Çelik Yapılar İçin Yangından Korunma

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.