdurucu bölmelerle ayrılması,

> Malzemelerin bulunma ve düzenleme biçimlerini değiştirme

Yoluyla sağlanır.


Pasif korumada kullanılan yöntemler; "Kütlesel yalıtım, Püskürtme sıva ile kaplama, Sıcaklıkla şişen boyalarla kaplama, Plakalarla kutuya alma ve Çelik elemanlar içersinden su dolaştırılarak soğutulması ile yalıtım" şeklinde sınıflandırılabilir. Bu yöntemler kısaca aşağıda açıklanmıştır.


6.2.1. Kütlesel Yalıtım


Çelik yapılarda, taşıyıcı elemanların betonla kaplanması, tuğla vb. malzemelerle çerçevelenmesi veya doldurulması sonucunda kütlesel koruma sağlanabilir, (şekil 10). Betonla ve tuğlayla kaplamanın en büyük avantajı dayanıklılıktır. Bu yöntemler taşıyıcı sistemi olumsuz hava koşullarında aşınmaya karşı da korurlar. Ancak diğer yangın koruma yöntemlerine göre maliyeti yüksektir. Bina ağırlığını önemli ölçüde artırırlar ve uygulanması da zaman alıcıdır, (14).




şekil 10. Kütlesel yalıtım, (15)


Betonla kaplama (şekil 10.a), 1970'lerin sonuna kadar çelik yapılarda yangına karşı korunmada yaygın olarak kullanılmıştır. Hafif panolar, spreyler ve kendiliğinden şişen boyalar gibi yeni malzemelerin geliştirilmesiyle, günümüzde çok az kullanılan bir yöntem haline gelmiştir. Betonla kaplama yönteminde yangın dayanım süresi, betonda kullanılan agregaların tipine ve karışım oranlarına bağlıdır. I kesitli profiller için farklı yangın dayanım sürelerine göre uygulanması gereken minimum beton kalınlıkları Tablo 1 de verilmiştir.




Tuğla veya taş malzemeler ile kaplama yönteminde kullanılan taş ve tuğla gibi kagir malzemeler, yangına karşı gösterdikleri direnç nedeni ile çelik elemanların korunmasında da kullanılmaktadır (şekil 10.b). Bu yöntemde çelik, kısmen veya tamamen tuğla ya da beton bloklar ile kaplanmaktadır. Yangın dayanım süreleri ise, tuğla elemanların boşluklu olup olmaması ya da beton blokların agrega özelliklerine göre değişmektedir (17).


6.2.2. Püskürtme Sıva ile Yalıtım


Bu koruma yönteminde, koruyucu malzeme karışımı, çelik elemanların yüzeyine özel aletlerle basınçlı olarak püskürtülmektedir. Makineden gelen basınçlı sıvanın çelik elemanların yüzeylerine tabancalarla püskürtülmesi işlemi de bir tür çevreyi sarma yöntemidir (şekil 11). Bu yöntem, uygulaması hızlı ve diğer yöntemlere göre daha ekonomiktir. Kolon, kiriş ve kafes kirişlerin her çeşit profil kesitlerinde ve karmaşık birleşim detaylarında uygulama kolaylığına sahiptir. Ayrıca, yapı elemanlarının üzerine, bağlantı parçalarına gerek duyulmadan uygulama kolaylığına sahip olması da bu yöntemin önemli bir diğer avantajıdır. Püskürtülen malzemeler; çimento esaslı karışımlar ve mineral lifli malzemeler (vermükulit, perlit, mineral ya da cüruf lifler) olmak üzere iki ana grupta toplanmaktadır (18).




şekil 11. 
Püskürtme ve sıva uygulaması



Bu malzemelerin çelik yüzeyine tutunabilmeleri için yüzeyin zımparalanmış ya da kumlanmış olması gerekir. Yapı elemanına, koruma katmanının 10-60 mm arasında uygulanmasıyla 2-4 saat arasında yangın dayanım düzeyi elde edilebilir. Yangın dayanım düzeyinin 4 saat olması için koruma katmanı kalınlığı 40-60 mm arasında olmalıdır. Bu durumda, koruma katmanın kalınlığı arttığı için, güvenlik açısından ince tel veya başka malzemeden hasır elemanın üzerine serilerek koruma uygulaması gerçekleştirilmelidir.




6.2.3. Sıcaklıkla şişen Boyalar ile Yalıtım


Çelik elemanların üzerine, yüksek sıcaklığın etkisiyle genleşerek koruma sağlayan boyalar sürülmesiyle de yangın dayanımları artırılabilir (şekil 12). Bu yöntem, uygulandıkları yüzeylerin biçimlerini dışa yansıttıkları için, genellikle görünür elemanların üzerinde koruma sağlamak için tercih edilir. Dekoratif amaçlı olarak renk verilebilir ve her türlü detayda uygulanabilir. Elemana boya püskürtülerek veya fırça ve rulolarla sürülerek koruma sağlanabilir. Kendiliğinden şişen boya ile korumanın, çelik yapı elemanlarının yangın dayanımına etkisi şekil 13 de gösterilmiştir.


