Endüstriyel tesislerde kullanılan yapı malzemelerinin yangın dayanımlarının yarattığı sorunlar

Yangın, geri dönüşümü olmayan hasarlar yaratan bir kimyasal olaydır, yangında açığa çıka yüksek ısı ve yanıcı maddenin yapısına bağlı olarak oluşan yanma ürünü gazlar binalarda yapı malzemelerini fiziksel ve kimyasal olarak etkiler.Bu nedenle tüm yapı malzemeleri dayanımlarını kaybeder.

Saadet ALKIŞ/ Dr. Öğretim Üyesi AKDENİZ ÜNİVERSİTESİ TEK. BİL. MYO. SİVİL SAVUNMA VE İTFAİYECİLİK

Binalar inşaa edilirken malzeme seçiminde yapılan hatalar, ilerde olası yangın olaylarında maddi ve manevi kayıpların artmasına neden olmaktadır. Ülkemizde yaşanmış ve bizzat tarafımdan incelenmiş binalarının yangın sonrası durumları bu çalışmada yer almaktadır. Verilen örneklerde hatalar irdelenmiştir. Bina projeleri hazırlanırken yangın risk analizlerinin de yapılması gereklidir. Oysa gözardı edilen bu husus, yangın sonrası tüm binanın kullanılmaz hale gelmesini sağlamaktadır. Bu nedenle bina güvenliği için etkili yapı malzemeleri önerileri örneklerle belirtilmiştir.

Giriş: Ülkemizde kalkınmanın göstergesi olan ve birçok kişiye istihdam sağlayan endüstriyel tesisler maddi ve manevi açıdan kazanç sağlamaktadır. Fakat bu yapıları yapmak, üretime almak, sağlıklı şekilde çalışmasını sağlamak yeterli bir olgu değildir. Bu tesisler İnşaa aşamasında ve kullanım sırasında yönetmeliklere uyulmaması ve yeterli güvenlik önlemlerinin alınmaması nedeniyle her tür tehlikeye açıktır. Bu tehlikeler yangın, deprem, sel, nem vs şeklinde sıralanabilinir. Endüstriyel gelişim, daha çok enerji kullanımını, fazla enerji kullanımı da yangın riskini beraberinde getirmektedir. Dolayısıyla, binalar sürekli yangın tehdidi altındadır. Ne kadar önlem alınırsa alınsın, yangın çıkma olasılığı her bina için söz konusudur. Özellikle patlayıcı ve yanıcı maddelerin yoğun olarak bulunduğu endüstriyel tesislerde bu risk daha da artmaktadır.Ülkemizin bulunduğu coğrafi konumuna, siyasal ve etnik yapısına bağlı olarak sabotaj olaylarının artması ve gazlı (LPG ve Doğalgaz) sistemlerinin yaygınlaşmasıyla birlikte, Türkiye’de yangından korunma konusu her geçen gün daha da önem kazanacaktır. Her yıl artan yangın sayısı, ölüm ve yaralanmaların yanı sıra büyük miktarda da bina hasarı oluşturmaktadır. Yapı elemanlarını yangının etkisinden korumak ve yangına karşı direnç sürelerini artırmak yapıların yangına karşı korunumu son derece önemlidir.

Yangın nedir? Yangın, yanıcı bir madde ile havanın O2’nin bir tutuşturucu etkinle meydana getirdiği, ısı, ışık, zehirli gazlar ve ses açığa çıkaran yanma denilen reaksiyonun kontrol altına alınamamış haline denir. Bu nedenle yangın geri dönüşü olmayan hasar yaratan bir tehlikeli olaydır. Yangın olayları kaza sonu, doğal nedenler ve kasıtlı (kundaklama) olarak meydana gelebilir.

Yaşam alanlarında yangına karşı ne kadar önlem alınırsa alınsın yangın bir şekilde meydana gelebilir. Yangında öncelik can kayıplarını ve sonrasında mal kayıplarını en aza indirgemektir. Yangında insanlar yanarak ölmez, gaz zehirlenmeleri sonucu önce bir baygınlık sonrasında ölüm olayı meydana gelir. Bu nedenle meydana gelmiş bir yangın olayında tahliye önem kazanmaktadır.

