Reakce stavebních výrobků na oheň - 5. díl - Tepelné namáhání

25. 6. 2021

Závislost fyzikálních a mechanických vlastností některých stavebně konstrukčních materiálů na tepelném namáhání - tak zní téma předposledního dílu našeho seriálu o reakci stavebních výrobků na oheň.

Plnění základního požadavku požární bezpečnosti staveb se zajišťuje řadou vzájemně souvisejících opatření, která zahrnují aktivní a pasivní systémy zabezpečení. Aktivní systémy zabezpečení představují systémy technických požárně bezpečnostních zařízení. Tyto systémy jsou přímo určeny pro bezprostřední detekci požáru a jeho následnou likvidaci nebo snížení následků utlumením rozvoje požáru a jeho intenzity. Jedná se např. o zařízení pro:

• detekci požáru,

• vyhlášení poplachu,

• ovládání dalších zařízení pomocí EPS,

• rychlé přivolání zasahujících jednotek,

• samočinné hašení bez účasti lidského činitele,

• odvedení kouře a tepla,

• podmínky pro evakuaci,

• snížení rozsahu škod,

• snížení tepelné zátěže stavebních konstrukcí.

Pasivní systémy spočívají jednak v materiálovém a konstrukčním řešení návrhupožárně odolných stavebních konstrukcí, které zajistí odolnost stavby vůči účinkům požáru minimálně po stanovenou dobu a dále v návrhu požárního rozčlenění budovy do ucelených funkčních a rizikových částí (požárních úseků). Jedná se o opatření, která po dobu životnosti stavebního díla zajišťují např.:

• stabilitu stavby,

• dělení stavby na požární úseky,

• bezpečnost únikových cest,

• omezení šíření požáru,

• podmínky pro účinný protipožární zásah.

Důležitým faktorem je zde požární odolnost stavebních konstrukcí, tj.schopnost konstrukcí odolávat účinkům požáru zejména při zachování nosnosti, celistvosti a izolační způsobilosti. Vyjadřuje se písmennými symboly a dobou v minutách, po kterou dané konstrukce splňují charakteristické vlastnosti - mezní stavy. Doby jsou určeny stupnicí požární odolnosti: 15, 30, 45, 60, 90, 120 a 180 minut (viz normy řady ČSN 73 08...).

Pro vyjádření jednotlivých mezních stavů jsou nejčastěji používaná tato písmenná značení (další symboly viz ČSN EN 13 501-2):

- nosnost konstrukce R,

- celistvost konstrukce E,

- tepelná izolace konstrukce I,

- hustota tepelného toku nebo radiace z povrchu konstrukce W,

- kouřotěsnost konstrukce Sa, Sm,

- mechanická odolnost M.

Pro označení třídy mezních stavů se k identifikačním písmenům přiřazuje doba požární odolnosti udávaná v minutách (např. R 30 - minimální doba, po kterou je splněno pouze kritérium nosnosti, REI 15 minimální doba, po kterou jsou splněna tři kritéria, a to nosnosti, celistvosti a izolace).

Skutečný čas požární odolnosti každého výrobku se zaokrouhluje dolů na celé minuty - přiřadí se nejbližší nižší hodnota ze stupnice požární odolnosti. Například stavební prvky s nosností 161 minut, celistvostí 75 minut a tepelnou izolací 42 minut jsou klasifikovány jako R 120/ RE 60/ REI 30 atp. Stanovení požární odolnosti se provádí buď na základě zkoušek, výpočtu, případně tabulkových hodnot.

Při navrhování a posuzování konstrukčních částí se kromě požární odolnosti stanovuje i druh konstrukční části - DP1, DP2, DP3. Konstrukční části mohou sestávat z jednoho nebo z několika různých výrobků tvořících podstatné složky konstrukce s různou klasifikací tříd reakce na oheň. Určení druhu konstrukčních částí je tak závislé jednak na chování konstrukčního prvku při zkoušce požární odolnosti, ale rovněž na třídách reakce na oheň použitých stavebních výrobků.

Důležitou hodnotou je, jak dlouho dokáže stavební materiál odolávat účinkům požáru

Konstrukční části druhu DP1

Konstrukční části druhu DP1 nezvyšují v požadované době požární odolnosti intenzitu požáru. Jsou to nejčastěji zděné, betonové či ocelové konstrukce, sestávající z výrobků:

a) pouze třídy A1 nebo A2, pokud výrobky třídy A2 jsou celistvé a homogenní aobsahují hmotnostně nejvýše 5 % organických látek,

b) nebo třídy B až F umístěné uvnitř konstrukční části mezi výrobky A1 nebo A2; na těchto výrobcích není závislá stabilita a únosnost konstrukční části (např. izolační materiál třídy F, krytý na svých povrchových plochách vrstvou betonu).

