در کلیه روش های حفاظتی مواد پوششی محافظت کننده در برابر آتش نباید هیچ گونه نقشی در باربری ستون داشته باشد.
در روش های حفاظتی در این بخش درجه بندی مقاومت ستون در برابر آتش بر اساس 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 محافظت کننده 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 تایید و مجاز است .
۱۰-پ۶-۲-۱ حفاظت با استفاده از گچ برگها گچ برگهای 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 برگهای ضداتش محافظت میشوند، به شرح زیر می تواند تعیین گردد :
الف) برای M/D ≤ ۰.۲۱۵ :
که در آن:
R= درجه بندی مقاومت در برابر آتش (ساعت)
h= ضخامت قطعه گچی (میلی متر)
D= محیط در معرض گرمای ستون فولادی (میلی متر)
'M= مجموع جرم واحد طول ستون و گچ برگ (بر حسب کیلوگرم بر متر) مطابق رابطه زیر :
M= جرم واحد طول ستون (کیلوگرم بر متر)
ب) برای M/D > ۰.۲۱۵ :
در این حالت درجه بندی مقاومت در برابر آتش با فرض مقادیر زیر تعیین میشود:
۱۰-پ۶-۲-۲ حفاظت با استفاده از مواد حفاظتی پایه معدنی 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 :
R= درجه بندی مقاومت در برابر آتش (ساعت)
h= ضخامت قطعه گچی (میلی متر)
D= محیط در معرض گرمای ستون فولادی (میلی متر)
M= جرم واحد طول ستون (کیلوگرم بر متر)
C۱ و C۲= ثابت های وابسته به نوع پوششی حفاظتی است. این ضرایب از طریق آزمون های استاندارد مطابق مراجع علمی معتبر و بر حسب نوع پوشش توسط مرجع صدور گواهینامه فنی تعیین میشود. در صورت عدم امکان آزمایش در مراحل اولیه طراحی می توان از مقادیر زیر به عنوان تخمین اولیه و قاعده سرانگشتی استفاده نمود. بدیهی است کفایت پوشش حفاظتی در نهایت باید از طریق گواهینامه فنی تایید گردد.
• اگر مواد حفاظتی پاششی از نوع سیمانی سبک با چرم مخصوص ۲۰۰ تا ۲۴۰ کیلوگرم بر متر مکعب باشند C۱=۱.۱۵ و C۲=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 C۱=۱.۰۵ و C۲=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 C۲=۰.۵ و C۱ مطابق رابطه 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 C۲=۰.۵ و C۱ مطابق رابطه ۱۰-پ۶-۵ تعیین میشود.
r = جرم مخصوص مصالح (کیلوگرم بر متر مکعب)
۱۰-پ۶-۲-۳ حفاظت با استفاده از بتن
مقاومت در برابر آتش ستون های فولادی که با بتن محافظت شده اند، از روابط زیر به دست می آید:
در روابط فوق :
R= درجه مقاومت در برابر آتش (ساعت)
R۰= درجه مقاومت در برابر آتش (ساعت) برای بتن بون 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 h۱ و h۲ استفاده شود.
kc= ضریب انتشار حرارت بن در دمای محیط ( W/m-k) مطابق جدول ۱۰-پ۶-۱
ρc= چگالی بتن (کیلوگرم بر متر مکعب) مطابق جدول ۱۰-پ۶-۱
Cc= 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 L۱ و L۲ در نظر گرفته شود.
H= ظرفیت حرارتی ستون در دمای محیط (kJ٫m.k) مطابق رابطه زیر:
(۱۰-پ۶-۸) H=۰.۴۶M
هنگامی که مطابق شکل ۱۰-پ۶-۴-پ فضای بین لبه های 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:
bf= عرض بال ستون (میلی متر)
d= ارتفاع ستون (میلی متر)
As= سطح مقطع ستون (میلی متر مربع)
۱۰-پ۶-۲-۴ حفاظت مقاطع تو خالی پرشده با بتن
مقاومت در برابر آتش ستون های فولادی با مقاطع توخالی پرشده با بتن غیر مسلح، از رابطه زیر تعیین میشود:
R= درجه بندی مقاومت در برابر آتش (ساعت)
a= ضریبی است که مقدار آن به شرح زیر تعیین میشود.
• برای ستون های با مقطع تو خالی دایره ای شکل پرشده با بتن با سنگدانه سیلیکاتی = ۰.۰۷
• برای ستون های با مقطع توخالی دایره ای شکل پر شده با بتن با سنگدانه کربناتی = ۰.۰۸
• برای ستون های با مقاطع تو خالی قوطی شکل پرشده با بتن با سنگدانه سیلیکاتی = ۰.۰۶
• برای ستون های با مقاطع تو خالی قوطی شکل پرشده با بتن با سنگدانه کربناتی = ۰.۰۷
fc= تنش فشاری مشخصه نمونه استوانه ای بتن (مگاپاسکال)
D= به شرح زیر تعیین میشود:
• قطر خارجی برای ستون های با مقطع دایره ای شکل (میلی متر)
• بعد خارجی برای ستون های با مقطع مربع (میلی متر)
• کوچکترین بعد خارجی برای ستون های با مقطع مستطیل (میلی متر)
C= نیروی فشاری ناشی از بارهای مرده و زنده بدون ضریب (کیلو نیوتن)
KL= طول مؤثر ستون (میلی متر)
استفاده از رابطه ۱۰-پ۶-۱۰در صورتی مجاز است که تمامی محدودیت های زیر برآورده شوند:
۱) مدت زمان مقاومت در برابر آتش حداکثر برابر ۲ ساعت باشد.
۲) تنش فشاری مشخصه بتن حداقل برابر ۲۰Mpa و حداکثر برابر ۴۰Mpa باشد.
۳) ارتفاع مؤثر ستون حداقل ۲ متر و حداکثر ۴ متر باشد.
۴) 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 دایره ای شکل حداکثر برابر ۴۱۰ میلی متر باشد.
۵) نیروی محوری فشاری (C) از مقاومت موجود هسته بتنی بیشتر نباشد.
۱۰-پ۶-۲-۵ حفاظت با استفاده از بلوک های بنایی
مقاومت در برابر آتش ستون های فولادی محافظت شده با بلوک های بنایی از رابطه زیر به دست می آید:
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
As= سطح مقطع ستون فولادی (میلی متر مربع)
dm= چگالی واحد بنایی بتنی یا سفالی (کیلوگرم بر متر مکعب)
p= محیط داخلی واحدهای بنایی بتنی با سفالی محافظ (میلی متر)
Te= ضخامت معادل واحد بنایی بتنی یا سفالی (میلی متر) که از رابطه زیر تعیین میشود:
Vn= حجم خالص واحد بنایی (میلی متر مکعب)
L= طول مشخصه واحد بنایی (میلی متر)
H= ارتفاع مشخصه واحد بنایی (میلی متر)
تصویر ۱
تصویر ۲
تصویر ۳
تصویر ۴
تصویر ۵
تصویر ۶
تصویر ۷
تصویر ۸
تصویر ۹
تصویر ۱۰
تصویر ۱۱
تصویر ۱۲
تصویر ۱۳
تصویر ۱۴