Saadet ALKIŞ

Kaza

Doğal

Kasıtlı

Binalarda kısa sürede yapılacak insan ve hayvan kurtarma işlemi ölüm riskini aza indirir. Bu durum yangının yayılımı önleyecek yapı malzemelerin varlığı ve kullanım amacına uygun proje yapımlarıyla sağlanır.

Endüstriyel tesislerde yangının etkenleri Yangın olayını başlatacak bir tutuşturucu etkenin varlığı gerekir. Konumuz olan endüstriyel tesislerde başlıca yangın etkenlerini şu şekilde sıralayabiliriz; Parlayıcı, patlayıcı ve tehlikeli kimyasal yoğunluğu Elektrik Statik elektrik Ateşli işler 5.Sigara 6.Yıldırım 7.Tehlikeli madde ikmali 8.Eğitimsiz personel 9-Kazan daireleri ve yakıt depoları 10-Bakım onarım işleri 11-Temizlik ve düzenli çalışma eksikliği

Bu etkenler dikkatsizliği, ihmali affetmez, kolayca yanıcı maddeleri tutuşturur. Endüstriyel tesislerde yangın olayının hızlı yayılmasında; alanların geniş olması, O2 miktarında eksilmenin güç olması, çeşitli donatıların birbirine ahşap veya metalik aksamlarla bağlı olması, yoğun halde elektrik kablolarının bulunması, patlayıcı nitelik gösteren madde ve cihazların bulunması, tozlar vs . önemli unsurlardır.

Halı Fabrikası yangını ve sonrası endüstriyel tesis kullanılan yapı malzemeleri Yüksek sıcaklık işlemleri günümüzün endüstriyel tesislerin birçoğunda bulunmaktadır. Bu nedenle endüstriyel tesislerde binanın dış ve iç cephe kaplamalarının yanında şu bölümlerde de yangın güvenliği açısından sorun yaşanmaktadır: kimyasal işleme tesisleri ve enerji santralleri, petrol ve gaz tesisleri tüm sıcaklıklarda çalışan işletmeleri, endüstriyel tesislerin bacaları, fırınlar vs vs Bahse konu olan bu bölümlere sahip tesislerde ısıya dayanıklı koruyuculara ihtiyaç vardır. Endüstriyel tesis binaları kullanım türlerine göre genelde çelik veya betonarme yapılardır. Ülkemizde çoğunluk tesisler çeliktir. Duvar ve tavan kaplamaları da sandviç panellerle kaplıdır. Bu yapı malzemelerinin ısı karşısındaki tutumları maalesef dikkate alınmamaktadır. Bina projeleri hazırlanırken olası yangın durumları genelde göz ardı edilmektedir. Bu nedenle çıkan yangınlarda birde yapı malzemesinin yangına dayanımından dolayı tahliyelerin yapılmasında ve yangına itfaiyecilerin müdahalesinde güçlükler yaşanmaktadır. Betonarmede yangın dayanım süresinin çelik donatının ısınma hızına bağlı oluşu, beton pas payı kalınlığının dayanım sınıfına göre seçimini gerektirmektedir. Burada pas payı kalınlığı olarak, yüzeye en yakın donatı sırasının merkezinden geçen eksen ile, betonun aleve açık yüzü arasındaki uzaklığı tarif edilmektedir. Çeliğin ısıl difüzyon katsayısının yüksek oluşu, bunun kesitinin her noktasında sıcaklığın hemen dengelenmesine neden olmaktadır. Binanın tümünde kullanılan tüm yapı malzemelerinin ısıya karşı dirençli olması ve arka taraflarına doğru ısıyı geç iletmesi önemlidir. Böyle binada meydana gelebilecek birçok tehlike önlenmiş olacaktır. Endüstriyel tesis binalarında sıklıkla çelik yapı malzeme de kullanılmaktadır. Çelik yangına en dayanıksız yapı malzemesidir. Çeliğin çok iyi bir iletken olması ve 700 0C ısı da akma gerilmesinin normal değerinin dörtte birine inmesi, yangından korunması gerektiğinin göstergesidir. Yangında çelik yapıların dayanımını etkileyen başlıca üç faktör sayılabilir:

