ΠΑΝΟΣ ΚΩΤΣΟΒΙΝΟΣ
ΤΕΧΝΙΚΟΣ – ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΣ ΔΙΕΥΘΥΝΤΗΣ ΤΟΥ ΕΛΙΠΥΚΑ, ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΣΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ
Τι είναι η κρίσιμη θερμοκρασία ενός χαλύβδινου μέλους και που βασίζεται;
Η θερμοκρασία της λεγόμενης «τυπικής πυρκαγιάς» αυξάνεται ταχέως και συνεχίζει να αυξάνεται με την πάροδο του χρόνου. Ο συμβατικός χάλυβας αρχίζει να χάνει την αντοχή του από τους 400°C και στους 1006°C (η τυπική θερμοκρασία πυρκαγιάς στα 90 λεπτά) έχει απομείνει μόνο το 4% της αρχικής του αντοχής. Συνεπώς στις περισσότερες περιπτώσεις τα χαλύβδινα δομικά μέλη χρειάζονται προστασία για να περιοριστεί η μείωση της αντοχής τους για κατάλληλο χρόνο σε μία πυρκαγιά. Συνήθως αυτή η προστασία επιτυγχάνεται με διογκούμενες βαφές, κονιάματα βερμικουλίτη, πυράντοχες γυψοσανίδες και πάνελ μεταξύ άλλων.
Τα χαρακτηριστικά της πυροπροστασίας (πχ. πάχος βαφής) καθορίζονται για να περιοριστεί η θερμοκρασία του χάλυβα σε μια μέγιστη τιμή, γνωστή ως «Κρίσιμη Θερμοκρασία». Η κρίσιμη θερμοκρασία υπολογίζεται ανά δομικό μέλος και βασίζεται στην αναλογία της φόρτισης του μέλους στην ατυχηματική συνθήκη της πυρκαγιάς σε σχέση με την μέγιστη φέρουσα ικανότητα. Χαμηλά επίπεδα φόρτισης/χρήσης συνεπάγονται μεγαλύτερη κρίσιμη θερμοκρασία αλλά και αντίστροφα.
Αν η θερμοκρασία του χαλύβδινου μέλους υπερβεί την κρίσιμη θερμοκρασία, τότε κινδυνεύει η στατική ευστάθεια του μέλους και υπάρχει κίνδυνος μεγάλων παραμορφώσεων. Οι μεγάλες παραμορφώσεις δεν έχουν μόνο πιθανές επιπτώσεις στην στατική ευστάθεια αλλά και στην ευστάθεια των διαχωριστικών των πυροδιαμερισμάτων που στηρίζονται στα δομικά μέλη. Για να περιοριστεί ο ρυθμός αύξησης της θερμοκρασίας του χαλύβδινου μέλους κατά την διάρκεια της πυρκαγιάς και να μειωθούν οι παραπάνω αρνητικές επιπτώσεις, μπορούν να χρησιμοποιηθούν συγκεκριμένα υλικά πυροπροστασίας με χαμηλή θερμική αγωγιμότητα. Ο υπολογισμός αυξημένης κρίσιμης θερμοκρασίας συνεπάγεται μικρότερη ποσότητα υλικού πυροπροστασίας καθώς απαιτείται λιγότερη θερμική μόνωση αλλά και αντίστροφα, απαίτηση για μειωμένη κρίσιμη θερμοκρασία απαιτεί περισσότερο υλικό πυροπροστασίας (βλ. Σχ.1). Η κρίσιμη θερμοκρασία επομένως έχει σημαντική επίδραση στο κόστος και τον χρόνο εφαρμογής, καθώς περισσότερη προστασία συχνά σημαίνει περισσότερες στρώσεις και μεγαλύτερο χρόνο για σκλήρυνση μεταξύ των στρώσεων.
Σχ. 1 Καμπύλες θερμοκρασίας τυπικής πυρκαγιάς (ISO834) και θερμοκρασίας απροστάτευτου και προστατευμένου χαλύβδινου μέλους με το χρόνο (οριζόντιος άξονας).
Ποιος έχει την αρμοδιότητα να υπολογίσει την κρίσιμη θερμοκρασία;
Τυπικά και ουσιαστικά, η κρίσιμη θερμοκρασία υπολογίζεται με βάση τα παραπάνω από τον μηχανικό που παράγει την στατική μελέτη καθώς είναι ο μηχανικός που γνωρίζει τις αναλογίες φορτίου των μελών και της φέρουσας ικανότητας. Παρά ταύτα, έχουν παρατηρηθεί στην αγορά και πρακτικές όπου η τυπική διαδικασία δεν ακολουθείται και υπάρχει απαίτηση από τον κατασκευαστή ή τον προμηθευτή των προϊόντων πυροπροστασίας να επιλέξει μια αυθαίρετη τιμή για την κρίσιμη θερμοκρασία χωρίς να έχει προβεί στην ανάλογη στατική μελέτη.
