강철은 내진 및 휜 변형에 강한 불연성 건축 자재입니다. 실제 적용에서 강철은 건물의 하중 지지력을 상대적으로 높일 뿐만 아니라 건축 디자인의 미적 요구를 충족시키고, 휜 변형이나 늘림에 취약한 콘크리트 등의 건축 자재의 단점을 극복할 수 있습니다. 이러한 이유로 강철은 건설 업계에서 선호됩니다. 단층 건물, 다층 건물, 고층 건물, 공장, 창고, 대기실, 홀 등 다양한 건축물에 강철이 사용됩니다. 그러나 건축 자재로서 강철은 화재 방호 측면에서 몇 가지 불가피한 단점을 가지고 있습니다. 항복점, 인장 강도, 탄성 계수와 같은 기계적 특성은 온도가 상승함에 따라 급격히 저하됩니다. 강철 구조물은 일반적으로 450~650°C에서 하중 지지력을 상실하고 큰 변형이 발생하여 강철 기둥과 강철 보가 휘어지게 됩니다. 결과적으로 과도한 변형으로 인해 사용이 불가능해지며, 사용 한계는 약 15분 정도입니다. 이 시간의 길이는 부품이 열을 흡수하는 속도와도 관련이 있습니다.
화재 방호의 미비점을 극복하기 위해철골 구조물실제 적용 분야에서 사용되는 재료에 대해서는 반드시 내화 처리를 해야 하며, 그 목적은 강구조물의 내화 한계를 설계 규격에 명시된 한계 범위까지 높이는 것입니다. 화재 발생 시 강구조물의 급격한 온도 상승으로 인한 변형 및 붕괴를 방지하기 위한 다양한 조치가 있습니다. 핵심은 상황에 따라 적절한 방법을 적용하는 것입니다. 예를 들어, 단열재 및 내화재를 사용하여 화염을 차단하거나 강구조물을 직접 연소시켜 열 전달 속도를 줄이는 방법이 있습니다. 이는 강구조물의 온도 상승 및 강도 저하 시간을 지연시키는 데 도움이 됩니다. 어떤 방법을 사용하든 원리는 동일합니다. 아래에서는 여러 가지 강구조물에 대한 내화 대책을 소개합니다.
1. 외피 마감. 철골 구조물 표면에 외피를 추가하는 것으로, 현장 타설 또는 스프레이 방식으로 시공할 수 있습니다. 현장 타설 콘크리트 외피는 일반적으로 수축 균열을 제한하고 구조물의 강도를 유지하기 위해 철망이나 철근으로 보강합니다. 스프레이 방식은 시공 현장에서 모래 펌프를 이용하여 철골 구조물 표면에 보호층을 형성하는 것입니다. 모래 펌프는 석회 시멘트 또는 석고 모르타르를 사용하거나, 펄라이트 또는 석면을 혼합하여 사용할 수 있습니다. 또한, 외피는 펄라이트, 석면, 석고 또는 석면 시멘트, 경량 콘크리트 등을 사용하여 조립식 패널로 제작하고, 접착제, 못, 볼트 등을 이용하여 철골 구조물에 고정할 수도 있습니다.
2. 물 채움식(워터 재킷). 속이 빈 철골 구조물에 물을 채우는 것이 화재에 대한 가장 효과적인 보호 방법입니다. 이 방법은 화재 발생 시 철골 구조물을 냉각시키고, 구조물 내부를 순환하는 물이 가열된 재료 자체에서 열을 흡수합니다. 가열된 물은 식힌 후 다시 순환시키거나, 차가운 물을 배관을 통해 공급하여 가열된 물을 대체할 수 있습니다.
3. 차폐. 철골 구조물을 내화재로 만들어진 벽이나 천장에 설치하거나, 구성 요소를 두 벽 사이의 틈에 매립하는 방식으로, 내화재를 거의 또는 전혀 추가하지 않고도 화재 예방 효과를 얻을 수 있습니다. 이는 가장 경제적인 화재 예방 방법 중 하나입니다.
4. 팽창재. 철골 구조물의 내화 코팅을 사용하여 구성 요소를 보호합니다. 이 방법은 우수한 내화 및 단열 성능을 제공하며, 철골 구조물의 기하학적 형상에 제약을 받지 않는다는 장점이 있습니다. 이는 현대적이고 선진적인 화재 예방 기술에 속합니다.
최근에는 고층 철골 구조물, 특히 초고층 건물이 점점 더 많이 건설되고 있으며, 이러한 건물들에는 철골 구조 자재가 더욱 광범위하게 사용되고 있습니다. 고층 건물에서 화재가 발생하면 단시간 내에 진화하기가 어렵습니다. 따라서 건물 설계 단계에서 건축 자재의 내화 성능을 강화하여 내화 한계를 높이고, 건물 내부의 비상 대책 및 프로그램을 마련하여 인명 및 재산 피해를 최소화해야 합니다.
게시 시간: 2023년 8월 14일