bilimse_l________ _ göstermektedir. Diğer taraftan birim uzunluktaki çelik profilin sıcaklığını DTs kadar arttırmak için bu kesite akması gereken Q ısı miktarı (4.2) bağıntısı ile ifade edilir: Q=cps !ıTs. Vs,Ps [J/m] (4.2) bağıntısında cps : Çeliğin ısı kapasitesini [J/(kg.K)] DTs : Çelik profilin kesitinde meydana gelen sıcaklık artışını [K] Vs : Çelik profilin birim uzunluğundaki hacmini [m"/m] rs : Çeliğin birim kütlesini [kg/m"] (4.2) göstermektedir. Termodinamiğin I. Prensibine göre (4.1) ve (4.2) bağıntıları birbirine eşittir. Buradan: Li.Ts sıcaklık artışını veren (4.3) bağıntısı elde edilir. Li.T,=-h __ A,(T,-T,).Li.t (4.3) Ps·cp.r 1/r Yukarda verilen (4.3) bağıntısının çıkarılmasında başlıca şu ka-buller yapılmıştır: 1. Sıcaklık dağılımı kesit profili üzerindeüniformolarak meydana gelmektedir 2. Çelik elemana olan ısı akımı bir boyutlu olarak gerçekleşmektedir □ Şekil 4.1. Y,ılıtımsız bir çelikprofilinçevresel olarak ısııınınsı. 3 o YALITIM• HAZiRAN2001 Çeliğin ısı iletim katsayısının yüksek olmasından dolayı, yapılan bu kabuller oldukça gerçeğe yakın sonuçlar vermektedir. Bununla beraber gövde ve başlık kalınlıkları fazla olan çelik profillerde kesit üzerindeki sıcaklık dağılımı üniform olmamaktadır. Yangın yerindeki gaz sıcaklığı T=T(t) belli ise belirli bir zaman aralığında DTs sıcaklık artışı (4.3) bağıntısı ile hesaplanabilir. Bu durumda t zaman aralığındaki sıcaklık (4.4) bağıntısı ile saptanacaktır [KJ (4.4) Şekil 4.l'de gaz ve profil sıcaklıkları şematik olarak gösterilmiştir. Gerek Tt gaz sıcaklığı ve gerekse Ts •çelik profil sıcaklığı zamanla değiştiğinden, (4.3) bağıntısına göre sıcaklıkların hesabında gerekli yakınsamayı sağlamak için Li.t zaman aralıkları uygun seçilmelidir. Bu aralık genellikle tüm yangın süresinin 1/20 sini aşmamalıdır. Ayrıca (4.3) bağıntısında cps ısı kapasitesi sıcaklığın bir fonksiyonudur. Çeliğin ısı kapasitesi 700 C'da, normal sıcaklığa göre %45 kadar bir artış göstermektedir. Isı taşınım katsayısı h iki bileşenden meydana gelmektedir. Bu bileşenler kondüksiyon ve ışınım bileşenleri olduğundan, (4.5) bağıntısı yazılabilir. lı=h, +hs [W/m2 K] (4.5) Yaklaşık olarak hK için (4.6) bağıntısı verilirken [10], hS için (4.7) bağıntısı yazılabilir. hK=(B.5S+0.00260.T,).w0·s [W/m2/K] (4.6) Yukarıdaki bağıntıda Cs siyah cismin ısı ışınım katsayısını, w[m/s] ise çelik profil üzerinden akan sıcak gaz hızını göstermektedir. Alevin ve çelik profilin bileşke emisyon katsayısı ise s,=0.7 civarında olmaktadır. 4.2. Sıcaklıklara Ait Deney Ve Hesap Sonuçlarının Karşılaştırılması: 10 ıs w ;ıs ~o 35 ZAMAN [d] Şekil 4.2. Y,ılıtımsız çelik yapı elemanlarmd,ı yangın süresince oluşan sıcaklıklar. Deney sonuçlan yukarıda çıkarılan bağıntıların bilgisayarda kullanımı ile nü-merik olarak analiz edilmiştir. Deneyler TU-Braunschweig, Yangın Enstitüsünde (iBMB) yapılmıştır [8]. Yangın gazı sıcaklıkları DiN 4102 de belirtilen standart yangın etkimesi kullanılarak gerçekleş-tirilmiş ve sıcaklıklar çelik kolon yük-sekliğince sabit tutulmuştur. Sadece yan-gının gerçekleştirildiği deney odasının tabanından 10cm yüksekliğe kadar, sıcak-lıkların -50 • C kadar düşük kaldığı sap-tanmıştır. Şekil 4.2 de hesaplanan ve de-ney sırasında ölçülen profil sıcaklıkları standart yangın eğrisi ile birlikte zamana göre gösterilmiştir. Şekilden görüldüğü gibi U/A oranı büyük olan kesitlerde (U çevre uzunluğu / A profil kesit alanı) sı-caklık artışı daha çabuk gerçekleşmek-tedir. Genellikle 500-550 C olan kritik sıcaklıklara 10-15 dakika süreli bir standart yangın etkimesi sonucu, profil kesitinde ulaşılmaktadır. Bu durumda yalıtımsız çelik profillerin yangın direnci, F30 sınıfını karşılamaktan uzak olmaktadır.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=