Odporność ogniowa

konstrukcji żelbetowych i

sprężonych

1/25

Odporność ogniowa konstrukcji żelbetowych i

sprężonych

2/25

W ostatnich latach coraz więcej uwagi poświęca się
bezpieczeństwu pożarowemu obiektów
budowlanych. Wynika to z troski o obywateli oraz
dążenia do wyeliminowania wszelkich możliwych
zagrożeń bezpieczeństwa. Nie bez znaczenia jest
także nasilająca się ostatnio liczba zamachów
terrorystycznych.

Odporność ogniowa konstrukcji żelbetowych i

sprężonych

3/25

Pożar jest zjawiskiem o trudno przewidywalnym
czasie trwania i zasięgu. Największym zagrożeniem
w czasie pożaru jest wysoka temperatura osiągana
przez spalanie materiałów palnych. Skutkiem
działania ognia jest zniszczenie konstrukcji w
krótkim czasie, co prowadzi do ogromnych strat
materialnych. Straty te mogą być spotęgowane -
zmianą schematu statycznego układu naruszonego
w warunkach działania podwyższonej temperatury
bądź niewłaściwą akcją ratowniczą.

Odporność ogniowa konstrukcji żelbetowych i

sprężonych

4/25

Odporność ogniowa?

Klasa odporności ogniowej?

Odporność ogniowa konstrukcji żelbetowych i

sprężonych

5/25

Kryteria odporności ogniowej:

R - nośność ogniowa, tj. stan graniczny po przekroczeniu

którego, element przestaje spełniać swoją funkcję
nośną,

E - szczelność ogniowa, tj. stan graniczny po

przekroczeniu którego, element przestaje spełniać
funkcje oddzielające na skutek pojawienia się na
powierzchni nie nagrzewanej płomieni lub wystąpienia
w elemencie próbnym szczelin o rozwartości i
długości przekraczającej wielkości graniczne,

I - izolacyjność ogniowa, tj. stan graniczny po

przekroczeniu którego, element przestaje spełniać
funkcje

oddzielające

na

skutek

przekroczenia

granicznej wartości temperatury powierzchni nie
nagrzewanej.

Odporność ogniowa konstrukcji żelbetowych i

sprężonych

6/25

Klasę odporności ogniowej dla elementów nośnych

należy określać w następujący sposób:

REI, czas - oznacza minimalny czas, w jakim

dotrzymywane są wszystkie kryteria (nośność,
szczelność, izolacyjność),

RE, czas - oznacza minimalny czas, w jakim

dotrzymywane są dwa kryteria (nośność,
szczelność),

R, czas - oznacza minimalny czas, w jakim

dotrzymywane jest kryterium nośności.

Odporność ogniowa konstrukcji żelbetowych i

sprężonych

7/25

Czas jest wyrażony w minutach przez jedną z

następujących liczb:

15; 20; 30; 45; 60; 90; 120; 180; 240; 360.

W związku z powyższym jest możliwe ustalenie

następujących klas: REI 15, REI 30, REI 45,...RE 15,
RE 30,…R 15, R 30,…

Element budowlany zachowujący nośność przez

155 minut, szczelność przez 80 minut i izolacyjność
przez 42 minuty klasyfikuje się więc jako
R 120 / RE 60 / REI 30, a element budowlany
zachowujący nośność przez 70 minut i szczelność
przez 35 minut jako R 60 / RE 30.

Odporność ogniowa konstrukcji żelbetowych i

sprężonych

8/25

Klasy odporności ogniowej elementów

budynków

Odporność ogniowa konstrukcji żelbetowych i

sprężonych

TT

9/25

Odporność ogniowa konstrukcji żelbetowych i

sprężonych

10/2

5

a

sd

= a +

10mm (!)

Odporność ogniowa konstrukcji żelbetowych i

sprężonych

11/2

5

Sposoby dodatkowego zabezpieczenia strefy
zakotwienia w belkach z betonu sprężonego: a) stalowa
płyta kotwiąca dla ochrony cięgien, b) koncentracja
cięgien za pomocą spiralnego uzwojenia, c) większa
liczba cięgien o mniejszych średnicach, d) mniejszy
rozstaw strzemion w strefie zakotwienia:

a)

b)

d)

c)

Odporność ogniowa konstrukcji żelbetowych i

sprężonych

Metoda „izotermy 500°C”:

 standardowy przebieg pożaru (np. pożar

w pomieszczeniu mieszkalnym),

 do obliczeń przyjmuje się tylko strefę przekroju

betonowego, w której temperatura nie
przekracza 500°C dla odpowiedniej klasy
odporności ogniowej elementu (rys.),

 dla zredukowanego przekroju parametry

wytrzymałościowe betonu pozostają bez zmian
lub określa się ich obniżoną wytrzymałość dla
najniższej temperatury wewnątrz strefy,

 zbrojenie jest w całości uwzględniane,

niezależne od tego czy znajduje się na zewnątrz
czy wewnątrz strefy o temperaturze ≤ 500°C,
przy czym przyjmuje się obniżone parametry
wytrzymałościowe stali w zależności
od temperatury panującej w każdym pręcie,

