ÇELİK KESİTLERİNDE KRİTİK SICAKLIK VE YANGIN YÜKLERİ
KRİTİK SICAKLIK VE YÜK
Yangın direnci genellikle BS476 Bölüm 20 ve 21’deki test rejimi ile uyum şartları olarak ifade edilir. Bu bir yapı elemanının yük taşıma kapasitesi, izolasyon ve bütünlüğü konularında belirlenen limit aşımı için geçen zamanın bir ölçüsüdür. Bu limitler açık olarak standartlar içerisinde tanımlanmıştır. Aşağıda BS476’dan alınmış yangın testi için zaman-sıcaklık ilişkisinin karakteristiği gösterilmektedir.
Tüm malzemeler ısındıklarında zayıflarlar. Yüksek sıcaklıkta çelik mukavemeti detaylı şekilde tanımlanmış ve 550ºC’de çelik yapının oda sıcaklığındaki dayanımının %60’ını koruyabileceği bilinmektedir. Bunun önemli olmasının sebebi tasarımın temeli olarak kullanılan izin verilebilir gerilme, izin verilen maksimum gerilme olarak yaklaşık oda sıcaklık dayanımının %60’ı kadardır. Bu çelik bir yapının 550ºC’de çökmeye başlamadan önce dayanacağı en yüksek veya kritik sıcaklık olduğu göstermektedir. Son uluslararası araştırmalar gösteriyor ki çelik bir yapı elemanının sınır sıcaklığı 550ºC’de sabit olmayıp ısı profili ve yük olarak iki çeşit faktöre göre değişmektedir.
Sıcaklık Etkisi
Kritik sıcaklık bir yapı elemanının verilen yük seviyesine göre yapı çelik elemanında oluşması beklenen bozulmanın sıcaklığıdır. Ortak test programları ve araştırmalar yangın esnasında çelik yapı elemanının kesitinin yangın performansı üzerinde belirgin bir etkisinin olduğunu göstermektedir. Temel yüksek sıcaklık mukavemet eğrisi, laboratuvarlarda test örneklerinin tamamının homojen bir sıcaklık ve eksenel olarak yüke maruz bırakılarak test edilmesiyle oluşturulmuştur.
Bu koşullar tam ölçekli testlerde tekrar edildiğinde, örneğin korumasız eksenel yüklü kolonlar 550°C’de hemen özelliğini kaybeder. Eğer ki çelik elemanı düzgün bir şekilde ısıtılmadıysa sıcak olan kısmı sınır sıcaklığına ulaştığında plastikleşerek yük transferini elastik olarak hareket edecek soğuk kısma aktaracaktır. Sıcaklık arttıkça, plastikleşme sebebiyle sıcak bölümden soğuk bölüme daha fazla yük transferi gerçekleşir, ta ki soğuk bölüm yük altında plastikleşinceye ve çelik elemanı çökünceye kadar.
Isı etkisinin yapısal çeliğe olan etkisi, yangın dayanımında en çok karşılaşılan konu olup kirişlerin beton döşemelerini desteklediği durumlardır. Döşemenin etkisi yangından kirişin üst flanşındaki üst yüzey korunması ve bir soğutucu görevi görmesidir. Bu standart yangın testlerinde üst ve alt flanşlar arasında 200°C‘e kadar sıcaklık farklılıklarına neden olur. Test sonuçları gösteriyor ki beton döşeme taşıyan tam olarak yüklenmiş kirişler limit sıcaklık (alt flanş) 620°C’de taşıma sağlayabilmektedir.
Yük Etkisi
Tam ölçekli yangın testlerinden bilinen kompozit olmayan beton kat döşemesi taşıyan kirişler, soğuk haldeki yükleme kapasitelerinin %60’ı yaklaşık 620°C’de plastik hale dönüşecektir. Ayrıca biliniyor ki yüksek sıcaklıklarda plastikleşme nedeniyle daha az yük taşıyabilecektir. Yani, düşük yüklerde yangın dayanımı artacaktır. BS5950 Bölüm 8(14)’de “Yük” “Yük Oranı” olarak belirtildiği üzere:
Yük oranı = yangın limitindeki yük
20˚C’de yükleme kapasitesi
Yangın limitinde taşınan yük, BS5950 Bölüm 8’de verilen yük faktörleri kullanarak hesaplanmaktadır. Eğim yapan tam olarak yüklenmiş bir kiriş normal olarak yaklaşık 0.50 – 0.60 aralığında bir yük oranına sahiptir. Araştırma bilgilerinden bilinen 0.25 yük oranı ile, örneğin kompozit olmayan beton döşeme taşıyan kirişte çökme 750ºC’ye kadar oluşmayacaktır. Tam olarak yüklenmiş durumda sınır sıcaklığının 130ºC artışı durumu aşağıda verişmiştir:
| İLGİLİ KONULAR | ||||
| Sıcaklık Etkisi | ||||
| Yük Etkisi | ||||