Πυροπροστασία μεταλλικών κατασκευών
Πυροπροστασία μεταλλικών κατασκευών
Πυροπροστασία χαλύβδινων στοιχείων κατασκευών
Ο χάλυβας σαν οικοδομικό υλικό νομίζουμε οτι δεν έχει τίποτα να φοβηθεί από την φωτιά. Τα αποτελέσματα είναι διαφορετικά, όταν αρχίζεις να εξετάζεις το πρόβλημα επιστημονικά και κάτω από ελεγχόμενες συνθήκες. αποτελεσματικότητα τους.
Ο χάλυβας σαν υλικό στην οικοδομή δεν αντέχει επί πολύ ώρα σε υψηλές θερμοκρασίες. Όσον αφορά στον εφελκυσμό που είναι και το ζητούμενο, εργαστηριακές δοκιμές δείχνουν πως η αντοχή αυξάνει για θέρμανση μέχρι 250 οC για να επανέλθει στην αρχική του κατάσταση στους 400 οC , από όπου αρχίζει να πέφτει φτάνοντας στους 550 οC στο όριο ασφάλειας. Ειδικά στο χάλυβα ψυχρής εξέλασης που χρησιμοποιείται στο προεντεταμένο μπετόν και στην προκατασκευή, η κρίσιμη θερμοκρασία είναι 400 οC. Στις μελέτες λαμβάνεται πάντα υπ όψιν ο λόγος της εκτεθειμένης σε φωτιά περιμέτρου του στοιχείου, ως προς την επιφάνεια διατομής (Hp/A factor) και ο χρόνος πυροπροστασίας Hr για το σωστό πάχος της μεμβράνης του πυροδιογκούμενου υλικού.
Η αντοχή του χάλυβα απομειούται όσο η θερμοκρασία αυξάνεται, μηδενίζεται δε περί τους 1200 οC. Εάν επομένως η αύξηση της θερμοκρασίας, στην διάρκεια του χρόνου, δεν ανασταλεί είναι δεδομένο ότι ένα χαλύβδινο φέρον στοιχείο, είτε απροστάτευτο , είτε προστατευμένο (μονωμένο), θα καταρρεύσει υπό τα φορτία στα οποία υπόκειται την ώρα της φωτιάς, εντός κάποιου μικρότερου ή μεγαλύτερου χρονικού διαστήματος. Οι προδιαγραφές στις οποίες αναφερθήκαμε ανωτέρω αποβλέπουν ακριβώς στον προσδιορισμό του χρονικού αυτού διαστήματος, που ονομάζεται συνήθως δείκτης πυραντίστασης.
Οι ελάχιστοι απαιτούμενοι χρόνοι αντοχής του χάλυβα σε συνθήκες φωτιάς (ελάχιστος απαιτούμενος κατά περίπτωση δείκτης πυραντίστασης) καθορίζονται σε ιδιαίτερους κανονισμούς. Οι προβλέψεις του Ελληνικού Κανονισμού Πυροπροστασίας Π.Δ. 71/ 88, για τα μεταλλικά κτίρια (βιομηχανικά κτίρια , αποθήκες) περιλαμβάνονται στο Άρθρο 11 και οι απαιτούμενοι ελάχιστοι δείκτες πυραντίστασης φαίνονται στον Πίνακα Z3 του κανονισμού (πίνακας 1).
Στον πίνακα αυτό ανάλογα με την επικινδυνότητα για εκδήλωση φωτιάς (αναφλεξιμότητα υλικού , ταχύτητα επιφανειακής εξάπλωσης της φλόγας, εκλυόμενη ποσότητα θερμότητας) χωρίζονται οι Βιομηχανικές εγκαταστάσες, βάσει του Παραρτήματος της απόφασης 17483 / 20-03-78 του Υπουργείου Βιομηχανίας και Ενέργειας, σε τρεις κατηγορίες Ζ1, Ζ2, Ζ3 (χαμηλού, μέσου και υψηλού βαθμού κινδύνου αντιστοίχως). Για τις αποθήκες είναι προτιμότερο ο διαχωρισμός να γίνεται με βάση την πυκνότητα του πυροθερμικού φορτίου.
