Cephe Kaplamaları ve Cephe Yangın Güvenliği

Prof. Dr. Abdurrahman Kılıç www.yangin.org

  1. Giriş

Binaların cephesinde kullanılan kaplama malzemelerinin çeşitliliğinin artmasıyla cephe yangınlarının sayısı da artmış, cephede kullanılan ısı yalıtım malzemeleri sınırlandırılarak yangın dayanıklı cephe malzemeleri araştırılmaya başlanmıştır.

Cephede oluşan yangınların yayılım hızı, katlar arasında binanın cephesinde uygulanan detaya, cephede kullanılan ısı ve su yalıtım malzemelerinin yanıcılık özelliklerine ve cephe geometrisine bağlı olarak değişir. Daha çok dış cephe malzemeleri yangına dayanıklı seçilerek yangının cepheden yayılması önlenir. İç hacımda oluşan yangının dış cepheye geçmemesi için iki katın pencere gibi korumasız boşlukları arasında, yangına dayanıklı cephe elamanıyla dolu yüzey oluşturulur ve yüksek binalarda iç hacımda cephe yağmurlama sistemi ile korunur. Cephe yangınları farklı sebeplerden başlayabilmektedir. İç hacımda oluşan yangınlar, pencere ve menfez gibi açıklıklardan cepheye geçebildiği gibi komşu bina yangınlarında ısıl ışınımla tutuşma sıcaklığına da gelebilir veya cepheye bitişik bir cihazda başlayan yangın cephe boyunca genişleyebilir. İç hacımda meydana gelen bir yangında oluşan alevin ve sıcak gazların pencerelerden, menfezlerden veya benzeri açıklıklardan dış cepheye geçmesine daha çok rastlanılmaktadır. Yangının cepheye sirayeti, pencere veya menfezin büyüklüğüne, pencerenin konumuna ve içeride oluşan yangının büyüklüğüne bağlıdır. Yangının büyüklüğü de kullanılan ortamda bulunan yanıcı madde miktarı ile orantılıdır.

Tam gelişmiş yangınlarda, yangın olan ortamda sıcaklık 500 ºC değerinin üzerine çıkar ve ortamdaki yanıcı madde miktarına ve yangın yüküne bağlı olarak 120-150 kW/m2 ısı üretilir. Açıklıktan cepheye ulaşan alev, üst katın penceresini yalayarak ısıtır, patlatır ve yangının üst kata geçmesini sağlar. Üst kattaki yangın bir üst kata sirayet eder ve yangın cephe boyunca devam eder..

Diğer bir husus, bir binada oluşan yangının komşu binaların iç kısmında ve cephelerinden yeni yangınlara sebep olmasıdır. Yanan binada sıcaklığın yükselmesi ile ısıl enerji ışınım (radyasyon) ve taşınım yoluyla çevreye yayılmaya başlar. Rüzgarın etkisiyle taşınan ısı, yanıcı cephenin tutuşmasını sağlar. Rüzgar olmasa bile yüksek sıcaklıkta oluşan ısıl ışınım yakın cepheyi ısıtarak tutuşturabilir. Cephe atmosfere açık olduğu için tutuşma sıcaklığına gelmeyebilir, fakat alevin sıcaklığının dördüncü kuvvetiyle orantılı olarak oluşan ısıl ışınım pencerelerden içeri girerek içerideki eşyaları tutuşturur ve komşu binada yeni bir yangın başlatabilir. İçerideki yangının büyümesiyle cam patlar ve ısınmış olan cephe kısa sürede tutuşarak birinci yangından daha büyük yangınlar oluşturabilir. Ayrıca, cepheye bitişik bir cihazda başlayan yangının cepheye sirayeti mümkün olduğu gibi zemin seviyesinde bulunan bir maddenin tutuşması veya tutuşturulmasıyla da cephe yangını başlayabilmektedir. Bina çevresindeki bir yangında, yanan uçucu parçacıkların rüzgarın etkisiyle cepheye isabet etmesi ve tutuşturmasıyla da cephe yangınlarının başladığı görülmüştür. Keza, kış aylarında, mekansız kişilerin ısınmak için cepheye bitişik dulda bir yerde yaktıkları ateş nedeniyle cephenin yandığı hatta yangının iç kısma sirayet ettiği yangınlara da rastlanılmıştır.