Kullanılan boyalar, uygulama kalınlıklarına göre; "İnce tabaka oluşturan boyalar" ve "Kalın tabaka oluşturan boyalar" olmak üzere


şekil 12. Koruyucu boyaların normal zamandaki görünümü ve yangın sonrasındaki davranışı (8)



iki gruba ayrılır. İnce tabaka oluşturan boyalar genellikle solvent veya su bazlıdır. 0.25 ile l.0mm arası kalınlıkta kaplanırsa 30 dakika, 5.0-6.0 mm kalınlıklarında uygulanırsa 120 dakikalık direnim elde edilir. İnce tabaka oluşturan boyalar normal boyama teknikleriyle kolaylıkla uygulanabilir ve istenen estetik beklentileri sağlarlar. Bu boyalar en çok kullanılan boya çeşididirler. Kalın Tabaka Oluşturan Boyalar ise, genellikle epoksi bazlıdır. 2.0-4,0 mm arasında uygulanmasıyla 30 dakikalık yangın dayanımı elde edilir. Eğer 120 dakika gibi daha yüksek yangın dayanımı isteniyorsa 15-20 mm arasındaki kalınlıklarda uygulanmalıdır.




şekil 13.
Kendiliğinden şişen boya ile korumanın, yangın dayanımına etkisi (15)




6.2.4. Kutuya Alma - Plakalar ile Yalıtım


Çerçeveleme sistemler olarak da ifade edilen bu yöntemde çelik yapı elemanları, plaka halindeki yalıtım malzemeleri ile kaplanmaktadır (şekil 14). Uygulamalar, yapı bileşeninin türüne göre farklılık gösterebilmektedir. Plakaların birkaç kat uygulanmasıyla yangın dayanım süresi artırılabilmektedir. Uygulama sırasında plakalar arasındaki birleşim yerleri çok önemlidir. Birleşim yerlerinin üst üste gelmemesi için, plakalar şaşırtılarak yerleştirilmelidir. Ayrıca, ek yerlerinin de aynı cins malzeme ile sıva yapılması gerekmektedir. Bu yöntem, uygulama kolaylığı ve kullanılan plakaların yangın dayanımında gösterdikleri performans nedeni ile, çelik yapılarda sıkça kullanılmaktadır. Bu yöntemde kullanılan malzemeler; alçıtaşı, taş yünü, perlit ve vermükulit gibi hiç yanmaz yapı malzemeleri olup, istenilen tüm

 

yangın dayanım sürelerini, kalınlık ve içindeki malzeme birleşenleri aracılığı ile sağlayabilmektedir (19).




6.2.5. Çelik Bileşenlerden Su Dolaştırılarak Soğutulması ile Yalıtım


Bu yöntem, içi boş dairesel veya kutu kesitli elemanlarda kullanılabilir. Bu tür elemanların içinde oluşturulan soğuk su dolaşımı, yangında çeliğe gelen ısıyı dolaşımla çelik elemandan uzaklaştırmaktadır (şekil 15). Su kaynama sıcaklığına ulaşsa bile çelik elemanın sıcaklığı 100-200°C' yi aşamaz (şekil 16). Bu sıcaklıklarda ise çeliğin mekanik özelliklerinde bir düşme görülmemektedir.

şekil 15. Su dolaşımı ile yalıtım (10)



Su dolaşımı ile soğutma, yalnız yangına daha hassas olan düşey konumlu kolonlara uygulanabileceği gibi, taşıyıcı sistemin tamamına da uygulanabilir. Su dolaşımı ile sağlanan bu yöntem tüm yangın dayanım sürelerini sağlamaktadır. Ancak, çelik elemanların hesabında, hidrostatik iç su basıncının da dikkate alınması gerekmektedir (10).






şekil 16. Su dolaşımı ile yalıtım (10)



Yalnız kolonların su dolaşımı ile soğutulması durumunda, doğal dolaşım yeterlidir. Bu tür kullanımlarda sistemin üst kısmında su deposu bulunmaktadır (şekil 15.). Yangın sırasında kolon içindeki su ısınmakta ve bu nedenle yoğunluğu azalarak, doğal olarak yükselmektedir. Depodaki soğuk su orta borudan inerek kolonların alt kısımlarından sisteme tekrar kapatılmakta ve ısınan suyun yerini almaktadır. Suyun buharlaşması durumunda ise buhar, deponun üstünde bulunan tahliye borusundan dışarı atılmaktadır. Bu sistem kullanılarak alınan yangın güvenlik önlemlerinde, yangın olmadıkça korozyondan korkulmamalıdır. Su değişmediği için, içerdiği sınırlı oksijen korozyonu sürdüremez. Gerekirse, (özellikle su değiştiriliyorsa), potasyum nitrat gibi korozyon önleyici katkılar kullanılabilmektedir (2).


Tüm taşıyıcı sistemin su dolaşımı sağlanarak yangından korunmasının planlanması halinde ise, kolon ve kirişler birbirlerine bir su şebekesi oluşturacak şekilde birleştirilirler. Bu durumda su sızdırmazlığının sağlanması, özellikle birleşimlerde zorlaştığı için, suyun şebekeye verilmesi otomatik bir yangın alarm sistemine bağlı olarak gerçekleştirilir. Ayrıca su dolaşımının sağlanması için bir motor gücüne (pompa) gereksinme duyulmaktadır (2).


KAYNAKLAR


1. Tama, Y. S. ve Kaftan, A. (2007) Çelik Yapılarda Korozyondan Korunma Maliyetinin Araştırılması. 2.Çelik Yapılar Ulusal Sempozyumu, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, Eskişehir şubesi.

2. Arda, T.S. ve Yardımcı, N. (1995), Çelik Yapı Elemanlarının Yangın Mukavemeti, İstanbul, 50s

3. Özberk, D. D., "Çelik Yapılarda Pasif Yangından Korunma Yöntemlerinin Karşılaştırmalı Maliyet Analizi", Pamukkale Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Nisan-2010.

4. TS7486 Yangından Korunma-Terimler(1989), Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.

5. Özcan O., Sağman N. ve İnce, A. (2000), Yangınla Mücadele Eğitimi Ders Kitabı, İtfaiye Eğitim Merkezi Yayınları, İstanbul.

6. İplikçi E. (2006), Binalarda Yangın Güvenlik Önlemlerinin Analizi Ve Yangın Güvenlikli Bina Tasarımına İlişkin Performans Kriterlerinin Ortaya Konulması, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.

7. Özkan E. (2002), Çelik Yapı Bileşenlerinde Alınması Gereken Yangın Güvenlik Önlemleri ve Bir Uygulama Örneği, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.

8. Arpacıoğlu Ü.T. (2004), Yangın Olgusu ve Yüksek Yapılarda Yangın Güvenliği, Yüksek Lisans Tezi, Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 196s

9. BYKHY-Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmelik (2007), Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, Ankara.

10. Tama, Y.S. ve Özberk, D., "Çelik Yapılar ve Yangın Olayı", 4. Ulusal Çelik Yapılar Sempozyumu, İstanbul, 24-25-26 Ekim 2011.

11. ASFP (2004), Fire protection for structural steel in building, Association for Specialist Fire Protection Steel Construction Institute Fire Test Study Group, Hampshire, 162s

12. Tama, Y.S. ve Özberk, D. (2010) The Cost Comparison of Passive Protection Methods Against Fire In steel Structures. 9th International Congress on Advances in Civil Engineering, KTÜ, Trabzon, Türkiye.

13. TÜYAK, Yangından Korunma Yönetmelikleri - İstanbul Büyük şehir Belediyesi Yangından Korunma Yönetmeliği ve Parlayıcı, Patlayıcı, Tehlikeli ve Zararlı Maddeler Tüzüğü, Sayı 2, İstanbul, 1994.

14. Corus Construction&Industrial 2006, Fire Resistance Of Steel-Framed Building, North Lincolnshire, UK, 100s

15. Demirel F.ve Özkan E. (2003), Çelik Yapı Bileşenleri ve Yangın Güvenlik Önlemleri, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt 18, No 4, 89-107s

16. Çobanoğlu E. (2003), Çelik İskelet Strüktürlerde Yangın Korunumu, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.

17. Purkiss J.A. (2007), Fire Safety Engineering Design Of Structures, Aston University, UK, 425s

18. National Institute of Standards and Technology (2004), Fire Protection of Structural Steel in High-Rise Building, NIST GCR 04-872, Maryland,USA, 11-12s

19. Kılıç A. (2008), Çelik Taşıyıcıların Yangın Yalıtımı, Yangın ve Güvenlik Sayı:118, İstanbul, s.8-12

20. Smith R. (2002), "Fire Rated Caldding of Structural Steel", İnternational Fire Protection Magazine.



Çelik Yapılar - Sayı: 32 - Haziran 2012
© 2014 - Turkish Constructional Steelwork Associaton