Součástí bezpečnosti každého objektu je mít takovou stavební konstrukci, která by určitou dobu zabránila šíření požáru, a byla schopna odolávat tak vysokým teplotám, které při požáru vznikají a nedošlo k porušení funkce stavební konstrukce. Požární odolnost stavebních konstrukcí je tedy doba, po kterou jsou konstrukce schopny odolávat účinkům plamene a vysokým teplotám. Při řešení požární bezpečnosti staveb je třeba znát hodnoty požární odolnosti stavebních výrobků a konstrukcí a navrhovat konstrukce, které požadované hodnoty požární odolnosti splní. Ověřování požární odolnosti se provádí zkouškou nebo na základě výpočtu, extrapolace i porovnávání dle zkušebních norem a předpisů. Uvádí se v minutách v základní hodnotové stupnici: 1 S, 30, 45, 60, 90, 120 a 180 minut.
Vliv Vysokých Teplot na Beton
Beton je materiál nehořlavý, ale v případě vystavení vysokých teplot, dochází ke zmenšení jeho pevnosti i betonářské výztuže, která se do betonu vkládá v místech tahového napětí. Při požáru dochází v betonu k fyzikálním i chemickým změnám. Při teplotách okolo 100°C se odpařuje fyzikálně vázaná voda a lhkost v pórech. Tento děj dočasně zvyšuje pevnost betonu a rychlost odpařování vody ovlivňuje druh a technologické provedení betonu. Při teplotách nad 300°C bývá porušen mikrothlinami na ohřívaném povrchu. Prudká expanze páry způsobuje i odprýsknutí horní vrstvy betonu.
Teploty 400 - 600°C uvolňují z betonu chemicky vázanou vodu a dochází k přeměně hydroxidu vápenatého na oxid vápenatý + voda. Beton je klasifikován jako nehořlavý stavební materiál, ale při působení vysokých teplot značně mění své vlastnosti. Vlivem působení vysokých teplot dochází u betonových konstrukcí ke změnám fyzikálně-mechanických vlastností a k rozkladu hydratačních produktů, změnám podléhá i kamenivo a rozptýlená výztuž. Nejprve dochází k odpařování fyzikálně vázané vody. Rychlost odpařování vody ovlivňuje druh a technologické provedení betonu. Už při teplotách 200 až 250 °C dochází k výrazné degradaci betonu. Prudká expanze páry způsobuje odprýsknutí horní vrstvy betonu. Dochází ke snížení pevnosti betonu. Při teplotách 400-500 °C se uvolňuje z betonu část chemicky vázané vody, kdy dochází k rozkladu portlanditu Ca(OH)2 na oxid vápenatý CO2 a vodu H2O. Při teplotě 573 °C dochází k fázové přeměně křemene, při teplotě 840 °C dochází k rozkladu dolomitického vápence a při teplotě 930 °C probíhá rozklad CaCO3.
Chování Oceli Při Požáru
Ocel je známa jako nehořlavý materiál, ale charakteristickou vlastností ocelových konstrukcí je jejich nízká požární odolnost. Při působení vysokých teplot, které vznikají při požáru dochází k deformacím a ztrácí svou únostnost a stabilitu. Takovou rozsáhlou deformací může dojít i k zhroucení celé budovy. Z reálných příkladů je zřejmé, že požárem deformovaná ocelová konstrukce se může zřítit i během 15 minut. Teplota zhruba kolem 470°c se považuje za kritickou teplotu oceli. Mezi 700 - 800°C dochází ke smršťování struktury oceli v důsledku změny její mikrostruktury.
Kombinace železobetonové konstrukce a oceli je v případě požáru užitečná. Ocel je ve stavební kostrukci chráněna betonem a tak se neprojeví tak rychle její negativní vlastnosti co se týče změn únosnosti. Beton totiž velmi zpomalí ohřívání oceli.
Čtěte také: Parametry požární odolnosti
Možnosti Zvýšení Požární Odolnosti
Požární odolnost dřevěných konstrukčních prvků lze zvýšit použitím různých protipožárních ochran.
Jako jedna z účinných možností ochrany betonu před zatížením extrémní teplotou při požáru je přesvědčivě prokázáno použití nekovových vláken jako součást směsi. Tím může být značně omezeno odprýskávání vrstev betonu. Nejčastěji používaná vlákna pro zvýšení požární odolnosti jsou vlákna polypropylenová (PP). Tato vlákna fungují tak, že vytvoří ve struktuře betonu cesty a expanzní prostor pozitivně ovlivní migraci vlhkosti a/nebo procesy odpařování v zahřátém betonu. To umožňuje snížení okamžitého vnitřního napětí v betonu v důsledku snížení tlaku páry, čímž se snižuje náchylnost k odprýskávání povrchů.
