ضخامت پوشش ضد حریق یک عدد دلخواه نیست و از روی حدس تعیین نمی‌شود. برای هر مقطع فولادی، ضخامت لازم تابعی است از هندسه‌ی آن مقطع، دمای بحرانی فولاد و زمان مقاومت مورد نیاز. کلید این محاسبه، پارامتری است به نام ضریب مقطع. در این راهنما محاسبه ضخامت پوشش ضد حریق را گام‌به‌گام و با یک مثال عددی کامل مرور می‌کنیم.
ضریب مقطع Hp/A چیست؟
ضریب مقطع نسبت محیط در معرض آتش به سطح مقطع فولاد است و واحدش بر متر است:
- Hp — محیطی از مقطع که در معرض حرارت قرار می‌گیرد، بر حسب متر
- A — مساحت سطح مقطع فولاد، بر حسب مترمربع
معنای فیزیکی‌اش ساده است: هرچه این نسبت بزرگ‌تر باشد، مقطع نسبت به جرمش سطح بیشتری برای دریافت حرارت دارد و در نتیجه سریع‌تر گرم می‌شود. یک نبشی نازک ضریب مقطع بسیار بالایی دارد و خیلی زود داغ می‌شود؛ یک ستون سنگین جعبه‌ای ضریب پایینی دارد و دیرتر گرم می‌شود. به همین دلیل دو عضو در یک ساختمان با یک رده‌ی مقاومت یکسان، می‌توانند ضخامت‌های کاملاً متفاوتی نیاز داشته باشند.
حالت‌های در معرض بودن مقطع
Hp فقط به شکل مقطع بستگی ندارد؛ به این هم بستگی دارد که آتش از چند طرف به عضو می‌رسد:
| حالت | توضیح | اثر بر Hp |
|---|---|---|
| تیر چهار طرفه | تیر آزاد در فضا، حرارت از همه طرف | بیشترین Hp |
| تیر سه طرفه | تیر زیر دال بتنی، بال بالایی محافظت‌شده | Hp کمتر از حالت چهار طرفه |
| ستون چهار طرفه | ستون آزاد | بیشترین Hp برای ستون |
| ستون سه طرفه | ستون چسبیده به دیوار | Hp کمتر |
| پوشش جعبه‌ای | پوشش دور محیط فرضی مستطیلی مقطع | Hp کمتر از پوشش پیرامونی |
| پوشش پیرامونی | پوشش منطبق بر شکل واقعی مقطع | Hp بیشتر |
دمای بحرانی؛ پارامتر دوم معادله
دمای بحرانی دمایی است که فولاد در آن دیگر نمی‌تواند بار وارده را تحمل کند. این عدد ثابت نیست و به نسبت بارگذاری عضو بستگی دارد: عضوی که با ظرفیت کامل بارگذاری شده، در دمای پایین‌تری به مرز شکست می‌رسد تا عضوی که بار کمی را تحمل می‌کند.
در نبود محاسبات دقیق، مقادیر پیش‌فرض مرسوم حدود ۵۵۰ درجه سانتی‌گراد برای اعضای خمشی و حدود ۵۰۰ تا ۵۲۰ درجه برای ستون‌ها در نظر گرفته می‌شود. جزئیات بیشتر در دمای بحرانی فولاد آمده است.
گام‌های محاسبه
- رده‌ی مقاومت مورد نیاز را از مدارک پروژه استخراج کنید (مثلاً R90).
- فهرست تمام مقاطع فولادی را با نوع و اندازه تهیه کنید.
- برای هر مقطع، حالت در معرض بودن و نوع پوشش (جعبه‌ای یا پیرامونی) را مشخص کنید.
- ضریب مقطع Hp/A را محاسبه کنید یا از جداول استاندارد مقاطع بخوانید.
- دمای بحرانی را تعیین کنید.
- با سه ورودی رده، ضریب مقطع و دمای بحرانی، ضخامت را از جدول گزارش طبقه‌بندی محصول بخوانید.
- مقاطع را در چند گروه ضخامتی دسته‌بندی کنید تا اجرا در کارگاه عملی باشد.
مثال محاسباتی: یک تیر IPE 300
فرض کنید تیر IPE 300 زیر دال بتنی قرار دارد، بنابراین حالت سه طرفه است و پوشش پیرامونی اجرا می‌شود. رده‌ی مورد نیاز R90 و دمای بحرانی ۵۵۰ درجه در نظر گرفته می‌شود.
| پارامتر | مقدار | منبع |
|---|---|---|
| سطح مقطع A | ۵۳٫۸۱ cm² معادل ۰٫۰۰۵۳۸۱ m² | جدول اشتال |
| محیط در معرض Hp (سه طرفه، پیرامونی) | حدود ۱٫۰۴ m | محاسبه از هندسه‌ی مقطع |
| ضریب مقطع Hp/A | حدود ۱۹۳ بر متر | ۱٫۰۴ ÷ ۰٫۰۰۵۳۸۱ |
| رده‌ی مقاومت | R90 | مدارک پروژه |
| دمای بحرانی | ۵۵۰ °C | مقدار پیش‌فرض |
| ضخامت لازم | از جدول گزارش طبقه‌بندی محصول | دیتاشیت سازنده |
دقت کنید که آخرین سطر عمداً عدد ندارد. ضخامت نهایی تنها از روی گزارش طبقه‌بندی همان محصول خاص قابل استخراج است و هیچ فرمول عمومی‌ای جای آن را نمی‌گیرد. دو محصول معدنی با دانسیته‌ی نزدیک می‌توانند برای یک شرایط یکسان، ضخامت‌های متفاوتی بخواهند.
خطاهای رایج در محاسبه
- استفاده از حالت سه طرفه برای تیری که در واقع از چهار طرف در معرض آتش است.
- خلط کردن پوشش جعبه‌ای و پیرامونی هنگام خواندن جدول.
- نادیده گرفتن ورق‌های تقویتی و اتصالات که ضریب مقطع محل خود را تغییر می‌دهند.
- اعمال یک ضخامت ثابت برای کل پروژه به‌جای گروه‌بندی بر اساس ضریب مقطع.
- استفاده از دمای بحرانی ۵۵۰ درجه برای ستون‌هایی که نسبت بارگذاری بالایی دارند.
- فراموش کردن اینکه ضخامت جدول، ضخامت خشک است نه تر.
پس از تعیین ضخامت، کنترل آن در کارگاه به همان اندازه اهمیت دارد؛ روش اندازه‌گیری و نقاط توقف بازرسی در چک‌لیست کنترل کیفیت اجرای پوشش ضد حریق توضیح داده شده است.
سوالات پرتکرار
ضریب مقطع را از کجا بخوانم؟
برای مقاطع استاندارد، جداول اشتال و کاتالوگ‌های مقاطع معمولاً ضریب مقطع را برای حالت‌های مختلف در معرض بودن مستقیم ارائه می‌دهند. برای مقاطع مرکب باید از روی هندسه محاسبه شود.
آیا ضخامت بیشتر همیشه بهتر است؟
خیر. ضخامت بیش از مقدار طراحی هزینه و بار مرده را بالا می‌برد و در پوشش‌های منبسط‌شونده می‌تواند باعث ترک‌خوردگی و جدا شدن لایه شود.
برای مقاطع لوله‌ای و قوطی چطور محاسبه می‌شود؟
همان اصل برقرار است: محیط در معرض تقسیم بر سطح مقطع. برای مقاطع توخالی، محیط بیرونی مبناست.
اگر مقطع با ورق تقویت شده باشد چه؟
سطح مقطع افزایش می‌یابد و ضریب مقطع کاهش پیدا می‌کند، بنابراین معمولاً ضخامت کمتری لازم است. اما محاسبه باید برای مقطع مرکب انجام شود.
محاسبه‌ی ضخامت برای پروژه‌ی شما
با ارسال فهرست مقاطع و رده‌ی مقاومت مورد نیاز، جدول ضخامت تفکیک‌شده بر اساس ضریب مقطع را دریافت کنید. ارسال مشخصات پروژه
