ISOVER FireProtect Protipožární ochrana ocelových konstrukcí. Nejširší nabídka tepelných, zvukových a protipožárních izolací

Transkript

1 ISOVER FireProtect Protipožární ochrana ocelových konstrukcí Nejširší nabídka tepelných, zvukových a protipožárních izolací

2 Obsah Zvýšení požární odolnosti ocelových nosných konstrukcí -- protipožární obklad ISOVER FireProtect 3 -- desky ISOVER FireProtect 3 -- upevnění 3 Konstrukční skladba a montáž -- upevňovací materiál a nástroje 4 -- obkládání I profilů 4 -- obkládání uzavřených dutých profilů 4 -- přichycení vruty ISOVER FireProtect Screw 4 -- upevnění přivařovacími trny 5 K čemu dochází při požáru -- vznik požáru 6 -- plně rozvinutý požár 6 -- nehořlavý izolační materiál 6 -- pevnost oceli 6 Návrh protipožárních obkladů -- požární odolnost 7 -- výpočet 7 -- H profily (HE nebo IPE) se čtvercovým obrysem protipožární izolační vrstvy 8 -- H profily (HE nebo IPE), kde protipožární izolace kopíruje obrys profilu 8 -- tloušťka izolace ISOVER FireProtect pro různé kritické teploty oceli 9-12 Sloup čtvercového průřezu vestavěný do lehké stěny -- vnitřní nebo vnější stěny 13 Návrh protipožárních obkladů komorový profil WQ -- bez izolace boční hrany dolní příruby nosníku s izolací boční hrany dolní příruby nosníku návrhové tabulky 15

3 Montáž Ochrana konstrukční oceli Zvýšení požární odolnosti ocelových nosných konstrukcí Prakticky všechny dnes užívané stavební materiály jsou buď samy o sobě hořlavé nebo se při vyšších teplotách po určité době deformují, praskají a ztrácejí stabilitu. Má-li být v případě požáru dosaženo alespoň základní bezpečnosti objektu před zřícením, je třeba zajistit po dobu nutnou pro jeho evakuaci a hašení stabilitu nosných konstrukčních prvků. Konkrétní požadavky na požární bezpečnost staveb jsou dány v základních projekčních normách řady Jednou z neúčinnějších možností, jak stavební konstrukce chránit před účinky plně rozvinutého požáru jsou protipožární obklady. Protipožární obklad ISOVER FireProtect Obklad ISOVER FireProtect zajišťuje spolehlivou a přitom velice snadno proveditelnou ochranu ocelových konstrukcí před účinky požáru. Velmi jednoduchým, rychlým a bezpečným způsobem tak lze chránit prakticky všechny druhy ocelových konstrukcí v plné šíři požadavků, které jsou na jejich požární odolnost kladeny projekčními normami. ISOVER FireProtect funguje stejně dobře pro ocelové nosné sloupy nebo nosníky a lze jej použít k protipožární ochraně konstrukční oceli s požadavkem na požární odolnost od R 30 do R 240. Zkouškami v akreditované zkušebně SIN- TEF NBL bylo dle normy ENV prokázáno, že použitím obkladu ISOVER Fire- Protect je možné docílit požární odolnosti ocelové konstrukce