بخش 10-A6.2

اطلاعات تکمیلی بخش

۱۰-پ۶-۲ جزئیات حفاظت ستون‌های فولادی

در کلیه روشهای حفاظتی، مواد پوششی مقاوم در برابر آتش نباید هیچ گونه نقشی در باربری ستون داشته باشد.

در روش‌های حفاظتی در این بخش، درجه بندی مقاومت ستون در برابر آتش براساس ضخامت پوشش محافظت کننده در برابر آتش، جرم واحد طول ستون (M) و محیط در معرض گرمای ستون (D) ارائه می‌گردد که در آن مطابق شکل ۱۰-پ۶-۱ منظور از محیط در معرض گرما (D)، محیط داخلی پوشش مقاوم در برابر آتش است.

علاوه بر موارد ذکر شده در این بخش، استفاده از سایر انواع روش های حفاظتی تایید شده توسط مبحث سوم مقررات ملی ساختمان و مدارک فنی پشتیبان آن یا مرجع قانونی صدور گواهی نامه فنی ( مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی ) مانند رنگ های پف کننده، تخته های مقاوم در برابر حریق و ... مورد تائید و مجاز است.

تصویر

شکل ۱۰-پ۶-۱: محیط در معرض گرمای ستون‌های با مقاطع مختلف (D)

۱۰-پ۶-۲-۱ حفاظت با استفاده از گچ برگ‌ها

گچ برگ های ضد آتش و روش نصب و اجرا باید تایید شده توسط مرجع قانونی صدور گواهی نامه فنی ( مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی ) باشد. در صورت وجود گواهینامه فنی معتبر، مقاومت در برابر آتش ستون‌های فولادی که با استفاده از گچ برگ های ضد آتش محافظت می‌شوند، به شرح زیر تعیین می‌گردد:

برای $\frac{M}{D} \le ۰.۲۱۵$ :
فرمول
$R = ۱.۶\;{\left[ {\frac{{h\left( {\frac{{M'}}{D}} \right)}}{۲}} \right]^{۰.۷۵}}$
(۱۰-پ۶-۱)
که در آن:
R= درجه بندی مقاومت در برابر آتش (ساعت)
h= ضخامت قطعه گچی (میلی متر)
D= محيط در معرض گرمای ستون فولادی (میلی متر)
'M= مجموع جرم واحد طول ستون و گچ برگ (برحسب کیلوگرم بر متر) مطابق رابطه زیر:
فرمول
$M'=M+۰.۰۰۰۸hD$
(۱۰-پ۶-۲)
M= جرم واحد طول ستون (کیلوگرم بر متر)
برای $\frac{M}{D} > ۰.۲۱۵$ :
در این حالت درجه بندی مقاومت در برابر آتش با فرض مقادیر زیر تعیین می‌شود:
فرمول
$\frac{M}{D} = ۰.۲۱۵\;\;\;\;\;\; ,\;\;\;\;\;\;{\rm{M'}} = ۳۴۷ + ۱.۲۹۷۶h$
(۱۰-پ۶-۳)

تصویر

شکل ۱۰-پ۶- ۲: حفاظت ستون‌های فولادی با استفاده از گچ برگ ها

۱۰-پ۶-۲-۲ حفاظت با استفاده از مواد حفاظتی پاششی

مواد حفاظتی پایه معدنی پاششی و روش اجرا باید تایید شده توسط مرجع قانونی صدور گواهی نامه فنی ( مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی ) باشد. در صورت وجود گواهینامه فنی معتبر مقاومت در برابر آتش ستون‌های فولادی که با استفاده از مواد حفاظتی پاششی محافظت می‌شوند، به شرح زیر تعیین می شود:

فرمول

R = \left[ {۰.۶۷۲{C_۱}\left( {\frac{M}{D}} \right) + ۰.۰۳۹\;{C_۲}} \right]h

(۱۰-پ۶-۴)

