Określenie wymagań
Przepisy dotyczące bezpieczeństwa pożarowego nie ograniczają się jednak tylko do stawiania wymagań w odniesieniu do oddzieleń przeciwpożarowych. W wielu przypadkach przegrody wewnątrz jednej strefy pożarowej muszą także spełniać wymagania w zakresie odporności ogniowej.
Poziom tych wymagań zależy od klasy odporności pożarowej budynku, kategorii zagrożenia ludzi, sposobu jego użytkowania, obciążenia ogniowego. Z punktu widzenia wymagań nie ma znaczenia z czego skonstruowane są takie przegrody. Obecnie, ze względów funkcjonalnych i estetycznych, bardzo często stosuje się przegrody przeszklone, które są w stanie spełnić nawet bardzo wysokie wymagania w zakresie odporności ogniowej.
Z uwagi na konieczność spełniania funkcji oddzielającej, w zależności od wymagań przepisów, przegrody takie – z uwagi na odporność ogniową – będą musiały spełniać kryteria:
● nośności ogniowej – R,
● szczelności ogniowej – E,
● izolacyjności ogniowej – I,
● natężenia promieniowania – W.
Z punktu widzenia przyjętego w normach podziału metod badań najczęściej stosowane przeszklone przegrody wewnętrzne stanowią następujące rodzaje elementów budynku:
● ściany nośne,
● stropy,
● ściany nienośne,
● drzwi,
● podłogi podniesione.
Jednym z podstawowych wymagań związanych z zapewnieniem bezpieczeństwa pożarowego jest dążenie do ograniczenia rozprzestrzeniania ognia i dymu już na etapie projektu budynku. Wymaga się, aby w przypadku powstania pożaru jego rozwój przez określony czas był ograniczony do pomieszczenia lub określonej strefy, w których pożar powstał i aby w tym czasie nie nastąpiło rozprzestrzenienie się ognia i dymu do innych pomieszczeń lub stref. Równocześnie często stawia się wymaganie, aby przeszklone przegrody wewnętrzne w przypadku pożaru zapewniały właściwe warunki ewakuacji, ograniczając poziom promieniowania cieplnego. Przegrody zapewniające odpowiednią klasę odporności ogniowej stanowią narzędzie umożliwiające realizację powyższego postulatu.
Metody badań odporności ogniowej przegród przeszklonych
Przegrody przeszklone muszą, z uwagi na odporność ogniową, spełniać wymagania co najmniej w zakresie szczelności ogniowej lub szczelności ogniowej i nośności ogniowej (w przypadku przegród nośnych) oraz, dodatkowo, wymagania w zakresie izolacyjności ogniowej lub natężenia promieniowania.
W tablicy 1 zestawiono rodzaje elementów, w odniesieniu do których występują wymagania w zakresie odporności ogniowej i w których stosowane jest szkło (w różnej formie):
Dla każdego rodzaju elementu budynku opracowano odrębne metody badania odporności ogniowej. Mają one pewne wspólne wymagania, jednak szczegóły konfiguracji badania bądź sposób wykonywania niektórych pomiarów są adresowane do danego rodzaju elementu.
Wszystkich rodzajów elementów dotyczą szczególne aspekty badań istotnie wpływające na uzyskiwaną klasyfikację w zakresie odporności ogniowej takie, jak:
● warunki nagrzewania, określone w normie PN-EN 1363-1:2001,
● szczegóły dotyczące konfiguracji badanej, określone szczegółowo w normie badawczej danego rodzaju elementu,
● szczegółowe rozróżnienie konstrukcji mocujących,
● doprecyzowanie niezbędnych pomiarów wymaganych dla poszczególnych rodzajów elementów,
● powiązanie konfiguracji badanej, zastosowanej konstrukcji mocującej oraz wyników wykonanych pomiarów z obszarem obowiązywania uzyskanej klasyfikacji.
Kryteria oceny funkcji oddzielającej przegród wewnętrznych w przypadku pożaru
Aby przegroda stanowiła, przez określony czas, barierę zapobiegającą rozprzestrzenianiu się pożaru, powinna spełniać następujące kryteria (rys. 1):
Jeżeli przegroda jest elementem nośnym nie może, pod wpływem oddziaływań termicznych i przenoszonego obciążenia, ulec zawaleniu przez określony czas – musi zachować funkcję nośną; jest to kryterium nośności ogniowej, oznaczane symbolem R.