Ως πυροθερμικό φορτίο ορίζεται η εκλυόμενη ποσότητα θερμότητας από την καύση του υλικού που βρίσκεται στο εσωτερικό του χώρου αναφοράς. Αναγόμενο το φορτίο αυτό σε τετραγωνικό μέτρο κατόψεως δίνει την λεγόμενη πυκνότητα του πυροθερμικού φορτίου. Η πυκνότητα αυτή εκφράζεται πολλές φορές σε χιλιόγραμμα ισοδύναμης ποσότητας, από πλευράς εκλυόμενης θερμότητας, ξύλου ανά μ2 κατόψεως. Έτσι η πυκνότητα πυροθερμικού φορτίου 2000 ΜJ/m2 ισοδυναμεί περίπου με 115 kg/m2 ξύλου.
Προδιαγραφές
Προδιαγραφή για τον προσδιορισμό του δείκτη πυραντίστασης δεν υπάρχει στην Πατρίδα μας. Επομένως όταν χρειάζεται να γίνει παρόμοια μελέτη πρέπει να αναφερθούμε σε ξένες προδιαγραφές εκ των οποίων οι σημαντικότερες είναι αυτές που περιέχονται στο
- DIN 4102 / GERMANY
- BS 476 / U.K
- ASTME 119 / USA
Σύμφωνα με το πρότυπο DIN 4102 η κρίσιμη θερμοκρασία, πάνω από την οποία ο χάλυβας παύει να διατηρεί ευστάθεια και ακεραιότητα στη φωτιά είναι 500 οC, ενώ σύμφωνα με το ΒS 476 η αντίστοιχη θερμοκρασία φθάνει τους 550 οC , θερμοκρασίες οι οποίες επιτυγχάνονται σε χρόνο λιγότερο των 5 λεπτών, με βάση την καμπύλη φωτιάς κατά ISO.
Επίσης ιδιαίτερη αναφορά πρέπει να γίνει στους Ευρωκώδικες που ο καθένας περιέχει ένα τελευταίο Κεφάλαιο αναφερόμενο στις συνθήκες φωτιάς και στους οποίους έχει ενσωματωθεί η τελευταία γνώση πάνω στο θέμα. Αυτό ισχύει για τους Ευρωκώδικες 1 (φορτία), 2 (κατασκευές από σκυρόδεμα), 3 (κατασκευές από χάλυβα) και 4 (σύμμεικτες κατασκευές). Ωστόσο, ενώ τα κύρια σώματα των κανονισμών αυτών έχουν ολοκληρωθεί και βρίσκονται υπό δοκιμαστική εφαρμογή, στα κεφάλαια των συνθηκών φωτιάς δεν έχουμε ακόμη τελικά κείμενα.
Προστατευτικά υλικά μεταλλικών κατασκευών
Τα υλικά πυροπροστασίας μεταλλικών κατασκευών διακρίνονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες :
Α) Στις ειδικές πυράντοχες πλάκες επενδύσεως των μεταλλικών στοιχείων.
Πλάκες σε πολλές διαστάσεις. Μεγάλη αντίσταση σε χτυπήματα. Τοποθέτηση με συνδετήρες, βίδες ή καρφιά. Σφήνες στήριξης τοποθετούνται απλά με τριβή. Αντίσταση σε σκουριά, φθορά. Δεν επηρεάζεται από υγρασία.
Ταχύτητα τοποθέτησης. Αρχιτεκτονική τελική μορφή. Κατάλληλο για εφαρμογές σε εξωτερικούς και εσωτερικούς χώρους. Βαθμοί αντίστασης σε φωτιά μέχρι 4 ώρες σύμφωνα με το BS 476 ή 3 ώρες σύμφωνα με το ASTM 119 η DIN 4102.
Β) Στις ειδικές πυράντοχες βαφές.
