F A K U L T A S T A V E B N Í Katedra konstrukcí pozemních staveb. Úvodní postup při PBŘ budovy náplň dnešní přednášky.

Transkript

1 124 PPR Požární prevence 124 KP7A Požární bezpečnost staveb Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce Ing. Marek Pokorný, Ph.D. České vysoké učení technické v Praze F A K U L T A S T A V E B N Í Katedra konstrukcí pozemních staveb Prezentace vznikla za podpory Fondu rozvoje vysokých škol (projekt FRVŠ č. 343/2013). 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce 1 36 Úvodní postup při PBŘ budovy náplň dnešní přednášky Požární výška budovy h Druhy k-cí DP1, DP2, DP3 K-ční systém budovy nehořlavý, smíšený, hořlavý Rozdělení budovy do požárních úseků (PÚ) Stanovení požárního rizika v jednotlivých PÚ Určení stupně požární bezpečnosti pro PÚ I. až VII. SPB Požadavky na požární odolnost pro: nosné konstrukce požárně dělící konstrukce Stanovení odstupových vzdáleností od obálky budovy a vymezení PNP (požárně nebezpečný prostor) viz další přednáška 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce 2 36 Náplň přednášky 1. Požární výška budovy 2. Třída reakce na oheň 3. Druhy konstrukcí a konstrukčních systémů 4. Požární úseky, požární riziko, stupeň požární bezpečnosti 5. Požární odolnost stavebních konstrukcí 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce

2 Požární výška výšková poloha Požární výška objektu h = výška od čisté podlahy 1. NP k čisté podlaze posledního užitného NP (užitné podlaží není např. strojovna výtahů, pochozí zelená střecha apod.) Výšková poloha podlaží h p = výška od čisté podlahy 1. NP k čisté podlaze určitého podlaží Příklad: použitelnost fasádního EPS do výškové polohy podlaží h p 22,5 m (panelový bytový dům) Polohu 1. NP ovlivňuje konfigurace terénu kolem budovy. Za 1. NP bývá považováno i podlaží, ze kterého se předpokládá zahájení zásahu hasičů domy ve svahu. 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce 4 36 Požární výška upřesnění Objekt má více částí o různém počtu podlaží, pak požární výšku h je možné určovat pro tyto jednotlivé části, pokud se vztahuje na celé PÚ nebo pokud jsou části objektu na sobě vzájemně staticky nezávislé, tj. stavebně oddilatované. Možnost snížení požární výšky h pro vícepodlažní PÚ vestavěné do podkroví h vztažena k užitnému podlaží, ve kterém je vstup do PÚ (mezní délka NÚC z nejvzdálenějšího místa ke vstupu je 15 m; u bytů se délka neposuzuje) 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce 5 36 Náplň přednášky 1. Požární výška budovy 2. Třída reakce na oheň 3. Druhy konstrukcí a konstrukčních systémů 4. Požární úseky, požární riziko, stupeň požární bezpečnosti 5. Požární odolnost stavebních konstrukcí 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce

3 Zdroj: Swedish National Testing and Research Institute Reakce výrobků na oheň dříve stupně hořlavosti (A, B, C1, C2, C3) 7 tříd reakce na oheň = klasifikační stupnice vyjadřující, jak stavební výrobky při své konečné aplikaci do stavby mohou přispívat k rozvoji požáru (jednotná klasifikace v členských státech EU) A1 A2 B C D E F Nepřispívají k růstu požáru a k vývoji kouře výrobky ze skla, kovu, keramiky apod. např. tepelná izolace z minerálních vláken Nepřispívají významně k růstu požáru SDK nebo sádrovláknitá deska, tj. výrobky obsahující určité minimální organické příměsi Velmi omezeně přispívají k růstu požáru fasádní tepelný izolant Twinner (šedý fasádní EPS + 30 minerálních vláken) Omezeně přispívají k flashover tepelná izolant z fenolické pěny Přispívají k flashover konstrukční dřevo (řezivo), OSB deska Výrazně přispívají k flashover tepelný izolant fasádní EPS Výrobky nezařazené do A1 až E nebo nesplňující kritéria pro E Nehořlavé výrobky Hořlavé výrobky 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce 7 36 Třídy reakce na oheň doplňková klasifikace výrobků Doplňková klasifikace pro třídy reakce na oheň A2 až D (popř. E) s1, s2, s3 = vývoj kouře smoke d0, d1, d2 = vznik plamenně hořících kapek droplet a1, a2, a3 = kyselost zplodin hoření kabelových izolací acidity Vyšší číslo = vyšší tvorba doprovodných komponentů hoření (tj. větší vývoj kouře, více kapek, více produkovaných kyselých zplodin hoření) Uvádí výrobci v technických listech na základě malorozměrových zkoušek provedených v akreditované laboratoři, která vydává tzv. protokol o klasifikaci ČSN Příloha A Klasifikace vybraných tradičních výrobků bez zkoušen Požární předpisy (normy, vyhlášky) definují požadavky na třídu reakce na oheň B index s1, d0 fl = podlahová krytina (flooring); ca = kabel (cable); L = tepelná izolace potrubí (line) 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce 8 36 Požární experiment v rohu místnosti obklad B s1, d0 Hořící odpadkový koš (cca 30 kw) PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce

4 Zdroj: Swedish National Testing and Research Institute Požární experiment v rohu místnosti obklad D s2, d PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce Náplň přednášky 1. Požární výška budovy 2. Třída reakce na oheň 3. Druhy konstrukcí a konstrukčních systémů 4. Požární úseky, požární riziko, stupeň požární bezpečnosti 5. Požární odolnost stavebních konstrukcí 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce Druh konstrukční části DP1, DP2, DP3 Rozdělení je používáno pouze v ČR a na Slovensku (společný historický vývoj norem) pro konstrukce nosné a požárně dělící sloupy, vazníky, požární stěny, stropy, dveře (lze se stále setkat s již neplatným označením D1, D2, D3) Důvod pro zatřídění: 2 základní kritéria pro rozdělení Kritérium DP1 DP2 DP3 1) zvýšení intenzity požáru v požadované době požární odolnosti konstrukční části 2) vliv použitých hořlavých výrobků na únosnost a stabilitu konstrukční části konstrukční systém budovy výškové omezení staveb přímý požadavek na konstrukční prvek, tj. např. konstrukce v CHÚC musí být druhu DP1; pro mateřské školy nesmí být použita konstrukce DP3 apod. ne ne ne ano ano ano (podrobně viz ČSN kapitola 3.2) 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce

5 Druh konstrukční části DP1 Zdroj: SIMAT a.s. (aplikace protipožárního nátěru) Podstatné složky konstrukcí druhu DP1 představují výrobky s třídou reakce na oheň: a) pouze A1 např. výrobky z betonu, železobetonu, pórobetonu, keramiky, kovu, skla b) A2 s určitým omezením pro objekty s požární výškou h 22,5m u vyšších objektů nebo v 2.PP a další PP aplikace možná pouze v případě instalace SHZ c) B až F ochráněné a umístěné mezi výrobky podle bodu a) a b) např. tepelné a zvukové izolace A1 A2 nejedná se o nosné části v požadované době požární odolnosti A1 A2 nedojde k jejich vzplanutí B F 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce Druh konstrukční části DP2 Podstatné složky konstrukcí druhu DP2 představují výrobky s třídou reakce na oheň: a) A1 nebo A2 tvořící povrchové vrstvy po dobu požadované požární odolnosti nedojde k porušení ochranné funkce, tj. vrstva zabraňuje vzplanutí výrobků uvnitř konstrukce konstrukce díky této úpravou nezvyšují intenzitu požáru b) B až D umístěných uvnitř konstrukce na nichž je závislá stabilita a únosnost (např. dřevěný sloupek stěny nebo trám stropu) c) B až F umístěných uvnitř konstrukce na nichž není závislá stabilita a únosnost (např. tepelné a zvukové izolace) lepší dřevostavby prokazuje nejčastěji výrobce v technických listech na základě zkoušek požární odolnosti A1 A2 B D B F Zdroj: FERMACELL dřevěný trámový strop s podbitím a omítkou = konstrukce druhu DP2 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce Druh konstrukční části DP3 horší dřevostavby V požadované době požární odolnosti zvyšují intenzitu požáru a nesplňují kritéria pro konstrukce druhu DP1 a DP2 jakékoliv třídy reakce na oheň opláštění může být stejně jako u DP2 nehořlavé (A1, A2), avšak nedosahuje potřebné ochranné funkce v požadované době požární odolnosti. sendvičový střešní panel s tepelně izolačním jádrem z PUR/PIR pěny Zdroj: SAPELI Zdroj: RIGIPS stejná skladba konstrukce může být DP2 i DP3, avšak pro různé doby požární odolnosti, například obvodová stěna: 15 min. DP2 30 min. DP3 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce

6 Konstrukční systém (KS) budov z požárního hlediska Nehořlavý KS Smíšený KS h 22,5 m Hořlavý KS h 12 m Pro objekty 9 < h 12 m musí být navržena CHÚC, tj. pouze k-ce druhu DP1! Zdroj: EARCH.cz Při určení KS se nepřihlíží ke konstrukcím: nad požárním stropem posledního užitného NP (např. dřevěný krov); požární strop nesmí být staticky závislý na těchto konstrukcích DP3 v posledním užitném NP, popř. dvou posledních užitných NP (např. půdní nástavby a vestavby), jedná-li se o objekt s více než jedním užitným NP, který má nižší podlaží z nehořlavého nebo smíšeného KS; výšková poloha posledního užitného NP musí být h p 30m obvodových stěn, které nezajišťují stabilitu objektu ani jeho části DP3 u požárních dveří 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce Náplň přednášky 1. Požární výška budovy 2. Třída reakce na oheň 3. Druhy konstrukcí a konstrukčních systémů 4. Požární úseky, požární riziko, stupeň požární bezpečnosti 5. Požární odolnost stavebních konstrukcí 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce Požární úseky (PÚ) Stavební objekt se dělí do PÚ za účelem eliminace šíření účinků požáru: oheň (plameny) = riziko pro stavební konstrukce tepelné namáhání zplodiny hoření = riziko pro živý organismus již v prvotních fázích požáru kouř, toxické zplodiny hoření Stavební objekt se musí dělit do PÚ pokud: a) přesahuje mezní rozměry mezní délka a šířka nebo počet podlaží b) jsou-li v něm provozy, které musí vytvářet samostatný PÚ, tj. například: CHÚC, evakuační a požární výtahy, byty a obytné buňky, technické strojovny (VZT, výtahy, hasící zařízení), kotelny (větší výkony koltů), šachty a kanály procházející přes více PÚ, garáže (jednotlivá garáž může být součástí PÚ rodinného domu), specifické požární provozy (shromažďovací prostory, sklady, stáje ) více viz ČSN kap. 5.3 a projektové normy ČSN 73 08xx PÚ ohraničují tzv. požárně dělící konstrukce: Pouze nezbytný počet PÚ požární stěny a stropy (střecha) náklady na realizace i provoz obvodové stěny požární uzávěry otvíravé části na hranici požárního úseku (dveře, vrata ) 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce

7 Požární úseky (PÚ) návaznost na únikové cesty Sousední PÚ se uvažuje nechráněnou únikovou cestu (NÚC), má-li trvale volné komunikace umožňující únik do chráněné únikové cesty (CHÚC) nebo na volné prostranství (VP). PÚ 2 PÚ 1 CHÚC nebo VP Příklad: bytový dům PÚ 1 = byt PÚ 2 = chodba PÚ 3 = schodiště (CHÚC) 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce Požární riziko v PÚ Pro objekty nevýrobního charakteru požární riziko v rámci jednotlivých PÚ určuje požární výpočtové zatížení: kde: p v = a. b. c. p s + p n p s stálé požární zatížení (okna, dveře, podlaha) p n nahodilé požární zatížení (provoz) kg m 2 a, b, c bezrozměrné součinitele vyjadřující okrajové podmínky v PÚ a rychlost odhořívání, tj. úbytek hořlavých látek za časovou jednotku běžně a 0,9 až 1,1 (bez průkazu lze uvažovat a = 1,2) b rychlost odhořívání z hlediska stavební podmínek (vliv otvorů nebo VZT pro přístup vzduchu pro hoření) b = 0,5 až 1,7 c vliv požárně bezpečnostních zařízení, kromě EPS (c = 1,0) ZOKT (SOZ), SHZ event. vliv brzkého zásahu JPO (jednotky požární ochrany) c = 0,5 až 1,0 p s + p n = tabulkové hodnoty nebo výpočet (viz dále) p v = tabulkové hodnoty pro určité provozy (Sylabus, Příloha 8) 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce Výpočet požárního zatížení Stále nebo nahodilé požární zatížení p [kg/m 2 ] lze vypočítat na základě znalosti hmotnosti a výhřevnosti hořlavých látek na dané ploše. p = kde: Q S. H d = n i=1 Mi. H i S. H d Q množství uvolněného tepla [MJ] M i hmotnost i-té látky [kg] H i výhřevnost i-té látky [MJ/kg] ČSN S plocha [m 2 ] kg m 2 H d = 16,75 MJ/kg výhřevnost dřeva přepočet hořlavých látek na požární zatížení dřevem Poznámka: příklad výpočtu viz Sylabus kap. 5.4 Zdroj: HITA plast s.r.o. 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce

8 Sylabus Příloha 7 (ČNS , tab. 8) Požární a ekonomické riziko Nevýrobní objekty ČSN bytové a občanské stavby priorita = ochrana osob a budovy požární riziko p v [kg/m 2 ] Zdroj: City Work architects Výrobní objekty ČSN včetně garáží priorita = výrobní technologie, provoz, Bytový dům Prague Marina, Holešovice Zdroj: TPCA uskladněné výrobky apod. požární riziko: o ovlivňuje požadavky na stavební k-ce, odstupové vzdálenosti a PNP o ekvivalentní doba trvání požáru τ e [min.] Automobilka Kolín 2. p. c τ e = 1/6 kde: F O = parametr odvětrání [m 1/2 ] k 3. F o ekonomické riziko: k 3 = poměr plochy PÚ a ohranič. k-cí o požadavky na požárně bezpečnostní a velikost PÚ (mezní plocha) o pro 7 skupin výrob a provozů je hodnocena: 1) pravděpodobnost vzniku a rozšíření požáru (7 skupin výrob a provozů) 2) pravděpodobnost vyjadřující rozsah škod způsobených požárem 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce Stupeň požární bezpečnosti (SPB) Požární bezpečnost stavebního objektu vyjadřuje stupeň požární bezpečnosti jednotlivých PÚ, na které je objekt rozdělen. SPB je možné určit, pokud jsou známy: konstrukční systém nehořlavý, smíšený, hořlavý požární výška budovy h (nikoliv výšková poloha h p ) požární riziko p v I. II. III. IV. V. VI. VII. SPB určuje požadavky na požární odolnost (PO) stavebních konstrukcí. vyšší SPB = vyšší požadavek na požární bezpečnost v PÚ = vyšší požadovaná PO Pro určité PÚ je dán SPB přímo, např. pro: CHÚC výtahové a instalační šachty (kanály) PÚ bez požárního rizika rodinné domy 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce SPB Poznámka: N SPB se nesmí použít O PÚ v jednopodlažních objektech 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce

9 PÚ (prostory) bez požárního rizika Kritéria: ohraničující k-ce jsou druhu DP1 (nejlépe nehořlavý k-ční systém objektu) omezené požární výpočtové zatížení p v a součinitel a o p v 7,5 kg/m 2 a 1,1 nebo o p v 3,5 kg/m 2 a > 1,1 CHÚC nejsou uvažovány jako prostory bez požárního rizika! přísnější požadavky Příklad: CHÚC, chodby, hygienické příslušenství (koupelny, umývárny, WC, úklidové komory), prádelny a sušárny v bytových domech, lodžie, balkony apod. Výhoda: pro jakoukoliv výškovou polohu PÚ lze uvažovat I. SPB lze zvětšit mezní rozměry PÚ není nutné řešit odstupové vzdálenosti (např. od prosklených ploch) není nutné řešit požární pásy v obvodové stěně další různé úlevy v projektových normách ČSN PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce Náplň přednášky 1. Požární výška budovy 2. Třída reakce na oheň 3. Druhy konstrukcí a konstrukčních systémů 4. Požární úseky, požární riziko, stupeň požární bezpečnosti 5. Požární odolnost stavebních konstrukcí 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce Požární odolnost (PO) stavebních konstrukcí PÚ p v [kg/m 2 požadovaná PO ] I. až VII. SPB konstrukcí PO = schopnost stavebních konstrukcí (nosných a požárně dělících) odolávat účinkům požáru a zachovat si svou nosnost, celistvost a izolační schopnost. V případě určení PO zkouškou je to doba od začátku normového požáru po vznik jednoho ze sledovaných mezních stavů. Základní klasifikační doby: 15, 30, 45, 60, 90, 120 a 180 min. Mezní stavy požární odolnosti: Kombinace mezních stavů, doby a druhu k-ce REI 45 DP2 R 90 DP1 EI 30-C DP1 EW 30 DP3 R = únosnost a stabilita konstrukčních prvků E = celistvost porušení trhlinami a otvory; vznícení bavlněného polštářku či souvislé hoření na neexponované straně plošného prvku (stěny, dveře ) I = izolační schopnost omezení teplot na neohřívaném povrchu plošného prvku (~ 140 C) W = radiace omezení tepelného toku z neohřívané strany plošného prvku (15kW/m 2 ) M = mechanická odolnost odolnost proti nárazu C = samozavírací mechanismus požární uzávěry (zejména dveře do CHÚC) S = prostup zplodin hoření kouřotěsnost (např. skrz protipožární dveře) 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce

10 Posouzení požární odolnosti (PO) stavebních konstrukcí požadovaná PO PO navržené k-ce Požadavky projektových norem (zejména kmenové normy ČSN a ČSN ) požární zkoušky technické listy výrobců (katalogy) normová hodnota o statický výpočet dle Eurokódů návrh k-ce na účinek požáru; zejména mezní stav R výpočet navazuje na výpočet za běžné teploty ( za studena ) o hodnotové normy ČSN ed. 2 ČSN o Hodnoty PO stav. k-cí dle Eurokódů kombinace zkouška + výpočet rozšířené aplikace výsledků zkoušek 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce Požadovaná PO různé druhy nosných a požárně dělících k-cí + k-ce musí být druhu DP1 pro CHÚC a požární pásy 1) a 2) hodnota PO je v určitých případech pouze doporučena Sylabus Příloha 9 (ČNS , tab. 12) 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce Požadovaná PO pokračování Sylabus Příloha 9 (ČNS , tab. 12) 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce

11 Příklady zkušebních pecí Foto z akreditovaná požární zkušebna PAVUS a.s. ve Veselí nad Lužnicí stropní pec požární zkoušky požárních stropů, nosných konstrukcí střech a střešních plášťů stěnová pec požární zkoušky požárních stěn, obvodových stěn (nosných, nenosných) a požárních uzávěrů 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce Stěnová požární pec průběh požární zkoušky Testování vzorků 3 x 3 m; (ne)nosné stěny montáž do ocelového zatěžovacího U rámu + 2 hydraulické zatěžovací lisy měření deformací stěny; povrchové teploty; celistvost povrchu Zdroj: ČVUT, K124 Projekt MPO Efekt: Zkouška požární odolnosti nosné dřevěné obvodové stěny Průhled zadním průzorem do pece 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce průběh požární zkoušky Mezní stav? požární odolnost (minuty)? Selhání celistvosti dřevěné obvodové stěny (mezní stav E) v 95 min. REI 90 DP3 Měření svislé deformace stěny (lankový tenzometr) Měření vybočení stěny (vodorovná deformace) příložné měřidlo + svisle rotující laser 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce

12 Teplota [ C] Požární scénáře nominální teplotní křivky Využití: požární zkušebny průběh teploty v pecích výpočty Zdroj: Promat 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce Matematické vyjádření základních nominálních teplotních křivek Křivky simulují průběh teplot od fáze rozvoje požáru flashover efekt Θ g = teplota [ C] v PÚ, v peci apod. t = doba trvání požáru [min.] Uhlovodíková křivka Normová teplotní křivka (vnitřní požár) Křivka vnějšího požáru Doba trvání požáru [min.] Uhlovodíková křivka: Normová křivka: Křivka vnějšího požáru: ČSN EN klasifikační norma 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce Půdorys požární bezpečnosti stavby (ČSN , Sylabus Příloha 29) 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce

13 Děkuji Vám za pozornost. 124 PPR 124 KP7A M. Pokorný Přednáška 2: Požární riziko a stavební konstrukce