Przegroda nie może ulec całkowitemu lub częściowemu zniszczeniu pod wpływem oddziaływań termicznych, tzn. nie mogą pojawić się otwory i/lub szczeliny, przez które mogłyby przedostawać się płomienie lub gorące gazy; jest to kryterium szczelności ogniowej, oznaczane symbolem E.
Powierzchnia przegrody od strony nie nagrzewanej nie powinna osiągnąć temperatury, która mogłaby spowodować zapalenie się materiałów, oparzenia ludzi lub nadmierny wzrost temperatury w pomieszczeniu sąsiednim na skutek konwekcji; jest to kryterium izolacyjności ogniowej, oznaczane symbolem I.
Gęstość całkowitego strumienia ciepła przechodzącego przez przegrodę nie powinna osiągnąć nadmiernej wartości, aby, głównie w wyniku promieniowania cieplnego, nie nastąpiło zapalenie materiałów lub nadmierne oddziaływanie na użytkowników. Jest to kryterium natężenia promieniowania cieplnego, oznaczane symbolem W.
Zachowanie kryterium nośności ogniowej przegrody polega na ograniczeniu możliwości wystąpienia ugięć elementu oraz prędkości narastania ugięć elementu przekraczających określone wartości.
Zachowanie kryterium szczelności ogniowej polega na ograniczeniu możliwości:
● powstawania szczelin i otworów w przegrodzie, przez które mogłyby wydobywać się gorące gazy i spowodować zapalenie próbnika z waty bawełnianej,
● powstawania szczelin i otworów w przegrodzie, których wielkość przekroczyłyby określone rozmiary,
● wystąpienia płomienia po stronie nie nagrzewanej.
Zachowanie kryterium izolacyjności ogniowej przegrody polega na ograniczeniu przyrostu temperatury średniej i przyrostu temperatury maksymalnej na nie nagrzewanej powierzchni przegrody. Przyrosty temperatury nie powinny przekroczyć odpowiednio 140°C i 180°C.
Zachowanie kryterium natężenia promieniowania cieplnego polega na ograniczeniu wielkości całkowitego strumienia ciepła, mierzonego w odległości 1 m od przegrody tak, aby jego wartość nie przekraczała 15 kW/m2.
Przyjmuje się, że jeżeli przegroda spełnia kryterium izolacyjności ogniowej, to promieniowanie cieplne nie stanowi zagrożenia dla ludzi i nie może być przyczyną zapalenia się materiałów palnych.
Wartości kryterialne przyrostu temperatury powierzchni nie nagrzewanej (przyrostu temperatury średniej o 140°C, przyrostu temperatury maksymalnej o 180°C) ustalono na takim poziomie, że w przypadku spełnienia kryterium izolacyjności ogniowej I, strumień ciepła przedostający się przez przegrodę jest tak niski, że kryterium natężenia promieniowania cieplnego W jest również zachowane.
Przyjmuje się, że przegrody, które nie spełniają kryterium szczelności ogniowej nie spełniają również kryterium izolacyjności ogniowej.
Klasyfikacja w zakresie odporności ogniowej
Czas, w którym przegroda spełnia funkcję oddzielającą określoną przez wartości graniczne wielkości kryterialnych, jest odpornością ogniową.
Przegrody pełniące funkcję oddzielającą podczas pożaru mogą być klasyfikowane w klasach oznaczanych symbolami: RE, REI, REW, E, EI, EW.
Przegrody klasy REI i EI ograniczają, przez określony czas, przepływ gorących gazów i obszar płomieni do pomieszczenia, w którym wybuchł pożar oraz temperaturę na nie nagrzewanej powierzchni przegrody, w pomieszczeniu nie objętym pożarem.
Przegrody klasy RE i E ograniczają, przez określony czas, jedynie przepływ gorących gazów i obszar płomieni do pomieszczenia, w którym wybuchł pożar.
