Choć beton wyróżnia się na tle innych materiałów wyjątkową wytrzymałością w warunkach pożaru, tworzone na jego podstawie konstrukcje wciąż muszą spełniać wymagania odporności ogniowej. Projektanci i wykonawcy systemów ochrony przeciwpożarowej często stoją więc przed zadaniem podniesienia klasy ogniowej ściany lub stropu z żelbetu. Jakie rozwiązanie izolacyjne pozwoli spełnić konkretne wymagania i zakładane właściwości?
W przypadku nośnych ścian i stropów ze zbrojonego betonu, liczona w minutach odporność ogniowa oznacza czas, po którym utracona zostanie co najmniej jedna z trzech właściwości konstrukcji:
- zdolność przenoszenia obciążeń (R) – czas, w którym konstrukcja pod obciążeniem jest zdolna wytrzymać działanie normalnie rozwijającego się pożaru,
- szczelność (E) – czas, w którym konstrukcja zachowuje swoją jednolitość
- izolacyjność (I) – czas, w którym zimna strona przegrody konstrukcyjnej osiągnie na swojej powierzchni temperaturę 140°C podczas normalnie rozwijającego się pożaru.
Aby ustalić prawidłową ognioodporność konstrukcji, zgodną z wymaganiami dotyczącymi typu budynku, jego powierzchni czy ilości kondygnacji, projektanci mogą skorzystać z Eurokodu 2 – Projektowanie konstrukcji z betonu. Stosując się do normy PN-EN 1992-1-1, można obliczyć obciążenie konstrukcji w czasie pożaru, traktując go jako przypadkowy stan graniczny. Pozwala to na poinformowanie wykonawcy systemów ochrony przeciwpożarowej o temperaturze granicznej lub awaryjnej dla danego odcinka strukturalnego.
W części dotyczącej ochrony przed ogniem, Eurokody określają trzy sposoby obliczania odporności ogniowej dla konstrukcji betonowych.
Obliczanie odporności ogniowej konstrukcji betonowych
Pierwsza metoda, potocznie nazywana „wymiarowaniem na zimno”, polega na wyjęciu odpowiednich wartości z gotowych zestawień. Dla zbrojonych i poddanych wcześniejszemu obciążeniu ścian i stropów betonowych, Eurokod 2 podaje tabele, które definiują minimalne wymiary przekrojów, a także odległość od osi zbrojenia do spodniej powierzchni płyty betonowej.
Powyższą metodą można uzupełnić o uproszczone lub zaawansowane modele obliczeń. – W pierwszym przypadku konstruktor uwzględnia utratę wytrzymałości betonu i zbrojenia od funkcji temperatury. Ten model wymaga szczegółowej wiedzy z zakresu inżynierii bezpieczeństwa pożarowego – tłumaczy Adam Buszko. – Najbardziej złożone i nietypowe konstrukcje wymagają zaawansowanych programów obliczeniowych oraz wysokiego poziomu wiedzy – dodaje.
„Wymiarowanie na zimno” opiera się na hipotezie kruszyw krzemionkowych. W zależności od wymaganego okresu wytrzymałości na działanie ognia oraz (o ile to możliwe) poziomu obciążenia, tabela Eurokodu podaje pary wartości typu 200/35. Pierwsza wartość (bmin) odpowiada minimalnym wymiarom poprzecznego przekroju elementu. Druga wartość (a) odpowiada odległości od osi podłużnego zbrojenia do spodniej powierzchni betonu.
Tabele są oparte na krytycznej temperaturze stali: 500°C dla betonu zbrojonego prętami stalowymi, 400°C dla betonów sprężonych z prętami poddanych wstępnemu obciążeniu, 350°C dla betonów sprężonych ze zbrojeniem z drutów i włókien stalowych poddanych wstępnemu obciążeniu. Współczynnik obniżania wartości charakterystycznej wytrzymałości stali w zbrojeniach i betonie wcześniej poddanemu obciążeniu w funkcji krytycznej temperatury, który ma być wykorzystany w tabelach, przedstawiono jako krzywą odniesienia w poniższej tabeli.
Izolacja przeciwogniowa
W przypadku braku dodatkowej ochrony przeciwpożarowej, dostępne na rynku płyty kanałowe są w stanie osiągnąć odporność ogniową na poziomie REI 30 – REI 120. Aby zwiększyć nośność ogniową danego elementu betonowego, wykorzystać można wykonaną z tego samego materiału dodatkową warstwę ochronną tudzież izolację przeciwogniową stanowiącą bierny środek ochrony przeciwpożarowej. – Dodatkowa izolacja przeciwogniowa nie tylko pozwala osiągnąć wyższą klasę w projektach takowej ochrony wymagających, lecz także spowolnić wzrost temperatury stali zbrojeniowej, utrzymując nośność od strony nacisku, a jednocześnie ograniczając minimalną grubość płyty – podkreśla Adam Buszko, ekspert firmy Paroc Polska.
W tym przypadku szczególnie dobrze sprawdza się elastyczny i niepalny materiał, jakim jest wełna kamienna. Z myślą o tego typu zastosowaniach powstał specjalny system PAROC FireSAFE
PAROC FireSAFE to system ogniochronny dla pionowych przegród ogniochronnych oraz stropów, oparty na niepalnej płycie PAROC FPS 17, która posiada najwyższą europejską klasę reakcji na ogień A1 i jest w stanie chronić konstrukcje przed ogniem nawet w temperaturze 1200°C. Montaż sytemu odbywa się na zimno bez użycia klejów, z zastosowaniem gwoździ z nakładkami mocowanych do konstrukcji oraz wkrętów typu fire spring, łączących ze sobą płyty z wełny kamiennej. System ten zatwierdzony jest Europejską Aprobatą ETA08/0093.
W poniższych tabelach projektanci mogą odczytać ekwiwalent grubości betonu przy izolacji płytami ognioochronnymi PAROC FPS 17 dla poszczególnych krytycznych temperatur stali zbrojeniowej.
Krytyczna temperatura stali = 300°C
Krytyczna temperatura stali = 350°C
Krytyczna temperatura stali = 400°C
Krytyczna temperatura stali = 450°C
Krytyczna temperatura stali = 500°C
Krytyczna temperatura stali = 550°C
Krytyczna temperatura stali = 600°C
Krytyczna temperatura stali = 650°C
