Bezpieczeństwo pożarowe

Zgodnie z § 213 pkt. 1, Warunków [1],

Wymagania dotyczące klasy odporności pożarowej budynków określone w § 212 nie dotyczą budynków do trzech kondygnacji nadziemnych włącznie:

  1. a) mieszkalnych: jednorodzinnych, zagrodowych i rekreacji indywidualnej,
  2. b) mieszkalnych i administracyjnych w gospodarstwach leśnych.

Warunki wymagają jednak, aby do budowy domów stosować wyroby budowlane w maksymalnym stopniu ograniczające rozprzestrzenianie się ognia.

Wyroby budowlane w zakresie wymaganej klasy reakcji na ogień, klasyfikowane są w zależności od:
–  palności wyrobów (zachowania się wyrobów w warunkach pożaru – Euroklasy A1, A2, B, C, D, E i F),
– ilości i szybkości wytwarzanego dymu (klasy s1, s2, s3),
– intensywności wytwarzania płonących kropli i cząsteczek (klasy d0, d1, d2).

Charakterystyki zachowania się wybranych wyrobów w warunkach pożaru i odpowiadające im klasy reakcji na ogień podano w tabl. 21, 22, 23, a w tabl. 20 klasyfikację ogniową podstawowych wyrobów stosowanych w drewnianym budownictwie szkieletowym, według PN-EN 13501-1 [64]

Europejskie klasy reakcji na ogień (Euroklasy) wybranych wyrobów budowlanych
Euroklasa
Charakterystyka zachowania się wyrobuw warunkach pożaru
Przykłady wyrobów budowlanych
A1
niepalne
beton, stal, wełna kamienna
A2
niepalne
płytagipsowo-kartonowa
B
niezapalne
PCW twarde
bardzo ograniczony udział
w pożarze
C
trudnozapalne
płyta g/k
z tapetą papierową
ograniczony, lecz zauważalny udział w pożarze
D
łatwo zapalne
drewno
istotny udział w pożarze
E
łatwo zapalne
spienione tworzywa sztuczne, samogasnące
bardzo duży udział w pożarze – zagrożenie pożarowe
F
nie badane lub negatywne wyniki badań ogniowych
spienione
tworzywa sztuczne

 

Klasyfikacja wyrobów ze względu na wytwarzanie dymu:
Klasa oznaczająca
wytwarzanie dymu
Określenie ilości i szybkości wytwarzania dymu
Przykłady wyrobów budowlanych
s1 prawie bez dymu

płyty gipsowo-kartonowe

s2

średnia ilość i gęstość dymu drewnoz środkami ognioochronnymi
s3 bardzo dużo gęstego dymu

guma, spieniony poliuretan

 

 Klasyfikacja wyrobów na podstawie płonących kropli i cząstek

Klasa oznaczająca wytwarzanie płonących kropli
Intensywność wytwarzania płonących kropli i cząstek
Przykłady wyrobów budowlanych
d0
bez płonących kropli
wełna mineralna
d1
niewiele płonących kropli
drewno
d2
Bardzo wiele kapiących płonących kropli i cząstek
polistyren spieniony
Dla przykładu –  płyta MFP posiada klasyfikację ogniową D-s1,d0, co oznacza:
D – istotny udział w pożarze,
s1 – podczas pożaru prawie nie wytwarza dymu,
d0 – podczas pożaru nie wytwarza płonących kropli i cząstek.

 

 Klasyfikacja ogniowa podstawowych materiałów stosowanych w drewnianym budownictwie szkieletowym według PN-EN 13501-1 [64]
Materiał
Klasa reakcji na ogień
Drewno konstrukcyjne
D-s2,d0
Belki dwuteowe – drewno plus płyta pilśniowa
D-s2,d0
Płyta MFP
D-s1,d0
Płyta OSB
D-s2,d0
Płyta OSB – niezapalna
B-s2,d0
Płyta V-100
D-s2,d0
Sklejka
D-s2,d0
Płyta gipsowo-kartonowa
A2
Płyta gipsowo-włóknowa
A2
Izolacja z włókien celulozy
C-s2,d0
Izolacja z włókien drzewnych
E
Wełna szklana
A1
Wełna kamienna
A1
Styropian
E
Odporność ogniowa ścian i stropów szkieletowych
Stosunkowo mało nagromadzono dotychczas doświadczenia w Polsce w odniesieniu do zachowania się budynków szkieletowych w pożarze. Budownictwo szkieletowe zdobywa sobie dopiero popularność i dla dalszego pomyślnego rozwoju konieczna jest rzetelna informacja o bezpieczeństwie pożarowym tego typu budownictwa. Z powodu braku krajowych doświadczeń konieczne jest korzystanie z doświadczeń innych krajów, np. kanadyjskich. I na takich doświadczeniach oparty jest poniższy tekst.