Przegrody klasy REW i EW ograniczają, przez określony czas, przepływ gorących gazów i obszar płomieni do pomieszczenia, w którym wybuchł pożar oraz całkowity strumień ciepła po stronie nie nagrzewanej przegrody, w pomieszczeniu nie objętym pożarem. Skutek oddziaływania promieniowania cieplnego na obiekty znajdujące się po tej stronie zależy od geometrii, usytuowania przegrody, położenia obiektu względem przegrody oraz czasu oddziaływania. Według polskich przepisów techniczno-budowlanych, przegrody klasy E lub EW mogą być stosowane tylko w przypadku przedsionków, jako druga przegroda oddzielająca od klatek schodowych pomieszczenia, w których może powstać pożar.
Szybki rozwój technologii, szczególnie w zakresie konstrukcji szkła, umożliwił powstanie przegród przeszklonych spełniających wszystkie kryteria funkcji oddzielającej. Pojawiły się przegrody przeszklone spełniające nie tylko kryterium szczelności ogniowej (E), ale również kryterium izolacyjności ogniowej (I) i/lub natężenia promieniowania cieplnego (W) a także przegrody spełniające kryteria nośności ogniowej (R).
Klasyfikacja w zakresie odporności ogniowej nadawana jest obecnie wszystkim elementom budynku zgodnie z normą PN-EN 13501-2:2008. Możliwe klasyfikacje określone w tej normie dla poszczególnych przegród wewnętrznych – także przeszklonych – przedstawiono w tablicach 2÷6 (pomijając niestosowane w Polsce klasy z dodatkowym oznaczeniem M).
Aspekty przegród przeszklonych wpływające na klasyfikację w zakresie odporności ogniowej
Przeszklone przegrody wewnętrzne projektowane są obecnie dokładnie w taki sposób, aby spełniały określony poziom wymagań – także w zakresie odporności ogniowej. Umożliwia to racjonalizację konstrukcji i obniżenie kosztów wytworzenia przegrody. O możliwości spełnienia wymagań w zakresie odporności ogniowej decydują już obecnie szczegóły rozwiązań technicznych. Z doświadczeń badawczych wynika, że wymienione poniżej niektóre aspekty rozwiązań technicznych przeszklonych przegród wewnętrznych wpływają na klasyfikację w zakresie odporności ogniowej:
● rodzaj przeszklenia,
● wymiary przeszklenia i współczynnik kształtu,
● rodzaj zastosowanych profili,
● rodzaje połączeń rygiel/słup,
· typu ┼,
· typu ┬,
● odległości pomiędzy słupami i ryglami,
● zastosowane wyroby uszczelniające,
● rozstaw punktów mocowania,
● wielkość obciążenia,
● rodzaj konstrukcji mocującej,
● rozwiązania wypełnień nieprzezroczystych (jeśli są stosowane).
Lista powyższa zapewne nie jest kompletna. Możliwe błędy w detalach dotyczących wymienionych aspektów rozwiązań technicznych mogą wystąpić w fazie projektowania, w fazie wytwarzania komponentów przegrody a także w fazie montażu elementu w budynku, co sprawia, że przeszklone przegrody wewnętrzne są wrażliwe na wszelkie niedokładności na każdym z tych etapów. Z drugiej jednak strony należy stwierdzić, że dopracowanie szczegółów już doprowadziło do powstania rozwiązań charakteryzujących się znakomitymi parametrami, również w odniesieniu do wymagań odporności ogniowej.
Charakterystyka szkieł stosowanych w ognioodpornych przegrodach wewnętrznych
Mówiąc o wewnętrznych przegrodach przeszklonych myśli się przede wszystkim o ścianach działowych i drzwiach. Tymczasem obecnie coraz częściej sięga się po szkło jako materiał stosowany również w przegrodach nośnych. Wykorzystuje się tu zarówno pustaki szklane, jak i konstrukcje wykorzystujące szkło płaskie. Są już dostępne rozwiązania przegród z wykorzystaniem pustaków szklanych, zapewniających spełnienie kryteriów izolacyjności ogniowej. Również spotyka się obecnie elementy stropów czy podłóg podniesionych o określonej odporności ogniowej wykonywane z wykorzystaniem szkła.
Szkła stosowane obecnie w przeszklonych przegrodach wewnętrznych znakomicie łączą różnorakie wymagania techniczne. Przyjęcie w 1999 roku normy EN 1363-1, która w istocie zaostrzyła warunki badań odporności ogniowej, spowodowało nowy impuls w rozwoju technologii produkcji szkieł stosowanych w przeszklonych przegrodach wewnętrznych o określonej klasie odporności ogniowej. Gdy wydawało się, że będzie trudno spełnić nowe wymagania zaczęły pojawiać się doskonale zaprojektowane rozwiązania, adresowane do poszczególnych klas odporności ogniowej. I są to rozwiązania odrębne dla każdego rodzaju wymagań: szczelności ogniowej i izolacyjności ogniowej (EI), tylko szczelności ogniowej (E) oraz szczelności ogniowej i natężenia promieniowania (EW). Obecnie produkowane szkła charakteryzują się tym, że spełniają wymagania w zakresie szczelności ogniowej, izolacyjności ogniowej i natężenia promieniowania przez założony czas, przy tolerancji nie przekraczającej kilku minut.
Podsumowanie
W ostatnim dziesięcioleciu opublikowano szereg zharmonizowanych norm wyrobu, dotyczących poszczególnych rodzajów szkieł, umożliwiających nadawanie im oznakowania CE. Zgodnie z terminologią w nich stosowaną szkła wykorzystywane w przegrodach o określonej odporności ogniowej nazywa się „ognioodpornymi”, choć samo szkło nie może mieć nadanej klasyfikacji w zakresie odporności ogniowej (ponieważ przedmiotem tej klasyfikacji są elementy budynku). W Polsce stosowane jest określenie „ognioochronne”. Niezależnie od terminologii wyróżnik ten ma, oczywiście, znaczenie rynkowe i ułatwia projektantom dobór szkieł do rozwiązań spełniających konkretne potrzeby.
Nowoczesne ognioodporne przegrody przeszklone są w stanie spełnić różne wymagania, nie tylko w zakresie odporności ogniowej. Oferowane szkła „ognioodporne” adresowane są do określonych wymagań w zakresie odporności ogniowej. Równocześnie w przegrodach przeciwpożarowych bardzo często szkło „ognioodporne” jest zespalane ze szkłem hartowanym, dając nowe możliwości kształtowania elementów. Możliwość wykorzystania różnych rodzajów wyrobów ze szkła prowadzi jednak do konieczności potwierdzenia spełnienia wymagań w zakresie odporności ogniowej przez cały element wykonany z zastosowaniem określonego wyrobu. Profile różnych producentów różnie współpracują z różnymi rodzajami szkieł i daje się to zauważyć nawet wśród profili wykonanych z jednego rodzaju materiału (np. aluminium czy stali). Jeśli jeszcze nałożyć na to inne aspekty zmienne, jak wielkość tafli szklanych, ich ciężar, współczynnik kształtu czy sposób osadzenia, liczba możliwych konfiguracji do sprawdzenia rośnie bardzo szybko.
W 2008 roku Komitet Techniczny CEN/TC 127 przyjął normę EN 15254-4 Rozszerzone zastosowanie wyników badań odporności ogniowej – Ściany nienośne – Część 4: Konstrukcje przeszklone. Formułuje ona zasady, które mogą być wykorzystywane (pod określonymi warunkami) do rozszerzenia zastosowania klasyfikacji w zakresie odporności ogniowej przeciwpożarowych ścian przeszklonych. W marcu 2009 roku została opublikowana polskojęzyczna wersja tej normy. Należy jednak stwierdzić, że, mimo wyraźnego postępu, podane w tej normie reguły są nadal dosyć ograniczone. Wynika to przede wszystkim z trudności w odseparowaniu różnych wpływów na zachowanie całej przegrody w warunkach badania odporności ogniowej oraz zmian technologicznych w produkcji szkła, wyprzedzających możliwość zgromadzenia i uogólnienia wyników badań.
Zakład Badań Ogniowych ITB
wiecej informacji: Świat Szkła 7-8/2009
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