R = درجه بندی مقاومت در برابر آتش (ساعت)
h = ضخامت لایه حفاظتی پاشیده شده (میلی متر)
D = محيط در معرض گرمای ستون (میلی متر)
M = جرم واحد طول ستون (کیلوگرم بر متر)
C _۱ و C _۲ = ثابت‌های وابسته به نوع پوششی حفاظتی است. این ضرایب از طریق آزمایش‌های استاندارد مطابق مراجع علمی معتبر و برحسب نوع پوشش توسط مرجع صدور گواهینامه فنی تعیین می‌شود. در صورت عدم امکان آزمایش در مراحل اولیۀ طراحی می توان از مقادیر زیر به عنوان تخمین اولیه و قاعدۀ سرانگشتی استفاده نمود. بدیهی است کفایت پوشش حفاظتی در نهایت باید از طریق گواهینامۀ تأیید گردد.
• اگر مواد حفاظتی پاششی از نوع سیمانی سبک با جرم مخصوص ۲۰۰ تا ۲۴۰ کیلوگرم بر متر مکعب باشند، C _۱=۱.۱۵ و C _۲=۰.۵۲ در نظر گرفته شود.
• اگر مواد حفاظتی پاششی از نوع معدنی سبک با جرم مخصوص ۲۰۰ تا ۲۴۰ کیلوگرم بر متر مکعب باشند، C _۱=۱.۰۵ و C _۲=۰.۷ در نظر گرفته شود.
• اگر مواد حفاظتی پاششی از نوع معدنی، پرلیت یا ورمیکولیت با جرم مخصوص ۳۰۰ تا ۸۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب باشند، C _۲=۰.۵ و C _۱ مطابق رابطۀ ۱۰-پ۶-۵ تعیین می‌شود.
• اگر مواد حفاظتی پاششی از نوع سیمانی یا گچی با جرم مخصوص ۳۰۰ تا ۸۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب باشند، C _۲=۱.۲ و C _۱ مطابق رابطۀ ۱۰-پ۶-۵ تعیین می‌شود.
فرمول
$C_۱=\frac{۳۲۰}{r}$
(۱۰-پ۶-۵)
r = جرم مخصوص مصالح (کیلوگرم بر متر مکعب)

تصویر

شکل۱۰-پ۶- ۳: حفاظت ستون‌های فولادی با استفاده از مواد حفاظتی پاششی

۱۰-پ۶-۲-۳ حفاظت با استفاده از بتن

مقاومت در برابر آتش ستون‌های فولادی که با بتن محافظت شده‌اند، از روابط زیر به دست می‌آید:

فرمول

R=R_o (۱+۰.۰۳m)

(۱۰-پ۶-۶)

فرمول

{{\rm{R}}_{\rm{o}}} = ۱.۲۲{\rm{\;}}{\left( {\frac{{\rm{M}}}{{\rm{D}}}} \right)^{۰.۷}} + ۰.۰۰۱۷۷\frac{{{{\rm{h}}^{۱.۶}}}}{{{\rm{K}}_{\rm{c}}^{۰.۲}}}{\rm{\;}} \times {\rm{\;}}\left[ {۱ + ۳۱۰۰۰{\rm{\;}}{{\left( {\frac{{\rm{H}}}{{{{\rm{\rho }}_{\rm{c}}}{{\rm{c}}_{\rm{c}}}{\rm{h}}\left( {{\rm{L}} + {\rm{h}}} \right)}}} \right)}^{۰.۸}}} \right]

(۱۰-پ۶-۷)

در روابط فوق:

