Bagaimana dengan ketahanan api struktur baja industri?

Struktur baja industri, meskipun secara inheren tidak mudah terbakar, rentan terhadap kehilangan kekuatan dan deformasi yang signifikan ketika terpapar suhu tinggi yang dihasilkan selama kebakaran. Hal ini dapat menyebabkan keruntuhan struktur, yang menimbulkan risiko serius bagi jiwa dan harta benda. Oleh karena itu, ketahanan api merupakan pertimbangan penting dalam desain dan konstruksi struktur baja industri.

Ketahanan api pada struktur baja industri

1. Bagaimana Api Mempengaruhi Struktur Baja:

Kehilangan Kekuatan dan Kekakuan: Kekuatan luluh dan modulus elastisitas baja menurun secara signifikan seiring kenaikan suhu. Meskipun baja tidak meleleh hingga sekitar 1300°C, baja dapat kehilangan sekitar setengah kekuatannya pada suhu 650°C, dan integritas struktural dapat terganggu bahkan pada suhu 400°C.
Ekspansi dan Deformasi Termal: Baja memuai saat dipanaskan. Jika tertahan, ekspansi ini dapat menyebabkan tegangan, yang menyebabkan tekuk, puntiran, atau lengkungan pada komponen.
Kerusakan Sambungan: Suhu tinggi dapat melemahkan atau merusak baut, las, dan sambungan lainnya, yang selanjutnya mengurangi stabilitas keseluruhan struktur.
Perubahan Mikrostruktur: Paparan suhu yang sangat tinggi dalam waktu lama (di atas 700-800°C) yang diikuti oleh pendinginan cepat (misalnya, dari air pemadam kebakaran) dapat menyebabkan perubahan permanen pada mikrostruktur baja, seperti pembentukan martensit getas, meskipun deformasi yang terlihat minimal.

2. Persyaratan Tahan Api:

Peraturan dan perundang-undangan bangunan menetapkan peringkat ketahanan api yang diperlukan untuk berbagai jenis dan elemen bangunan, yang seringkali dinyatakan dalam menit (misalnya, 30, 60, 90, 120, 180, 240 menit). Peringkat ini menunjukkan waktu yang dibutuhkan suatu struktur untuk bertahan dari uji api standar tanpa runtuh, sehingga memungkinkan evakuasi penghuni dan upaya pemadaman kebakaran.
Faktor-faktor yang memengaruhi tingkat ketahanan api yang diperlukan meliputi tujuan, ketinggian, luas, hunian, serta jenis dan jumlah bahan mudah terbakar yang ada.
"Suhu kritis" suatu komponen baja adalah suhu di mana daya dukungnya tidak lagi memadai untuk menopang beban yang diberikan. Suhu ini bervariasi tergantung pada sifat baja, beban yang diberikan, dan faktor penampang (rasio keliling yang terpapar terhadap luas penampang).

3. Metode Proteksi Kebakaran untuk Struktur Baja:

Untuk mencapai ketahanan api yang diperlukan, berbagai metode proteksi kebakaran pasif (PFP) digunakan:
Pelapis Intumescent: Pelapis seperti cat ini mengembang secara signifikan saat terpapar panas, membentuk lapisan arang tebal yang bersifat insulasi sehingga memperlambat perpindahan panas ke baja. Pelapis ini populer karena daya tarik estetikanya dan aplikasinya yang relatif tipis.
Jenis-jenisnya meliputi berbasis air, berbasis pelarut, dan berbasis epoksi, masing-masing dengan sifat spesifik terkait hasil akhir, kondisi aplikasi, dan daya tahan.
Papan Pelindung Api: Papan kaku yang terbuat dari bahan seperti kalsium silikat atau wol mineral yang dipasang secara mekanis pada komponen baja, memberikan insulasi yang kuat. Papan ini menawarkan perlindungan yang konsisten terlepas dari kelembapan dan tahan terhadap benturan.
Bahan Tahan Api Semprot (SFRM): Semprotan berbahan dasar semen atau serat mineral ini diaplikasikan langsung ke baja, menciptakan penghalang tebal dan tahan lama yang memperlambat perpindahan panas. Umumnya hemat biaya dan banyak digunakan.
Selubung Beton: Menyelubungi komponen baja dengan beton memberikan ketahanan api yang sangat baik dengan secara fisik melindungi baja dari paparan api langsung. Meskipun sangat efektif dan meningkatkan kekokohan struktural, metode ini menambah bobot yang signifikan dan dapat memakan banyak tenaga kerja.
Sistem Selimut Fleksibel: Ini adalah selimut khusus yang dirancang untuk aplikasi tertentu, menawarkan penyangga yang andal terhadap panas.
Anggota Berisi Air (Selongsong Air): Dalam beberapa aplikasi berisiko tinggi atau kritis, bagian baja berongga dapat diisi dengan air yang bersirkulasi, yang menyerap dan menghilangkan panas, menjaga baja di bawah suhu kritis. Metode ini lebih kompleks dan membutuhkan banyak perawatan.

4. Peraturan dan Standar:

Berbagai peraturan dan standar bangunan nasional dan internasional mengatur ketahanan api untuk struktur baja. Contohnya termasuk ISO 834 (untuk pengujian api), EN 13381 (untuk menentukan ketahanan api elemen struktural), dan peraturan bangunan khusus negara (misalnya, SCDF Fire Code di Singapura).
Standar-standar ini mengatur prosedur pengujian, kriteria kinerja, dan klasifikasi untuk material dan sistem tahan api.
Inspeksi dan pemeliharaan rutin sistem proteksi kebakaran sangat penting untuk memastikan efektivitasnya yang berkelanjutan, karena lapisan dapat terkelupas dan papan dapat retak seiring waktu.
Singkatnya, meskipun baja merupakan material konstruksi yang kuat, perilakunya dalam kondisi kebakaran memerlukan langkah-langkah proteksi kebakaran khusus untuk memastikan keamanan dan integritas struktur industri. Pemilihan metode proteksi kebakaran bergantung pada faktor-faktor seperti peringkat ketahanan api yang diperlukan, pertimbangan estetika, kondisi lingkungan, dan biaya.