Slide 1

SOLUTII PENTRU PROTECTIA LA FOC ASTRUCTURILOR METALICE

Ing. Mast. Buda RaulConstruciile metalice prezint o rezisten relativ redus la aciunea temperaturilor ridicate. Oelul, ncepnd cu 200 C, i modific caracteristicile mecanice, astfel reducndu-se limita de curgere, rezistena la rupere i valoarea modulului de elasticitate.

Structurile portante din oel, de la aproximativ 500 C i pierd peste50% din capacitatea lor de ncrcare i n consecin nu mai pot preluaeforturile iniial prevzute. Din aceast cauz, ele trebuie protejatempotriva efectului unor cmpuri de temperaturi ridicate. n acest sensse practic acoperirea cu diverse materiale ignifuge.Soluii existente de plan mondial

1. Termoprotecie cu produse de torcretare

Mortar uscat (pe baz desulfur), din granule fine, amestecat cu ap. Aceast soluie este o protecie pasiv la foc i asigur evacuare de pn la 120 minute a respectivelor cldiri.Se execut la faa locului mecanizat, cu aer comprimat, sau cu un aparat proiectat special pentru aceasta.

Fig. 1 Termoprotecie cu mortarMortar pe baz de ciment.Asigur o mai bun rezisten lafoc de pn la 240 minute.Se poate aplica manual,prin tencuire sau mecanizat, prin pulverizare cu un utilaj de aer comprimat.n ambele cazuri suprafaa metalic a structurilor este acoperitcu acest material, care dup ntrire formeaz un strat optim pentruprotecia impotriva focului.

Avantajele metodei consta n:- se mrete durabilitatea structurii n condiii normale i n condiii excepionale de incendiu;- nu conine materiale periculoase sau toxice, iar la nclzire numai apa se va evapora din el;poate s acopere i suprafee mai complexe, iar preul de cost nu crete n raport cu creterea grosimii straturilor, deoarece costul manoperei este mai semnificativ dect preul materialului.

Dezavantaje:- nu se recomand la realizarea unor lucrri estetice.- deoarece aspectul suprafeei n urma torcretrii esteneuniform, se recomand utilizarea ei mai cu seam n zone ascunse; n caz contrar trebuie mascat cu alte materiale de finisaj;Acest tip de protecie reprezint soluia ideal n cazul halelor industriale, respectiv pentru protecia tubulaturii de ventilaie.2. Acoperirea structurii de oel cu vopsele termospumante (sau intumescente)Aceste vopsele sunt inerte la temperaturi sczute. Sub efectul cldurii, la circa 200-250C, se transform treptat ntr-o spum carbonic, ce protejeaz termic suportul pe care a fost aplicat.La aceste temperaturi proprietiile oelului nc nu sunt afectate. Vopsea trebuie aplicat pe suprafa curat de oel, nedeteriorat, uscat i grunduit. Se poate aplica manual cu pensul sau mecanizat prin pulverizare fr aer.

Putem s distingem dou grupe mari:Vopsele de tipul unor pelicule fine, subiri, care sunt pe baz de ap sau solvent; n principal sunt folosite pentru protecia la incendii a unor incinte n care sunt depozitate materiale celulozice sau materiale care prin ardere dezvolt cantiti relativ mici de energie termic. Aceste vopsele sunt aplicate n straturi de aproximativ 1 mm grosime; n timpul incendiului, prin expandare, ele ajung la o spum avnd o grosime de 50 mm, adic se obine un raport al grosimii de 50:1.

Vopsele de tipul unor pelicule mai consistente, care se aplic n straturi mai groase de 2-3 mm i sunt pe baz de rini epoxidice. Acest materiale sunt utilizate n cazul proteciei la incendii a unor incinte unde materialele depozitate prin ardere dezvolt cantiti mult mai mari de energie termic (spre exemplu la materiale de tipul hidrocarburilor). n cazul acestor vopsele raportul de expansiune al vopselei sub influena cldurii este mai mic de pn la 5:1. Se recomand de asemenea i pentru acoperirea suprafeelor exterioare.

Principalele avantaje ale metodei sunt urmtoarele:- aspect estetic (permite s rmn vizibil supleea structurii de rezisten);- suprafaa acoperit permite finisaje decorative;- uurina aplicrii i peste zone de jonciune mai complexe;se poate folosi att pentru spaii interioare ct i pentru cele exterioare.

Dezavantajele metodei const n:- pre de cost mai ridicat din cauza aplicrii n condiii mai deosebite/mai pretenioase;- necesit condiii atmosferice adecvate n timpul aplicrii stratului protector - perioad limitat de rezisten la foc, de maximum 60 120 minute;- vopselele epoxidice necesit protecie suplimentar, atent n timpul aplicrii, deoarece conin materiale toxice.n figura 2, este redat modul de descompunere al stratului de vopsea intumescent pe o epruvet realizat dintr-o eav cu pereii subiri. Se poate remarca elasticitatea limitat a stratului de spum, deoarece la atingerea unui grad de expandare aceasta se va fisura

Fig. 2 Modul de descompunere3. mbrcarea structurilor metalice cu plci din gips-carton sau plci din silicat de calciu, rezistente la focEste o tehnic de protecie uscat, asigurnd un montaj uor, facil. Asamblarea plcilor se poate realizeaz cu ajutorul agrafelor metalice, sau uruburilor, respectiv prin lipire cu adeziv refractor.

Avantajele acestor metode const n:- prezint o suprafa neted, curat, fr praf;- se poate aplica i pe structuri de oel nevopsite;- plcile sunt livrate la grosimi standardizate;- n cazul plcilor gips-carton,acoperirea se poate realiza cu maimulte straturi,pe cnd la plcile din silicat de calciu este suficient aplicarea unui singur strat;- plcile din silicat de calciu pot rezista la temperaturi de pn la 1000C;- ele nu conin aditivi i nu sunt tratate chimic.- plcile de gips-carton asigur protecie de pn la 180 minute.Dezavantajele metodei:- protecia zonelor mai complexe este relativ dificil;- la plcile din gips carton, preul crete n funcie de numrul de straturi aplicate;preul de cost al plcilor din silicat de calciu, crete odat cu densitate acestora.

Aceste plci se pot utiliza la protecia termic: a stlpilor, a grinzilor metalice, a cablurilor, a fibrelor optice i a conductelor, precum i la izolarea uilor ignifuge i asistemelor de ventilaie.

n figura 3 este ilustrat acoperirea unor profile deschise respectiv nchise.

Fig. 3 Soluii de protecie cu plci4. mbrcarea cu o ptur flexibil (flexible blanked systems)

Principalele avantaje ale metodei sunt:- asigur o instalare uoar i curat;- este aplicabil i n cazul formelor mai complexe;- este o metod ieftin.

Dezavantajul:- nu se poate aplica la lucrri estetice.

Fig.4 mbrcarea cu o ptur flexibilAcoperire cu beton

Punerea n oper se face prin turnare; poate s fie ca i un cofraj care acoper ntreaga suprafa a structurii metalice ca i n figura 5.

Acoperirea cu beton a structurilor de oel cu beton are avantajele de durabilitate, de bun rezisten termic, respectiv o bun rezisten la ocuri mecanice.Dezavantajele acestei metode sunt: - costulridicat fa de metodele uoare;- reducerea spaiului util din jurul elementului, astfelprotejat din cauza grosimii mari a stratului de protecie.Se utilizeaz cel mai des n zonele unde necesit rezisten la impact. De asemenea acestea sunt rezistente la schimbri brute de condiii meteo. De acea sunt folosite n mod curent la depozite, parcri subterane i structuri externe.Fig.5 Acoperirea cu betonPropuneri de soluii posibile de catre : Ildik-Renata MUNTEANU, Ioan SZVA, Pl Botond GLFI, Carol AMBRUS, Piroska ORBN

n elaborarea unor soluii noi s-au analizat diferite metode de rcire cu gaz sub presiune, respectiv cu lichid de rcire. Acestea sunt utilizate n mai multe domenii, cum ar fi de ex. la frigidere, la rcirea motoarelor cu ardere intern, la pistele de patinaj, instalaii cu aer condiionat, instalaii de stocare ale gheii. Un sistem, care funcioneaz pe acest principiu, este utilizat drept un sistem de rcire al structurii de oel n Dubai, la cldirea Burj Khalifa.La ora actual, nu exist soluii similare de protecie ale structurilor de rezisten mpotriva incendiilor. Soluia propus de autori (vezi figura 6) utilizeaz drept principiu urmtorul fenomen: n profilele rectangulare 1 i 2, care au fost acoperite n prealabil cu straturi intumescente, introducem cte oeav cu perei subiri (de preferat din cupru) 3, apsat de pereiiinteriori ai profilului, prin intermediului unor elemente elastice 7.Elementele de jonciune tip rapid 4-5 prezint nite cleme elastice,asigurnd astfel un montaj rapid al evilor 3 prin ferestrele de vizitareprevzute n profilele 1 i 2, care ulterior sunt acoperite cu capacele 6.

n cazul declanrii senzorului de incendii (creterea excesiv a temperaturii elementelor metalice de rezisten), prin aceste evi ncepe s circul forat ap rece, n direcia indicat de sgei, care elimin ntr-o anumit msur cldura primit din exterior de eav. Apa rece este pompat dintr-un rezervor suficient de mare, iar la ntoarcereeste rcit. Prin aceast msur creterea temperaturii elementelor de rezisten 1 i 2 devin mult mai lent i astfel evacuarea n condiii de maxim siguran a oamenilor i a bunurilor materiale va fi prelungit n mod substanial.O alt variant, pentru creterea eficienei schimbului de cldur, ar putea fi acea, n care n evile 3 s-ar introduce un alt fluid n loc de ap.VA MULTUMESC ! Ing. Mast. Buda Raul