Přírodní zdroje, jež nelze obnovit, jde právě efektivně šetřit opětovným použitím zmiňovaného polymerního odpadu, v němž má největší zastoupení polyethylen následován polyethylentereftalátem, známým pod zkratkou PET. Stejně jako PP vlákna, tak i PET vlákna mají potenciál ke snížení odprýskávání betonu při vysokých teplotách, neboť při narůstající teplotě dochází k vytváření kanálků, kde se vodní pára může rozpínat.
Metody Protipožární Ochrany Ocelových Konstrukcí:
- nástřiky - mají proti obezdívkám relativně malou hmotnost.
- intumescentní nátěry - patří mezi nejužívanější. Při teplotách cca 150 až 200°C chemicky reagují a díky přítomnosti nadouvadel vytvoří v nátěru tepelně izolační vrstvu.
- obklady deskovými materiály, podhledy - široká řada deskových materiálů je vhodná pro obklad ocelových konstrukcí (například sádrokartonové, třískocementové, vermikulitové, vápenosilikátové).
Zděné konstrukce
Zděné konstrukce se navrhují podle ČSN EN 1996-1-1 [11]. Z hlediska geometrických požadavků rozděluje norma zdicí prvky do 4 skupin: pórobetonové tvárnice a prvky z umělého kamene jsou zařazeny do skupiny 1, ostatní 3 druhy jsou zařazeny do skupin podle geometrických požadavků uvedených v tabulce 3.1 ČSN EN 1996-1-1 [11]. Navrhování zděných konstrukcí na účinky požáru stanoví ČSN EN 1996-1-2 [12].
Sanace Betonových Konstrukcí Po Požáru
Příspěvek se zabývá sanací betonové podlahy porušené při požáru průmyslové haly. Je popsán postup zjišťování škod vzniklých na podlahových betonových konstrukcích v důsledku působení vysokých teplot. Byl proveden stavebně technický průzkum poškozené podlahy, návrh sanace a byly realizovány sanační práce.
Čtěte také: Vše o požární odolnosti OSB desek
Při provedení sanace betonové průmyslové podlahy zasažené požárem byl jako první krok proveden stavebně-technický průzkum konstrukce a byly využity metody odborné diagnostiky stavu konstrukce. Na základě výsledků stavebně-technického průzkumu byla provedena volba technologie pro odstranění degradovaného betonu a byl navržen způsob opravy betonové podlahy. Provedená sanace byla úspěšná a hala je v současné době užívána pro provoz galvanovny.
Na základě výše uvedeného lze konstatovat, že využití komplexu fyzikálně-mechanických a chemických metod při diagnostice konstrukcí zasažených nahodilým tepelným šokem je jedním z nezbytných kroků pro adekvátní sanační zásah. V současné době, kdy se neustále rozvíjí vědní disciplíny včetně studia stavebních materiálů, je vhodné zvážit výhodu jejich zařazení pro diagnostické účely narušených konstrukcí. Konkrétně lze poukázat na výhodu využití rentgenového tomografu. Rentgenovým tomografem je možné vidět trojrozměrnou vnitřní strukturu daného materiálu.
Požární odolnost betonových konstrukcí dle EUROKÓDŮ
Betonové konstrukce se navrhují podle ČSN EN 1992-1-1 [3]. Kapitoly 2.1 až 2.8 jsou výtahem tabulek uvedených v ČSN EN 1992-1-2 [4]. Hodnoty uvedené v tabulkách se týkají železobetonových sloupů, nenosných i nosných stěn, nosníků a desek. Výraz a uvedený v tabulkách značí osovou vzdálenost hlavní výztuže od povrchu betonu vystavenému požáru.
Pokud je a ≥ 70 mm, požaduje se provést výztužnou síť z ocelových prutů o průměru nejméně 4 mm v roztečích nejvýše 100 mm v obou směrech.
Při návrhu sloupu je třeba dodržet podmínky uvedené v čl. Hodnoty šířky sloupu b a osové vzdálenosti výztuže a, uvedené v tabulce 2.1 jsou omezeny, podle čl. Při použití vápencového kameniva lze zmenšit tloušťku stěny o 10 %.
Čtěte také: OSB desky a požární bezpečnost
Osovou vzdálenost výztuže od bočního líce nosníků asd pro rohové výztužné pruty (nebo předpínací pruty, dráty či lana) se požaduje zvýšit pouze u nosníků s jednou vrstvou výztuže podle vztahu: asd = a + 10 mm.
