bilimse_l ________ _ V5 Çelik kolonun birim uzunluğunun hacmini [m"/m] ve Ps Çelik kolonun birim kütlesini [kg/m'] göstermektedir. Şekil 3.2, çevresel olarak ısınan yalıtılmış bir çelik elemanda sıcaklık profilini göstermektedir. Şekilden görüldüğü gibi, yalıtım malzemesi içinde sıcaklık profilinin lineer olduğu kabul edilmektedir. Şekil 3.2. Çevresel olarak ısınan çelik profil. Yalıtım malzemesinin özgül ısısı çeliğin yanında ihmal edilecek olursa, Dt zaman aralığı içinde çelik kolondaki DTs sıcaklık artışını belirleyebilmek için (3.1) ve (3.2) bağıntılarının eşitliği gözönüne alınırsa (3.3) bağıntısı elde edilir. f\ tı.T, = ----'---- (T, - T, ).M (3.3) (1/ h+ d;I k;) Ps cp, V, Yangın etkimesi durumunda çevre sıcaklıklarına göre 1/h yüzey ısıl direnci, yalıtım malzemesinin di/ki ısıl direnci yanında ihmal edilebilir. Bu durumda (3.3) bağıntısı basitleşerek (3.4) şeklini alır. t,.T, = k;f\M (T.-I) (3 .4) , d; V,p,cps , , 3 4 YALITIM• ARALIK2001 Çelik yapı elemanının özgül ısısı yanında, bugün genellikle kullanılan hafif yalıtım malzemesinin özgül ısısı küçük kaldığından, (3.3) ve (3.4) bağıntılarında olduğu gibi yalıtımın özgül ısısını tümüyle ihmal etmek yanlış olmayacaktır. Bununla beraber özgül ısısı yüksek olan bir yalıtım malzemesi kullanılacak olursa, yalıtım malzemesinin depolayacağı ısı miktarını da gözönüne almak gerekecektir. Bununla beraber, çelik yapı elemanında sıcaklık artışını (3.3) veya (3.4) bağıntısına göre hesaplamak yangın direncinin belirlenmesinde emniyetli tarafta kalan sonuçlar vermektedir. Yukarıdaki bağıntılar gerek çelik ve gerekse yalıtım malzemesinin ısıl özellikleri, sıcaklığa bağlı olarak gözönüne alındığında, bilgisayar destekli olarak hesaplanabilir. Bununla beraber ortalama değerler ile de yaklaşık bir sıcaklık hesabı yapılması mümkündür. Bölüm 3.2 de bir hesap örneği verilmiştir. 3.2. Yalıtılmış Çelik Profillerde Sıcaklık Hesabı: Şekil 3.3 de verildiği gibi HE200A çelik profili di = 15 mm kalınlığında vermikulit plaklarıyla yalıtılmış olup ISO834 yangın etkisine çevresel olarak maruz bulunmaktadır. Şekil 3.3 gözönüne alındığında Ai = 2. 0.20 + 2. 0.19 = 0.78 m2/m, Vs = 0.00538 m3/m ve Ai/Vs = 145 m-1 dir. ~[[I]: v~!: 0 ::3~,n3 , A;- 0.78 mim L~, j 200 !J ış Şekil 3.3. Vernıicıılit ile yalıtılmış çelik profil. Çeliğin özgül ısısı ortalama bir değer olarak alınırsa (sıcaklıkla değişimi ihmal edilerek) cps = 0.54 kJ/kgC ve Ps = 7850 kg/m3 olup, zaman aralığı Dt = 1/10 h = 6 dakika şeklinde seçilebilir. Yalıtımın ısı iletim katsayısı ki sıcaklığın bir fonksiyonudur. Uygun ortalama bir değer bulabilmek için çeliğe ait maksimum sıcaklığın 30 dakikalık bir yangın etkimesi sonunda 550 C civarında ve çevre gaz sıcaklığının da ISO834 norm yangınına göre T1 = 842 C olduğu bilinmektedir. Bu durumda Ortalama profil sıcaklığı: Ts =1/2.(20+550)= 285 C Ortalama yalıtım malzemesi sıcaklığı: T; =1/2.(285+842)= 563 C olacaktır ki yapılan tahmin yanlış olmamıştır. Vermiculit yalıtım malzemesinin 550 C daki ısı iletim katsayısı yaklaşık olarak 0.14 W/mC civarında olduğundan yukarıdaki değerler (3.4) bağıntısında yerine konulursa çelik profildeki sıcaklık artımını hesaplamak için basitleştirilmiş (3.5) ifadesi elde edilir. lıI=I;-¾ s 8.79 (3.5) Çevresel olarak ISO834 yangın etkimesi durumunda, HE200Açelik profilindeki sıcaklık artışının hesabı Tablo 3.l'de verilmiştir. Çelik profile ait sıcaklık gelişimi, malzemenin sıcaklığa bağlı ısıl özellikleri gözönüne alınarak aynca hesaplanmış ve bulunan sonuçlar Şekil 3.4 de, Tablo 3.1 deki sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Şekle ayrıca ISO834 yangın eğrisi de ilave edilmiştir. Şekil 3.4 den görüldüğü gibi, yaklaşık hesap ile kesin hesap arasında iyi bir uyum bulunmaktadır.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=