12/2

5

Odporność ogniowa konstrukcji żelbetowych i

sprężonych

 w celu określenia rozkładu

temperatury w przekroju,
należy posługiwać się
wykresami izoterm dla różnych
kształtów przekroju, sposobów
oparcia i klas odporności
ogniowej elementów,

 dla znanego rozkładu

temperatury w przekroju
wyznacza się obniżone
parametry wytrzymałościowe
stali i betonu. (na rys.
przedstawiono redukcję
parametrów
wytrzymałościowych betonu i
stali),

☼

13/2

5

Odporność ogniowa konstrukcji żelbetowych i

sprężonych

 określenie oddziaływań w czasie pożaru,
 określenie nośności elementu konstrukcji dla zmniejszonych

wymiarów i parametrów wytrzymałościowych w warunkach
ogniowych,

 przybliżony charakter obliczeń dla wyżej przedstawionego

algorytmu, nie oddający w pełni rzeczywistego zachowania się
konstrukcji w razie pożaru.

14/2

5

Odporność ogniowa konstrukcji żelbetowych i

sprężonych

Ad.2. Analiza nośności strunobetonowych płyt

TT

z uwzględnieniem pożaru

 analiza strunobetonowych płyt TT pod kątem jej nośności i rozmieszczenia

cięgien w przekroju,

 przeprowadzenie obliczeń programem „Płyta TT” metodą „izotermy

500°C” dla elementu o wymiarach przekroju poprzecznego jak na
poniższym rys.,

15/2

5

Odporność ogniowa konstrukcji żelbetowych i

sprężonych

 obliczenia statyczno - wytrzymałościowe płyt TT wykonano zgodnie

z PN-B-03264:2002 przy założeniu swobodnego ich oparcia,

 wartości obciążenia użytkowego q

k

 [kN/m

2

] dla poszczególnych płyt TT

określono z warunków spełnienia stanów granicznych nośności na
zginanie w przęśle oraz podstawowych wymagań użytkowych dotyczących
ugięć i zarysowania prostopadłego do osi elementu w przęśle, i ukośnego
przy podporach,

 W obliczeniach założono, że płyty TT obciążone są ciężarem własnym g

k

,

dodatkowym obciążeniem stałym g

k

 = 2,0 kN/m

2

(ciężar warstw

wyrównawczych, izolacji i ewentualnie instalacji technologicznych)
i wspomnianym wyżej obciążeniem użytkowym q

k

,

 płyty zbrojono podłużnie cięgnami sprężającymi w postaci

siedmiodrutowych splotów Y 1860 S7 o średnicy 12,5 mm umieszczonymi
w dolnej strefie żeber. W projektowanych płytach TT przyjęto beton
klasy B50 o cechach wytrzymałościowych i odkształcalnościowych
podanych w PN-B-03264:2002,

 rozpatrzono elementy TT o klasie odporności ogniowej 30, 60, 90, 120,

180 minut,

 przyjęto wartość krytyczną 350°C dla stali sprężającej.

☼

16/2

5

Nośność konstrukcji żelbetowych i sprężonych a bezpieczeństwo
pożarowe

Rys.: Ułożenie cięgien i geometria zredukowanej strefy betonu dla wycinka

płyty TT w zależności od klasy odporności ogniowej elementu oraz
temperatury krytycznej 350°C i strefy 500°C: a) REI 30, b) REI 60, c)
REI 90, d) REI 120, e) REI 180

a
)

b
)

c
)

d
)

e
)

17/2

5

Odporność ogniowa konstrukcji żelbetowych i

sprężonych

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

6

8

10

12

14

16

18

20

22

l

ef

[m]

q

k

[

k

N

/m

2

]

REI 30

REI 60

REI 90

REI 120

REI 180

Na rys. przedstawiono wykresy
maksymalnych, dopuszczalnych
obciążeń charakterystycznych
q

k

[kN/m

2

] w zależności od

rozpiętości i klasy odporności
ogniowej płyty TT. Dla płyt TT o
klasie REI 30 i REI 60 przyjęto
odpowiednią otulinę cięgien
sprężających ze względu na
ochronę przeciwkorozyjną, zaś
dla klas REI 90, REI 120,
REI 180 o grubości otuliny
zadecydował aspekt
ognioodporności.