Konstrukční části druhu DP2

Konstrukční části druhu DP2 nezvyšují v požadované době požární odolnosti intenzitu požáru (např. dřevěné trámové stropy se záklopem a omítkou na pletivu nebo s podhledovými deskami třídy A1, A2).

Konstrukční části jsou sestaveny:

a) z výrobků třídy A1 nebo A2 tvořících povrchové vrstvy konstrukčních částí, u nichž se během doby požadované požární odolnosti nenaruší jejich stabilita a jejichž tloušťka je ověřena zkouškou nebo je alespoň 12 mm silná (např. omítky na pletivu, desky na bázi sádry atd.);

b) z výrobků třídy A1 až D umístěných uvnitř konstrukční části mezi výrobky podle bodu a); na těchto výrobcích je závislá stabilita konstrukční části (např. dřevěné sloupky, dřevěné nosníky);

c) popřípadě také z výrobků kterékoliv třídy reakce na oheň umístěných uvnitř konstrukční části, aniž by na těchto výrobcích byla závislá stabilita konstrukční části (např. tepelné či zvukové izolace mezi dřevěnými sloupky, opláštěné podle bodu a).

Konstrukční části druhu DP3

Konstrukční části druhu DP3 zvyšují v požadované době požární odolnosti intenzitu požáru a současně nesplňují požadavky na konstrukce druhu DP1 a DP2.

Zásady skladby konstrukčních částí stanoví ČSN 73 0810:2009. Podle konstrukčních částí použitých v požárně dělicích a nosných konstrukcích zajišťujících stabilitu objektu nebo jeho části se stavební objekty třídí na objekty s nehořlavými, smíšenými a hořlavými konstrukčními systémy.

Hodnocení konstrukčních částí závisí na z nich uvolňovaném teple při požáru, vlivu na stabilitu a únosnost. Konstrukční části mohou sestávat buď z jednoho stavebního výrobku s klasifikací třídy reakce na oheň, avšak mohou sestávat i z několika výrobků tvořících podstatné složky konstrukce s různou třídou reakce na oheň.

Určení druhu konstrukce DP1, DP2, DP3 je závislé jak na hodnocení podle ČSN EN 13501-1, tak na analýze chování konstrukčního dílce či prvku při požáru, popř. zkoušce požární odolnosti.

Stavebně konstrukční materiály

Požární odolnost stavebních konstrukcí a třída reakce na oheň stavebních výrobků závisí mj. na vlastnostech a charakteristikách použitých stavebních materiálů. Z konstrukčního a materiálového řešení stavby vyplývá případná nutnost zvyšování třídy reakce na oheň nebo požární odolnosti pasivními systémy požární bezpečnosti. Je-li za požární situace stavební konstrukce vystavena tepelnému a mechanickému zatížení, je předpoklad, že je toto zatížení odlišné od zatížení podle mezních stavů pro běžnou teplotu.

U stavebních prvků, které jsou vystaveny zatěžovacím teplotním jevům, se uvažuje s redukcí namáhání/zatížení vzhledem k zatížení za běžné teploty. Pro tuto redukci zatížení lze uplatnit redukční součinitel úrovně zatížení, který závisí na použitém kombinačním pravidlu stanovení návrhové hodnoty účinku zatížení pro běžnou teplotu, dílčích a kombinačních součinitelích. Toto pojetí stanovení redukce zatížení je obsahem ČSN EN 1991-1-2 (Eurokódu 1), kde se účinek zatížení pro požární situace E_d,fi stanoví např. zjednodušeně analýzou konstrukce za běžné teploty:

E_d,fi = η_fi * E_d

Kde E_d = návrhový účinek zatížení (návrhová hodnota příslušné vnitřní síly nebo momentu, určená pro navrhování pro běžnou teplotu a pro základní kombinaci zatížení podle ČSN EN 1990), η_fi = redukční součinitel úrovně zatížení při požáru.

Zásady pro kombinace zatížení a redukční součinitel jsou pro dílčí stavební materiály upřesněny v částech 2 jednotlivých Eurokódů (EC), tj. norem ČSN EN 1992-1-2 až ČSN EN 1999-1-2 (EC 2 až EC 9). V současném stavebnictví, při řešení požární bezpečnosti stavebních konstrukcí, náleží k nejfrekventovanějším konstrukce z materiálů na bázi dřeva, betonové či železobetonové a kovové/ocelové.

Zdroj:

Eshop: Kniha Reakce stavebních výrobků na oheň

Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství