Pożar – jest to niekontrolowany w czasie rozkład termiczny
materiałów palnych.
Podstawowym procesem fizykochemicznym zachodzącym podczas
pożaru jest przebiegająca z dużą szybkością reakcja utleniania, której
towarzyszy wydzielanie znacznej ilości ciepła.
Oddziaływanie pożaru na budynek mają charakter oddziaływań
wyjątkowych.
W odróżnieniu od innych zjawisk wywołujących oddziaływania
wyjątkowe, pożar charakteryzuje się następującymi dwiema cechami:
- w przeważającej liczbie przypadków (poza wyładowaniami
atmosferycznymi i wtórnymi skutkami, np. trzęsień ziemi) jest
spowodowany zawsze działalnością ludzką,
- jego oddziaływania nie mają charakteru bezpośrednich oddziaływań
mechanicznych, lecz powodują zmianę środowiska budynku i jego
otoczenia, a oddziaływania mechaniczne na konstrukcję mają
charakter wtórny.
W warunkach pożaru następują zmiany:
- warunków termicznych,
- ciśnienia,
- składu chemicznego atmosfery (zmniejszenie zawartości tlenu i
toksyczność produktów spalania),
- zakresu widzialności (zadymienie).
Czynniki te oddziałują na użytkowników i konstrukcję budynku, a
także na jego otoczenie. W pewnych przypadkach , np. pożarów
rafinerii lub dużych składów chemicznych, pożar może być przyczyną
silnego skażenia środowiska.
W odróżnieniu od spalania kontrolowanego, np. w piecu lub kominku,
które określa się słowem „ogień”, pożar jest zjawiskiem
przebiegającym żywiołowo, przy czym stan środowiska zmienia się w
czasie i jest zróżnicowany w poszczególnych pomieszczeniach i
częściach budynku.
Stan ten zależy od wielu czynników i zdolności konstrukcji do
przenoszenia obciążeń w warunkach silnych oddziaływań
termicznych, właściwości przegród budowlanych, rozwiązań
przestrzennych, rodzaju i ilości składowanych materiałów palnych,
rodzaju i rozmieszczeniu palnych materiałów budowlanych a także od
instalacji umieszczonych w budynku i służących do tłumienia ognia
(instalacje gaśnicze) i ograniczające rozprzestrzenianie się dymu
(wentylacja pożarowa)
Skutki pożaru w dużym stopniu zależą od szybkości reakcji
użytkowników na zagrożenie oraz od czasu, jaki upłynie do chwili
podjęcia zewnętrznej akcji ratowniczo-gaśniczej, a także od sposobu
organizacji tej akcji zarówno przez osoby znajdujące się wewnątrz
budynku, jak i przez ekipy zewnętrzne.
Można zatem przyjąć, że istotne znaczenie ma tu szybkość i
umiejętność wykorzystania informacji, które zapewniają systemy
alarmowe wykrywające dym i wzrost temperatury, systemy łączności
ze strażą pożarną oraz wewnętrzne systemy wizualno-akustyczne,
umożliwiające monitorowanie przebiegu pożaru i informowanie
użytkowników o stanie zagrożenia, a także kierowanie akcją
ewakuacyjną
Poziom bezpieczeństwa pożarowego określa wiele różnorodnych
czynników technicznych, organizacyjnych, kulturowych,
socjologicznych i psychomotorycznych. Zależy on nie tylko o
rozwiązań przestrzennych i konstrukcyjnych budynku, ale także od
sposobu i rodzaju użytych materiałów, jakości instalacji elektrycznych
i ogrzewczych, umiejętności posługiwania się urządzeniami i
materiałami, przezorności i kultury technicznej użytkowników, reakcji
użytkowników i grup na sytuacje zagrożenia, organizacji, wyszkolenia
i wyposażenia służb ratowniczych, możliwości dotarcia do budynku
ogarniętego pożarem.