18/2

5

Odporność ogniowa konstrukcji żelbetowych i

sprężonych

19/2

5

Istnieje

niekiedy

konieczność

zabezpieczenia

elementów

konstrukcji

z

betonu,

zwłaszcza

konstrukcji sprężonych, wykładziną izolacyjną lub
osłoną z betonu żaroodpornego. Z powodu np.
zmiany

przeznaczenia

budynku,

wymagania

dotyczące ognioodporności elementów mogą zostać
zaostrzone. Ma to miejsce w przypadku, gdy w
budynku będą składowane materiały łatwo palne.
Poza tym problemy pojawiają się w przypadku
elementów, dla których klasę odporności ogniowej
określono po wbudowaniu, co wymaga uzupełnienia
grubości otuliny.

Odporność ogniowa konstrukcji żelbetowych i

sprężonych

20/2

5

Natrysk powłok ogniochronnych jest bierną metodą

przeciwpożarowego zabezpieczania budowli, znaną i
często stosowaną w przypadku konstrukcji stalowych.
Możliwość

wykorzystania

tej

technologii

do

zabezpieczania żelbetu jest mniej znana.

Podstawowym zadaniem masy natryskowej jest utworzenie

warstwy

izolacyjnej,

która

będzie

ekwiwalentem

brakującej otuliny zbrojenia. Systemy natryskowe
stosowane

do

przeciwpożarowego

zabezpieczania

konstrukcji betonowych i żelbetowych pozwalają na
zwiększenie odporności ogniowej elementów nawet do
240 minut. Zasadą jest, że 1 mm warstwy (otuliny)
ogniochronnej odpowiada 2 mm betonu. Dzięki temu,
dobierając odpowiednio grubość natrysku, można
zwiększyć odporność ogniową elementu do żądanej
wartości.

Odporność ogniowa konstrukcji żelbetowych i

sprężonych

21/2

5

Przed

nałożeniem

natrysku

w

uzasadnionych

przypadkach stosuje się warstwę sczepną lub
specjalną siatkę metalową, która ma tę dodatkową
zaletę, że w przypadku spękania powierzchni
elementu

pod

wpływem

temperatury

siatka

przytrzymuje małe kawałki betonu i odłamki nie
stanowią zagrożenia dla ludzi zwłaszcza podczas akcji
ewakuacyjnej.

Innym

produktem

zapewniającym

ochronę

przeciwpożarową elementów TT są silikatowo-
cementowe płyty ognioochronne PROMATECT-H. Są to
niepalne płyty bezazbestowe, produkowane w
grubościach: 6; 8; 10; 12; 15; 18; 20 i 25 mm, w
formatach 1200 (1250) x 2500 (3000) mm.

Odporność ogniowa konstrukcji żelbetowych i

sprężonych

22/2

5

Ogólnie mówiąc płyty PROMATECT-H są płytami

mineralnymi, które w obróbce porównywalne są do
drewna. Ich zaletami są: wysoka zdolność
pochłaniania ciepła, wyjątkowa odporność na
wysokie

temperatury

już

przy

niewielkich

grubościach, mały ciężar oraz niewrażliwość na
wilgoć. Okładzina może występować w wersji
podwieszonej, przy czym wysokość podwieszenia
jest dowolna.

Płyta PROMATECT-H posiada dwukrotnie większą

wytrzymałość na wysokie temperatury niż warstwa
betonu tej samej grubości. Oznacza to, że np.
10 mm

płyty

PROMATECT-H

pod

względem

odporności ogniowej zastępuje warstwę betonu
grubości 20 mm.

Odporność ogniowa konstrukcji żelbetowych i

sprężonych

23/2

5

Należy liczyć się z większymi kosztami poniesionymi

na wykonanie w/w zabezpieczeń ogniochronnych niż
w przypadku uwzględnienia odpowiedniej otuliny
zbrojenia na etapie projektowania elementów
konstrukcji.

Odporność ogniowa konstrukcji żelbetowych i

sprężonych

Bibliografia:

[1] PN-EN 1991-1-2:2005 (U) Eurokod 1: Oddziaływania na

konstrukcje. Część 1-2: Oddziaływania ogólne. Oddziaływania
na konstrukcje w warunkach pożaru.

[2] PN-EN 1992-1-2:2005 (U) Eurokod 2: Projektowanie

konstrukcji z betonu. Część 1-2: Reguły ogólne. Projektowanie
na warunki pożarowe.

[3] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia

2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny
odpowiadać

budynki

i

ich

usytuowanie.

Dział

VI

„Bezpieczeństwo pożarowe” (DzU nr 75, poz. 690).

[4] Projektowanie elementów żelbetowych i murowych z uwagi na

odporność ogniową. Instrukcje, wytyczne, poradniki nr
409/2005, Instytut Techniki Budowlanej, Warszawa 2005.

[5]

Kosiorek M.,

Pogorzelski J. A.,

Laskowska Z.,

Pilich K.:

Odporność

ogniowa

konstrukcji

budowlanych.

Arkady,

Warszawa 1988.

24/2

5

Odporność ogniowa konstrukcji żelbetowych i

sprężonych

25/2

5

Dziękuję Państwu za uwagę

Dziękuję Państwu za uwagę