Çelik Yapı Elemanlarının Yangından Korunmasına Dair Önlemler

Yüksek sıcaklık çelik de dahil olmak üzere yapısal tüm malzemelerin dayanımının düşmesine ve yangın durumunda can ve mal kaybının meydana gelmesine sebep olmaktadır. Bu nedenle yangın durumunda kullanıcıların alandan uzaklaşması ve yangına müdahale edilebilmesi için gerekli süre içerisinde yapının stabilitesini kaybetmemesi önemli bir husustur. 1-5 katlı binalarda kaçış hızlı bir şekilde sağlanacağından yalıtımsız çelik elemanlar kullanılabilirken 5 kattan daha yüksek binalar için yalıtım önlemleri mutlaka gerekmektedir.

Çelik elemanların yangından korunması için uygulanan yöntemler şu şekilde sıralanabilir;

1. Kütlesel Yalıtım

Yapıya ait çelik elemanların şekil ve boyutlarına göre içine veya dışına; beton, tuğla vb. malzemelerin uygulanması işlemine kütlesel yalıtım denmektedir.

Çeliğin yangından korunmasında genellikle betonla kaplama yöntemi tercih edilmektedir. Beton kaplama yangın durumunda çelik elemanla birlikte çalışabilmekte ve çelik üzerine ısısal dağıtım sağlayarak çeliğin kritik sıcaklığa ulaşmasını engellemektedir. Ancak yüksek sıcaklık betonun mukavemetini olumsuz etkilediğinden ve çeliğin gerilmesini arttıracağından beton içerisine belirli oranlarda donatı yerleştirilmesi gerekmektedir. Bu uygulamalarda yangın dayanımı kaplanan malzemenin kalınlığına ve uygulama alanına göre farklılık göstermektedir.

Kütlesel kaplamalar yapı ağırlığın artmasına sebep olduğundan tasarım aşamasında bu durum muhakkak göz önünde bulundurulmalıdır. (Çelik Konstrüksüyon Binalar ve Yangın Dayanımı)

2. Çevreyi Sarma

Yangından korumak amacıyla çelik elemanların dış yüzeylerinin yalıtım malzemesi ile kaplanması yöntemidir. Sıva, püskürtme ve sıcaklıkta şişen boyalar olmak üzere 3 farklı şekilde uygulanmaktadır. Sıva uygulamaları, çelik elemanlar üzerine yangına dayanıklı sıva malzemesinin uygulanması şeklindedir.

Sıva harcı içerisinde alçı taşı, perlit, çimento, vermikülit ve kum gibi maddeler bulunmakta, bu maddelerin oransal karışımı ve uygulama kalınlığına göre elemanların yangına dayanımı süreleri farklılık göstermektedir. Sıva uygulamalarında sıvanın yüzeye tutunmasını sağlamak amacıyla çelik elemanlara önce metal ağ giydirilmeli daha sonra ise harç uygulanmalıdır.

3. Püskürtme Sistemler

Çimento ve mineral elyaf içerikli malzemeler ile oluşturulan harçların özel aletlerle çelik eleman yüzeyine uygulanması işlemidir. Bu uygulamada harcın yüzeye iyi tutunmasını sağlamak amacıyla öncelikle yüzey toz ve yağdan arındırılmalı ve zımparalama, kumlama gibi işlemlerle pürüzlü yüzeyler oluşturulmalıdır. Püskürtme işlemi kolayca uygulabilir olmasına karşın bu uygulama ile estetik bir görüntü sağlamadığından genellikle görülmeyen alanlardaki elemanlarda veya otopark, endüstriyel tesis gibi estetik kaygının olmadığı yapılarda tercih edilmektedir.

Sıcaklıkta şişen boya uygulamaları; yüksek sıcaklık etkisi ile şişerek 50 kat kalınlığa ulaşabilen boyalar yangın durumunda çelik elemanların üzerinde kalın bir tabaka oluşmasını dolayısıyla çeliğin mukavemetini kaybetme süresinin uzamasını sağlamaktadır. Boya uygulamaları; temiz bir yüzey üzerine astar, şişme kaplaması ve yüzey kaplaması olmak üzere 3 katman olarak uygulanmaktadır. Bu uygulama katmanın kalınlığına göre çelik konstrüksiyon yapılarda 30-120 dk arasında yangın dayanımı elde edilmesini sağlamaktadır. Uygulama kolaylığı, fazladan yük oluşturmamaları, hacim olarak yer kaplamamaları gibi avantajlara sahip olan boya uygulamaları özellikle estetik görünümün önemli olduğu yapılarda tercih edilmektedir.

4. Kutuya Alma

Çelik yapı elemanlarının plaka şeklinde yalıtım malzemesi ile çerçevelenmesi işlemine kutuya alma denmektedir. Yalıtım plakaları alçıtaşı, taş yünü, vermükulit ve perlit gibi yanmaz özelliğe sahip malzemelerden oluşmakta, yangın dayanımları malzeme türüne ve kalınlığına göre farklılık göstermektedir. Yalıtım plakaları çelik elemanlar üzerine zımba ve vidalama yolu ile doğrudan veya metal dikmeler yardımı ile dolaylı olarak uygulanabilmektedir. Metal dikmeler plaka ile çelik elemanlar arasındaki mesafeyi arttıracağından yangın dayanım süresinin de daha fazla olmasını sağlamaktadır. Ayrıca çelik elemanlar üzerine birden çok katlı plaka yerleştirilmesi de yangın dayanım süresini arttırmaktadır. Bu uygulamalarda dikkat edilmesi gereken husus birleşim noktalarının kesişmemesidir.

5. Çelik Bileşenlerin Su Dolaşımı ile Soğutulması

İçi boş kutu ve boru profillerde yangın anında oluşan yüksek ısının taşıyıcı elemanlardan su yardımıyla uzaklaştırılmasını sağlayan bir yalıtım sistemidir. Bu sistem sayesinde yangın durumunda çelik taşıyıcıların 100-200C°’ın altında kalması sağlanmaktadır.

Su ile soğutma işlemi taşıyıcı elemanlara kısmi ve bütünsel olarak uygulanabilmektedir. Yalnızca kolonlara uygulanan kısmi uygulamalarda ısının konvansiyonel hareketinden faydalanan oldukça basit mekanizmalar kullanılmaktadır. Profillerin içerisinde bulunan su yangın durumunda ısınarak yukarı taşınmakta ve kolonların üzerinde bulunan su deposuna ulaşmaktadır. Isınan suyun yerini ise yine depoda bulunan ve orta borulardan aşağı taşınan sular almaktadır. Oluşan buhar deponun üzerindeki boşluklardan dışarı atılmaktadır. Kısmı soğutmaya göre karmaşık olan bütünsel uygulamalar ise çatıda konumlanan bir depo ile suyun kolon ve kirişler arasında dolaşımını sağlayan pompadan oluşmaktadır. Bu tür uygulamalarda bağlantı noktalarında sızdırma oluşabileceğinden su dolaşımı yangın durumunda aktif hale gelecek şekilde düzenlenmektedir. Su ile soğutma sistemler donmaya ve korozyona karşı önlem gerektirmektedir

Kaynaklar;
Robinson, J., 2003. Fire Protection and Fire Engineering, ed Buick Davison ve Graham W. Owens, Steel Designers’ Manual, 6th Edition, Blackwell Publishing.
Allen, E. ve Iano, J., 2009. Fundamentals of Building Constructıon Materials and Methods, 5th Edition, John Wiley& Sons Inc., New Jersey
Uzbaş, B., 2010. Endüstriyel Çelik Yapılarda Fireproof Uygulamaları, S.Ü Müh.-Mim. Fak. Derg., 25, 4.
Ünver, H.,2003. Çelik Yapı Detaylarının Taşıyıcı Sistemler Açısından İrdelenmesi
Zeynep İPEKÇİ-Çelik Düzlemsel Kafes Kirişlerde Kafes Tipi ve Yüksekliğinin Ağırlık ve Maliyete Etkileri Üzerine Çalışma