R = درجه بندی مقاومت در برابر آتش (ساعت)
R _o= درجه بندی مقاومت در برابر آتش (ساعت) برای بتن بدون رطوبت
m = میزان رطوبت بتن (درصد از حجم) مطابق جدول ۱۰-پ۶-۱
M = جرم واحد طول ستون (کیلوگرم بر متر)
D = محیط در معرض گرمای ستون (میلی متر)
h = ضخامت لایه بتن حفاظتی (میلی متر). مطابق شکل ۱۰-پ۶-۴ هنگامی که ضخامت پوشش بتنی در تمام نواحی ثابت نباشد، از میانگین مقادير h _۱ و h _۲ استفاده شود.
k _c= ضریب انتشار حرارت بتن در دمای محیط ( W/m-K ) مطابق جدول ۱۰-پ۶-۱
ρ _c= چگالی بتن (کیلوگرم بر متر مکعب) مطابق جدول ۱۰-پ۶-۱
c _c= گرمای ویژه بتن در دمای محیط مطابق جدول ۱۰-پ۶-۱
L = اندازه وجه داخلی لایه محافظ بتنی (میلی متر). مطابق شکل ۱۰-پ۶-۴، هنگامی که ابعاد وجوه داخلی پوشش بتنی برابر نباشد، L برابر میانگین دو مقدار L _۱ و L _۲ در نظر گرفته شود.
H = ظرفیت حرارتی ستون در دمای محیط ( kJ/m.K) مطابق رابطه زیر:
فرمول
$H=۰.۴۶M$
(۱۰-پ۶-۸)
هنگامی که مطابق شکل ۱۰-پ۶-۴-پ فضای بین لبه‌های بال و جان ستون با بتن پر شده باشد و ستون کاملاً در بتن محصور شده باشد، ظرفیت حرارتی ستون باید مطابق رابطه زیر افزایش داده شود:
فرمول
$H=۰.۴۶M+ρ_c c_c (b_f d-A_s )×۱۰^{-۶}$
(۱۰-پ۶-۹)
b _f= عرض بال ستون (میلی متر)
d = ارتفاع ستون (میلی متر)
A _s= سطح مقطع ستون (میلی متر مربع)

تصویر

شکل ۱۰-پ۶-۴: حفاظت ستون‌های فولادی با استفاده از بتن

جدول

	بتن معمولی	بتن سبک
ضریب انتشار حرارت بتن (k _c)	۱.۶۴ W/m.K	۰.۶۱ W/m.K
گرمای ویژه بتن (c _c)	۰.۸۴ kJ/kg.k	۰.۸۴ kJ/kg.k
چگالی بتن (ρ _c)	۲۳۲۳ kg.m ^۳	۱۷۶۲ kg.m ^۳
میزان رطوبت بتن - درصد از حجم (m)	۴	۵

جدول c-apn-10-6-1: جدول ۱۰-پ۶-۱: مشخصات بتن

۱۰-پ ۶-۲-۴ حفاظت مقاطع توخالی پرشده با بتن

مقاومت در برابر آتش ستون‌های فولادی با مقاطع توخالی پر شده با بتن غیر مسلح، از رابطه زیر تعیین می‌شود:

فرمول

R=a\frac{(f'_c+۲۰)}{۶۰(KL-۱۰۰۰)}D^۲(\frac{D}{C})^{۰.۵}

(۱۰-پ۶-۱۰)

R = درجه بندی مقاومت در برابر آتش (ساعت)
a = ضریبی است که مقدار آن به شرح زیر تعیین می‌شود :
• برای ستون‌های با مقطع توخالی دایره‌ای شکل پر شده با بتن با سنگدانه سیلیکاتی = ۰.۰۷
• برای ستون‌های با مقطع توخالی دایره‌ای شکل پر شده با بتن با سنگدانه کربناتی = ۰.۰۸
• برای ستون‌های با مقاطع توخالی قوطی شکل پر شده با بتن با سنگدانه سیلیکاتی = ۰.۰۶
• برای ستون‌های با مقطع توخالی قوطی شکل پر شده با بتن با سنگدانه کربناتی = ۰.۰۷
f _c= تنش فشاری مشخصه نمونه استوانه‌ای بتن (مگاپاسکال)
D = به شرح زیر تعیین می‌شود:
• قطر خارجی برای ستون‌های با مقطع دایره‌ای شکل (میلی متر)
• بعد خارجی برای ستون‌های با مقطع مربع (میلی متر)
• کوچک‌ترین بعد خارجی برای ستون‌های با مقطع مستطیل (میلی متر)
C = نیروی فشاری ناشی از بارهای مرده و زنده بدون ضریب (کیلونیوتن)
KL = طول مؤثر ستون (میلی متر)

استفاده از رابطه ۱۰-پ ۶-۱۰ در صورتی مجاز است که تمامی محدودیت‌های زیر برآورده شوند:

