Ünite 5: Yapısal Yangın Güvenliği

Bina Kullanım ve Tehlike Sınıfları

Her bir farklı hacim gerek yangın yükü, gerek yangının başlaması, büyümesi ve yayılması, gerek kullanıcı yükü açısından farklı riskler taşımakta ve farklı önlemlere ihtiyaç duyabilmektedir. Bu bağlamda temel işlev ve alt işlevleri açısından değerlendirilecek tüm binalarda kullanım sınıflarını tanımlamak önemlidir.

Bina tehlike sınıfları içerisindeki düşük tehlike sınıfının özellikleri:

Tanım: Düşük yangın yüküne sahip, düşük yanabilirliği olan ve yangına karşı direnci en az 30 dakika olan 126 m ² ’den büyük bölümü olmayan mekânlar.

Yapı Tipleri: Okullar ve diğer eğitim kurumları (belirli alanları), bürolar (belirli alanları), hapishaneler.

Bina tehlike sınıfları içerisinde orta tehlike sınıfının özellikleri:

Tanım: Orta derecede yangın yüküne ve yanabilirliğe sahip yanıcı malzemelerin bulunduğu yerler.

Orta Tehlike 1 Yapı Tipleri: Çimento işleri, Metal levha üretimi, Hastaneler, Oteller, Konutlar, Lokantalar, Kütüphaneler, Bilgisayara veri işleme ofisleri (veri saklama odaları hariç), Mezbahalar, Mandıralar.

Orta Tehlike 2 Yapı Tipleri: Fotoğraf laboratuvarları, Fotoğraf film fabrikaları, Otomotiv fabrikaları ve tamirhaneleri, Fırınlar, Bisküvi-çikolataşekerleme imalathaneleri, Bira fabrikaları, Fizik laboratuvarları, Çamaşırhaneler, Otoparklar, Müzeler, Deri eşya fabrikaları.

Orta Tehlike 3 Yapı Tipleri: Boyama işlemleri, Sabun fabrikaları, Elektronik fabrikaları, Buzdolabı ve çamaşır makinesi fabrikaları, Hayvan yemi fabrikaları, Radyo ve televizyon yayınevleri, Tren istasyonları, Tesisat odaları, Alışveriş merkezleri vs.

Orta Tehlike 4 Yapı Tipleri: Mum ve balmumu fabrikaları, Kibrit fabrikaları, Boyahaneler, Alkol damıtma, Sinemalar, Tiyatrolar, Atık kâğıt işletmeleri, Sergi salonları, Pamuk iplikhanesi, Odun talaşı fabrikaları vs.

Bina tehlike sınıfları içerisinde yüksek tehlike sınıfının özellikleri:

Tanım: Yüksek yangın yüküne ve yanabilirliğe sahip ve yangının çabucak yayılarak büyümesine sebep olacak malzemelerin bulunduğu yerler.

Yüksek Tehlike 1 Yapı Tipleri: Döşemelik kumaş ve muşamba fabrikaları kumaş ve muşamba yer döşemeleri imalatı, Boya, renklendirici ( ahşap renklendirici ve koruyucuları pnoteks) ve vernik imalâtı, Yapay kauçuk, reçine, lamba.

Yüksek Tehlike 2 Yapı Tipleri: Aydınlatma fişeği fabrikaları, Plastik köpük ve sünger imalathaneleri, lastik köpük eşyaları, Katran damıtma, Otobüs ambarı, yüklü kamyonlar ve vagonlar, Otobüsler, yüksüz kamyonlar ve demir yolu vagonları için depolar.

Yüksek Tehlike 3 Yapı Tipi: Selüloz nitrat fabrikaları.