  1. İç Hacım Yangınlarının Cepheye Geçişinin Engellenmesi

Bir katta oluşan bir yangının üst katlara geçişi genellikle cepheden olur. İç kısımdaki yangının cepheden üst katlara geçişi alevin cepheye direkt vurması engellenerek sağlanır. Bunun için, üst üste iki katın pencereleri arasında yangına dayanıklı bölüm oluşturulur veya yangına dayanıklı yönlendirici ile alev üst kat cephesinden uzaklaştırılır. Genellikle 100 cm ila 150 cm arasındaki spandrel yüksekliğine ihtiyaç duyulmaktadır.

Birçok durumda yüksek katlı binanın spandrel yüksekliği yaklaşık 100 cm civarında yapılmaktadır. Bu boyuttaki spandrel kullanılarak, yukarı doğru alevin yayılması belli bir dereceye kadar engellenebilir, fakat tamamen engellenemez. Yüksek binalarda yangının yukarı doğru yayılarak üst katlara geçmemesi için yağmurlama sistemi yapılması zorunludur. Yağmurlama sistemi yapılması durumunda, Binaların Yangından Korunması Hakkındaki Yönetmeliğine göre spandrele gerek olmamaktadır. Binaların Yangından Korunması Hakkındaki Yönetmeliğin 27.Maddesinde, “Alevlerin bir kattan diğer bir kata geçmesini engellemek için iki katın pencere gibi korumasız boşlukları arasında, düşeyde en az 100 cm yüksekliğinde yangına dayanıklı cephe elamanıyla dolu yüzey oluşturulur veya cephe iç kısmına en çok 2 m aralıklarla cepheye en fazla 1.5 m mesafede yağmurlama başlıkları yerleştirilerek cephe otomatik yağmurlama sistemi ile korunur” denilmektedir. Diğer taraftan, Şekil 3’te görüldüğü gibi en az 50 cm uzunluğunda alev yönlendirici yapılması da alevlerin üst katlara geçişini engelleyebilmektedir.

  1. Cephe Malzemesinin Yangına Dayanıklılığı

Cephelerde yangın yayılması, dışarıdan bir yangın etkisi altında veya alt katta çıkan bir yangında pencere boşluğundan alevlerin cephe boyunca yayılarak üst katlara yayılması ile gerçekleştiğinden en önemli konu cephe malzemesinin

Şekil 3. Spandrel yüksekliği ve yönlendirici uzunluğu

YANGIN ve GÜVENLİK SAYI 152

yanıcılık özelliğidir.. Binaların Yangından Korunması Hakkındaki Yönetmeliğin 27.Maddesinde, “Dış cephelerin, yüksek binalarda yanmaz malzemeden ve diğer binalarda ise, en az zor alevlenici malzemeden olması gerekir. Cephe elemanları ile alevlerin geçebileceği boşlukları bulunmayan döşemelerin kesiştiği yerler, alevlerin komşu katlara atlamasını engelleyecek şekilde döşeme yangın dayanımını sağlayacak süre kadar yalıtılır” denilmektedir. Yönetmeliğinin 26.maddesinde de “Dış cephelerin, yüksek binalarda yanmaz malzemeden ve diğer binalarda ise, en az zor alevlenici malzemeden olması gerekir. Cephe elemanları ile alevlerin geçebileceği boşlukları bulunmayan döşemelerin kesiştiği yerler, alevlerin komşu katlara atlamasını engelleyecek şekilde döşeme yangın dayanımını sağlayacak süre kadar yalıtılır” ifadesi bulunmaktadır. “Dış cephe” ifadesi, cephe boyunca alev yayılımına maruz kalan veya kalabilecek yüzeyi ifade etmekte olup, cephede yer alan malzemelerin, bir yangın anında yanarak alev yayılımına katkıda bulunmaması, alt tabakada yer alan yanıcı yalıtım malzemeleri istenen yangına tepki özelliklerine sahip malzemelerle kaplanması ve bütünlük (integrity) özelliğinde olması gerekmektedir.

Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmeliğin 29.maddesinde ise “Yangına karşı güvenlik bakımından, kolay alevlenen yapı malzemelerinin inşaatta kullanılmasına müsaade edilmez. Kolay alevlenen yapı malzemeleri, ancak, bir kompozit içinde normal alevlenen malzemeye dönüştürülerek kullanılabilir. Duvarlarda iç kaplamalar ile ısı ve ses yalıtımları; en az normal alevlenici, yüksek binalarda ve kapasitesi 100 kişiden fazla olan sinema, tiyatro, konferans ve düğün salonu gibi yerlerde ise en az zor alevlenici malzemeden yapılır. Dış kaplamalar, 2 kata kadar olan binalarda en az normal alevlenici, yüksek bina sınıfına girmeyen binalarda zor alevlenici ve yüksek binalarda ise zor yanıcı malzemeden yapılır” denilmektedir. Bayındırlık Bakanlığının 6.04.2010 tarihli 2010/7 sayılı genelgesin- 

YANGIN ve GÜVENLİK SAYI 152

Şekil 4. Alevin spandrel olması ve olmaması durumunda yayılışı

de “Dış cephede yer alan malzemelerin ve kaplamaların, bir yangın anında yanarak alev yayılımına katkıda bulunmaması gerekmektedir. Alt tabakada yer alan yalıtım malzemelerinin dış cephe için istenen yangına tepki özelliklerine sahip malzemelerle kaplanması durumunda yangın yönetmeliğine göre dış cephe olarak değerlendirilmesine gerek kalmamaktadır” denilmektedir. Dış cephe için istenen yangına tepki özelliklerine sahip malzemelerle kaplanması durumunda, yüksek binalarda kullanılabilmesi için kompozit olarak test edilmeli ve test sonucunun A1 veya A2 sınıfında olmalıdır.

  1. Sonuç

Yüksek binalarda, ister spendral yüksekliği yeterli olsun, ister alev yönlendirici yapılsın, isterse yağmurlama sistemi yapılsın veya bunların hepsi birden yapılsa bile yönetmeliklere göre cephe kaplama malzemesinin yanmaz malzeme olması zorunludur. Kaplama malzemesi kompozit şeklinde ise dış kaplama malzemesinin yanmaz olması ve kompozit levhanın yüksek yapılar için en az 2 saat bütünlük (integrity) özelliğine sahip olması gerekir. Yanıcı yalıtım malzemesi üzerinin 5 mm sıva yapılarak A2 yanmazlık sınıfı ve bütünlük özelliği sağlanamaz. Sıva altındaki malzemenin de yangına dirençli olması gerekir           

 Kaynaklar

  • Rogan, R ve Shipper, “The Design And Analysis Of A Computer Fire Model To Test For Flame Spread Through A

Buildings Exterior”, WPI Project Number: ME-GT-FR09, 2010

  • Oleszkiewicz, I; “Fire and Combustible Cladding”; Construction Canada, 32(4), Jul-Aug. p. 16-18, 20-21, 1990.
  • “Structural Fire Safety Regulations For Thermal İnsulaion Of Buildings İn Some European Countries”, Tempera University of Technology, Research report 1276/T, 2009.
  • Read, R.E.H.;”External Fire Spread: Building Separation And Boundary Distances”, Building Research Establishment, Borehamwood,1991.
  • Altındaş, S. Ve F.Demirel; “Dış Cephe­lerde Yangından Korunma Önlemleri”; TÜYAK 2011, Yangın ve Güvenlik Sempozyumu, İstanbul, 2011
  • Ikeda, K.; “Fire Resistive Design for Preventing Upward Fire Spread”, Journal of Disaster Research, Vol.6, No.6, 2011.
  • Arpacıoğlu, Ü.; ““Cephe Yangınları ve Cephe Kaplamalarının Yangın Güvenliği Açısından Değerlendirilmesi”, 1. Ulusal Çatı ve Cephe Kaplamalarında Çağdaş Malzeme ve Teknolojiler Sempozyumu , 01-04 Nisan 2004.
  • O’Connor, Daniel J. ; “Building Façade or Fire Safety Façade”, Tall Buildings and Urban Habitat (CTBUH) 8. World Congress, 2008.
  • “Binaların Yangından Korunması Hakkın­da Yönetmelik, 19.12.2007 / 26735’’ ve “Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmelikte Değişiklik Yapılmasına Dair Yönetmelik, 9.09.2009 /27344”