1. 구조용 강재 보호
1) 구조용 강재의 내화성능 향상
화재는 건물에 가장 큰 위협 중 하나가 되었습니다. 이것은 사람을 위협하고 죽이며, 재산을 파괴하고 생산중단 등 결과적으로 높은 피해 비용을 초래합니다. 화재로 인하여 온도가 상승하면 강철구조물의 지지력이 크게 감소합니다. 구조물이 화재에 도달하는 온도는 구조용 강철부재의 수동적 화재보호(내화구조), 크기 및 위치에 따라 달라집니다.
ISOVER FireProtect®는 강철의 온도상승을 제한하고 간단하고 시스템을 신뢰할 수 있으며, 따라서 화재발생시 생명을 구하고 재산을 보호하는데 도움을 줍니다. 일반적으로 강철의 하중지지 용량의 장점을 이용하여 설계된 대표적인 구조물은 스포츠 경기장, 사무실, 산업건물, 공항터미널, 레저센터, 병원 및 쇼핑센터 등입니다.
(1) 내화구조 외피, 내화등급
ISOVER FireProtect® 시스템은 구조용 강재에 매우 효율적인 내화구조성능을 제공합니다. 입증된 현대적이고 혁신적인 시스템 설계를 기반으로 Ap/V=645m⁻¹의 단면계수에 대해 설계온도 450~700℃ 내에서 내화성 R180까지 강철 기둥과 보를 보호할 수 있습니다. 최신 표준 EN 13381-4:2013에 기초한 시험 및 EN 13501-2:2016에 따라 내화 등급이 분류됩니다.
(2) 방화용 나사의 배치
[나사의 배치 및 간격]
[4면 화재하중]
[3면 화재하중]
3면 외피로 단열된 폐쇄형 보의 경우, 방화용 나사의 상단 열은 보의 상단 플랜지에 고정된 핀으로 대체됩니다. 슬래브는 최대 300mm 간격으로 핀으로 고정됩니다. 핀은 외피 가장자리에서 최대 75mm입니다.
[방화용 핀의 간격]
[두 가지 방법을 결합할 수 있습니다.
중요한 것은 간격을 유지하는 것으로 핀 사이는 300mm, 방화 나사는 150mm]
2) 화재에서 무슨 일이 발생하는가?
화재는 통제가 어려운 불꽃입니다. 강재 구조물의 설계는 화재시 온도 부하로 인해 강철 강도의 감소를 고려해야합니다. 화재는 열과 빛을 방출하는 연소과정입니다. 가연성물질, 산소 및 열은 화재에 연료로 사용됩니다. 세 가지 중 하나가 없으면 불은 꺼집니다.
건물에서 화재의 진행은 먼저 가연성 물질의 양에 의해 결정됩니다. 산소공급 또한 매우 중요합니다. 정상적인 화재의 진행은 아래 그림과 같습니다. 점화단계는 안전의 관점에서 매우 중요한 단계입니다. 이 단계에서 구조작업을 하고 화재를 진압하는 것이 가능합니다. 온도가 급격히 상승하고, 가연성 물질은 인화성 가스와 연기를 방출합니다.
[건물에서 화재진행]
인화성 가스가 인화점에 도달하면 플래시오버가 발생할 수 있습니다. 화염단계는 플래시오버가 발생할 때 시작합니다. 이 단계에서는 사람들이 살아남을 가능성이 거의 없으며, 구조팀이 화재를 진압할 가능성은 거의 없습니다. 화염단계에서 온도는 최대 약 1000℃에 도달합니다. 구조용 강재의 내화 단열은 건물이 무너지지 않도록 합니다.
냉각단계 또는 발광단계에서, 탄화잔여물과 불씨는 오히려 강한 복사열을 방출합니다. 이 단계에서도 화재단열은 유해한 온도 상승으로부터 강재 구조물을 보호합니다.
재료의 가연성은 국제 화재시험방법(EN ISO 1182 또는 EN 1716)에 따라 결정됩니다. 슬래브 ISOVER FireProtect® 150은 인화성 바인더가 거의 없어, 실제로 화재에 영향을 주지 않습니다. 따라서 이 물질은 EN 13501-1에 따라 화재 A1에 대한 반응으로 불연성 물질로 분류됩니다.
강재의 강도는 고온에서 감소합니다. 임계온도는 강재에서 항복 응력이 발생하는 온도입니다. 따라서 강재의 임계온도는 강도가 구조적으로 사용되는 정도에 따라 달라집니다.
[온도의 함수로서 강재의 강도]
3) 강재구조
강재 구조물을 설계할 경우, 화재의 영향에서 강철이 어떻게 변하는지, 온도가 상승함에 따라 강재의 장력이 어떻게 감소하는지 고려해야합니다. ISOVER FireProtect®는 지지하는 강재 구조물의 온도상승을 제한하는 매우 효율적인 시스템으로, 따라서 강재구조물의 내화성능을 연장합니다.
조임 구조물은 내화성이 가장 좋습니다. 특정 화재에서 강재 구조물이 얼마나 빨리 가열되는지는 화재에 노출된 강재 표면과 열용량의 비율로 측정됩니다. 이 관계는 소위 단면 계수 Ap/V를 통해 표현됩니다. Ap는 m 단위의 절연체 내부 둘레이고, V는 m²의 강재 단면적입니다. 단면 계수가 낮은 프로파일은 HEB와 HEM이 있습니다. 높은 단면 계수는 강재의 빠른 가열을 의미합니다. 즉, 얇은 구조용 강재는 더 두꺼운 방화 단열재를 필요로 합니다.
강재구조물의 내화성은 임계 강재 온도를 기초하여 계산됩니다. 임계 강재 온도의 계산은 강재 단면 하중 비율을 기초로 합니다. 일반적으로 500℃의 강재 온도에서 필요한 단열재 두께를 계산할 수 있습니다. 설계자는 다른 구조물에 대한 임계 강재 온도에 대한 예상을 확인하고, 정상적인 상황에서 사용되는 강재에 비해 더 높은지 확인할 수 있습니다. 강재의 임계 강재 온도가 높을수록 절연 두께는 얇아집니다. 자세한 정보는 EN 1993-1-2: Eurocode 3: 철구조물 설계-Part1-2:일반 규칙–구조용 화재설계에서 찾을 수 있습니다.
[단면 계수가 낮은 프로파일의 예로는 HEB 및 HEM이 있습니다.
높은 단면 계수는 강재의 빠른 가열을 의미합니다.
즉, 얇은 구조용 강재는 더 두꺼운 내화 절연이 필요합니다.]
단면 계수 Ap = 절연체 내부 둘레(m)
V = 강재 단면적(m²)
[강재 온도 상승]