Aktuality

Požární odolnost stavebních konstrukcí

23. 5. 2013

Všeobecné informace o požární odolnosti

Součástí bezpečnosti každého objektu je mít takovou stavební konstrukci, která by určitou dobu zabránila šíření požáru, a byla schopna odolávat tak vysokým teplotám, které při požáru vznikají a nedošlo k porušení funkce stavební konstrukce. Požární odolnost stavebních konstrukcí je tedy doba, po kterou jsou konstrukce schopny odolávat účinkům plamene a vysokým teplotám. Při řešení požární bezpečnosti staveb je třeba znát hodnoty požární odolnosti stavebních výrobků a konstrukcí a navrhovat konstrukce, které požadované hodnoty požární odolnosti splní. Ověřování požární odolnosti se provádí zkouškou nebo na základě výpočtu, extrapolace i porovnávání dle zkušebních norem a předpisů. Musí být zachována po celou dobu životnosti stavby.

 

Uvádí se v minutách v základní hodnotové stupnici: 1 S, 30, 45, 60, 90, 120 a 180 minut. Stanovení požární odolnosti u požárních uzávěrů řeší norma ČSN 730852.

Symboly značení požární odolnosti stavebních konstrukcí při posuzování požární odolnosti:

• R - únosnost a stabilita
• E - celistvost
• I - izolační schopnost mezní teploty na neohřívaném povrchu
• W - izolační schopnost mezní hustoty tepelného toku
• S - prostup zplodin hoření - kouřotěsnost (dříve značeno symbolem K)
• C - požární uzávěry vybavené samozavíračem (dříve značeno symbolem S)
• M - mechanická odolnost

Příklady jednotlivých konstrukcí a jejich chování při teplotách nad 100°C

Betonové konstrukce

Základ betonu je obvykle minerální kamenivo spojené s pojivem a má výbornou pevnost v tlaku. Beton je materiál nehořlavý, ale v případě vystavení vysokých teplot, dochází ke zmenšení jeho pevnosti i betonářské výztuže, která se do betonu vkládá v místech tahového napětí. Při požáru dochází v betonu k fyzikálním i chemickým změnám. Rozsah těchto změn ovlivňuje kvalita vlastností materiálu, průběh teplot, délka tepelné zátěže, namáhání konstrukce, způsob přestupu tepla.

• Při teplotách okolo 100°C se odpařuje fyzikálně vázaná voda a lhkost v pórech. Tento děj dočasně zvyšuje pevnost betonu a rychlost odpařování vody ovlivňuje druh a technologické provedení betonu. Při 200 až 250°C dochází k první významné degradaci pevnosti tohoto materiálu.

• Při teplotách nad 300°C bývá porušen mikrothlinami na ohřívaném povrchu. Prudká expanze páry způsobuje i odprýsknutí horní vrstvy betonu. Pevnost se snižuje v rozsahu 15-40%

• Teploty 400 - 600°C uvolňují z betonu chemicky vázanou vodu a dochází k přeměně hydroxidu vápenatého na oxid vápenatý + voda. Tato chemická reakce velmi ovlivňuje pevnost a ostatní parametry betonu.

• Při tepelotách nad 800°C se struktura betonu sline a vzniká keramická vazba, která nahradí hydraulické spojení mezi složkami betonu.

• Běžné typy betonu začínají tát při teplotách 1200°C, žáruvzdorné okolo 1550°C.

Ocelové konstrukce

Ocel je známa jako nehořlavý materiál, ale charakteristickou vlastností ocelových konstrukcí je jejich nízká požární odolnost. Při působení vysokých teplot, které vznikají při požáru dochází k deformacím a ztrácí svou únostnost a stabilitu. Takovou rozsáhlou deformací může dojít i k zhroucení celé budovy. Z reálných příkladů je zřejmé, že požárem deformovaná ocelová konstrukce se může zřítit i během 15 minut. Existuje řada způsobů jak ocelové konstrukce chránit například nátěrem, nástřikem či deskovým obkladem.

• Při teplotách do 350°C dochází k rekrystalizaci mikrostruktury, ale mechanické vlastnosti stavební oceli se nemění natolik, aby ohrozily bezpečnost objektu.

• Teplota zhruba kolem 470°c se považuje za kritickou teplotu oceli. Po překročení této kritické hranice může dojít k přetvoření ocelové konstrukce a následně k jejímu zřícení vlivem ztráty nosnosti.

• Mezi 700 - 800°C dochází ke smršťování struktury oceli v důsledku změny její mikrostruktury. Platí zde obecné pravidlo, že s rostoucí teplotou , klesá pevnost a tažnost oceli, ale rostou plastické vlastnosti.

Vhodné požárně ochranné materiály, které chrání ocelovou konstrukci před působením vysoké teploty, složí nejen ke zvýšení požární odolnosti, ale také k vnější ochraně povrchu konstrukce.

Možné  způsoby  zvýšení  požární  odolností u ocelových konstrukcí:

• obetonování, obezdění - tradiční způsob ochrany, dnes již není tak široce používán, jedná se o velmi masivní a časově náročný proces

• omítky - přiměřený izolační materiál pro mírné zvýšení požární odolnosti

• nástřiky - mají proti obezdívkám relativně malou hmotnost. Při správné aplikaci se požární odolnost pohybuje od 15 do 180 minut.

• intumescentní nátěry - patří mezi nejužívanější. Při teplotách cca 150 až 200°C chemicky reagují a díky přítomnosti nadouvadel vytvoří v nátěru tepelně izolační vrstvu. Tento protipožární nátěr se nanáší ve třech vrstvách

• obklady deskovými materiály, podhledy - široká řada deskových materiálů je vhodná pro obklad ocelových konstrukcí (například sádrokartonové, třískocementové, vermikulitové, vápenosilikátové). Ověřená protipožární odolnost desek je až do 18o minut, ale vždy záleží na typu a počtu instalovaných desek.

• další technologie jsou například výplň ocelových dutých profilů betonem, chlazení ocelových dutých profilů, stínění vnější ocelové konstrukce pomocí stínících přepážek.

Dřevěné konstrukce

Dřevo je stále více využívaným materiálem pro realizaci nosných konstrukcí hospodářských a průmyslových objektů, ale i v bytové výstavbě. Panuje zde ale určitá skepse z nedůvěry k jeho požární odolnosti. Přestože je dřevo hořlavým materiálem, vykazuje při požáru lepší vlastnosti než ocel. Ocelová konstrukce ztrácí únosnost při dosažení kritické teploty oceli a tento proces je nevratný. Dřevo odhořívá postupně a v případě jeho částečného poškození ohněm je možné dále dřevněné konstrukce použít.

Zvýšená teplota má vliv na změnu struktury dřeva

• Při teplotách  80°C až 150°C se na dřevě tvoří trhliny a uniká chemicky vázaná voda

• Při teplotách 150°c až 200°C je první stupeň termické degradace dřeva

• Teploty nad 200°C způsobují druhý stupeň termické degradace dřeva, vznik plynů oxidu uhelnatého, vodíku, methanu atd.

• Při teplotách nad 300°C dochází k zuhelnatění dřeva

Hořlavost dřeva závisí na poměru povrch / objem. Čím větší je tento poměr, tím rychleji se šíří plameny při požáru. Ostré hrany, drsný povrch, praskliny, trhliny tento poměr zvětšují. Nárůst teploty způsobuje snížení pevnosti dřeva a naopak narůstá pokud je ochlazováno. Při teplotách pod 100°C je bezprostřední je dřevo schopné se vrátit po rychlém ochlazení k původním vlastnostem. Od 250°C jsou mechanické vlastnosti dřeva trvale znehodnoceny.

Ocelobetonové konstrukce

Kombinace železobetonové konstrukce a oceli je v případě požáru užitečná. Ocel je ve stavební kostrukci chráněna betonem a tak se neprojeví tak rychle její negativní vlastnosti co se týče změn únosnosti. Beton totiž velmi zpomalí ohřívání oceli. Samotná ocelová konstrukce se rychle zahřívá a následně nemá požadovanou únosnost.

Zděné konstrukce

Pálené cihly se vyrábějí při teplotách několika ticích stupnů, takže se při požáru se chovají lépe než zdící přírodní materiály. Zděné stavební konstrukce obecně mají při požáru velmi vysokou požární odolnost.

 

autor: izolace-info