Yangının sıcaklık derecesi Isı dağılımı Kesit boyutları

Yangında bina içindeki yangın yüküne bağlı olarak açığa çıkan ısı yükseldikçe mukavemetinde ve elastiklik modülünde hızlı düşüşler olmasıdır. Çeliğin yüksek sıcaklıklardayumuşamaya başlayarak mukavemetini yitirmesi ve plastikleşmesi (Şekil 1), malzemenin olumsuz yönünü ortaya koymaktadır. Yangına karşı herhangi bir koruyucu alınmamış bir çeliğin yangın dayanımı yaklaşık olarak 1 saat ile sınırlıdır. Bu değer genellikle maksimum değer olarak alınmakta ve normalde yangın dayanımı daha düşük olmaktadır. Fakat çeliğe çeşitli katkı malzemeleri katılarak bu dayanım artırabilmektedir.

Çeliğin korunması Binaların Yangından Korunması Hakkındaki Yönetmeliği 23.Maddesi’nin 5. Fıkrasına göre; çevreye yangın yayma tehlikesi olmayan ve yangın sırasında içindeki yanıcı maddeler çelik elemanlarında 540oC üzerinde bir sıcaklık artışına sebep olmayacaksa çelik yapıların yalıtılması gerekli değildir. Belirtilen sıcaklığa çıkıp çıkmayacağı çelik taşıyıcının profil faktörüne, taşıdığı yüke, ortamdaki yanıcı maddenin yangın yüküne, taşıyıcının kullanıldığı mahallin yüksekliğine bağlıdır.

Çelik yapı ve çelik elemanların korunmasında kullanılan başlıca yöntemler:

Betona gömme Şekil 1.

Sprey ile kaplama Kaplama malzemeleri Özel boyalar Kolonlara su doldurma

Taş yünü ile kolon pasif yangın yalıtımı

Fotoğraf 1.

a) Çevreyi sarma

a) Kutu içine alma

c) Kütlesel (gömme kompozit)

Yangına karşı dayanımlar nasıl artırılmalı? Endüstriyel tesislerde zorunlu olarak kullanılan tüm yapı malzemeleri içinen kolay ve en güvenli yangına karşı korunum yöntemi yalıtımdır. Yangın yalıtımı yangının çıkmasını önleyecek ya da yapıya hiçbir hasar verdirmeyecek bir çözüm olarak adlandırılabilir. Yangın tehlikesini mümkün olduğunca aza indirmek ve yangına hızlı bir şekilde müdahale etmek için binalarım tasarım döneminde göz önüne alınmalı ve bina yapım aşamasında da bu önlemler titizlikle uygulanmalıdır. Fotoğraf 1.de bir yapı malzemesinin yangına dayanım özelliği gösterme durumu yer almaktadır. Yapı malzemelerinin DIN 4102’ye göre ateşe ve ısıya karşı dayanıklılıkları şöyle sınıflandırılmaktadır;

Yanamayan Yanıcı malzemeler malzemeler A1 : Hiç Yanmaz B1 : Zor alevlenici A2 : Zor Yanıcı B2 : Normal alevlenici B3 : Kolay alevlenici

Alman DIN 4102 yapı bileşenlerini de yangına karşı dayanıklılıklarına göre sınıflandırmıştır. Yapı bileşenlerinin yangının yayılmasına engel olabildiği süreler; Yangına son derece dayanıklı: En az 180 dakika – F180 Yangına çok dayanıklı: En az 120 dakika – F120 Yangına Dayanıklı: En az 90 Dakika – F90 Yangın çok önleyici: En az 60 Dakika – F60 Yangın önleyici: Ea Az 30 Dakika – F30

Yangın yalıtım malzemelerinin türleri Yalıtım malzemelerinin yangına karşı direnç süreleri 30 dakikalık zaman birimi baz alınarak gruplandırılır. Yalıtım malzemeleri 3 esas grup olarak incelenir. Hayvansal ve Bitkisel Kökenliler: Mantar, ahşap, lif levhalar, ahşap talaş levhalar, bitkisel dokumalık lifler (yün, pamuk vb.), saman, çeltik kapçığı, kurutulmuş yosunlar bu sınıfa girerler. Bu malzeme

ler yanma sıcaklığına eriştikleri zaman yanabilmektedir (fotoğraf 2.de), eğer ürün bileşenlerinde yangın dayanımı sağlayan maddeler varsa zor alev alan yalıtım malzemeleri sınıfına girer. Mineral kökenliler: Asbest lifleri, cam liftleri, taş yünü, seramik yünü, cam köpüğü, fosil silisli topraklar, genleştirilmiş perlit ve ponza taşı. Bu malzemelerin bazıları 250 oC dereceye kadar dayanmakta, daha yüksek sıcaklıklarda bağlayıcıları bozulmaktadır. Bazıları 600-700 oC derecede erir. Birçoğu ise yüksek sıcaklığa dayanıklıdır. Bu sınıf yalıtkanlar yangın esnasında bozulsalar bile yanmaz ve yangına katkıda bulunmazlar (fotoğraf 3.de).

Fotoğraf 3. Mineral kökenli sandviç panel ve kullanım şekli

Fotoğraf 4.

Sentetik kökenliler: Bu sınıftaki malzemeler genellikle hücresel boşluklu olarak üretilmiş sünger görünümüne sahip plastiklerden

elde edilen malzemelerdir. PVC köpükleri, polistren köpükler, poliüretan köpükler, fenol köpüğü vb. malzemeler bu sınıfa girer. Bu malzemelerin sürekli kullanım sıcaklığı 60oC olup 120oC derecede ayrışmaya, zehirli gaz çıkartmaya ve bir süre sonra yanmaya başlarlar. (fotoğraf 4.de) . süre de olsa koruma göstermektedirler. Böylece yangınla yapılacak müdahaleye kolaylık sağlayıp tesislerin zarar durumunda etki sağlamaktadırlar. Epoksi boyalar, su bazlı boyalar vs.. gibi türleri vardır (fotoğraf 6.da).

Fotoğraf 5.

Alçıpan plakalar: Alçıpan, ortası alçı, iki yüzü karton kaplı, seri olarak belli normlarda üretilen düzgün yüzeyli plakalardır. Alçıpan, dış duvarları bitmiş binaların içinde, yerden duvara kadar her alanda kullanılabilmektedir (fotoğraf 5.de). Alçıpan yangına dayanıklıdır. Tek kaplama yapılarak oluşturulan 7.5cm genişliğindeki en basit Alçıpan duvar, yangına 30dk. dayanıklıdır.

Yangına Dayanıklı boya kullanımları: Çelik yapılar yangın nedeniyle 550°C’lik sıcaklıklara birkaç dakika içerisinde ulaşabilmektedir. Taşıma gücünü büyük ölçüde kaybetmiş olması nedeni ile çökme riski artmakta bu durum da itfaiyenin yangını kontrol altına alması ve insanların binayı boşaltması için yeterli süreyi tanımamaktadır. Yüksek ısı karşısında bu boyalar ısı tranferinde direnç gösterdiği için yapı malzemesini kısa bir Fotoğraf 6. Yangına dayanıklı boyalarının etkisi

Yangın yaşamış endüstriyel tesislerden örnekler Et Entegre tesisleri (2012) Öğlen yemeğinden hemen sonra bir ihmal sonucu başlamış bir yangın olayıdır. Tesisin açılışına 1 hafta kala tüm bina kullanılmaz hale gelmiştir. Ana etkenlerden biride kolay yanabilen sentetik kökenli sandviç panellerin kullanılması ve çelik taşıyıcı ve bağlayıcılara gerekli koruyucu önlemlerin alınmamasıdır. Hasar yaklaşık 40 milyon dolardır.