R 30 až R 240, v závislosti na použité tloušťce izolace. Desky ISOVER FireProtect Podstatou obkladů jsou speciálně upravované desky ISOVER FireProtect 150, vyrobené z vláken, vzniklých rozvlákňováním taveniny ze směsi čediče, vysokopecní strusky a diabasu a dále upravované. Desky neobsahují žádná azbestová vlákna a jejich aplikace je schválena v ČR hygienickými orgány bez omezení. Obr. 1 Nástroje potřebné k instalaci protipožárních obkladů ISOVER FireProtect Upevnění Existují dvě možnosti upevnění systému ISOVER FireProtect: - vruty ISOVER FireProtect Screw, - přivařovacími trny s kloboučky. Obě metody kotvení lze také kombinovat. Upevňovací materiál a nástroje desky ISOVER FireProtect vruty ISOVER FireProtect Screw přivařovací trny s kloboučky standardní izolatérský nůž akumulátorový šroubovák nebo navařovací agregát s přivařovací pistolí gumové kladivo Obkládání I profilů Z desek ISOVER FireProtect 150 nařežte destičky pro vsunutí mezi příruby nosníku o šířce 100 mm a délce, která odpovídá vzdálenosti mezi pásy nosníku plus 2 3 mm. Používá se deska, kterou se obkládají ocelové nosníky, minimální tloušťka však je 40 mm. V případě ocelových nosníků vyšších než 400 mm je potřebná dodatečná podpora pro vsunutý příčný díl, kterou je třeba upevnit ke stěně nosníku. Tyto vsunuté díly zasuňte mezi pásy nosníku čelem k následným spojům mezi izolačními deskami a s maximálním odstupem 600 mm. U profilů nad 400 mm se vsunuté díly šroubují k příčným vsunutým dílům, které jsou přímo v kontaktu se stojinou profilu. Desky ISOVER FireProtect 150 nařežte tak, aby na šířku přesahovaly o 2 3 mm. Desky přišroubujte ke vsunutým dílům a v rozích také k obkladovým deskám. V případě obložení nosníků I profilu ze tří stran s izolací 60 mm se horní řada vrutů ISOVER FireProtect Screw nahradí trny s kloboučky přivařenými k horní pásnici nosníku. Přivařovací trny lze také použít jako pomocné upevnění k ocelovým plochám širším než 300 mm. Obkládání uzavřených dutých profilů Obklad ISOVER FireProtect se připevňuje k uzavřeným profilům stejně jako k profilům tvaru I, bez nutnosti používání kotevních destiček. V případě obložení nosníků ze tří stran se horní řada vrutů ISOVER Fire- Protect Screw nahradí přivařovacími trny rozmístěnými ve vzdálenosti 150 mm. Přichycení vruty ISOVER FireProtect Screw Vruty jsou navrženy speciálně pro tento typ protipožárních obkladů. K rychlé, efektivní a přesné instalaci stačí pouze vruty (délka dvojnásobná oproti tloušťce izolace) a akumulátorový šroubovák. Při montáži na plochu o šířce větší než 300 mm a na jiné povrchy, ke kterým není možné upevnit desky FireProtect pomocí vrutů, se navíc použije kotvení přivařovacími trny s kloboučky. 3

