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성형강판 지붕 설계(7): 화재 성능

출처: https://mcrma.co.uk/?s=PROFILED+METAL+ROOFING+DESIGN+GUIDE

https://mcrma.co.uk/wp-content/uploads/2016/12/MCRMA-TP6-v1.pdf

7. 화재 성능

1) 서론

화재 발생시 건물 구성의 모든 요소가 수행되는 방식은 설계자, 거주자, 건물 소유자 및 보험회사에게 가장 중요한 관심사입니다. 따라서 성형된 금속 외장 구조는 건축 규정 승인 문서 B에 정의된 특정 요구 사항을 준수해야합니다. 또한 손실방지협회(LPC)와 같은 건물 보험기관이 정의한 다른 요구 사항을 준수해야 할 도 있습니다.

건물 규정의 목적은 건물 안팎의 사람들의 건강과 안전을 보장하는 것입니다. 주요 요구 사항은 다음과 같습니다.

a) 내부 화재 확산을 방지하여 건물 거주자에게 안전한 탈출 수단 제공

b) 인접한 건물에 화재가 확산되는 것을 방지

c) 외부 화재로 건물에 화재가 발생하는 것을 방지

d) 소방관에게 접근을 제공

일반적으로 금속 지붕 피복은 내장 면에 화재 확산을 제한하고, 모든 공간을 통해 화재가 확산되는 것을 방지하고, 방수막 측면에 화재가 확산되고 퍼지는 것을 방지해야합니다. 지붕은 내화 시간을 제공할 필요가 습니다. 유럽 표준 시험방법이 발표되어, 원래 BS 476 시험 또는 새로운 유럽 시험을 사용하여 승인된 문서 B의 준수를 요구할 수 있습니다.

2) 화재에 대한 반응

외장 강판 내부 표면의 화염 성능의 표면 확산은 BS 476 Part7 시험을 통해 Class 1, 2, 3 4의 분류로 결정됩니다. 성형된 내장 시트는 일반적으로 등급 1로 가장 높은 등급을 받습니다. 이 시트는 또한 BS 476 Part 6 화재전파 시험에서 l12 i16의 등급을 얻습니다. 이 두 가지 결과의 조합은 내장 시트가 건축 규정에 따라 등급 0으로 지정될 수 있으며, 사용이 제한되지 않는다는 것을 의미합니다.

대안으로, 화재 분류에 대한 반응은 Single Burning Item(SBI) 시험 BS EN 13823BS EN 13501-1 대한 분류를 사용하여 결정할 수 있습니다. 25폴리에스테르 코팅을 한 성형 내장 강판은 등급 A1획득하, 이는 가장 우수한 등급이며, 내장에 사용은 제한되지 않습니다.

3) 외부 표면

지붕 피복의 외부 표면은 외부로부터 화재 확산 및 침투에 대한 적절한 저항을 입증해야 합니다. 이것은 BS 476 Part 3에 따라 시험되고, AA, AB~DD까지 분류됩니다. 첫 번째 문자는 건축물을 통한 침투율을 나타내며, A가 가장 좋습니다. 두 번째 문자는 화염의 확산을 의미하며, A가 가장 좋습니다. 분류는 외부용으로EXT, 경사진 용으로는 S 및 평평한 용으로는 F로 표시됩니다. 성형된 피복은 일반적으로 최고 등급인 EXT.SAA 또는 EXT.FAA를 달성합니다.

승인된 문서 B(2003)에서 지붕의 외부 화재성능에 대한 유럽 분류는 동일하지 않습니다.

4) 중공 장벽

이 규정은 보이지 않는 화재 확산을 방지하기 위해 은폐된 공동의 크기가 공동 장벽에 의해 제한되도록 요구합니다. 그러나 B3 10.11항에 따르면, 단열재의 표면에 등급 0 또는 1, 유럽 등급 C-s3, d2 또는 그 이상의 화염이 표면에 퍼지고 내부 및 외부 시트와 접촉하는 경우 이중 성형 금속 강판 지붕 구조에는 공동 장벽이 필요하지 않습니다.

8. 구조 성능

1) 설계 하중

지붕 피복시스템 및 그 고정 장치(패스너)BS 6399에 따라 계산된 사하중, 부과된 하중, 눈 및 바람의 악 조합을 견딜 수 있을 정도로 충분히 견고해야 합니다.

하중 요소[하중 요소]

지붕에는 두 가지의 다른 특별한 하중이 있습니다.

보행

많은 지붕 구조에서 보행으로 인한 집중 하중은 중요한 하중의 하나입니다. 2(구성 요소)에서 규정된 최소 두께는 조립되는 동안 보행으로 견딜 수 있도록 일반적으로 요구되며, 주의를 기울이지 않으면 이것도 손상으로 보호되지 않습니다. 금속 지붕 외장은 일반적으로 청소 및 유지 보수 하중으로만 설계됩니다. 정기적인 접근이 필요한 경우 특별한 통로가 필요합니다. 특히 알루미늄으로 만들어진 경우, 지붕에 과도한 통행으로 손상될 수 있습니다.

충격 하중: 비취약성

작업자가 시공 중에 지붕 위를 걷거나, 유지 보수를 수행할 때 항상 넘어질 위험이 있으며, 이로 인해 지에 충격 하중이 발생할 수 있습니다. 개인의 안전을 위해 지붕 구조는 실패 없이 이 하중을 견딜 수 있어야 하며, 취약하지 않은 것으로 분류되어야 합니다.

성형된 지붕 강판 구조의 비취약성은 ACR[M]001:2000의 방법을 사용하여 결정됩니다. 이 시험은 특수 험용 프레임으로 제작된 1.2m의 샘플 위에서 45kg의 모래주머니를 떨어뜨려 시험합니다. 만약 모래주머니가 샘플 위에 있으면, 어디에 떨어져든 상관없이 샘플은 취약하지 않은 것으로 분류할 수 있습니다.

[참고(ACR[M]001): http://www.narm.org.uk/uploads/pdfs/TheRedBook.pdf]

[출처: https://cms.esi.info/Media/documents/Rockw_Nonfragility_ML.pdf]

분류 A, B, C는 샘플이 견딜 수 있는 충격의 정도와 손상의 정도를 나타내는데 사용됩니다. 등급 C는 손상과 함께, 한 번의 충격, 등급 B는 손상과 함께, 두 번의 충격, 등급 A는 손상 없이 두 번의 충격으로 분류됩니다.

특정 지붕 전체를 취약하지 않은 것으로 분류하기 위해서는 지붕 강판과 지붕 조명과 같은 모든 다양한 소 및 요소 사이의 연결 지점이 취약하지 않아야 합니다. 여기에는 고관절, 커브 및 다양한 중도리와 같은 지붕에 대한 상세 정보가 포함되어야 합니다.

성능은 강판 재료뿐만 아니라 구성품의 조립에 따라 달라지기 때문에 고정 장치와 같은 지지대에서 세부 사항은 일반적으로 중요합니다. 0.7mm의 두께를 가진 올바르게 조립된 성형된 지붕 강판은 일반적으로 단일 스킨 또는 이중 스킨 시스템의 일부로 B등급에 도달할 것으로 예상됩니다.

올바르게 고정된 내부 성형 강판은 취약하지 않은 것으로 분류될 수 있으며, 이는 시공 및 유지 보수시 점이 될 수 있지만, 재료의 두께가 일반적으로 0.4mm에 불과하기 때문에 공사는 정확한 고정 상세와 올바른 설치에 훨씬 더 민감합니다. 개별 지붕 요소 및 시스템 제조업체는 제품에 취약하지 않은 사양을 제공해야 합니다.

2) 하중 스팬 테이블

성형 강판 제조업체는 모두 제품 설계에 대한 하중 스팬 테이블을 제공하여, 건축 설계자가 위에 계산된 계 하중을 수용할 수 있도록 적절한 퍼린(도리) 간격을 선택할 수 있도록 해야 합니다. 일반적으로 간격1.8m가 되지만, 바람에 날려 쌓인 눈 하중을 받는 골짜기와 파라펫 뒤 또는 처마, 가장자리 및 코너, 또는 높은 국부적인 바람 흡입 하중이 있는 곳에서는 줄어들 수 있습니다. 높은 흡입 하중을 견디기 위해 이 영역에서는 추가로 패스너가 필요할 수 있습니다. 경량 내장 강판의 일반적인 최대 스팬(span)1.8m입니다.

3) 공간시스템

공간 시스템은 단열재를 위한 빈 공간을 유지하면서 방수시트에 작용하는 모든 하중을 건물 구조물로 전달만큼 충분히 강해야합니다. 특히 보행 하중에서 과도한 처짐이 없어야 합니다. 2(구성 요소)에서 기술된 다양한 공간시스템은 서로 다른 고정 장치를 가지고 있지만, 모든 경우에 가해지는 하중을 견딜 수 있는 충분한 고정 장치가 있어야 합니다. 바람 흡입은 종종 중요한 하중의 경우입니다. 공간 시스템을 고정하는 패스너의 인발 강도(pull-out strength)는 고정되는 퍼린(purlin)의 두께와 등급에 따라 달라집니다. 두꺼운 재료와 높은 항복 강도는 인발 강도를 증가시킵니다.

4) 측면 고정

올바르게 고정되었을 때, 성형된 금속 지붕 시스템은 퍼린(purlin)의 상단 테두리에 고정함으로써 프레임 조의 설계에 도움이 됩니다. 퍼린(purlin)에 대한 작업 안전 하중은 사용한 성형 강판과 패스너가 완전한 면 구속력을 제공한다는 가정에 기초합니다.

경험에 따르면 5.5mm 직경의 패스너를 사용하여 최대 500mm 중심부에 부착된 0.4mm 내장 강판은 일반적으로 얇은 두께 퍼린(purlin)에 대해 충분한 고정력을 제공합니다. 특정 합금 등급의 일부 0.7mm 두께 루미늄 내장 강판은 측면 고정을 제공할 수 있으며, 제조업체의 지침에 따라야 합니다.

흡음 구조에 사용되는 천공된 내장 강판은 금속 두께, 형상 및 천공 패턴에 따라 충분한 고정을 제공할 정도로 강하지 않을 수 있습니다. 각 사례는 신중하게 고려해야 합니다. 외장 작업자는 외장 또는 패스너 제조 업체에서 권장하는 올바른 패스너 시스템을 적용해야 합니다