• slide
  • slide
  • slide

Zainteresowany naszą ofertą?

Wypełnij formularz zapytaniowy

Ognioodporność drewna

Przy wielu realizacjach w których brałem udział często pada pytanie “a co z konstrukcją drewnianą w razie pożaru”. Ogólnie występuje opinie że drewno jako element konstrukcyjny nie ma szans w starciu z ogniem. Opinie taka wynika pewnie z tego że jadąc na biwak częściej robimy ognisko z drewna niż z cegieł, a więc wniosek jest prosty drewno się pali i tyle, niewiele osób kojarzy ten fakt z większą kalorycznością drewna niż betonu ale to już inna sprawa.

Na początek powiedzmy sobie czego oczekujemy od konstrukcji w trakcie pożaru. W polskim prawie mamy przede wszystkim trzy wymogi stawiane elementom budowlanym w trakcie pożaru E, I i R.

  • E- Szczelność ogniowa (przegroda z tym parametrze ma nie przepuszczać dymu)
  • I- izolacyjność ogniowa (Przegroda ma nie przepuszczać temperatury w trakcie pożaru)
  • R- nośność ogniowa (Element z tym parametrem ma zachować swoją nośność)

Do tych literek dochodzą jeszcze liczy 15, 30, 60, 90, 120, 240 które oznaczają czas podany w minutach przez jaki ma zostać zachowany wskazany warunek w trakcie pożaru.

Poszczególne litery i cyfry ustala najczęściej architekt ze strażakiem na podstawie przepisów prawa. Budynek klasyfikuje się do danej klasy na podstawie jego wysokości, gęstości obciążenia ogniem i dodatkowych parametrów jak np. czy w budynku występują składowiska materiałów łatwopalnych, czy budynek graniczy z innym obiektem budowlanym itp. Na tej podstawie określa się kategorie budynku, a następnie zgodnie z tabelą określa wymagania dla poszczególnych elementów budynku.

klasa-odpornosci.png

Oczywiście należy tu jeszcze wspomnieć że każdy wyrób budowlany posiada swoją klasyfikację ogniową ze względu na rozprzestrzenianie ognia, wydzielanie dymu i płonących kropli.

klasa-odpornosci-2.png

Do tego wszystkiego dochodzą jeszcze dodatkowe klasyfikacje określające dokładnie ilość wytwarzanej energii w trakcie pożaru, ilość i rodzaj dymu, krople lub odpady w trakcie pożaru mogące rozprzestrzeniać ogień i powodować oparzenia. Według Polskich przepisów niektóre elementy budynku np. klatki schodowe ewakuacyjne muszą być wykonane z materiałów niepalnych i niezapalnych co automatycznie dyskwalifikuje użycie niektórych wyrobów.

To co z tym drewnem?

Po powyższych informacjach i dużej liczbie wymagań stawianych wyrobom budowlanym w trakcie pożaru mogłoby się wydawać że drewno kompletnie nie nadaje się do budownictwa. Jeżeli weźmiemy pod uwagę najprostszą belkę drewnianą to okazuje się że jest ona łatwopalna, rozprzestrzeniająca ogień i wydzielająca dym co nie zachęca nas do stosowania jej w obiektach gdzie w trakcie pożaru mogą powstać straty w ludziach i mieniu.

Zacznijmy więc od początku rozpatrywać jeszcze raz naszą belkę. Każdy z nas odpalał wżyciu zapałke i widział jak ogień po niej wędruje z jednego końca do drugiego bez większych przeszkód, a więc można powiedzieć że drewno rozprzestrzenia ogień. Jednakże rzadko buduje się konstrukcje z zapałek a istnieje wytyczna wydana przez ITB (NP-1373R/03/AK) mówiące o tym że elementy z drewna klejonego o szerokości min 14cm i drewna klejonego o szerokości min 12cm kwalifikuje się jako elementy NRO (nie rozprzestrzeniające ognia). Należy jednak pamiętać aby krawędzie były fazowane co pozwala ślizgać się języką ognia co opóźni czas zajęcia się belki.

Oczywiście drewno jest materiałem palnym i wydzielającym dym ale na rynku istnieje masę impregnatów które oprócz bio ochrony doprowadzają także element do stanu trudnozapalnego co znacznie nam podnosi bezpieczeństwo w trakcie pożaru. Pojawiają się także na rynku impregnaty które mają za zadanie tłumić ogień na drewnianym elemencie ale ich użycie jest dość drogie. Tutaj jest rola ustawodawcy i ubezpieczycieli którzy mogliby odpowiednimi przepisami zrekompensować użycie takich impregnatów np. poprzez zmianę klasyfikacji budynku lub niższymi kosztami ubezpieczenia jeżeli takowe impregnaty byłyby użyte.

Z tego wszystkiego wynika że wbrew pozorom drewno nie jest takim złym materiałem w trakcie pożaru.

Zachowanie się drewna w trakcie pożaru?