Yüksek Tehlike 4 Yapı Tipi: Havai fişek fabrikaları. Yangın bakımından kritik özellikler gösteren bina bölümleri ve tesislerine ilişkin düzenlemelerde kazan daireleri için alınan önlemler:

• Bu mahaller yangına en az 120 dakika dayanıklı bölmelerle diğer mahallerden ayrılmalı
• Mahal kapıları en az 90 dakika yangına dayanıklı duman sızdırmaz olmalı
• Kullanılan yakıt cinsine göre döşeme ve tavan malzemelerinin seçimi yönetmelikte belirtilen güvenlik sınırları çerçevesinde yapılmalı
• Sıvı yakıtların kullanıldığı yerlerde dökülen yakıtların döşemeye yayılmaması için döşeme üzerinde kanal sistemleri oluşturulmalı

Yangın bakımından kritik özellikler gösteren bina bölümleri ve tesislerine ilişkin düzenlemelerde yakıt depoları için alınan önlemler:

• Bu mahaller yangına en az 120 dakika dayanıklı bölmelerle diğer mahallerden ayrılmalı
• Akaryakıt depoları merdiven altına, merdiven boşluğuna, mutfağa, banyoya ve yatak odasına konulmamalı
• Sıvı yakıtların kullanıldığı yerlerde dökülen yakıtların döşemeye yayılmaması için döşeme üzerinde kanal sistemleri oluşturulmalı

Yangın bakımından kritik özellikler gösteren bina bölümleri ve tesislerine ilişkin düzenlemelerde asansörler için alınan önlemler:

• Asansör kuyusu ve makine dairesi, yangına en az 60 dakika dayanıklı ve yanıcı olmayan malzemelerden inşa edilmeli
• Aynı kuyu içinde 3’ten fazla asansör kabini düzenlenmemeli, 4 asansör kabini düzenlendiği takdirde, ikişerli gruplar hâlinde araları yangına 60 dakika dayanıklı bir malzeme ile ayrılmalı
• Asansör kapısı, yangın merdiven yuvasına açılmamalı
• Acil durum asansörleri önünde, aynı zamanda kaçış merdivenine de geçiş sağlayacak şekilde, her katta yangın güvenlik holü oluşturulmalı

Yapı Taşıyıcı Sistemleri ve Yangın Güvenliği

TS 9935’e göre yangın dayanımları açısından yapılar dört gruba ayrılmıştır:

Tip I – Yanmayan: Tip I-445 ve Tip I-332 olmak üzere iki tipi vardır.

Tip II – Yangına Dayanıklı: Tip II-222 ve Tip II-111 olmak üzere iki tipi vardır.

Tip III – Dış Yüzeyleri Korumalı: Tip III-211 ve Tip III200 olmak üzere iki tipi vardır.

Tip IV – Ahşap Karkas: Tip IV-111 ve Tip IV-000 olmak üzere iki tipi vardır.

Her tip yapı grubu da kendi içerisinde tekrar sınıflandırılmıştır. Bu alt sınıflandırmada kullanılan rakamlardan ilki dış taşıyıcı duvarların yangına dayanıklılık süresini, ikincisi taşıyıcı sistem elemanlarının (kolonlar ve kirişler gibi) yangına dayanıklılık sürelerini ve üçüncü rakam ise döşeme yapısının yangına dayanıklılık süresini göstermektedir. Tip I ve Tip II yapıların yapı elemanları, yanmayan veya sınırlı yanabilen malzemelerden yapılmış olmalıdır. Tip III yapıların ısı duvarları ve yapı elemanları yanmayan veya sınırlı yanabilen malzemelerden yapılmış olmalıdır. Tip IV’te ise yapıların yapı elemanları ahşap malzemeden yapılmıştır.

Binalarda yaygın olarak kullanılan betonarme, çelik, ahşap taşıyıcı sistemlerin her biri kullanılan malzeme ve bağlantı sistemleri ile yangın karşısında farklı davranışlar göstermektedir.