مدت زمان مقاومت در برابر آتش حداکثر برابر ۲ ساعت باشد.
تنش فشاری مشخصه بتن حداقل برابر ۲۰MPa و حداکثر برابر ۴۰MPa باشد.
ارتفاع مؤثر ستون حداقل ۲ متر و حداکثر ۴ متر باشد.
بعد خارجی مقطع (D)، برای تمامی مقاطع حداقل برابر ۱۴۰ میلی متر باشد. همچنین بعد مقاطع قوطی شکل (مربع یا مستطیل) حداکثر برابر ۳۰۵ میلی متر و بعد مقاطع دایره‌ای شکل حداکثر برابر ۴۱۰ میلی متر باشد.
نیروی محوری فشاری (C) از مقاومت موجود هسته بتنی بیشتر نباشد.

۱۰-پ۶-۲-۵ حفاظت با استفاده از مصالح بنایی

مقاومت در برابر آتش ستون‌های فولادی محافظت شده با مصالح بنایی از رابطه زیر به دست می‌آید:

فرمول

R = ۱.۲۲{\left( {\frac{M}{D}} \right)^{۰.۷}} + ۰.۰۰۱۷۹\frac{{T_e^{۱.۶}}}{{{K^{۰.۲}}}} \times \left[ {۱ + ۳۹۲{{\left( {\frac{{{A_S}}}{{{d_m}{T_e}\left( {۰.۲۵p + {T_e}} \right)}}} \right)}^{۰.۸}}} \right]

(۱۰-پ۶-۱۱)

R = درجه بندی مقاومت در برابر آتش (ساعت)
M = جرم واحد طول ستون (کیلوگرم بر متر)
D = محیط در معرض گرمای ستون (میلی متر) مطابق شکل ۱۰-پ۶-۵
K = ضریب انتشار حرارت واحد بنایی بتنی یا سفالی مطابق جدول ۱۰-پ۶-۲
A _s= سطح مقطع ستون فولادی (میلی متر مربع)
d _m = چگالی واحد بنایی بتنی با سفالی (کیلوگرم بر متر مکعب)
p = محیط داخلی مصالح بنایی بتنی یا سفالی محافظ (میلی متر)
T _e = ضخامت معادل واحد بنایی بتنی یا سفالی (میلی متر) که از رابطه زیر تعیین می‌شود:
فرمول
$T_e=\frac{V_n}{LH}$
(۱۰-پ۶-۱۲)
V _n = حجم خالص واحد بنایی (میلی متر مکعب)
L = طول مشخصه واحد بنایی (میلی متر)
H = ارتفاع مشخصه واحد بنایی (میلی متر)

تصویر

شکل ۱۰-پ۶- ۵: حفظت ستون‌های فولادی با استفاده از مصالح بنایی

شکل ۱۰-پ۶- ۵: حفاظت ستون‌های فولادی با استفاده از مصالح بنایی

جدول

نوع واحد بنایی	چگالی واحد بنایی (kg/m ^۳)	ضریب انتشار حرارت - ( $\frac{W}{{m.k}}$ )
واحد بنایی بتنی	۱۲۸۰	۰.۳۶
	۱۳۶۰	۰.۳۹
	۱۴۴۰	۰.۴۴
	۱۵۲۰	۰.۴۸
	۱۶۰۰	۰.۵۳
	۱۶۸۰	۰.۵۹
	۱۷۶۰	۰.۶۵
	۱۸۴۰	۰.۷۲
	۱۹۲۰	۰.۷۹
	۲۰۰۰	۰.۸۸
	۲۰۸۰	۰.۹۷
	۲۱۶۰	۱.۰۷
	۲۲۴۰	۱.۱۹
	۲۳۲۰	۱.۳۱
	۲۴۰۰	۱.۴۵
واحد بنایی سفالی	۱۹۲۰	۲.۱۶
واحد بنایی سفالی	۲۰۸۰	۳.۸۹

جدول c-apn-10-6-2: جدول ۱۰-پ۶-۲: ضریب انتشار حرارت واحدهای بنایی

نظرات (0)

برای ثبت نظر، لطفا وارد شوید یا ثبت‌نام کنید.

در حال بارگذاری نظرات...