Wszyscy jesteśmy przyzwyczajeni do scen z filmów w których widzimy płonące belki drewniane spadające strażakom na głowę i tarasujące drogę ucieczki. Są to oczywiście sceny które mogą się wydarzyć w rzeczywistości ale kto z nas sobie zadał pytanie jak by to wyglądało jak by ten sam budynek był zbudowany z innych materiałów.

Konstrukcje żelbetowe które są niepalne i nie rozprzestrzeniają ognia powinny być całkowicie bezpieczne w trakcie pożaru. Pozory jednak mylą ponieważ nośność i bezpieczeństwo konstrukcji żelbetowej zależy przede wszystkim od jego prętów zbrojeniowych. Jeżeli mam pożar w pomieszczeniu ze stropem żelbetowym, a ogień i ciepło które się wydziela złośliwie chce iść ku górze zaczyna w znacznym stopniu oddziaływać na zbrojenie stropu co w pewnym momencie powoduje “wyrwanie” się prętów stalowych z betonu i skruszenie całej konstrukcji praktycznie bez ostrzeżenia.

Konstrukcje stalowe tak wdzięcznie używane do budowy hal przemysłowych w których występują przeróżne czynniki mogące wpływać na pożar wydawałyby się dobrym rozwiązaniem. Stal wystarczy pomalować odpowiednimi farbami które zapewnią nam odpowiednią odporność w trakcie pożaru i praktycznie mogłoby się wydawać że sprawa załatwiona. Niestety tu pokutuje polska nie dokładność i brak konsekwencji ponieważ w trakcie użytkowania obiektu często powłoka malarska ulega zniszczeniu, a niewielu zarządców obiektu ją bada i odnawia w trakcie użytkowania obiektu. Stal ma jeszcze jedną złą cechę w trakcie pożaru jaką jest przewodność ciepła. Można sobie wyobrazić pożar u dołu słupa stalowego który wytrzyma natężenie ognia, ale ciepło które rozprzestrzeni może zacząć oddziaływać na inny element konstrukcji który ulegnie awarii. Wszyscy pamiętamy zamach na budynki WTC które były w konstrukcji stalowej, sama konstrukcja przetrwała uderzenia ale paliwo które się wylało i zaczęło płonąc wytworzylo tak wielką temperaturę która zaczęła się rozprzestrzeniać po konstrukcji stalowej że spowodowało jej zniszczenie. Ponadto konstrukcja stalowa podobnie jak żelbetowa zachowuje się nieprzewidywalnie w trakcie pożaru i potrafi się zwinąć jak makaron spaghetti.

Konstrukcja drewniana może nie jest najlepsza w trakcie pożaru ale ma kilka przydatnych cech. Przede wszystkim nie rozprzestrzenia temperatury co pozwala w trakcie pożaru w jednym pomieszczeniu na spokojną ewakuacje pomieszczeń sąsiednich. Innym elementem wbrew pozorom jest to że drewno w trakcie pożaru się zwęgla co powoduje że ogień traci pożywkę do rozwoju i znacznie spowalnia swój rozwój. Innym aspektem jest to że drewno przed samym pęknięciem zaczyna dawać ostrzeżenia w postaci trzasków które ostrzegają i dają kilka sekund na odpowiednią reakcję. Ta cecha uratowała wielu górników i strażaków którzy mieli czas na ukrycie się nim konstrukcja zdążyła runąć. Na zachodzie szczególnie w Niemczech i Austrii gdzie konstrukcje drewniane są traktowane na równi z żelbetem i stalą strażacy wypowiadają się że tylko do obiektów drewnianych są w stanie wejść, przy obiektach w innych konstrukcjach jest to większe ryzyko ze względu na nieprzewidywalność.

W trakcie pożaru najważniejsze jest odpowiednie projektowanie i wykonawstwo, bez większego problemu można zaprojektować konstrukcje z materiałów palnych która będzie się zachowywać o wiele lepiej niż podobna konstrukcja z materiałów niepalnych powszechnie uważanych za bezpieczniejsze w trakcie pożaru.

Jak określić nośność konstrukcji drewnianej w trakcie pożaru?

W tym akapicie skupimy się przede wszystkim na literze R i poszczególnych liczbach. Każda konstrukcja w trakcie pożaru ulegnie uszkodzeniu czy to drewniana czy żelbetowa nie wspominając już o stalowej, nie oszukujmy się że po godzinie pożaru wejdziemy do domu oczyścimy stropy żelbetowe z sadzy i wszystko będzie OK.

Odpowiedzmy sobie jeszcze na jedną rzecz, mając wymagania dla przegrody np REI30 musimy spełnić wszystkie wymagania i co wtedy zrobić. Jeżeli przegroda ma kilka warstw np. płyty o odporności EI60 i konstrukcje o odporności R30 to możemy sumować litery ale nie cyfry, więc w taki sposób uzyskujemy przegrodę o odporności REI30.

Mamy dwa podstawowe sposoby na określenie ognioodporności konstrukcji drewnianej

  • metode zredukowanego przekroju
  • metode zredukowanych właściwości

Pierwsza i druga metoda prowadzi nam do określenia przekroju elementu drewnianego w trakcie pożaru w danym czasie. Metoda zredukowanego przekroju określa głębokość zwęglania elementu drewnianego w danym czasie. Norma podaje że w ciągu minuty zwęgla się 0,50-1,00mm i jeśli pożar ma trwać więcej niż 20 minut to dodaje się dodatkowo 7mm. Dodatkowe 7mm wynika z tego że sama temperatura tak oddziałuje na element że mimo braku zwęglenia ta część drewna traci swoje właściwości. Po tak uzyskaną wartość należy zmniejszyć przekrój elementu drewnianego. Należy pamiętać że jeśli element jest w jakiś sposób obudowany i ta obudowa chroni go przed spalaniem to w tym miejscu przekroju nie pomniejszamy lub pomniejszamy o czas który obudowa jest w stanie zachować swoje właściwości ogniowe. Posiadając tak zmniejszony przekrój należy na nim przeprowadzić najzwyklejsze obliczenia statyczno- wytrzymałościowe i sprawdzić wszystkie warunki nośności elementu. Należy pamiętać że obciążenia jakie nadajemy konstrukcji nie są zwiększane przez współczynnik γf tylko obciążenia stałe są brane z wartością γf=1, kolejna większe obciążenia (najczęściej śnieg) bierze się ze współczynnikiem γf= 0,2; ponadto wszystkie właściwości fizyczne drewna należy pomnożyć przez współczynnik kfi który zwiększa nam wytrzymałość drewna. Pożar jest awarią więc konstrukcje rozpatrujemy w sytuacji chwilowej i nie sprawdzamy stanu granicznego ugięcia.

Wszystkie wytyczne i współczynniki są dostępne w Eurokod5: Projektowanie konstrukcji drewnianych Cześć 1-2: Postanowienia ogólne projektowanie konstrukcji z uwagi na warunki pożarowe.

Jak już mamy określoną wytrzymałość elementu drewnianego to należy jeszcze pamiętać o łącznikach stalowych w konstrukcji. Jeżeli nasze łączniku są schowane w elemencie drewnianym to nie ma większego problemu, ale co należy zrobić z łącznikami odkrytymi. Należy je zabezpieczyć tak jak standardowe elementy stalowe czyli najczęściej poprzez malowanie lub obudowanie. Kiedyś firma produkująca małe połączenia stalowe do drewna miała certyfikat na R15 ale po zmianie prawa przestał on obowiązywać choć w fizyce nie zaszły kolosalne zmiany od tamtego czasu więc stosowanie ich pozostaje w kwestii projektanta i jego odpowiedzialności. Ta sam firma na chwile obecną wyrobiła sobie już nowy certyfikat na koszyki stalowe o odporności ogniowej R30 ale cena ich w porównaniu do innych rozwiązań każe dokładnie się zastanowić nad ekonomiką.

Większość producentów konstrukcji drewnianych już bardzo dobrze sobie radzi z odpornością ogniową konstrukcji drewnianej. Kilka firmy w Polsce zrobiło już certyfikowane badania dla swoich produktów dzięki czemu jesteśmy wstanie uzyskać ściany drewniane o odporności EI60 Stropodachy REI30 i stropy REI60. Przy odpowiednim doborze materiałów okładzinowych (płyty ścienne), łączników, różnego rodzaju impregnatów i uszczelnień można jeszcze w znacznym stopniu podnieść bezpieczeństwo konstrukcji ze względu na pożar. Niestety w Polsce należy jeszcze przekonać wiele osób o tym że drewno nadaje się na konstrukcję i jest bezpieczne we wszystkich warunkach i w każdej sytuacji.

Podsumowując ognioodporność w ostatnich latach stała się bardzo istotnym wymogiem stawianym konstrukcją, brakuje trochę literatury dokładnie omawiającej ten problem od czasu do czasu pojawiają się artykuły w pismach branżowych, a firmy produkujące połączenia powoli wychodzą na przeciw i zaczynają wypuszczać certyfikowane łączniki. Konstrukcja drewniana nie jest ostatecznym rozwiązaniem na warunki pożarowe ale niczym nie odbiega od pozostałych konstrukcji. Bez względu z jakim typem konstrukcji będziemy mieli do czynienia najważniejsze jest dokładne przemyślenie problemu jakim jest pożar i odpowiednie zaprojektowanie i przede wszystkim wykonanie konstrukcji co w razie awarii pozwoli na minimalizację strat w mieniu, a przede wszystkim w ludziach.

award1.jpg

Zrealizowaliśmy ponad 300 obiektów na terenie Polski. Obecnie zwiększyliśmy zasięg działania o nowe kraje UE.

award2.jpg

Nasi projektanci i inżynierowie opracowali ponad 450 projektów różnego rodzaju nieruchomości.

award3.jpg

Drewno, jako odnawialne źródło energii pochodzące ze zrównoważonego zarządzania lasami, tworzy fundament naszych realizacji.

Medale