Zasadnicza różnica budownictwa szkieletowego (o szkielecie drewnianym) w stosunku do tradycyjnego budownictwa drewnianego, jest użycie płyt kartonowo-gipsowych jako poszycie i zabezpieczenie elementów szkieletu drewnianego przed potencjalnymi źródłami ognia wewnątrz budynku. Zabezpieczenie to znacznie opóźnia działanie ognia na elementy konstrukcji i powoduje, że w pierwszym okresie pożaru (typowo około pół godziny) rozwój pożaru i zagrożenie dla ludzi nie różni się istotnie od warunków w budynkach murowanych.

Elementy budynku takie jak ściany nośne, działowe i stropy grają różne role w rozwoju pożaru i zabezpieczeniu przed jego skutkami. Elementy te mogą w różny sposób rozprzestrzeniać płomienie (w przypadku palnych wykończeń), dostarczając mniej lub więcej paliwa, podtrzymywać obciążenia (zabezpieczając przed zawaleniem) oraz dzielić przestrzeń budynku i w ten sposób ograniczając szybkość rozprzestrzeniania się pożaru.

Odporność ogniowa jest ściśle zdefiniowana standardowym badaniem i jest mierzona czasem spełniania określonych warunków przez badany element wystawiony na działanie „standardowego” pożaru. Warunki, które musi spełniać badany element, zależą od funkcji tego elementu i mogą być jednym z poniższych lub ich kombinacja:

  • nośność obciążenia,
  • zachowanie spójności jako przegroda,
  • izolacyjność.

Dla przykładu, od kolumn wymagana jest jedynie nośność obciążenia, podczas gdy dla stropów wymagane są wszystkie trzy warunki. Utrata nośności obciążenia związana jest ze spadkiem mechanicznej wytrzymałości na skutek podwyższonej temperatury (jak w przypadku elementów stalowych) lub niszczącej działalności ognia (zwęglanie elementów drewnianych, łuszczenie betonu lub cegły).

Zachowanie spójności określane jest zdolnością do nieprzepuszczania płomieni lub strumieni gorących gazów przez ścianę lub strop. Izolacyjność określana jest zachowaniem temperatury powierzchni, nie wyeksponowanej na działanie ognia, poniżej granicy określonej normą i uznanej za niższą niż wymagana do zapłonu łatwopalnych materiałów. Spełnienie pierwszego warunku zapewnia, że przed określonym czasem (w warunkach „standartowego” pożaru) konstrukcja nie zawali się, drugiego i trzeciego – że pożar nie rozprzestrzeni się poza ścianę lub strop.

Należy mieć na uwadze, że pożar pożarowi nie równy, i że rzeczywiste pożary mogą się znacznie różnić od „standardowego”, i że czas uzyskany w badaniu nie musi być identyczny z odpornością na rzeczywisty pożar. Tym niemniej, jakaś miara jest potrzebna i odporność uzyskana w badaniu jest dobrym względnym miernikiem. Znikome jest prawdopodobieństwo, że np. ściana A, wykazująca wyższą odporność ogniową od ściany B, zawiedzie wcześniej w rzeczywistym pożarze niż ściana B.

Zagrożenie pożarowe można zmniejszyć przez instalacje systemu tryskaczowego, który obniża ryzyko strat zarówno ludzkich jak i budynku, do poziomu znacznie niższego w porównaniu do budynku murowanego bez instalacji tryskaczowej.  Koszt instalacji tryskaczowej w nowo projektowanym budynku nie powinien przekraczać kilku procent inwestycji. System tryskaczowy spełni swoją rolę szczególnie tam gdzie nie może być zapewniona szybka interwencja straży pożarnej, a zagrożenie pożarowe dla budynku (nie dla ludzi), jest większe niż dla budynku murowanego

Rola płyty gipsowo-kartonowej
Zasadniczym elementem zwiększającym odporność ogniową konstrukcji szkieletowej jest poszycie płytą gipsowo-kartonową. Gips w takiej płycie zawiera znaczną ilość wody związanej krystalicznie, jak równie wodę niezwiązaną, w zależności od wilgotności. Pod wpływem wzrastającej temperatury, zostaje odparowana woda niezwiązana, po czym następuje rozpad kryształów, uwolnienie i odparowanie wody krystalicznej. Wszystkie te procesy pochłaniają znaczne ilości ciepła, chroniąc wnętrze ściany bądź stropu przed gwałtownym wzrostem temperatury. Ochrona ta odbywa się kosztem płyty gipsowej, która traci wytrzymałość mechaniczną, kurczy się, pęka i w końcu odpada od szkieletu. Kurczenie się płyty jest znaczne, dochodzące do 10 % w przypadku płyty nie zamocowanej.