Η βαφή Promapaint Ε είναι άοσμη με συστατικά επιβραδυντικά όσον αφορά την εξάπλωση της φωτιάς. Περιέχει πολύ μικρή ποσότητα διαλυτών, δεν είναι τοξική, ούτε επικίνδυνη για το περιβάλλον. Η Intumex SC είναι ένα σύστημα πυράντοχης βαφής, με βάση το νερό. Το χρώμα της Intumex SC είναι λευκό και η χρήση της προσφέρει τον επιθυμητό χρόνο πυραντοχής σε διάφορες μεταλλικές κατασκευές.
Ταχύτητα εφαρμογής. Κατάλληλο για εφαρμογές σε εξωτερικούς και εσωτερικούς χώρους. Βαθμοί αντίστασης σε φωτιά μέχρι 60 λεπτά σύμφωνα με το BS 476.
Και στις δύο περιπτώσεις τα υλικά αυτά πρέπει να είναι πιστοποιημένα σύμφωνα με διεθνώς αναγνωρισμένα πρότυπα (DIN 4102, BS 476, ASTME 119) και να χαρακτηρίζονται άκαυστα.
Αναφερόμενοι στην κατηγορία υλικών (α), πρόκειται για ειδικές πλάκες, οι οποίες κατατάσσονται στις κατηγορίες ακαυστότητας : A1 σύμφωνα με το DIN 4102 & 1 σύμφωνα με το BS 476/part 7.
Με βάση το συντελεστή διατομής του μεταλλικού στοιχείου Hp/A και το χρόνο πυραντίστασης που επιθυμούμε να επιτύχουμε κατά περίπτωση, υπάρχουν ειδικοί πίνακες από τους οποίους επιλέγουμε το ελάχιστο πάχος της πλάκας, με την οποία πρέπει να επενδύσουμε το συγκεκριμένο μεταλλικό στοιχείο.
Οι χρόνοι πυραντίστασης που μπορούμε να επιτύχουμε με αυτή τη μέθοδο προστασίας είναι ½ ώρα έως και 4 ώρες.
Το μικρό πάχος σε συνδιασμό με το χαμηλό βάρος της επένδυσης με αυτές τις ειδικές πλάκες μαζί με τη δυνατότητα προκατασκευής, εξασφαλίζουν μέγιστη αποδοτικότητα σε σχέση με το κόστος.
Οι πλάκες αυτού του είδους συνήθως παράγονται σε πάχη από 6 mm εως και 60 mm , ενώ πρέπει να διατηρούν τις ιδιότητες τους σε υψηλές θερμοκρασίες και να μην εκλύουν σε συνθήκες φωτιάς καπνό ή τοξικά αέρια.
Σχετικά με την κατηγορία υλικών (β), πρόκειται για ειδικές πυράντοχες βαφές, οι οποίες εφαρμόζονται στην μεταλλική διατομή συνήθως σε τέσσερις στρώσεις.
Το συνολικό πάχος του υλικού που εφαρμόζεται φθάνει μέχρι τα 1.500 μ και ο παρεχόμενος δείκτης πυραντίστασης είναι της τάξεως των 30 min και σε μερικές ειδικές περιπτώσεις, που έχουν να κάνουν με το συντελεστή Hp/A, της τάξεως των 60 min.
Η βαφή εφαρμόζεται, συνήθως με ψεκασμό με ειδικό ψεκαστικό εξοπλισμό και διατηρεί εμφανή τη βασική γεωμετρία της μεταλλικής διατομής, όταν αυτό απαιτείται.
Ιδιαίτερα πρέπει να τονισθεί το γεγονός ότι τόσο στην περίπτωση της επένδυσης με πλάκες όσο και στην περίπτωση της εφαρμογής ειδικής βαφής, ο δείκτης πυραντίστασης της μεταλλικής κατασκευής πρέπει να πιστοποιείται από επίσημο εργαστήριο ελέγχων κατά προτίμηση Ευρωπαϊκό και να συνοδεύεται από το αντίστοιχο πιστοποιητικό.
Τεχνικό Γραφείο Μπουντίμας Πιττακός Πολιτικός Μηχανικός -Ενεργειακός Επιθεωρητής 2373026119 , 2311.110.254 , fax 2311.110.253 info@bountimas.com , www.bountimas.com