Při návrhu desky je třeba dodržet podmínky uvedené v čl. Ly a Lx jsou rozpětí desky s výztuží ve dvou vzájemně kolmých směrech, kde Ly je větší rozpětí. Osová vzdálenost a se vztahuje pro spodní vrstvy výztuže od spodního povrchu. Hodnoty pro desky s výztuží ve dvou směrech (křížem vyztužené desky) platí za předpokladu podepření desek po celém obvodě. V ostatních případech se doporučuje použít hodnot pro desky s výztuží v jednom směru. U stojících nosníků se musí dodržet konstrukční zásady a nejvýše 15% redistribuce (viz čl.
Ocelové konstrukce a EUROKÓDY
Ocelové konstrukce se navrhují podle ČSN EN 1993-1-1 [5]. Ed … návrhová hodnota příslušné vnitřní síly nebo momentu, určená pro navrhování pro běžnou teplotu a pro základní kombinaci zatížení podle ČSN EN 1990;ηfi … redukční součinitel úrovně zatížení při požáru. Podle čl. 4.2.4 ČSN EN 1993-1-2 [6] může být kritérium R - nosnost ověřeno prostřednictvím času dosažení kritické teploty oceli.
Při hodnocení požární odolnosti ocelových prvků lze s využitím čl. a) 500 °C u sloupů, nosníků, průvlaků, vazníků apod. V kap. 3.2 jsou uvedeny hodnoty nejvyššího přípustného stupně využití průřezu μ0 pro požární odolnost nechráněných ocelových nosníků vystavených nominální normové teplotní křivce po doby 15 min a 30 min pro součinitele nerovnoměrného ohřátí prvků \kappa_1 a \kappa_2. Hodnota součinitele podmínek působení \kappa_1 se pro nerovnoměrné rozdělení teploty po průřezu uvažuje pro nosník, který je vystaven požáru ze všech čtyř stran \kappa_1 = 1{,}0. Pro nechráněný nosník, který je vystaven požáru ze tří stran, se uvažuje \kappa_1 = 0{,}70.
V kap. 3.3 jsou uvedeny hodnoty požární odolnosti nechráněných stropů z nosných ocelových profilovaných plechů vyplněných betonem - bez spřažení (hodnoty pro spřažené ocelobetonové desky jsou uvedeny v kap. Nosné ocelové profilované plechy jsou navrženy podle ČSN EN 1993-1-1 [5]. Hodnoty požární odolnosti spřažených konstrukcí uvedené v tabulkách jsou výtahem tabulek uvedených v ČSN EN 1994-1-2. Spřažené sloupy jsou uvedené v kap. 4.1.1 až 4.1.4; spřažené nosníky jsou uvedené v kap. 4.2.1 až 4.2.3, spřažené stropní desky v kap.
Má-li beton pouze izolační funkci, požaduje se provést pod povrchem výztužnou síť, která má být z ocelových prutů o průměru nejméně 4 mm a s roztečemi nejvýše 250 mm v obou směrech.
Dřevěné konstrukce
Požární odolnost dřevěných konstrukčních prvků lze stanovit výpočtem pomocí normy ČSN EN 1995-1-2 [10], podle které byly stanoveny požární odolnosti nosníků a sloupů v tabulkách této kapitoly, viz kap. 5.1 a kap. 5.2. Hloubka zuhelnatění dřeva je vzdálenost mezi vnějším povrchem původního prvku a polohou čáry zuhelnatění. Tabulky jsou zpracovány pro nosníky vystavené požáru ze tří stran (stropy), ze čtyř stran (krovy) a sloupy vystavené požáru ze čtyř stran. Délky sloupů odpovídají jejich použití v budovách i halách. Jako materiál nosníků a sloupů je uvažováno dřevo jehličnatých i listnatých dřevin a lepené lamelové dřevo jehličnatých dřevin. Povrchy nosníků a sloupů nejsou po dobu vystavení účinkům požáru chráněny plášti požární ochrany.
Databáze Klasifikací Požárních Vlastností PAVUS, a.s.
Příručka obsahuje dále informace o skladbě, funkci a používání databáze klasifikací požárních vlastností zpracovávaných PAVUS, a.s. Požární klasifikace výrobků v souladu s evropskými technickými normami je základním předpokladem volného pohybu výrobků a jejich uvádění na trh. Databázový systém provozuje PAVUS, a.s., na svých internetových stránkách www.pavus.cz v tzv. kategorii „Klasifikace“. Jedná se o informace o dokumentech vystavených pro klasifikaci výrobků z hlediska požárních vlastností.
tags: #požární #odolnost #betonu #vlastnosti