ความหนาสีกันไฟ คำนวณจากค่า Hp/A และอัตราการทนไฟของอาคาร

ความหนาสีกันไฟกำหนดจากตัวเลขสองตัวต่อชิ้นส่วน คือค่า Hp/A ของหน้าตัดเหล็กชิ้นนั้น และจำนวนชั่วโมงทนไฟที่โครงการต้องการ ผลทดสอบ Neocoat 3 ฉบับครอบคลุม Hp/A ตั้งแต่ 89 ถึง 191 m⁻¹ และให้ผลตั้งแต่ 28 นาทีถึง 1 ชั่วโมง 4 นาที ที่ความหนาต่างกัน เหล็กคนละหน้าตัดในอาคารเดียวกันได้ความหนาคนละค่า

บทความนี้อธิบายที่มาของค่า Hp/A จำนวนด้านที่โดนไฟ ความสัมพันธ์ระหว่างความหนากับนาทีจากรายงานทดสอบ 3 ฉบับ และขั้นตอน 6 ขั้นที่วิศวกรใช้แปลงรายการเหล็กเป็นความหนาต่อชิ้น

ค่า Hp/A บอกว่าหน้าตัดเหล็กร้อนเร็วแค่ไหน

ค่า Hp/A (Section Factor) คือเส้นรอบรูปของหน้าตัดส่วนที่โดนไฟ (Hp หน่วยเมตร) หารด้วยพื้นที่หน้าตัดเหล็ก (A หน่วยตารางเมตร) ได้หน่วยเป็น m⁻¹ ตัวเลขนี้บอกว่าเหล็ก 1 ลูกบาศก์เมตรมีผิวรับความร้อนกี่ตารางเมตร ค่ายิ่งสูง เหล็กยิ่งร้อนถึง 550°C เร็ว ท่อเหลี่ยม 100×100 มม. หนา 3 มม. มีเส้นรอบรูป 0.40 ม. และพื้นที่หน้าตัด 0.00116 ตร.ม. ได้ค่า Hp/A ราว 340 m⁻¹ สูงกว่าเสา H ขนาดใหญ่เกือบ 4 เท่า

หน้าตัดในรายงานทดสอบของ Neocoat ให้ภาพชัด H 486×200 มม. ปีกหนา 17 มม. มีค่า Hp/A 89 m⁻¹ ขณะที่ H 200×200 มม. ปีกหนา 8 มม. มีค่า 180 m⁻¹ และ H 200×200×8×12 มม. ในรายงานจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยมีค่า 191 m⁻¹ เหล็กชิ้นเล็กบางเหล่านี้ต้องการฟิล์มหนากว่าเหล็กชิ้นใหญ่หนาราว 2 เท่าเพื่อให้ได้เวลาใกล้เคียงกัน

โครงสร้างอาคารทั่วไปใช้เหล็กหลายหน้าตัดปนกัน เสาหลักอาจเป็น WF 500×200 มม. ขณะที่แปหลังคาเป็น C-channel บางไม่ถึง 5 มม. การเหมาความหนาเดียวทั้งอาคารทำให้เสาหนาเกินจำเป็นและแปบางเกินจนไม่ผ่านพร้อมกัน

จำนวนด้านที่โดนไฟเปลี่ยนค่า Hp/A ของหน้าตัดเดียวกัน

เสากลางอาคารโดนไฟรอบตัว 4 ด้าน เส้นรอบรูป Hp จึงเป็นเส้นรอบรูปเต็ม ส่วนคานที่หลังคาหรือพื้นคอนกรีตวางทับปีกบนโดนไฟเพียง 3 ด้าน ปีกบนด้านที่แนบคอนกรีตไม่นับใน Hp ค่า Hp/A ของคานต่ำกว่าเสาที่ใช้หน้าตัดเดียวกัน และต้องการฟิล์มบางกว่า

รายการคำนวณที่ดีระบุตำแหน่งชิ้นส่วนควบคู่กับหน้าตัด ไม่ใช่ระบุแค่ขนาดเหล็ก โครงการที่ส่งเฉพาะรายการเหล็กจาก BOQ โดยไม่มีแบบแปลน วิศวกรต้องสมมติว่าทุกชิ้นโดนไฟ 4 ด้าน ซึ่งให้ความหนาสูงกว่าจำเป็นสำหรับคานทุกตัว