Wszystkich tych czynników nie da się ująć w formie parametrycznej,
pozwalającej na ocenę poziomu bezpieczeństwa pożarowego.
Jak wykazują statystyki, zagrożenia spowodowane ludzką
nieostrożnością i działaniem celowym (podpalenia) nie maleją wraz z
rozwojem gospodarczym i zamożnością społeczeństw.
W Polsce rocznie ginie w pożarach budynków około 1,46 osoby na 100
tys. mieszkańców. Jest to liczba w przybliżeniu równa wartości
średniej w krajach europejskich.
Szacuje się , że 70 – 80% wypadków śmiertelnych jest
spowodowanych toksycznością produktów spalania.
Ofiary śmiertelne i ranni w pożarach stanowią 14 – 16% ofiar klęsk
żywiołowych, katastrof i awarii.
W państwach europejskich straty bezpośrednie spowodowane
pożarami wynoszą od 0,09 do 0,40% dochodu narodowego. Tak duże
różnice nie są związane ze stopniem rozwoju gospodarczego. Można
przypuszczać, że wynikają one z metod i dokładności prowadzonych
obliczeń. Łącznie koszty prewencji, strat bezpośrednich, pośrednich,
ubezpieczeń stanowią około 0,9% dochodu narodowego.
Pojęcie bezpieczeństwa pożarowego jest związane ściśle z
charakterem przepisów obowiązujących w tym zakresie, przy czym
można rozróżnić dwa krańcowo różne sposoby ich formułowania:
1. W postaci nakazów i zakazów odnoszących się do pewnych
konwencjonalnych charakterystyk.
2. W postaci wymagań użytkowych.
W pierwszym przypadku przepisy mają w dużym stopniu charakter
formalno-prawny, a miarą bezpieczeństwa pożarowego jest zgodność
wykonania budynku z podanymi w nich wymaganiami. Miara ta jako
koniunkcja wymagań o różnej istotności, może przyjmować wyłącznie
dwie wartości:
0 – jeśli nie są spełnione którekolwiek z wymagań zawartych w
przepisach, to bezpieczeństwo pożarowe budynku nie jest
zapewnione.
1 – jeśli spełnione są wszystkie wymagania zawarte w przepisach, to
budynek jest bezpieczny.
W drugim przypadku miarą bezpieczeństwa pożarowego jest czas do
osiągnięcia stanów krytycznych:
- konstrukcji,
- środowiska w pomieszczeniu i poszczególnych częściach budynku.
W dokumentach Unii Europejskiej bezpieczeństwo pożarowe (w
postaci wymagań użytkowych) zdefiniowano następująco:
Obiekty budowlane powinny być zaprojektowane i wykonane w taki
sposób, aby w przypadku pożaru:
- przez założony okres (czas) była zapewniona nośność konstrukcji,
- było ograniczone powstawanie i rozprzestrzenianie się ognia i dymu
w obiektach,
- było ograniczone rozprzestrzenianie się ognia na obiekty sąsiednie,
- mieszkańcy mogli opuścić obiekt lub być uratowani w inny sposób,
- był zapewniony odpowiedni poziom bezpieczeństwa ekip
ratowniczych.
Podane wymagania szczegółowe nie są rozłączne, np. możliwość
opuszczenia budynku jest związana zarówno z nośnością konstrukcji,
rozprzestrzenianiem się ognia i dymu wewnątrz obiektu, jak i z
bezpieczeństwem ekip ratowniczych. Wynika to stąd, że elementy
budynku i wyroby mogą spełniać podczas pożaru kilka funkcji.
Dokumenty UE dotyczą wyrobów przeznaczonych do zastosowania w
obiektach budowlanych, a więc zarówno w budynkach, jak i
budowlach inżynierskich.
W ostatnich latach rozwija się dziedzina wiedzy nazwana inżynierią
bezpieczeństwa pożarowego. W jej ramach są opracowywane
narzędzia służące do racjonalnego projektowania budynków z
uwzględnieniem instalacji. Metody te bazują na zakładanych
scenariuszach pożarowych, dotyczących budynków o
skomplikowanych rozwiązaniach przestrzenno-architektonicznych,
dużych przestrzeni handlowych.
Coraz wyraźniej zarysowuje się granica pomiędzy budynkami o
tradycyjnych układach funkcjonalnych: pomieszczenie – korytarz,
klatka schodowa, dla których można sformułować stosunkowo proste
przepisy, a grupą budynków o skomplikowanych rozwiązaniach
przestrzenno-architektonicznych i o różnych rozwiązaniach
przestrzeni wewnętrznej, dla których przepisów w formie zakazów i
nakazów nie da się określić w sposób racjonalny.
Według polskich przepisów techniczno-budowlanych budynki oraz
części budynków, stanowiące odrębne strefy pożarowe, dzieli się, w
zależności od przeznaczenia i sposobu użytkowania, na:
1) mieszkalne, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej
charakteryzowane kategorią zagrożenia ludzi, określane jako ZL,
2) produkcyjne i magazynowe, określane jako PM,
3) inwentarskie (służące do hodowli inwentarza), określane jako IN.
Z kolei budynki oraz części budynków, stanowiące odrębne strefy
pożarowe, określane jako ZL, zalicza się do jednej lub więcej niż
jednej kategorii zagrożenia ludzi.
Rozróżnia się:
ZL I – zawierające pomieszczenia przeznaczone do jednoczesnego
przebywania ponad 50 osób niebędących ich stałymi użytkownikami,
a nie przeznaczone przede wszystkim do użytku dla ludzi o
ograniczonej zdolności poruszania się,
ZL II – przeznaczone przede wszystkim do użytku dla ludzi o
ograniczonej zdolności poruszania się (szpitale, żłobki, przedszkola,
domy dla osób starszych),
ZL III – użyteczności publicznej, niezakwalifikowane do ZL I i ZL II,
ZL IV – mieszkalne,
ZL V – zamieszkania zbiorowego, niezakwalifikowane do ZL I i ZL II.
Strefą pożarową nazywa się budynek lub część budynku,
oddzieloną od innych budynków lub od pozostałych części budynku
niezabudowanym pasem terenu o określonej szerokości minimalnej
bądź przegrodami oddzieleń przeciwpożarowych.
Strefy pożarowe oddzielone pasem terenu:
Rys 1.
Budynek
(strefa pożarowa)
A
Budynek
(strefa pożarowa)
B
a ≥ b
b – minimalna odległość podana w przepisach
Strefy pożarowe oddzielone przegrodą przeciwpożarową, ścianą:
Rys. 2.
Strefa
pożarowa
A
Strefa
Pożarowa
B
Ściana oddzielenia
przeciwpożarowego
Strefy pożarowe wydzielone przegrodą przeciwpożarową, strop:
Rys. 3.
Strefa
pożarowa
B
Strefa
Pożarowa A
Strop oddzielenia
przeciwpożarowego
Minimalną szerokość pasa terenu, która jest niezbędna, aby budynki
można było uznać za odrębne strefy pożarowe, i wymagane
właściwości przegród oddzieleń przeciwpożarowych, określają
przepisy techniczni-budowlane.
Przegrody te powinny być tak zbudowane , aby pożar nie
rozprzestrzenił się między budynkami bądź na pozostałą część
budynku, a także, aby pożar nie został przeniesiony z innej części
budynku do strefy pożarowej.
Przegrodą oddzieleń przeciwpożarowych może być ściana lub strop.
Na rysunku 2 pokazano podział budynku jednokondygnacyjnego na
strefy pożarowe A i B za pomocą ściany oddzielenia
przeciwpożarowego. Ściana taka może być usytuowana dowolnie w
stosunku do innych ścian budynku, chociaż przypadki takie
praktycznie nie występują w praktyce.
Na rysunku 3 pokazano budynek podzielony na dwie strefy pożarowe
za pomocą stropu oddzielenia przeciwpożarowego. Wynika stąd, że
strefa pożarowa może obejmować zarówno jedną (strefa A), jak i
więcej kondygnacji (strefa B).
Budynki (strefy pożarowe) zaliczone do poszczególnych kategorii
zagrożenia ludzi (ZL), w zależności od liczby kondygnacji lub
wysokości, i budynki (strefy pożarowe) pozostałe, w zależności od
gęstości obciążenia ogniowego i liczby kondygnacji lub wysokości,
przyporządkowuje się do odpowiednich klas odporności pożarowej (A,
B, C, D, E).
Dla każdej z klas odporności pożarowej budynku sformułowano
wymagania dotyczące klas odporności ogniowej takich elementów
budynku, jak: konstrukcja nośna, ściany, stropy oraz w zakresie
rozprzestrzeniania ognia lub reakcji na ogień.
Klasa odporności ogniowej budynku, której nie należy mylić z
klasą odporności ogniowej elementów budynku, jest więc niczym
innym jak symbolem pewnej grupy budynków.
Klasa odporności ogniowej jest z kolei symbolem pewnej grupy
elementów o określonych właściwościach, decydujących o odporności
ogniowej. Natomiast odporność ogniowa jest to zdolność elementu
budynku poddanego badaniu normowemu do spełnienia przez
określony czas wymagań dotyczących nośności, jak i funkcji
wydzielających. Miarą odporności ogniowej jest więc czas.
Zapewnienie w określonym czasie nośności konstrukcji jest
warunkiem podstawowym decydującym o zarządzeniu ewakuacji
bądź podjęciu akcji ratowniczo-gaśniczej.
Funkcja wydzielająca dotyczy przegród, przez które w określonym
czasie nie powinien przedostawać się ogień i gorące gazy, a także nie
powinna nadmiernie wzrosnąć temperatura nieogrzewanej
powierzchni przegrody.
Warunki termiczne, które przyjmuje się przy określaniu klas
odporności ogniowej elementów budynku, charakteryzują
następujące parametry: po 5 minutach temperatura otoczenia osiąga
wartość ponad 570°C, po 30 minutach około 840°C, a po 90 minutach
przekracza 1000°C.
Obciążenie ogniowe jest to suma energii cieplnej, która może być
wyzwolona w wyniku spalenia wszystkich materiałów palnych
znajdujących się w określonej przestrzeni (w MJ), natomiast gęstość
obciążenia ogniowego jest to obciążenie ogniowe przypadające na
jednostkę powierzchni i wyraża się w MJ/m².
Obciążenie ogniowe jest to suma energii cieplnej, która może być
wyzwolona w wyniku spalenia wszystkich materiałów palnych
znajdujących się w określonej przestrzeni (w MJ), natomiast gęstość
obciążenia ogniowego jest to obciążenie ogniowe przypadające na
jednostkę powierzchni i wyraża się w MJ/m².
Reakcją na ogień nazywa się odpowiedź materiału na ogień
działający na wyrób w określonych warunkach ekspozycji (w postaci
wydzielonego ciepła, dymu, obszaru spalania bądź płonących kropel).
Reakcja na ogień podawana w postaci opisowej (niepalny, niezapalny,
trudno zapalny, łatwo zapalny) lub w postaci klas (A₁, A₂, B, C, D, E,
F) charakteryzuje możliwy udział materiałów budowlanych w rozwoju
pożaru.
Terminem materiały określa się wyroby w postaci homogenicznej lub
wyroby warstwowe, jak płyty okładzinowe, wykładziny podłogowe itp.
W przepisach operuje się pojęciem główna konstrukcja nośna,
choć określenia takiego nie używa się w procesie projektowania.
Występuje ono natomiast w dokumentach Unii Europejskiej i oznacza
wszystkie elementy konstrukcyjne niezbędne do zapewnienia
nośności i stateczności budynku.