IYANGIN GÜVENLiĞi Çeliğin korumasız olarak kııllanııııııu/a temel alman 550 °C'lik sıcaklık sımn artık geçerliliğini kaybetmektedir. Son 20 yılda gerçekleştirilen deneysel çalışmalar tekil eleman testlerinden tamölçekli biııa testlerine kadar geniş bir yelpazelenme göstermektedir. Bıı makalede, yangın araştırıııalarııula en iist düzeyde çalışma yiiriitiileıı ülkelerden biri olan Britanya'da gerçekleştirilen yapısal çeliğin yaııgm test bıılgııları özetleıımektediı: Çalışmalar korumasız yapısal çeliğin yangın dflyanmıımn beklenenden dfllıa iyi oldıığııım kflnıtlaıııaktadır. ____ Yrd. Doç. Dr. V. Atilla Öven Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Mimarlık Fakültesi. IYANGIN ve GÜVENLiK SAYI 87 76 Yangında Korumasız Çeliğin Yapısal Dayanımının Araştırılması 1. Giriş Sıcakta çekilmiş yapısal çeliğin mekanik özellikleri yüksek sıcak1 ı klarda ciddi azalmalar göstermektedir. Şekil 1'de görüldüğü üzere 400 °C'ye kadar akma sınırında bir azalma görülmemektedir. Ancak, çeliğin oda sıcak1 ığında geçerli olan doğrusal-elastik malzeme davranışı kısmen ortadan kalkmaktadır. Elastiklik modülünün düşmesiyle bu sıcaklık aralığında deformasyonlarda yaklaşık 10 katlık bir artış olmaktadır. 500 °C, 600 °C ve 700 °C'lerde akma sınırı çok ani düşüşler göstermektedir. Bu sıcakl ı klarda akma dayanımında gözlemlenen düşüşler yaklaşık olarak sırasıyla % 22, % 54 ve % 80 düzeylerindedir. Sıcaklığın artmasıyla gerilme-birim deformasyon özellikleri bütünüyle doğrusal-elastik olmayan özellikler taşımaktadır. Bu durum çeliğin yapısal boyutlamasında kullanılan doğrusal-elastik hesap kabul yaklaşımını da geçersiz kılmaktadır. Yüksek sıcaklıklarda çelik yapısal elemanların performansını değerlendirmek için iki yol izlenebilmektedir: 1. Deneysel çalışmalar, 2. Analitik çalışmalar. Analitik yöntemler amaca yönelik geliştirilmiş sonlu elemanlar yazılımlarını içermektedir. Bu 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 o, 10 o, 12 o, 14 Birim deformasyon Şekil 1. Yapısal çeliğin yüksek sıcaklıklarda mekanik özellikleri. yazılımlar içerisinde en yetkin olanı 15 yıllık bir geliştiri lme süreci geçiren, ve ilk sürümünün INSTAF [1-4]. son gelişmiş sürümünün ise VULCAN olarak adlandırıldığı sonlu elemanlar yazılı mıdır (5-6]. Kuşkusuz, bu yazılımların geliştiri lmesinde deneysel çalışma bulguları belirleyici olmuş, ve bu yüzden de geliştirilme süreçleri uzun bir zaman dilimine yayılmıştır. VULCAN ve benzeri yazılımlarda ele alınması gereken yüksek sıcaklık problemleri oldukça kompleks bir analiz gereksinimini beraberinde getirmektedir. Prensip olarak yüksek sıcaklıklarda analiz aşağıda verilen asgari kriterleri yerine getirebilmelidir: 1. Kesit ve eleman uzunluğu boyunca sıcaklık değişimi ve buna bağlı mekanik özellikler değerlendirilebilmelidir. 2. Doğrusal-elastik olmayan analiz yöntemi kullanılmalı; doğrusal olmayan malzeme özellikleri (material non-linearity) ve büyük deformasyon etkisi (large-deformation theory, geometric non-linearity) değerlendirilebilmelidir (küçük deformasyon kabulü ile bazı cebirsel terimlerin ihmali mümkün olmamaktadır). 3. Elemanda termal genleşmenin engellenmesi halinde, termal iç kuvvetlerin etkisi hem termal moment hem de eksenel kuvvet olarak hesaplarda değerlendirilebilmelidir. 4. Termal genleşmenin serbest olması halinde ise, mekanik birim deformasyonların hesabında , termal birim deformasyonların etkisi bulunmama l ıdır. Yangın testleri son derece yüksek maliyetler içermektedir ve planlanmaları da uzun zaman almaktad ır. Tipik tekil eleman testlerinin maliyetleri Otto-Graf Yangın Araştırma Enstitüsü laboratuvarlarında [4] 6 bin Euro düzeylerinden başlamaktadır. Kullanılan fırın test düzeneklerinin ilk yatırım maliyetleri 700,000 Euro seviyelerine ulaşabilmekte, ayrıca, bu fırınların hassas olarak ISO834 standart sıcaklık-zaman ilişkisini [7] takip edbilme şartı aranmaktadır.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=