W normalnym zastosowaniu, przy wystarczającej ilości gwoździ lub wkrętów mocujących do szkieletu, w płycie powstają liczne drobne pęknięcia, kompensujące kurczenie się i zapobiegają wczesnemu powstawaniu znacznych szczelin. Ważne jest więc przestrzeganie maksymalnych odległości pomiędzy wkrętami lub gwoździami. Istotna jest również ich penetracja w głąb drewnianych elementów szkieletu. Elementy te, w trakcie pożaru, ulegają zwęgleniu na znaczną głębokość zanim poszycie gipsowe całkowicie odpadnie.

Badania kanadyjskie wykazały, że aby w pełni wykorzystać ochronę zapewnioną przez płytę gipsową, potrzebna jest penetracja 25 do 32 mm w głąb drewna. Ze względu na kurczenie się poszycia gipsowo-kartonowego, istotny jest również rozstaw między elementami szkieletu, zdecydowanie wyższa odporność ogniową uzyskuje się przy rozstawie 400 mm niż przy rozstawie 600 mm.

Dwa rodzaje płyty używane są do poszycia przegród: zwykła i o podwyższonej odporności ogniowej, określana jako GKF. Płyta ta zawiera dodatkowe składniki, głównie cięte włókno szklane, które zapewnia większą stabilność w podwyższonej temperaturze, większą wytrzymałość na styku z główką gwoździa lub wkrętu i wyższą odporność na pękanie. W przegrodach pionowych – ścianach – im grubsza jest płyta, tym większa jest odporność ogniowa. W przegrodach poziomych – stropach – zależność ta nie jest jednoznaczna, ze względu na ciężar i łatwość odpadania osłabionej pożarem płyty. Aby uzyskać zwiększoną odporność ogniową, należy zwiększyć gęstość elementów mocujących.

Wpływ izolacji cieplno-akustycznej

Wypełnienie szkieletu izolacją ma niejednoznaczny i dość zaskakujący wpływ na odporność ogniową. Wydawać by się mogło, że zwiększenie izolacyjności cieplnej przegrody powinno jednoznacznie zwiększyć jej odporność ogniową. Tymczasem okazuje się, że powstrzymanie strumienia ciepła przyspiesza wzrost temperatury warstwy bezpośrednio wystawionej na działanie pożaru. Jeżeli tą warstwą jest płyta gipsowo-kartonowa, to jej zniszczenie jest przyspieszone i wnętrze przegrody zostają odsłonięte wcześniej. Jeżeli izolacją jest wata szklana, to zostaje ona stopiona i przestaje grać jakakolwiek rolę (po uprzednim przyspieszeniu zniszczenia poszycia). Jeżeli jest to wełna bazaltowa, lub inna o podobnej temperaturze topnienia, to osłania ona wnętrze konstrukcji, nie chroniąc jednak „czołowych” powierzchni konstrukcji szkieletu. Tak więc izolacja może zmniejszyć lub zwiększyć odporność ogniową; dla zgrubnej oceny, można ten wpływ pominąć. Dokładne oceny możliwe są wyłącznie na podstawie badań danej konstrukcji.

Materiał szkieletu
Materiał stosowany na konstrukcję szkieletu ograniczone są do drewna o grubości od 38 mm, profili  i dwuteowych belek składanych z elementów drewnianych i drewnopochodnych.

Drewno ma zdecydowaną przewagę w odniesieniu do ogniowej odporności elementów przenoszących obciążenie. Jakkolwiek ulega ono nadpaleniu i zwęgleniu, to utrzymuje ono zdolność do przenoszenia obciążeń dopóty, dopóki przekrój nie zostanie znacznie zredukowany. Nadpalenie i zwęglenie typowych elementów z drewna iglastego odbywa się w tempie 0,5 do 0,8 mm na minutę.

Stosunkowo nowym elementem szkieletu jest belka dwuteowa ze stopkami z litego drewna i środnikiem z płyty drewnopochodnej, łączonych na klej. Wytrzymałość ogniowa takich belek jest niższa od tradycyjnych, jednolitych belek drewnianych. Jest to spowodowane brakiem „zapasowej” nośności cienkiego środnika. W litej belce naprężenia są stopniowo przekazywane głębszym warstwom drewna w miarę redukcji przekroju, podczas gdy w profilu dwuteowym przepalenie środnika lub znaczne nadpalenie jednej półki powoduje katastrofalną utratę nośności.

W belkach dwuteowych należy także zwrócić uwagę na rodzaj kleju. Wczesne belki były klejone klejem tracącym wytrzymałość w stosunkowo niskiej temperaturze, co powodowało zawalenie sie stropu we wczesnej fazie pożaru. Klej powinien wykazywać stabilność termiczną nie gorszą od drewna. Sprawdzonym klejem jest klej fenolowy (brązowo-wiśniowy).  Producent powinien wykazać ze użyty klej spełnia wymagania w tym zakresie.

Poszycie drewnopochodne
Na poszycie konstrukcji szkieletowych stosuje się wilgociouodpornione płyty drewnopochodne. Płyty te wykazują dobrą wytrzymałość mechaniczną i odporność na wilgoć w normalnym użytkowaniu. Płyty zawierają znaczne ilości kleju jak również wosk (dla odporności na wilgoć), co powoduje wydzielanie znacznych ilości dymu przy spalaniu.

W ścianach płyty drewnopochodne instaluje się od strony zewnętrznej, jak zewnętrzne ograniczenie dla izolacji. Instaluje się je również jako wzmocnienie (usztywnienie ścian obciążonych siłami ścinającymi). W tych przypadkach mogą te płyty być instalowane od wewnątrz i być kryte płytą gipsowo-kartonową. W konstrukcjach stropowych stanowią one górną warstwę zespoloną z belkami podłogowymi gwoźdźmi lub wkrętami, coraz częściej z użyciem kleju.

Zespół stropowy, za wyjątkiem niewykończonych piwnic, jest poszyty od spodu płytą gipsowo-kartonową. W pożarze konstrukcja stropu, ograniczająca pomieszczenie od góry, jest znacznie bardziej narażona niż ta ograniczająca od dołu. Z tego względu odporność ogniową stropów wyznacza się przy ekspozycji od dołu. Oznacza to, że poszycie płytą gipsowo-kartonową jest i w tym przypadku pierwszą linią obrony przed ogniem

Wykończenie wewnętrzne
Palne, cienkie wykończenie sufitu i górnej części ścian stwarza duże zagrożenie dla ludzi (niezależnie od konstrukcji nośnej, murowanej lub drewnianej).  Materiały takie jak cienka (np. 4-6 mm) sklejka lub boazeria czy pianka plastykowa, mogą spowodować tak szybki rozwój pożaru ze ewakuacja może być niemożliwa.  Należy być sceptycznym w stosunku do zapewnień odnośnie własności ogniowych tych materiałów w tym zastosowaniu, gdyż zwykle badania ogniowe są prowadzone w warunkach nieadekwatnych dla tego zastosowania.

Zabezpieczeniem przed rozprzestrzeniania się ognia w tym zakresie jest położenie na ściany i sufit, np. pod boazerię, płyty gipsowo-kartonowej.

Odporność ogniowa typowych konstrukcji
Tablica poniżej przedstawia odporność ogniową typowych ścian szkieletowych o szkielecie drewnianym poszytych pojedynczą lub podwójną warstwą płyt gipsowo-kartonowych, zwykłych lub o podwyższonej odporności ogniowej (GKF).

105          106

Przykłady rozwiązań ścian ze szkieletem drewnianym – W1 i W2

Odporność ogniowa o szkielecie drewnianym
Symbol
Płyty poszycia
Ściana
nośna
działowa
W1
GKI – grub. 12,5 mm
30 minut
30 minut
GKF – grub. 12,5 mm
45 minut
45 minut
GKF – grub. 15 mm
60 minut
60 minut
 
W2
GKI – grub. 12,5 mm
45 minut
60 minut
GKF – grub. 12,5 mm
60 minut
90 minut
GKF – grub. 15 mm
90 minut
120 minut

Grubość słupków drewnianych wynosi 38 mm, głębokość zaś nie jest oznaczona, gdyż nie ma ona istotnego wpływu na odporność ogniową. Obciążenie ścian nośnych odpowiada obciążeniu obliczeniowemu ścian o danej głębokości słupka.