4 Rozmístění upevňovacích prvků Protipožární ochrana ze 4 stran Protipožární ochrana ze 4 stran Protipožární ochrana ze 3 stran Protipožární ochrana ze 3 stran Protipožární ochrana ze 4 stran u speciálních tvarů 25 mm 150 mm 600 mm 200 mm 200 mm 200 mm podélný spoj příčný spoj 100 mm 4 Obr. 2 Montáž obkladů ISOVER FireProtect

5 Upevnění přivařovacími trny Nařežte desky ISOVER FireProtect 150 podle rozměru ocelového profilu a připevněte je přivařovacími trny v rozteči max. 300 mm. Orientační spotřeba trnů činí cca 10 ks/m 2. Průměr přivařovacího trnu musí být nejméně 2,8 mm, klobouček má mít 30 mm v průměru. Maximální vzdálenost od napojení obkladu je 75 mm. 75 mm 300 mm 3 Montáž obkladů ISOVER FireProtect s využitím přivařovacích trnů 5

6 Návrh K čemu dojde v případě požáru? Požárem myslíme plně rozvinutý požár, tj. oheň, který se vymkl kontrole. Při návrhu ocelových konstrukcí se musí brát v potaz riziko poklesu pevnosti oceli v důsledku teplotní zátěže v případě požáru. Vznik požáru Požár představuje proces hoření, při kterém se uvolňuje teplo a světlo. K tomu, aby se oheň mohl dále šířit, potřebuje tři základní prvky hořlavý materiál, kyslík a teplo. Pokud některý z těchto prvků chybí, oheň zhasne. Osoby v místnosti mají v tuto dobu minimální šanci na přežití a zásahové jednotky už mají jen malou šanci požár uhasit. Ve fázi plamenného hoření dosahuje teplotní maximum cca 1000 C. Protipožární izolace ocelových konstrukcí zajistí, aby se působením takto vysokých teplot nezhroutily nosné ocelové prvky budovy. Ve fázi vyhasínání nebo spíše dohořívání vydávají zuhelnatělé zbytky a žhavý popel silný sálavý žár. I v této fázi chrání protipožární izolace ocelovou konstrukci před nežádoucím nárůstem teploty. Pevnost oceli Ocel je nehořlavý stavební materiál, chování při požáru je však možno považovat za velmi nebezpečné a to v důsledku ztráty mechanických vlastností pevnost oceli při vysokých teplotách prudce klesá. Do cca 350 C mechanické vlastnosti klesají, ale neohrožují bezpečnost objektů. Kritický bod představuje teplota, při které výrazně poklesne mez kluzu oceli. Při dosažení kritické teploty oceli dojde v důsledku ztráty pevnosti zpravidla ke zřícení ocelových konstrukcí, které s sebou strhnout i ostatní konstrukce, ke kterým jsou zakotveny. Negativním jevem je také teplotní roztažnost. Při zahřátí nosníku délky 10 m na 400 C dojde k prodloužení o cca 50 mm nutná dilatace ocelových konstrukcí. Plně rozvinutý požár Vznícení Dohořívání Obr. 4 Postup požáru (v budově) Plně rozvinutý požár Šíření požáru v budově závisí především na množství hořlavých předmětů a konstrukcí a zásadní pro jeho další šíření je také přístup kyslíku. Typické šíření požáru je možné znázornit obr. 4. Z hlediska protipožární ochrany má největší význam první fáze vznícení. Právě v této fázi lze nejefektivněji provést záchranné operace a požár uhasit. Jakmile začne teplota prudce stoupat a hořlavé materiály uvolňovat hořlavé plyny a kouř, může dojít až k prudkému a nekontrolovanému vznícení hořlavých plynů a ke vzplanutí celého prostoru. Nehořlavé materiály Hořlavost materiálů se stanovuje podle mezinárodních zkušebních metodik daných především normami ČSN EN ISO 1182 a ČSN EN ISO Izolace ISOVER FireProtect obsahuje tak malé množství hořlavého organického pojiva, že se na požáru prakticky nepodílí. Izolační materiál je proto dle normy ČSN EN klasifikován jako nehořlavý v reakci na oheň A1. 1,0 0,8 0,4 0,2 η σ akt σ C C Obr. 5 Pevnost oceli v závislosti na teplotě 6

