Dachy
›
›
›
Bezpieczeństwo pożarowe dachów
Bezpieczeństwo pożarowe dachów
Tagi:
Dach to element konstrukcyjny budynku zabezpieczający go przed niekorzystnym wpływem czynników atmosferycznych oraz zapewniający bezpieczne użytkowanie obiektu, pod warunkiem solidnego wykonania.
Specyfika pożarów dachów
Najczęstsze przyczyny pożarów dachów to:
przeniesienie się ognia z palącego się ocieplenia ścian zewnętrznych,
przedostanie się ognia z płonących pomieszczeń znajdujących się bezpośrednio pod dachem,
prowadzenie prac stwarzających zagrożenie pożarowe i używanie otwartego ognia, np. zgrzewanie, spawanie itp.,
przeniesienie pożaru z budynku sąsiedniego.
Konsekwencją pożaru dachu jest narażenie wnętrza budynku na działanie niekorzystnych czynników atmosferycznych (śnieg, deszcz, ujemna temperatura), a także zalanie wodą kondygnacji w czasie prowadzenia akcji gaśniczo-ratowniczej, co z kolei powoduje zniszczenie mienia.
Wg Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75, poz. 690) wszystkie elementy budynku (w tym również jego konstrukcja dachowa) oraz wyposażenie powinny być wykonane w taki sposób, by w razie pożaru: zapewnić nośność konstrukcji przez określony czas, umożliwiając tym samym ewakuację ludności, ograniczyć rozprzestrzenianie się ognia i dymu w płonącym obiekcie i na obiekty sąsiednie oraz zapewnić bezpieczeństwo ekipom ratowniczym. Wszystkie te warunki są zapewne spełnione, kiedy pamięta się o nich już na etapie projektowania obiektu. Zgodnie z tym Rozporządzeniem, odporność na ogień przez długi czas musi mieć nie tylko konstrukcja, lecz także jej poszczególne elementy.
Charakterystyka przeciwpożarowa przekryć warstwowych
Dachy, jako konstrukcje warstwowe, są wykonywane w różnych układach warstw, zależą one też od tego, czy jest to dach płaski, czy spadzisty. Najczęściej spotykane konstrukcje nośne dachów to:
konstrukcje stalowe,
konstrukcje żelbetowe,
konstrukcje drewniane.
Obiekty wznoszone jako konstrukcje stalowe lub stalowo-żelbetowe są obecnie bardzo popularne, szczególnie w przypadku dużych inwestycji. Część nośną konstrukcji dachowej stanowią dźwigary stalowe lub płyty żelbetowe. Budowa ze stali jest szybka, wygodna i stosunkowo niedroga. Stwarza ogromne możliwości dla rozwiązań architektoniczno-projektowych, dodatkową zaletą wykorzystywanego materiału jest to, że się nie pali. Choć rzeczywiście stal się nie zapala, to jest bardzo wrażliwa na wysokie temperatury.
Ulega ona rozżarzeniu i deformacji, a co najważniejsze - wskutek podgrzania obniża się jej plastyczność. Stal obciążona naprężeniami rozciągającymi traci plastyczność już w temperaturze 500°C (oczywiście uzależnione jest to od gatunku stali). Nie jest ona wtedy zdolna do przenoszenia dalszych obciążeń. Osiągając granicę plastyczności, wyczerpuje swoją nośność i cała konstrukcja ulega odkształceniom, a następnie zniszczeniu. W zależności od przeznaczenia budynku istnieje możliwość zwiększenia odporności na ogień konstrukcji stalowej.
Do ochrony konstrukcji stalowych przed ogniem stosuje się zazwyczaj:
odporną na ogień mineralną wełnę kamienną,
odporne na ogień płyty gipsowo-kartonowe,
farbę przeciwpożarową,
różnego rodzaju pianki, zaprawy i inne materiały natryskowe.
Każdy z tych materiałów spełnia swoje zadanie, jednak nie każdy pozwala na zachowanie wyglądu architektonicznego obiektu. W przypadku wymaganej wysokiej odporności ogniowej (np. 60-90 minut) zastosowanie wełny mineralnej i płyt g-k będzie na pewno rozwiązaniem tańszym. Jest jednak coraz więcej obiektów, których konstrukcja stalowa jest widoczna i decyduje o ich wyglądzie architektonicznym. W takich przypadkach zastosowanie farby przeciwpożarowej jest jedynym rozwiązaniem. Dostępne są farby, które można stosować do profili stalowych otwartych i zamkniętych. Ich producenci określają w kartach technicznych wyrobów minimalną grubość warstwy, dzięki której uzyskuje się wymaganą odporność ogniową przy danej masie krytycznej konstrukcji. Spowodowane jest to tym, że w przypadku pożaru, pod wpływem podwyższonej temperatury farba pęcznieje. Jej struktura wewnętrzna rozszerza się (nawet do kilku mm), warstwa wierzchnia ulega zwęgleniu i przez określony czas chroni stal przed rozgrzaniem się do temperatury, w której konstrukcja osiągnęłaby punkt krytyczny. Oznacza to, że warstwa farby powinna być tym grubsza, im wyższa klasa odporności musi być spełniona oraz im mniejszy jest przekrój konstrukcji stalowej (ma ona wtedy większą masę krytyczną - szybciej ulega zniszczeniu).
Beton jest mniej wrażliwy na wysokie temperatury niż stal. Dachy o konstrukcji żelbetowej mają inną specyfikę odporności ogniowej. Spowodowane jest to tym, że beton w temperaturze do 200°C ma niewielki spadek wytrzymałości. W temperaturze do 500°C jego wytrzymałość na ściskanie i rozciąganie gwałtownie spada, może zmniejszyć się o 50%. Jednak należy pamiętać,
że konstrukcje dachów z elementem nośnym żelbetowym zbudowane są również z innych elementów osłaniających tę część. Funkcję osłonową i izolacyjną elementów nośnych takiej konstrukcji, często pełnią niepalna wełna mineralna i płyty gipsowo-kartonowe. Dzięki tym materiałom wysoka temperatura panująca podczas pożaru nie dochodzi do rdzenia elementu nośnego. Wzrost temperatury jest powstrzymywany, aby można było przeprowadzić akcję gaśniczą oraz by konstrukcja nie uległa całkowitemu zniszczeniu.
Dachy o konstrukcji drewnianej różnią się od stalowych i żelbetowych tym, że drewno klasyfikowane jest jako materiał palny. Spalanie drewna jest bardzo specyficzne i przebiega w kilku etapach. Na początku zwęgleniu ulega powierzchnia drewna, proces ten postępuje równomiernie, a sypkość części zwęglonych zależy od gatunku drewna. Warstwa ta ma niską przewodność cieplną, dzięki czemu ogranicza dopływ tlenu do wnętrza elementu, który jeszcze nie uległ zwęgleniu. Jednocześnie w sytuacji braku dostępu tlenu spowolniony zostaje przyrost temperatury. Dzięki temu drewniana konstrukcja jest w stanie przez jakiś czas przenosić obciążenia eksploatacyjne.
W elemencie drewnianym można rozróżnić pięć warstw uzależnionych od poziomu temperatury (wyszczególnienie od strony zewnętrznej - płonącej):
warstwa żarząca - temperatura przekracza 1100°C - węgiel drzewny ulega spaleniu, wydzielając substancje lotne,
warstwa całkowicie zwęglona - temperatura przekracza 280°C - drewno zwęgla się,
warstwa wstępnego zwęglania - temperatura 200-280°C,
obrzeże jądra - temperatura 100-200°C - rozpoczyna się proces pyrolizy, czyli rozkładu chemicznego pod wpływem wysokiej temperatury, bez dostępu tlenu i innych substancji utleniających,
rdzeń elementu - temperatura nie przekracza 100°C - jądro, które nie uległo zwęgleniu.
Zapalność drewna jest różna w zależności od jego właściwości fizycznych oraz zastosowanych impregnatów. Wyróżnia się:
drewno łatwopalne - drewno miękkie, np. sosnowe i świerkowe, o gęstości poniżej 650 kg/m3, niezabezpieczone powłokami ogniochronnymi,
drewno trudno zapalne - drewno twarde drzew liściastych (gęstość >800 kg/m3),
materiały drewnopochodne niezapalne - twarde płyty wiórowo-cementowo oraz tzw. trocinobeton - materiały te ulegają zwęgleniu.
W wyniku działania ognia, podczas zwęglania, przekrój poprzeczny belek drewnianych ulega wyraźnemu zmniejszeniu. Średnio podaje się, że drewno lite zwęgla się z prędkością 0,8 mm/min, natomiast klejone warstwowo - 0,6 mm/min. Każdorazowo w przypadku zbyt małych przekrojów poprzecznych elementów konstrukcyjnych z drewna powinno się stosować zabezpieczenia ogniochronne, np. płyty gipsowo-kartonowe, lub inne jak w przypadku konstrukcji stalowych.