ผลทดสอบ 3 ฉบับให้ความสัมพันธ์ระหว่างความหนากับนาที

ตัวเลขนาทีในตารางนี้มาจากรายงานทดสอบจริงที่เปิดให้ดาวน์โหลดที่หน้ามาตรฐานและผลทดสอบ ตารางฉบับเต็มพร้อมเกณฑ์อุณหภูมิของแต่ละมาตรฐานอยู่ในบทความสีกันไฟโครงสร้างเหล็ก พองตัวเป็นฉนวนกันเหล็กร้อนถึง 550°C

สองข้อสังเกตจากตารางกำหนดวิธีคำนวณ ข้อแรก ที่หน้าตัดเดียวกัน (Hp/A 191) ความหนาที่เพิ่มจาก 514 เป็น 1,186 ไมครอนเพิ่มเวลาจาก 48 เป็น 64 นาที ไม่ใช่เพิ่มเป็น 2 เท่า ความสัมพันธ์ไม่เป็นเส้นตรง ข้อสอง ตัวอย่าง B ของ FSRG ที่ทาหนา 2.02 มม. ถึง 550°C เร็วกว่าตัวอย่าง A ที่ทา 1.05 มม. บนหน้าตัดเดียวกัน ชั้นถ่านที่หนาเกินอาจแตกหรือหลุดระหว่างเผา ความหนาที่มากกว่าจึงไม่ได้ให้เวลามากกว่าเสมอ

การประมาณด้วยตัวเองจากตารางนี้ทำไม่ได้ ตัวเลขที่ใช้ออกแบบต้องมาจากตารางความหนาที่ผู้ผลิตประเมินจากผลทดสอบทั้งชุด (assessment) แยกตาม Hp/A และชั่วโมง ความหนาที่ TDS ของ สีกันไฟ Neocoat Intumescent Paint-S อนุญาตให้ทาอยู่ในช่วง 500–3,500 ไมครอน

รายการคำนวณความหนาแยกทีละหน้าตัด

เอกสารรับรองที่วุฒิวิศวกรออกให้แต่ละโครงการมีตาราง Thickness Calculation ระบุโครงการ ที่ตั้ง เจ้าของงาน วิธีออกแบบที่อ้างอิง อัตราการทนไฟที่ออกแบบ และรายการหน้าตัดทีละบรรทัดพร้อมความหนาเป็นไมครอน ตัวอย่างเอกสารของ Blue Rich สำหรับอาคารคลังสินค้าและสำนักงาน 2 ชั้น ระบุหน้าตัด 5 รายการ ได้แก่ WF 600–350×200×10×15, WF 500×200×9×14, WF 450×200×9×14, WF 350×175×7×11 และท่อกลม 114×2.5 มม.

การถอดรายการเริ่มจากแบบโครงสร้าง วิศวกรจัดกลุ่มชิ้นส่วนตามหน้าตัดและตำแหน่ง คำนวณ Hp/A ของแต่ละกลุ่ม แล้วเปิดตารางความหนาที่ชั่วโมงเป้าหมาย ผลลัพธ์คือความหนาต่อกลุ่ม เช่น เสา WF 500×200 ได้ค่าหนึ่ง แปหลังคาได้อีกค่าหนึ่ง แต่ละค่าจะถูกยกไปเป็นเกณฑ์ตรวจรับหน้างานของกลุ่มนั้น

ปริมาณสีตามมาทีหลัง TDS ให้อัตรา 1 ตร.ม. ต่อสี 1 กก. ที่ความหนา 500 ไมครอน ความหนา 1,200 ไมครอนใช้สีราว 2.4 กก. ต่อตารางเมตรผิวเหล็ก และต้องทา 5 เที่ยวที่ DFT 250 ไมครอนต่อเที่ยว โดยเว้นระหว่างเที่ยวอย่างน้อย 4 ชั่วโมงที่ 25–30°C พื้นที่ผิวเหล็กคิดจากเส้นรอบรูปคูณความยาวชิ้นงาน ไม่ใช่พื้นที่ใช้สอยของอาคาร

ขั้นตอน 6 ขั้นจากแบบถึงเอกสารรับรอง

บริการวุฒิวิศวกรโยธารับรองสีกันไฟของ Blue Rich ทำงานตามลำดับนี้ทุกโครงการ

1. ตรวจแบบโครงสร้าง ทบทวนข้อกำหนดการป้องกันไฟของโครงการเทียบกับกฎหมายอาคาร ระบุว่าชิ้นส่วนไหนต้องป้องกันและต้องได้กี่ชั่วโมง
2. คำนวณ Hp/A รายหน้าตัด จัดกลุ่มชิ้นส่วนตามหน้าตัดและจำนวนด้านที่โดนไฟ
3. อ้างอิงผลทดสอบของสีที่ใช้จริง ตัวเลขความหนามาจากผลทดสอบ ASTM E-119 และ ISO 834 ของสีตัวนั้น โครงการที่จัดหาสีเองต้องส่ง TDS และผลทดสอบของสีมาก่อน
4. ควบคุมงานระหว่างทา ตรวจการเตรียมผิว สีรองพื้น และความหนาแต่ละเที่ยว
5. ตรวจวัดความหนาฟิล์มจริงก่อนปิดงาน วัดตามจุดที่กำหนด บันทึกตำแหน่ง แจ้งจุดที่ต้องแก้
6. ออกเอกสารรับรอง รายการคำนวณ ผลตรวจ และหนังสือรับรองลงนามโดยวุฒิวิศวกรโยธา

ขั้นที่ 4 และ 5 คืองานวิศวกรควบคุมสีกันไฟ ที่ทำให้ตัวเลขบนกระดาษตรงกับของจริง รายงาน TÜV SÜD BLS/R24/8044 วัดความหนา 8 จุดต่อชิ้นแล้วหาค่าเฉลี่ย งานหน้างานใช้หลักเดียวกัน คือวัดหลายจุดต่อชิ้น ไม่ใช่วัดจุดเดียวแล้วสรุปทั้งคาน

ข้อมูลที่วิศวกรต้องได้ก่อนเริ่มคำนวณ

รายการขั้นต่ำมี 3 อย่าง คือแบบโครงสร้างเหล็กเป็น PDF ที่ระบุหน้าตัด ประเภทและขนาดอาคาร และอัตราการทนไฟที่ผู้ออกแบบกำหนด โครงการที่ยังไม่ทราบชั่วโมง ส่งประเภทอาคารและจำนวนชั้นมาแทนได้ วิศวกรจะสรุปให้จากกฎหมายอาคารก่อน แบบที่มีตารางเหล็ก (steel schedule) ระบุจำนวนชิ้นและความยาวต่อหน้าตัดช่วยให้ถอดพื้นที่ผิวได้ทันที ไม่ต้องวัดจากแปลนทีละเส้น

ข้อมูลเสริมที่ทำให้ตัวเลขแม่นขึ้นมี 2 อย่าง คือตำแหน่งของชิ้นส่วน (เสา คาน แป โครงถัก) เพื่อนับจำนวนด้านที่โดนไฟ และสภาพแวดล้อม ภายในหรือภายนอกอาคาร ซึ่งกำหนดสูตรและสีทับหน้าที่ต้องใช้ โครงการที่ส่งครบทั้ง 5 อย่างได้รายการคำนวณที่ใช้ยื่นได้เลย ไม่ต้องแก้รอบสอง

งานในนิคมอุตสาหกรรมที่ต้องยื่นผ่าน กนอ. ใช้แบบขนาด A3 จำนวน 1 ชุด และ A1 จำนวน 2 ชุด ตามที่หน้าบริการระบุ โครงการที่ทาไปแล้วโดยไม่มีบันทึกระหว่างงาน ต้องโทรคุยก่อน บางกรณียังวัดความหนาย้อนหลังได้ บางกรณีต้องแก้ไขหน้างานก่อนออกเอกสาร

ขั้นตอนถัดไป

ส่งแบบโครงสร้างเหล็ก (PDF) ประเภทและขนาดอาคาร และอัตราการทนไฟที่ต้องการมาที่ LINE blue999 หรือหน้าติดต่อเรา วิศวกรจะส่งกลับเป็นรายการคำนวณความหนาแยกตามหน้าตัด พร้อมปริมาณสีและขอบเขตเอกสารรับรองภายในเวลาที่แจ้งไว้ในใบเสนอราคา ภาพรวมระบบสีและบริการทั้งหมดอยู่ที่หน้าสีกันไฟโครงสร้างเหล็ก Neocoat

คำถามที่พบบ่อย