Για την περίπτωση αυτή και άλλες περιπτώσεις όπου δεν έχει πραγματοποιηθεί ανάλυση των αναλογιών φορτίων των μελών σε συνθήκες πυρκαγιάς, σημειώνονται τα παρακάτω: Μια κρίσιμη θερμοκρασία 550°C θεωρείται συνήθως ως κρίσιμη για τα τυπικά χαλύβδινα μέλη, ελλείψει μιας πιο εις βάθος αξιολόγησης του εφαρμοζόμενου φορτίου και της δομικής λειτουργίας σύμφωνα με το Yellow Book του ASFP (Association for Specialist Fire Protection). Επίσης σύμφωνα με τον ASFP, εάν ορίζεται οριακή θερμοκρασία άνω των 650°C, τότε θα πρέπει να ζητηθεί δεύτερη γνώμη από κατάλληλα εκπαιδευμένο δομoστατικό μηχανικό με εμπειρία στην δομική πυροπροστασία. Ο ASFP είναι ο κορυφαίος εμπορικός σύνδεσμος για τον τομέα της παθητικής πυροπροστασίας στο Ηνωμένο Βασίλειο. Ιδρύθηκε το 1975 σε αναγνώριση της ανάγκης να συγκεντρωθούν κατασκευαστές, εργολάβοι και φορείς δοκιμών/πιστοποίησης παθητικής πυροπροστασίας για να ενθαρρύνουν, να αναπτύξουν και να παρέχουν καθοδήγηση σχετικά με τα βασικά πρότυπα στην παθητική πυροπροστασία και να υποστηρίξουν τις δραστηριότητες της πυροσβεστικής βιομηχανίας σε σχέση με όλες τις μορφές «ενσωματωμένης» πυροπροστασίας.
Γιατί είναι η κρίσιμη θερμοκρασία σημαντική για τον κάθε κλάδο μηχανικών και εφαρμοστών;
Αρχιτέκτονας: Η κρίσιμη θερμοκρασία καθορίζει την ικανότητα μιας χαλύβδινης διατομής να επιτύχει το μέλος τον απαιτούμενο δείκτη πυραντίστασης. Εάν η χαλύβδινη διατομή ελεγχθεί σε σχέση με την απαιτούμενη κρίσιμη θερμοκρασία από τον κατασκευαστή του προϊόντος, μπορεί να διασφαλιστεί ότι δεν απαιτούνται αναβαθμίσεις τελευταίας στιγμής στα μεγέθη του χάλυβα.
Κατασκευαστής: Η παθητική πυροπροστασία του δομικού χάλυβα μπορεί να είναι μια δαπανηρή εργασία. Εάν καθοριστούν τα σωστά μεγέθη χάλυβα και οι κρίσιμες θερμοκρασίες, μπορεί να εξοικονομηθεί κόστος στην αξιολόγηση πυραντίστασης του προϊόντος και να εξαλειφθεί το άγχος των αλλαγών της τελευταίας στιγμής.
Δομοστατικός: Ο καθορισμός των κρίσιμων θερμοκρασιών στη στατική μελέτη της κατασκευής από δομικό χάλυβα διευκρινίζει το επίπεδο πυροπροστασίας που απαιτείται, ώστε να διατηρείται η δομική επάρκεια.
Μελετητής παθητικής πυροπροστασίας: Η λήψη των κρίσιμων θερμοκρασιών από τους δομοστατικούς μηχανικούς διασφαλίζει ότι το μέρος της δομικής επάρκειας του δείκτη πυραντίστασης που έχει οριστεί στην μελέτη παθητικής πυροπροστασίας έχει ληφθεί υπόψη στο σχεδιασμό.
Προμηθευτής: Η κρίσιμη θερμοκρασία που παρέχεται από τον δομοστατικό μηχανικό πρέπει να ελεγχθεί σε σχέση με το πάχος και την ποσότητα του υλικού που υπολογίζεται από τον κατασκευαστή του προϊόντος.
Εφαρμογέας: Προκειμένου να διασφαλιστεί ότι μπορεί να εφαρμοστεί το σωστό πάχος και ποσότητα του υλικού παθητικής πυροπροστασίας, είναι απαραίτητο να παρέχεται η κρίσιμη θερμοκρασία.
Άρθρο του Τεχνικού – Επιστημονικού Διευθυντή του ΕΛΙΠΥΚΑ, Πάνου Κωτσοβίνου, Επίκουρου Καθηγητή στο Πανεπιστήμιο Πατρών.