Betonarme Taşıyıcı sistemler: Sistemi oluşturan elemanların kesiti ve boyutları, donatı türü, demir donatı üzerinde bırakılan pas payı, betondaki agreganın yapısı gibi etkenler sistemin davranışını etkilemektedir. Beton yüksek sıcaklıklar dayanıklı bir malzeme olmasına karşın çok yüksek sıcaklıklara ulaşıldığında bünyesindeki suyun buharlaşması neticesinde çözünme göstererek bazı özellikleri açısından zayıflayabilmektedir. 300 ^o C’de başlayan yüzey atmaları en fazla 500 ^o C’de ortaya çıkar. Betondaki yavaş ısı iletiminden dolayı yüksek sıcaklık yüzeyde kalır ve yüzeyde su buharına dönüşerek yüzey atmalarına sebep olur.

Çelik Taşıyıcı Sistemler: Çeliğin akma sınırı 400 o C civarında emniyet gerilmeleri mertebesine düşer. Çekme dayanımı da başlangıçta 150~300 ºC bölgesinde biraz arttıktan sonra, daha yüksek sıcaklıklarda hızla azalır ve yangınlarda kolayca erişilen 600 ºC sıcaklığında emniyet gerilmesinin altına düşer. Yüksek sıcaklıklarda bağ kuvvetlerinin azalması, çeliğin elastisite modülünün azalmasına neden olur. Elastisite modülünün değeri 20 ºC’dekine kıyasla, 400 ºC’de % 15 ve 600 ºC’de ise % 40 kadar azalır. Bu olay, artan plastik şekil değiştirmelerle birlikte çelik konstrüksiyonların müsaade edilemeyecek kadar büyük şekil değiştirmelerine neden olur.

Çelik taşıyıcı sistemli yapılarda:

• Kütlesel yalıtım: Çelik taşıyıcı elemanların beton, tuğla vb. malzemelerle çerçevelenmesi veya doldurulması yöntemidir.
• Çerçeveyi sarma yöntemleri ile yalıtım: Üç çeşit uygulaması vardır. Sıva ile yalıtım, püskürtme sistemler ile yalıtım, sıcaklıkta şişen/genleşen (intümesan) boyalar ile yalıtım.

Kutuya alma – Plakalar/Levhalar ile yalıtım, genellikle alçı, vermikülit (sodyum silikat), mineral lif veya kalsiyum silikattan yapılan levhaların yapıştırma, vidalama ve/ veya kaynaklı pimlerle veya klipslerle sabitlenerek çeliği kaplaması şeklinde uygulanan yaygın bir yöntemdir.

Çelik bileşenlerde su dolaştırılarak soğutulması ile korunum ısının dağılımı ile koruma yöntemlerinden olan su dolanımı, içi boş boru veya kutu profillerin içerisinden su dolaştırılmasıyla, yangında oluşan ısı enerjisinin su tarafından emilerek çeliğe etkisinin azaltılması ilkesine dayanır.

Kolonların dışarıya alınması yöntemi ile korunum, iç mekânda gerçekleşen yangınların etkisinden yapı kabuğu ile uzaklaştırılan çelik kolonların cephe boşluklarından da uzak konumlandırılması gerekir. Boşluklara denk gelen kolonlar için ise ayrı yöntemle koruma sağlanmalıdır.

Ahşap Taşıyıcı Sistemler: Ahşabın yüzey bozulumu normal olarak kömürün çekilmesi şeklindedir ve sadece 350 °C’nin üzerindeki yüzey sıcaklıklarında ve bir pilot ateşleme kaynağının varlığında alevlenme meydana gelir.

Bölümleme / Kompartımantasyon

Yangın riski yüksek olan alanların diğer alanlardan ayrılması, bir alanda çıkacak yangından dolayı, diğer alanlarda oluşabilecek hasarları azaltmak, kullanıcıların sığınabileceği güvenli alanlar oluşturmak ve yangın boyutlarını sınırlayarak söndürme çalışmalarını kolaylaştırmak amacıyla yapılan bölümleme / kompartımantasyon yapıyı yönetmeliklere uygun olarak yeterli yangın direncine sahip duvar ve döşemelerle kendi içinde bölümlere ayırmaktır.

İki ya da daha fazla kat tek bir bölüm / kompartıman içinde yer alabilir. Bina yüksekliği 21.50 m’den fazla olan konut harici binalarda ve bina yüksekliği 30.50 m’den fazla olan konut binalarında belirtilen yüksekliklerden daha yukarıda olan katlarında en çok üç kat bir yangın kompartımanı olarak düzenlenmelidir. Düşey boşluklar (asansör boşlukları, merdiven yuvaları, servis bacaları, çöp bacaları, tesisat şaftları vb.) ise genelde ayrı bir kompartıman olarak bağımsız bölümler hâlinde düzenlenmelidir. Ayrıca otoparklar, sığınaklar, kazan daireleri, ana elektrik dağıtım odaları, trafo ve jeneratör merkezleri gibi yangın anında diğer mahallere göre daha kritik önem taşıyan alanları çevreleyen duvar ve döşemeler kompartıman duvarı özelliğinde inşa edilmelidir.

Yangın kompartımanlarının etkili olabilmesi için, kompartımanı çevreleyen elemanların yangına dayanıklılığı birleşim noktalarında da sürekli olmalıdır ve kompartımanlar arasında yangına dayanıksız herhangi bir açıklık bulunmamalıdır.

Düşey Bölmeler ve Yangın Duvarları

Yüksek binalarda çöp, haberleşme, evrak ve teknik donanım gibi düşey tesisat şaft ve baca duvarlarının yangına en az 120 dakika ve üzerlerindeki kapakların en az 90 dakika dayanıklı ve duman sızdırmaz olması gerekir.

Yatay Bölmeler – Döşemeler

Kat döşemelerinde ön dökümlü olmayan dişli döşeme kullanılan betonarme binalarda, dişlerin arasına konulan dolgu malzemesi en az zor alevlenici olmalıdır. Çatı kaplaması olarak yanmaz malzemelerin kullanılması durumunda üzerine çatı kaplaması uygulanan yüzeyin en az normal alevlenen malzemelerden olmasına izin verilmektedir.

Yapı Elemanlarının Yangına Dayanım Sınıfları

Yangına dayanım süresi yapı malzemelerinin yangına tepki sınıfı ile ilgili değildir. Yani yanmaz malzemelerden üretilen bir yapı elemanı yangına dayanım süresini sağlıyor anlamına gelmemektedir. Yapı elemanı farklı yapı malzemelerinin çeşitli birleşim yöntemleri ile bir araya geldiği bir sistemdir ve yangın performansı söz konusu olduğunda bir sistem olarak değerlendirilmesi gerekmektedir. Bu nedenle akredite olmuş bir laboratuvar tarafından standartlarla belirlenen yangın testlerine sistem olarak tabi tutulmaları ve sertifikalandırılmaları gerekmektedir.

Yapı elemanlarının yangın direncinin belirlenmesi için kullanılan ve dakika cinsinden ifade edilen üç temel kriter vardır:

• Yük taşıma kapasitesi (Load-bearing Criterion) (R): Yıkılmaya veya aşırı eğilmeye dayanım. Başka bir ifade ile yapı elemanının yangına maruz kalma durumunda belli bir sürede strüktürel stabilitesini koruma kapasitesi
• Bütünlük (Integrity) (E): Elemanın sıcak gaz ve alev geçirmezlik dayanımı
• Yalıtım (Insulation) (I): Aleve maruz kalan yüzeydeki yoğun sıcaklık artışına karşı dayanım. Başka bir ifade ile yapı elemanının yangına maruz kalan taraftan diğer tarafa ısı transferi sonucunda önemli bir ısı aktarımı olmadan, yalnız bir taraftan yangına maruz kalmaya dayanım yeteneği