Fotoğraf 7. Tesisin dıştan görüntüsü

Yalıtım malzemelerinin yangına karşı direnç süreleri 30 dakikalık zaman birimi baz alınarak gruplandırılır.

Fotoğraf 9. Tesisin yangını

Fotoğraf 10. Tesisin dıştan görüntüsü

Termik Santral (2014) Santral fırınına kömür tozu verilirken toz patlaması meydana gelmiş ve açığa çıkan alevler dış cephe kaplamalarını tutuşturmuştur. Yangının dikey yüzey üzerinde hızla ilerlemesinden dolayı hasar çok büyük olmuştur. Zarar miktarı 200 trilyon civarında.

Bardak fabrikası (2015)

Fotoğraf 11. Tesisin dıştan görüntüsü

Fotoğraf 12. Tesisin içten görüntüsü Bir ihmal ve dikkatsizlik sonucu meydana gelen bir yangın olayı tavan kaplamalarında farklı türde sandviç panel kullanımları yapılmıştır. Yangın sırasında çökmeler meydana getirmiştir. 55000 m2 lik mamül madde deposunda bina ile birlikte 60 milyon bardak zarar görmüştür.

Sonuç Endüstriyel tesislerde göz ardı edilen yapısal önlemler bir kıvılcımın yaratacağı etki ile geri dönüşü olmayan hasarlar yaratmaktadır. Bilinerek alınmayan yangın güvenlik önlemlerinin bilinmeyen sonuçları olmaktadır. İncelenen birçok yangın olayında yanan bir tesisin yeniden faaliyete geçmesi için ortalama 6 aylık bir inşaat devresine ihtiyaç olduğu tespit edilmiştir. Bu süre içinde üretim tamamen veya kısmen durmaktadır. Maddi zararlar her kaybedilen zamanda katlanarak artmaktadır. Bu maddi kayıp sadece tesisi sahiplerine değil ülke ekonomisine de zarar vermekte, çevre kirliğine yol açmakta, sigorta sektörü açısından sorunlar meydana gelmektedir. Tesis çalışanlarının işlerini kaybetme riski ortaya çıkmak ve her şeyden en önemlisi ölümler ve sakatlanmalar olabilmektedir. Bina inşaası sırasında yönetmeliklere aykırı davranmak her zaman elim sonuçlar doğurur. Yangın sonucu oluşan kayıplar ekonomik davranışlardan dolayı daha pahalı sonuçlar meydana getirmektedir. Bunun önlen

mesi için inşaa edilen binaların kullanım amacına uygun yapı malzemelerinin seçimi önemlidir. Yangının yayılmasını direnç gösteren yapı malzemeleri tahliyelerinin ve kurtarma işlemlerinin kolay olmasını sağlar.

Yangın güvenlik önlemlerinin yönetmeliklere göre uygun şekilde alınması yangın riskini azaltacağı için gereklidir. Bu güvenlik önlemlerinin periyodik olarak kontrolleri yapılarak düzenli bakım ve onarımları sağlanmalıdır. Önlemler olmasının yanısıra çalışan personelin eğitimlerle bilinçlendirilmesi olası yangın durumlarında müdahalelerin kısa sürede gerçekleşmesine katkıda bulunacağı bir gerçektir.

KAYNAKLAR Demirel, Füsun; Özkan, Enis; Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Cilt 18, No 4, 89–107, 2003 KILIÇ Abdurrahman, Betonarme Ve Çelik Yapılar Yangın Güvenliği Yangın Güvenlik Dergisi KILIÇ Abdurrahman, Çelik Taşıyıcıların Yangın Yalıtımı, Yangın Güvenlik Dergisi B.Güler, E.Keyder, Çelik Yapıların Yangından Korunması, ECAS2002 Uluslararası Yapı ve Deprem Mühendisliği Sempozyumu, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara, 2002, UZBAŞ Burhan, Endüstriyel Çelik Yapılarda Fireproof Uygulamaları, S.Ü. Müh.‐Mim. Fak. Derg., c.25, s.4, 2010 ALKIŞ Saadet, Yangın İnceleme Raporları, Akdeniz Üniversitesi TBMYO Antalya