7 Návrh Konstrukce ocelových nosníků Při návrhu ocelové konstrukce je třeba zohlednit, jak se bude ocel chovat při požáru, kdy se napětí v oceli se vzrůstající teplotou snižuje. ISOVER FireProtect je vysoce efektivní protipožární systém, který dokáže podstatným způsobem omezit zvyšování teploty nosné ocelové konstrukce a tím prodloužit její požární odolnost. Požární odolnost Rozhodujícím ukazatelem pro stanovení požární odolnosti ocelových prvků je poměr obvodu prvku, která je vystavena účinkům požáru ku průřezové ploše prvku, tzv. součinitel průřezu (také označováno jako A m /V). Ai je vnitřní obvod izolace v metrech, Vs je plocha průřezu oceli v m 2. Čím větší poměr, tím rychlejší zahřátí oceli a menší požární odolnost. Užší konstrukční ocelové profily vyžadují silnější protipožární izolaci. Příkladem profilů s nízkým součinitelem průřezu () jsou profily HEB a HEM. Výpočet Požární odolnost ocelové konstrukce závisí na kritické teplotě oceli, která se vypočítává z poměru návrhového účinku zatížení za požáru a návrhové hodnoty únosnosti při požáru. Podle ČSN se dle čl hodnota kritické teploty oceli u běžných nosných konstrukcí doporučuje uvažovat hodnotou t a,cr = 500 C. Použití této hodnoty je prakticky ve všech případech na straně bezpečnosti. Vyšší kritická teplota oceli vyžaduje menší tloušťku izolace a naopak. Více informací naleznete v normě ČSN EN : Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí Část 1-2: Obecná pravidla Navrhování konstrukcí na účinky požáru V úvahu je třeba brát také to, zda jsou při konstrukci použity samostatné sloupy a nosníky, nebo jsou vestavěné v nehořlavém obložení, jako je např. sádrokarton (viz str. 13). Takové obložení pozitivně přispívá k požární ochraně a znamená, že zapotřebí je slabší izolace. Izolace ISOVER FireProtect je schválena také jako protipožární izolace komorový profil WQ více informací na str. 14. Návrh tloušťky izolace Nejprve vyberte typ a velikost profilu, a pak vypočítejte součinitel průřezu s pomocí dat od dodavatele oceli. Nejčastěji používané profily naleznete v tabulkách na str. 8, nutnou tloušťku izolace naleznete v tabulkách na str Nejčastěji používané profily naleznete také v online databázi programu FireProtect Calc. Program vypočítá požadovanou tloušťku izolace na základě zvolené kritické teploty oceli. Výpočty vychází z normy ENV : Konstrukční software je k dispozici na webové stránce: h > 1000 mm t h h 1000 mm h Obr. 6 Příkladem průřezů s nízkým součinitelem průřezu () jsou profily HEB a HEM. Vysoký součinitel průřezu způsobuje rychlé zahřátí oceli, která pak vyžaduje použití silnější protipožární izolace. Součinitel průřezu (hodnota ) Ai = vnitřní obvod izolace (m) Vs = průřezová plocha oceli (m 2 ) Ai = 4b - 2t + 2h Ai = 2b + 2h Vzrůst teploty oceli Teplota oceli Vysoký poměr Nízký poměr Čas 7

8 Návrhové tabulky Návrh protipožárních obkladů V následujících tabulkách je uveden poměr pro typické standardní průřezy. H profily (HE nebo IPE) se čtvercovým obrysem protipožární izolační vrstvy HE-A HE-B HE-M IPE H profily (HE nebo IPE), kde protipožární izolace kopíruje obrys profilu HE-A HE-B HE-M IPE Obdélníkové duté profily Height Width Thickness 5 6, , , , , , , , ,5 6,3 8 12, Čtvercové duté profily Height Width Thickness 5 6, , , , , , , ,5 6, , , stranné vystavení účinku požáru 4stranné vystavení účinku požáru 8

9 Návrhové tabulky Tloušťka izolace ISOVER FireProtect pro kritickou teplotu 350 C Tloušťka izolace ISOVER FireProtect pro kritickou teplotu 400 C

10 Návrhové tabulky Tloušťka izolace ISOVER FireProtect pro kritickou teplotu 450 C Tloušťka izolace ISOVER FireProtect pro kritickou teplotu 500 C

11 Návrhové tabulky Tloušťka izolace ISOVER FireProtect pro kritickou teplotu 525 C Tloušťka izolace ISOVER FireProtect pro kritickou teplotu 550 C

12 Návrhové tabulky Tloušťka izolace ISOVER FireProtect pro kritickou teplotu 600 C Tloušťka izolace ISOVER FireProtect pro kritickou teplotu 650 C

13 Sloup čtvercového průřezu vestavěný do lehké stěny Ocelové sloupy zabudované do lehkých příček nebo obvodových stěn se sádrokartonovým obložením vyžadují protipožární izolaci menší tloušťky. Sádrokartonové desky totiž samy přispívají k ochraně a zabudovaný sloup není vystaven požáru do té míry, jako samostatně stojící sloup. Vnitřní stěna 2 x 12,5 nebo 1 x 12,5 mm (jedna nebo dvě vrstvy SDK) Vnější stěna 2 x 12,5 nebo 1 x 12,5 mm (jedna nebo dvě vrstvy SDK) Nosný profil z oceli nebo ze dřeva Nosný profil z oceli nebo ze dřeva Izolace ISOVER Izolace ISOVER 2 x 12,5 nebo 1 x 12,5 mm (jedna nebo dvě vrstvy SDK) 9 mm SDK deska Obr. 7 Izolace sloupu čtvercového průřezu v příčce a v obvodové zdi Tloušťka izolace závisí na požadované požární odolnosti, kritické teplotě oceli, počtu sádrokartonových desek ve vnitřním obložení a tloušťce materiálu čtvercového profilu. Sloup čtvercového průřezu může být umístěn v jakékoli vzdálenosti od podpěr (dřevěných nebo ocelových). Vnitřní stěna Vnější stěna Tloušťka izolace d [mm] Požární odolnost Požární odolnost SDK deska na vnitřní straně 1 x 12,5 mm 2 x 12,5 mm Tloušťka stěny ocelového profilu R 60 R 90 R 60 R 90 Kritická teplota Kritická teplota 450 C 500 C 550 C 600 C 450 C 500 C 550 C 600 C 450 C 500 C 550 C 600 C 450 C 500 C 550 C 600 C 5 mm mm mm mm mm * 20* 20* 20* mm * 20* 20* 20* mm * 20* 20* 20* mm * 20* 20* 20* Sloup čtvercového průřezu je nutno opatřit izolací FireProtect pouze ze tří stran. Nezaizolovaná strana směřuje mimo zeď. 13

14 Návrh protipožárních obkladů komorových profilů WQ Nosníky WQ jsou určeny pro urychlení staveb vícepodlažních budov. Po instalaci desek s dutým jádrem je provedeno zalití spojů, je zalita podkladní vrstva a části vystavené ohni jsou ochráněny proti požáru. Výška nosníku je stejná jako výška desek s dutým jádrem, čímž se maximalizuje světlá výška podlaží. V dokončené konstrukci je viditelná jen dolní příruba nosníku. Betonová zálivka v tomto případě pomáhá chladit ocelové nosné prvky, lze tedy použít menší tloušťku protipožární izolace. Tloušťka izolace závisí na požadované požární odolnosti, kritické teplotě oceli, objemové hmotnosti betonu a tloušťce spodního pásu profilu WQ. Izolaci lze instalovat dvěma způsoby: s izolací boční hrany dolní příruby nosníku nebo bez ní. Bez izolace boční hrany dolní příruby nosníku Je-li tloušťka dolní příruby nosníku 15 mm nebo méně, lze od izolace jeho hrany v některých případech upustit. Deska ISOVER FireProtect 150 pouze musí na obou stranách nejméně o 50 mm přesahovat dolní přírubu. 50 mm max 300 mm max 300 mm 50 mm Obr. 8 Bez izolace boční hrany S izolací boční hrany dolní příruby nosníku Izolace ISOVER FireProtect 150 se připevňuje pomocí jedné nebo dvou řad přivařovacích trnů v závislosti na šířce pásu. Tvar izolace je takový, aby šířka odpovídala šířce pásu + 2x tloušťka izolace d. Boční hrany dolní příruby nosníku jsou chráněny pásem izolace ISOVER FireProtect 150 stejné tloušťky, jako je pás a šířky odpovídající tloušťce izolace d. d d d max 300 mm max 300 mm d Obr. 9 S izolací boční hrany 14

15 Návrhové tabulky pro komorové profily WQ Bez izolace boční hrany Tloušťka izolace d [mm] Objemová hmotnost betonu 660 kg/m kg/m kg/m 3 Tloušťka příruby Požární odolnost R 30 R 60 R 90 Kritická teplota 400 C 500 C 600 C 400 C 500 C 600 C 400 C 500 C 600 C 8 mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm S izolací boční hrany Tloušťka izolace d [mm] Objemová hmotnost betonu Tloušťka příruby Požární odolnost R 30 R 120 R 180 R 240 Kritická teplota 400 C 500 C 600 C 400 C 500 C 600 C 400 C 500 C 600 C 8 mm mm kg/m 3 12 mm mm mm mm mm mm kg/m 3 12 mm mm mm mm mm mm kg/m 3 12 mm mm mm mm