Asymetryczne poszycie (podwójna warstwa z jednej strony i pojedyncza z drugiej) jest używane w ściankach działowych o znanym kierunku potencjalnej ekspozycji pożarowej. Stosuje się je przy zabezpieczeniu dróg ewakuacyjnych, gdyż wiadomo, że potencjalne zagrożenie jest od zewnętrznej strony ewakuacyjnej.

107

Strop o odporności ogniowej 1 godziny

Rysunek 80 przedstawia trop o odporności ogniowej 1 godziny i dobrych właściwościach akustycznych. Dobre tłumienie dźwięków zapewnia masa zarówno wylewki jak i dwóch warstw poszycia płytą gipsowo-kartonową. Dodatkowo przestrzeń między belkami może być wypełniona izolacją akustyczną, która dodatkowo zwiększa tłumienie widma dźwiękowego, ma jednak niewielki wpływ na odporność ogniową.

Określa się również odporność ogniową membran sufitowych w sufitach podwieszonych. Odporność ta wynosi 30 min. dla pojedynczej warstwy płyty Typu GKF o grubości 15 mm; 45 min. dla dwóch warstw o grubości 12,5 mm każda i 60 min. dla dwóch warstw o grubości 15 mm. W odróżnieniu od stropów, membrany sufitowe nie przenoszą obciążeń poza ciężarem własnym

Zastawki ogniowe
Dla ograniczenia rozprzestrzeniania się ognia w obrębie budynku o drewnianej konstrukcji szkieletowej stosuje się zastawki ogniowe wykonywane z elementów tarcicy konstrukcyjnej. Zastawki należy stosować we wszystkich miejscach mogących przyczynić się do szybkiego rozprzestrzeniania się ognia. Wymiar zastawek powinien być równy elementów pomiędzy którymi zastawki zastosowano.

Dla ograniczenia rozprzestrzeniania się ognia zastawki ogniowe należy stosować;

– na oczepie ściany, pomiędzy belkami stropowymi prostopadłymi do ściany działowej rozdzielającej pomieszczenia – dla ograniczenia rozprzestrzeniania się ognia pomiędzy sąsiednimi pomieszczeniami

24D-01

Zastawki ogniowe na ścianie wewnętrznej.

– w ścianach o konstrukcji balonowej na wysokości podłogi piętra – dla ograniczenia rozprzestrzenienia się ognia z parteru na wyższą kondygnację,

 009

Zastawki ogniowe w ścianach o konstrukcji balonowej

– w ścianach, wzdłuż policzków schodowych  – dla ochrony klatki schodowej i ograniczenia rozprzestrzenienia się ognia z parteru na wyższą kondygnację,

– wokół otworów (pionowych przejść przez elementy konstrukcji) kominów, nawiewów, rur, przewodów, kabli i przewodów – dla ograniczenia rozprzestrzenienia się ognia z parteru na wyższą kondygnację,

Należy także zwrócić uwagę na blokowanie dostępu ognia do przestrzeni dachowej, gdyż pożar w takich przestrzeniach jest bardzo trudny do ugaszenia i często prowadzi do utraty budynku. Jedna z dróg przedostania sie pożaru do przestrzeni dachu jest okap nad oknem, z otworami wentylacyjnymi w dolnej powierzchni okapu.  Wystarczającym zabezpieczeniem jest płyta drewnopochodna o grubości 10 mm.

Odległości od komina
Zgodnie z  Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. [1] Rozdział 6, § 265, pkt. 4, przewody spalinowe i dymowe powinny być oddalone od łatwo zapalnych, nieosłoniętych części konstrukcyjnych budynku co najmniej 0,3 m, a od osłoniętych okładziną z tynku o grubości 25 mm na siatce albo równorzędną okładziną – co najmniej 0,15 m.

W przypadku budowy komina z cegły grubości 1/2 cegły, tj. grubości 12 cm, przylegającego do nieosłoniętych drewnianych elementów konstrukcji, osłonięcie tych elementów np. potrójną płytą gipsowo-włóknową grub. 12,5 mm (3 x 12,5 = 37,5 mm) spełni wymagania rozporządzenia w zakresie zachowania odległości przewodów spalinowych i dymnych od nieosłoniętych, łatwo zapalnych elementów konstrukcji budynku.

Przy stosowaniu kominów systemowych należy przestrzegać zaleceń producenta.

Wojciech Nitka
Szkieletowy dom drewniany – 2013

1 Response

  1. tani kredyt gotówkowy napisał(a):

    Thank’s great post.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *