F A K U L T A S T A V E B N Í Katedra konstrukcí pozemních staveb. Úvod. Pokles pevnosti vybraných materiálů

Transkript

1 124 PPR Požární prevence Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí 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 M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí 1 49 Úvod stavební materiál vyšší teploty nebo změny vlastností změny mechanicko fyzikálních vlastností u organických materiálů jsou změny současně spojeny i s procesem hoření = úbytek vlastní struktury pokles únosnosti, porušení celistvosti, sdílení tepla do okolního prostoru atd. vliv na požární odolnost stavebních konstrukcí Tepelná vodivost a měrné teplo se s teplotou mění u většiny stavebních materiálů. V některých případech (např. výrobky z minerálních či skelných vláken) dochází i k několikanásobnému zvýšení tepelné vodivosti, ale u jiných materiálů (např. u pálených cihel) naopak i k poklesu tepelné vodivosti. 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí 2 49 Pokles pevnosti vybraných materiálů Pozn.: FRP = Fiber-Reinforced Polymers; vysoko pevnostní materiály vyztužené vlákny (např. karbonová, kevlarová, polymerová, skelná a jiná vlákna) 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí

2 Náplň přednášky 1. Chování nejpoužívanějších stavebních materiálů v ohni materiály na bázi dřeva ocel beton vyztužený & nevyztužený plasty nejpoužívanější typy 2. Zvyšování požární odolnosti stavebních konstrukcí 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí 4 49 Materiály na bázi dřeva Nejstarší stavební materiál Progresivní dřevozpracující technologie využívající nejen rostlé dřevo, ale i méně hodnotné dřevo a dřevní odpad (recyklace) Při zvyšujících se teplotách dochází postupně k: endotermické reakci absorpce tepla dřevní hmotou; dochází k vysušování dřeva exotermické reakci uvolňuje se značné množství tepla a probíhá oxidace rozkladných produktů Dřevo se může tepelně rozkládat i při zahřívání bez přístupu vzduchu (tzv. suchá destilace); u chráněné dřevní hmoty probíhá proces rozkladu s omezeným přístupem vzduchu, doprovázený světelným efektem bez plamenů (bezplamenné hoření), tzv. žhnutí dřeva. 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí 5 49 Materiály na bázi dřeva Teplota vzplanutí = nejnižší teplota, při které se látka přiblížením plamene vznítí a opět zhasne (pro dřevo 180 až 275 C) Teplota vznícení = nejnižší teplota, při které látka na vzduchu začne hořet i bez iniciace otevřeným plamenem (pro dřevo 330 až 470 C) Při tepelném namáhání dřevěných k-cí chráněných různými způsoby před požárem lze z hlediska únosnosti uvažovat mezní (kritickou) teplotu na rozhraní vrstev 120 C (teplota žhnutí 200 až 300 C). Rychlost odhořívání dřeva: roste s obsahem pryskyřice, tuků apod. (druh dřeva) klesá se stoupající vlhkostí a objemovou hmotností dále závisí na mnoha faktorech: tvar rozměry průřezu, pórovitosti, rozměrech průřezu, pórovitosti, opracování hran profilu, kvalita povrchu apod. 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí

3 Požární odolnost (PO) dřevěných tyčových prvků Tabulkové hodnoty PO ovlivňuje: typ prvku sloup, nosník směr namáhání požár ze 3 nebo 4 stran druh dřeva (listnaté, buk, lepené lamelové) rozměr průřezu, výška pro sloupy strop Statický výpočet PO podle Eurokódu 5 (ČSN EN ): Metoda redukovaného průřezu prvku = rychlost uhelnatění odhořívajícího povrchu dřevného prvku redukuje průřez a tím i únosnost během požáru Metoda redukovaných vlastností = redukce pevnosti dřeva v tahu, ohybu a tlaku Další výpočetní postupy pro posouzení spojů, ztužidel, stěn a stropních konstrukcí apod. Degradační zóny dřevěného průřezu (zdroj: SFPE Handbook) 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí 7 49 Dřevěné trámové stropy Požární odolnost (PO) určuje: v řezu A: PO trámu v řezu B: PO záklopu (mimo trám) Vliv násypu na zvýšení požární odolnosti stropu se neprojeví. Stávající dřevěné trámové stropy se záklopem a podhledem s omítkou na rákosu (tl. min. 15 mm) nebo pletivu (tl. min. 12 mm) lze klasifikovat až na požární odolnost REI 60 DP2. ČSN ed.2 nebo ČSN (včetně změny Z1) 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí 8 49 Dřevěné vazníky U krovů jsou zpravidla z požárního hlediska nejcitlivějšími místy styčníky nebo spoje, zejména kde jsou používány ocelové spojovací prostředky. U dřevěných vazníků hraje významnou roli nejen jejich tvar, ale i konstrukce a použitý materiál. Typy dřevěných vazníků v pořadí z hlediska jejich požární výhodnosti: a) plnostěnný lepený obdélníkového průřezu b) plnostěnný tvaru I pásnice a svislá výztužná prkna jsou ze rostlého dřeva, stojina pak z aglomerovaného dřeva (OSB, překližka apod.) c) příhradový sbíjený, popř. svorníkový d) příhradový s použitím ocelových styčníkových plechů s prolisovanými trny (např. Gang-Nail) riziko rychlého prohřátí a následný kolaps požárně nechráněné konstrukce 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí

4 Zdroj: HZS hl. m. Prahy Zdroj: V. Kupilík (fotoarchiv) Požár divadla Globe na pražském Výstavišti (11/2005) Dřevěné replika alžbětinského divadla Globe v Londýně v době W. Shakespeara; divadlo rovněž do základů vyhořelo v roce PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Ocel Mechanické vlastnosti všech typů oceli jsou značně ovlivňovány teplotou. Asi do teploty 350 C mechanické vlastnosti oceli klesají avšak jen do té míry, že výrazně neohrožují bezpečnost objektů. Velkým zdrojem nebezpečí u oceli je délková teplotní roztažnost = velké deformace! součinitel α = K -1 se při vyšších teplotách (> 700 C) dále zvýší až o 20 % Příklad: ocelový pevně zazděný prvek délky 5 m, rozdíl teplot cca 750 C, protažení prvku? l = l. α. T = , = 0,074 m = 7, 4 cm Pro výpočty požární odolnosti (ne)chráněných ocelových a ocelobetonových prvků lze uvažovat kritickou teplotu (dle ČSN ): 500 C u sloupů, nosníků, průvlaků, vazníků apod. (zajišťují stabilitu objektu) 560 C u zavětrovacích prvků, střešních prvků (vaznic, krokví) a plášťů, roštových podlah 600 C u dílčích nosných prvků obvodových plášťů nezajišťující stabilitu objektu 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Změny vlastností oceli Legenda: σ p, max = mez pevnosti v tahu bez vlivu tečení oceli σ p, 5 = mez pevnosti v tahu po 5 hodinové přestávce σ 02 = maximální mez kluzu bez vlivu tečení oceli σ 02, 5 = mez kluzu po 5 hodinové přestávce E = modul pružnosti v tahu 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí

5 Nechráněné ocelové konstrukce Požární odolnost nechráněných ocelových konstrukcí ovlivňuje zejména: a) kritická teplota b) součinitel tvaru průřezu = A m /V = ohřívaný obvod/ plocha průřezu rostoucí součinitel A m /V = rostoucí tepelná jímavost prvku = klesající požární odolnost Ocelové prvky se dříve značeno jako O/A součinitelem průřezu A m /V < 100 poměr nevýhodný pro otevřené ocelové profily m -1 pro klasifikaci R uzavřené profily výhodnější 15 není třeba požár působící ze 3 nebo 4 stran jako u dřevěných prvků požárně chránit. c) velikost vnitřního napětí ocelového prvku při požáru stupeň využití d) druh použité oceli e) statická funkce ocelové konstrukce f) tepelné namáhání ocelové konstrukce požárem včetně vlivu požárně bezpečnostních zařízení 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Požární experiment výzkum na ČVUT Zdroj: ČVUT v Praze Fakulta stavební K134 Veselí n/l, 2012 Značné deformace nechráněné ocelové konstrukce po požáru 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Nechráněná ocelová k-ce haly po mohutném požáru Zdroj: PROMAT Praha 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí

6 Beton > 100 C odpařování volné a fyzikálně vázané vody možnost částečného zvýšení pevnosti C pevnost betonu v tlaku se příliš neliší od původní hodnoty C uvolňování chemicky vázané vody vznikající pára způsobuje uvolňování vazeb = snižování pevnosti a modul pružnosti betonu; s rostoucí teplotou tento pokles pokračuje C u žáruvzdorných betonů v rozmezí teplot pozorováno nepatrné zvýšení pevnosti > 1600 C počátek tavení betonu 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Železobeton Vyšší teploty působí nejen na cementové pojivo, kamenivo, ale u železového betonu i na ocelové vložky. Cement podléhá hydrataci a rozpadá se, ocelové vložky se protahují a ztrácejí pevnost. Běžná teplota: α OCEL α BET K -1 podobný součinitel délkové teplotní roztažnosti oceli a betonu zajišťuje jejich vzájemnou soudržnost Vyšší teplota (> 100 C): α OCEL > α BET vyšší rozpínání ocelové vložky napětí mezi betonem a výztuží riziko narušování krycí vrstvy výztuže a její prohřívání Zdroj: ČVUT v Praze Fakulta stavební K134 Veselí n/l, 2012 Kritická teplota tradiční betonářské výztuže: 530 C Oprýskávání (odštěpování) betonu při požáru dále způsobuje: prudké ochlazení povrchu např. vodou při hasebním zásahu (hasiči si i záměrně chladí strop, aby je beton neohrožoval) vysoký tlak uvolňované vodní páry u vysoko pevnostních betonů se např. přidávají polypropylenová vláken do směsí, která se při požáru vytaví a vytvoří tak cestu pro vodní páru. 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Železobeton Členité např. trámové k-ce jsou teplotou namáhány více než k-ce deskové, protože trámové prvky jsou subtilnější, prohřátí je tedy hlubší a navíc trámy se ohřívají ze tří stran. kumulace tepla Doba, po kterou vzdorují železobetonové k-ce vlivům vyšších teplot, závisí zejména na: druhu betonu, kameniva (hutné, lehčené) a poměru míšení složek a přísad (vliv plastifikátorů) druhu a tvaru k-ce (viz obrázky) vzdálenosti a poloze k-ce vzhledem k centru požáru uvolňování mechanicky nebo chemicky vázané vody odpařováním způsobu přejímání tepla (přímým stykem s plameny nebo sáláním) tloušťce k-ce a jednotlivých jejích částí tloušťce krycí vrstvy výztuže 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí

7 Předpjatý beton Zdroj: NTK Praha Příklad: orientační srovnání požární odolnosti železobetonová monolitická deska tl. 250 mm: REI 180 DP1 (dle polohy výztuže) předpjatý dutinový stropní panel Spiroll tl. 250 mm: REI DP1 (výjimečně i REI 90) Kritická teplota výztuže : 400 C pro předpínací ocelové pruty 350 C pro předpínací lana a patentované dráty Riziko trvalých a velkých deformací (průhybů) po požáru; často jediné řešení = výměna Předpjaté stropní prvky neodolávají požáru tak dobře jako prvky běžné žlb.: a) obvykle menší průřezové rozměry rychlejší prohřátí (rovněž vliv dutin) b) tvrdý, za studena tažený patentovaný drát je citlivější na vyšší teploty než ocel "měkká", zpracovaná za tepla a používaná jako výztuž běžných žlb. k-cí c) do tvrdých ocelových vložek se předem vnáší značné napětí, které je z větší části podílí na jejich únosnosti ztráta předpjetí při požáru 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Plasty Požárně nebezpečné vlastnosti plastů: hořlavost intenzita hoření Plasty hojně využívány pro své vznícení a vzplanutí výhodné fyzikální, chemické i teplota zápalností mechanické vlastnosti. výhřevnost dýmotvorná schopnost + toxicita zplodin hoření náchylnost k tepelnému rozkladu Plasty jsou látky specifických vlastností, jejichž podstatou jsou organické polymery. Nejpoužívanější polymery ve stavebnictví jsou: polyetylén PE polypropylén PP polymetylmetakrylát PMMA (plexisklo) polyvinylchlorid PVC silikony SI polyester PET polyesterové skelné lamináty PESL epoxidy EP fenoplasty PF umakart (tvrzený laminát) apod. Teplota vznícení vybraných plastů (dřevo 330 až 470 C) Polymery s retardéry hoření (zpomalovači) se označují jako samozhášivé nebo se sníženou hořlavostí. 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Náplň přednášky 1. Chování nejpoužívanějších materiálů v ohni materiály na bázi dřeva ocel beton vyztužený & nevyztužený plasty nejpoužívanější typy 2. Zvyšování požární odolnosti stavebních konstrukcí 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí

8 Možnosti zvýšení požární odolnosti stavebních konstrukcí Požárně ochranné systémy především zvyšují požární odolnost k-čního prvku (event. snižují jeho hořlavost), na který jsou aplikovány, tj. neaplikovat zejména na nosné prvky bez prokázané požární odolnosti. a) Tradiční ochrana obezděním nebo s použitím betonu b) Požární omítky a nástřiky c) Požární nátěry d) Impregnace dřeva e) Požární deskové obklady f) Lepené obklady z minerálních vláken Pozornost musí být věnována životnosti požární ochrany, která často může být výrazně kratší, než předpokládaná životnost stavby (~ 50 let) a je tak nezbytná obnova. 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Tradiční ochrana obezděním nebo s použitím betonu Obezdění dříve používaný způsob ochrany hmotnost, pracnost, mokrý proces, omítky s výhodou lze použít moderních zdících materiálů (např. pórobeton) v případě oprav a sanací obezdívek problematické určení požární odolnosti Obetonování a vylití betonem výhodné zejména pro ocelové uzavřené průřezy čerpání betonu do dutiny sloupu spodním otvorem; horní expanzní otvor pro otevřené průřezy nutné bednění pracnost Extrémní tlak vodní páry z betonu je schopný roztrhnou plášť ocelového sloupu (chybějící horní expanzní otvor) Zdroj: University of Ljubljana, Faculty of Civil and Geodetic Engineering Zdroj: ČVUT v Praze Fakulta stavební K134 Veselí n/l, PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Požární omítky Jeden z nejstarších systémů ochrany zejména dřevěných a rákosových k-cí omítky a jíl jako ochrana proti povětrnosti i požáru Na starších konstrukcích se lze setkat s následujícími druhy omítek: I. sádroperlitové nebo sádrovermikulitové požárně neúčinnější, ρ = kg/m 3, vermikulit = specifické plnivo, výborné tepelně technické a akustické chování Vyztužování omítek např. minerálními vlákny nebo pletivem Na otevřené průřezy (např. I, U, T) pletivo upevňováno buď přímo na celém povrchu (omítnutý prvek kopíruje tvar ocelového prvku) nebo s vynecháním vzduchové dutiny. Hodnoty PO dle již neplatné normy ČSN II. sádrové nebo vápenosádrové sádra s velkým obsahem chemicky vázané vody působí při požáru příznivě (odpařování > 100 C) smrštění (trhliny) III. vápenné, vápenocementové nebo cementové požárně nejméně účinné PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí

9 Požární nástřiky analogie avšak častější použití v porovnání s omítkami moderní systémy též označované jako omítkové nástřiky silikátová báze pojiva (např. vápenocementová, polymer-cementové, sádrová, vodní sklo) + specifická plniva tepelně izolační (např. expandovaný vermikulit, perlit) + výztuž (např. minerální vlákna) používány zejména pro ocelové k-ce nebo železobetonové předpjaté prvky vyšší požární účinnost ( min.), menší pracnost (strojní nanášení), dobrá adheze, k podkladu, trvanlivost hrubý povrch = horší vzhled (interiér?) + usazování prachu (čištění?), křehkost (problém zejména pro dynamicky namáhané k-ce) Min. tloušťku nástřiku pro požadovanou PO určuje: technický list výrobce systémové řešení (know-how) typ chráněné k-ce součinitel tvaru průřezu (A m /V) 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Požární nástřiky příklady z praxe PROMAT Cafco FENDOLITE MII průmyslově vyráběná suchá omítková směs portlandského cementu a vermikulitu nástřik pro vnitřní i venkovní prostředí pro max. životnost + výztužné pletivo použití pro petrochemický průmysl a tunelové stavby požární odolnost až 240 min. požární scénář = hydrokarbonová teplotní křivka nutný základní adhezní (fixační) nátěr, možný je i krycí ochranný nátěr proti povětrnosti min. tloušťka 8 15 mm (dle výztuže); výsledná tloušťka (až 50 mm) eventuální počet vrstev určí výrobce třída reakce na oheň A1 povrch nástřiku lze uhladit (interiéry) Zdroj: PROMAT Praha 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Požární nástřiky příklady z praxe PROMAT PROMASPRAY F250 průmyslově vyráběná suchá omítková směs sádry a vermikulitu nástřik pro vnitřní prostředí lehká, velmi účinná, protipožární ochrana pro ocelové a betonové k-ce, stropy z trapézových plechů při dosažení minimální tloušťky nástřiku ochrana pro prvky složitých tvarů požární odolnost až 240 min. požární scénář = normová teplotní křivka nezbytný adhezní (fixační) nátěr Během 2. světové války ochrana mnoha krovů (např. pražské bytové domy) provizorním nástřikem na bázi cementu a azbestových vláken Zdroj: PROMAT Praha 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí

10 Problémy z praxe Problematická adheze nástřiku k podkladu odpadající či popraskaná část požárního nástřiku na ocelové konstrukci Zdroj: V. Kupilík (fotoarchiv) 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Požární nátěry Nátěry používány v historii od starověku máčení dřeva v roztocích solí, nátěry hlinkou, vápnem, hliněnou mazaninou, vodním sklem, volskou krví apod. Schéma rozdělení moderních požárních nátěrů včetně jejich aplikace: Zdroj: H. Najmanová, 134PRO, PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Sublimující a zábranové požární nátěry Zábranové požární nátěry Základním účelem těchto nátěrů je zabránit přístupu plamene k povrchu a dále omezit přístup kyslíku a tím zabránit procesu hoření. Jejich tepelně izolační schopnosti jsou většinou nulové, účinnost ovšem velmi vysoká, založená pouze na bariérovém efektu. Předpokladem správné ochranné funkce je dobrá přilnavost k povrchu. Po odhoření se na povrchu vytváří krusta, která dobře lpí na podkladu a působí proti šíření plamene. Sublimující požární nátěry Jsou považovány za jakýsi přechod od nátěrů k nástřikům. Podstatou je poměrně silná vrstva snadno se teplem rozkládajících a sublimujících aditiv v polymerním, obvykle epoxidovém pojivu, která se při vyšších teplotách začíná odpařovat, resp. sublimovat. Odcházející plyny strhují plamen a ochlazují povrch, na kterém jsou naneseny. Tyto nátěry jsou velmi stále a odolné vůči povětrnostním vlivům a mechanickému namáhání, přesto není jejich použité příliš rozšířeno. Významnou roli mohou hrát vysoké pořizovací náklady (vývoj nátěrů během vesmírného výzkumu.) 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí

11 Aplikace zábranových nátěrů na kabelové trasy Aplikace zejména v průmyslu kabelové kanály nebo kolektory Dnes využívány spíše kabely se sníženou hořlavostí pláště nebo i požárně odolné kabely (tzv. kabely s funkční integritou). Problémy: doplnění kabelu = nový nátěr? odstranění nátěru při dožití nátěru? Funkční princip: zabraňují šíření plamene po povrchu kabelů + zajišťují funkceschopnost chráněného rozvodu po stanovenou dobu (eliminace vzniku zkratu) fungují na principu bariérové efektu, tj. nikoliv jako tepelná izolace 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Zpěňující (intumescentní) nátěry pro ocelové konstrukce na bázi organických reaktivních látek nátěr při teplotách cca C expanduje (napění až 50x) a karbonizuje vzniká vrstva tepelně stabilní, uhlíkaté pěny (tloušťka až několik cm) s tepelně izolační schopností zamezuje přístupu vzdušného kyslíku k povrchu chráněného prvku a tím také brání jeho hoření, šíření plamene a vývoji dýmu požární odolnost dle součinitele tvaru průřezu (A m /V) tloušťka suchého nátěru 0,3 1 mm (údaj výrobce) Zdroj: H. Najmanová, 134SEM, PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Zpěňující (intumescentní) nátěry pro ocelové konstrukce Základní vrstvy nátěru: vrchní krycí nátěr ochrana před mechanickým poškozením, vlhkostí apod. barevné provedení aktivní požární vrstva funkční pěnotvorná vrstva nanášená v přesně daných tloušťkách a počtu vrstev základní nátěr (primer) zajištění správné adheze k podkladu + antikorozní úprava chráněný prvek Veškeré vrstvy musí být kompatibilní, což zajistí pouze ucelený výrobní systém a správná aplikace pouze proškolené a certifikované montážní firmy (stejně jako pro montáže veškerých požárně bezpečnostních zařízení) 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí

12 Problémy z praxe Problematická adheze nátěru k podkladu odlupující části, trhliny a puchýře ve struktuře požárního zpěňujícího nátěru na ocelových konstrukcí Zdroj: V. Kupilík (fotoarchiv) 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Zpěňující (intumescentní) nátěry pro dřevěné konstrukce Aplikací intumescentních nátěrů na dřevěné konstrukce lze docílit zlepšení 3 požárně technických charakteristik: 1) zvýšení požární odolnosti chráněného prvku obvykle max. 15 až 17 min. 2) snížení hořlavosti resp. zvýšení třídy reakce na oheň např. z třídy D - s2, d0 až na B - s1,d0 3) omezení indexu šíření plamene po povrchu i s (mm/min.) Odlišnost v aplikaci oproti oceli! Nátěr se musí vsáknout do povrchu dřeva a nelze tak kontrolně měřit tloušťku nátěru. Aktivovaná (vypěněná) část transparentního intumescentního protipožárního nátěru na dřevěné konstrukci (nátěr: Dexaryl B Transparent J. Seidl a spol, s.r.o.) 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Omezení použitelnosti reaktivních ochran Požadovaná PO k-cí musí být při běžném provozu zajištěna po celou předpokládanou životnost stavebního či technologického objektu. Zpěňující nátěry, různé nástřiky, folie a jiné ochrany k-cí, jejichž funkce je podmíněna chemickou reakcí při požáru a které nemají průkazně ověřenou a zaručenou dostatečnou životnost a musejí se obnovovat, lze užít jen: a) na těch částech k-cí, které i po zabudování jsou přístupné k obnovování ochran, jakož i ke kontrole stavu těchto ochran, a b) v případech, kde požadovaná PO k-cí je: b1) nejvýše 30 minut, jde-li o: objekty s požární výškou h 9 m, nejvýše však o objekty o 4 NP, včetně vestaveb, nebo k-ce nezajišťující stabilitu objektu nebo jeho části, které se nacházejí v nástavbách posledních 2 NP v objektech s původní požární výškou h 22,5 m (např. krovy) b2) nejvýše 45 minut u jednopodlažních výrobních či skladových objektů s požární výškou h = 0 m c) pokud prokázaná a zaručená doba životnosti ochrany konstrukce v daných podmínkách je do první obnovy nejméně 10 let. 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí

13 Intumescentní nátěry v praxi pro ocelové konstrukce ČVUT v Praze Fakulta stavební atrium budovy C nosné sloupy atria + nosná k-ce střechy Vestibul metra stanice Rajská zahrada v Praze Zdroj: PROMAT Praha 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Omezení použitelnosti reaktivních ochran Reaktivních ochran nelze užít u k-cí v podzemních podlažích a u k-cí požárních úseků navrhovaných podle ČSN (shromažďovací prostory), ČSN kategorie budov OB4 (domy pro ubytování s ubytovací kapacitou větší než 75 osob umístěných nejvýše do 3. NP nebo 55 osob umístěných do NP) a ČSN kategorie budov LZ2 (lůžkové zdravotnické zařízení s více lůžkovými jednotkami) Aplikace intumescentního nátěru na dřevěné k-ce historických budov Zdroj: PROMAT Praha 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Impregnace dřeva Nižší účinnost ve srovnání s požárními nátěry v praxi používáno sporadicky Podle charakteru ochranné účinnosti rozeznáváme tyto chemické prostředky: a) proti dřevokazným houbám fungicidy b) proti dřevokaznému hmyzu insekticidy c) proti účinkům požáru antipyrotika Z požárního hlediska mají rozhodující význam retardéry hoření, zpomalující tepelný rozklad a hořlavost dřeva na základě: a) zábrany přístupu kyslíku k vnějšímu povrchu dřeva polyfunkční účinek impregnace b) zředění hořlavých plynů, které se vznikají tepelným rozkladem dřeva c) izolace dřeva od vnějšího tepelného zdroje tuhou izolační vrstvou pěnou d) endotermické reakce podporující tvorbu zuhelnatělé izolační vrstvy dřeva a zároveň potlačující vývin hořlavých plynů e) zastavení úplné oxidace uhlíku v zuhelnatělé vrstvě až na oxid uhličitý, čímž brání žhavení dřevěného uhlí jako potenciálního zdroje dalších požárů 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí

14 Požární deskové obklady 1) 2) 3) 1) desky s homogenní strukturou = 1 základní materiálová směs + event. minerální, skelná či jiná rovnoměrně rozptýlená vyztužující vlákna; desky na bázi vápenosilikátové (např. Promatect), vermikulitové (např. Grenamat) nebo sádrovláknité (např. KNAUF Vidiwall) 2) desky s nehomogenní strukturou = obvykle v 1 výrobní operaci ze stejné směsi, ale v důsledku výrobní technologie mají nehomogenní strukturu a tvoří přechod mezi deskami homogenními a sendvičovými; jádro desky obvykle řidší, s menší objemovou hmotností a plynule k povrchu desky se materiál zhušťuje a stává se tak tvrdším (např. cementotřísková deska CETRIS) 3) desky sendvičové v praxi nejvíce využívané; vnitřní jádro oboustranně zpevněno povrchovými plášti z odlišného, obvykle výztužného materiálu (např. papír nebo skelné rounu); desky sádrokartonové, sádrovláknité (např. KNAUF Fireboard) nebo desky na bázi cementu (např. KNAUF Aquapanel). 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Požární deskové obklady Zdroj: RIGIPS Zvyšování požární odolnosti zejména tyčových prvků (ocelových, dřevěných) nosníky, průvlaky, vazníky, sloupy pro ocelové prvky dle součinitele A m /V nebo A p /V (obklady) pro dřevěné prvky dle min. rozměru nechráněného průřezu Neomezená životnost na rozdíl od reaktivní ochrany! Nezbytné úpravy prvků před opláštěním antikorozní, fungicidní, insekticidní nátěr Kotvení desek: do chráněného prvku (převážně sloupy a dřevěné nosníky) do pomocné ocelové k-ce (ocelové nosníky) 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Požární deskový obklady nosné k-ce střechy (krov) Zdroj: PROMAT Praha 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí

15 Obklady ocelových prvků dle součinitel tvaru průřezu (A/V = dříve O/A) A = ohřívaný obvod (pod ochrannou) V = průřezová plocha chráněného ocelového prvku (statické tabulky) Ap/V [m -1 ] ochrana včetně dutin; Ap = vnitřní obvod ochrany Zdroj: RIGIPS A p V 2h + b =. 100 V A p V 2h + 2b =. 100 V A p V = 4b V. 100 A p V = 100 t Am/V [m -1 ]... ochrana v kontaktu po celém obvodu průřezu zejména požární nátěry Zdroj: PROMAT Praha 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Požárně odolné podhledy Používány stejné typy desek jako pro požární obklady. Základní k-ční řešení požárních podhledů: 1) Podhledy se závislou funkcí tzv. membrány zavěšený podhled + chráněný strop = 1 požárně dělící k-ce (požární strop) požár pouze z dolní strany Zdroj: RIGIPS 2) Podhledy s nezávislou funkcí podhled ve funkci samostatné nenosné požárně dělící k-ce (mezní stavy EI) dutina = samostatný PÚ požár z dolní i horní strany musí být použito v případě, že: o požární zatížení v dutině > 15 kg/m 2 (zejména instalační rozvody) a o vzdálenost mezi podhledem a stropem > 0,25 m 3) Samonosné podhledy staticky nezávislý na konstrukci nad podhledem (např. podhled oddělující krov od CHÚC) 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Střešní požárně odolný podhled ve funkci požárního stropu Druh k-ce DP3 Pro uplatnění požární odolnosti nezbytné dodržet veškeré podmínky výrobce, tj. např.: typ, tl. a počet desek, typ kovových profilů a izolace, min. dimenze (rozteč) krokví a záklopu Zdroj: RIGIPS Katalog požárně odolných k-cí, PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí

16 Samonosný podhled Zdroj: KNAUF Požární odolnost zdola EI DP1 Zdroj: PROMAT Praha 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Lepený obklad z minerálních vláken Multifunkční lepený obklad systém ORDEXAL (firma J. SEIDL & spol. s r. o.) ocelové, keramické, betonové, žlb. a předpjaté k-ce technologická průmyslová zařízení (nádrže, tanky ) skříně rozvaděčů těsnění prostupů, dilatačních a k-čních spár ochrana karbonových uhlíkových lamel apod. Tuhé desky z minerálních čedičových vláken (ORSIL Pyro) + žáruvzdorný pružný lepící a spárovací tmel Možnost povrchové úpravy (omítka) použitelnost v exteriéru Možnost tvarování obkladu Slouží i jako zateplovací systém (ETICS) Tl mm, ρ = 200 kg/m 3 Požární odolnost min. 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Systém ORDEXAL 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí

17 Uhlíko-vláknité lamely a jejich požární ochrana Uhlíko-vláknité (karbonové) lamely = CFRP lamely (Carbon Fiber Reinforced Polymer) zejména pro zesílení žlb. k-cí Požární problém: lepidlo = epoxidová pryskyřice taje při teplotách C, tj. nezbytná je požární ochrana zesílení (obklad např. desky GRNAMAT AL nebo systém ORDEXAL) 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí Děkuji Vám za pozornost. 124 PPR M. Pokorný Přednáška 4: Stavební materiály v ohni, zvyšování požární odolnosti konstrukcí