Czytaj także -

Aktualne wydanie

SS-09-2018-okladka

20180813-BANNER-160X600-V1-PL-GLASSTECEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

konferencja 12 kwietnia 2018 1a

baner-2-krzywe

baner konferencja 12 2017

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 RODO

 

25575923 

  

480x100px RFT18 engl

 

abs banner 480x120 English

 

glass2018 480x120  

 lisec SS FastLAne

 

20180817doe12 baner-480-100

 

Systemy przegród aluminiowo-szklanych o określonej klasie odporności ogniowej
Data dodania: 28.11.13

 W niniejszym artykule przedstawiono rozwiązania techniczne zastosowane w systemach ścian działowych o określonej klasie odporności ogniowej, wykonanych z połączenia szkła i aluminium, a także procedurę i przykładowe wyniki badań oraz ogólne zasady klasyfikacji w zakresie odporności ogniowej konstrukcji tego typu.

Wprowadzenie

Ściana działowa jest rodzajem wewnętrznej ściany budynku, nie stanowi ona jego konstrukcji, a więc zaprojektowana jest w taki sposób aby nie była poddana żadnym innym obciążeniom poza ciężarem własnym. Jednakże z uwagi na to, że wydziela pomieszczenia w budynku powinna spełniać wymagania dotyczące dźwiękoszczelności i odporności ogniowej. Wymagania te są ściśle określone w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1].

W niniejszym artykule rozpatrywane będą tylko aspekty związane z odpornością ogniową. Wymagane klasy odporności ogniowej ścian działowych określone we wspomnianym Rozporządzeniu, w przypadku różnych klas odporności pożarowej budynku zestawione zostały w tabeli 1.

 

2013-10-30-1

Gdzie:
E - szczelność ogniowa (w minutach), określona zgodnie z Polską Normą dotyczącą zasad ustalania klas odporności ogniowej elementów budynku,
I - izolacyjność ogniowa (w minutach), określona j.w.
( - ) - nie stawia się wymagań. 

 

Rozwiązania techniczne [4]

Aluminiowo-szklane ściany działowe o określonej klasie odporności ogniowej posiadają konstrukcję szkieletową, w której przestrzenie pomiędzy aluminiowymi profilami wypełnione są odpowiedniego rodzaju przeszkleniem.

Jako przeszklenie w tego typu ścianach najczęściej stosowane są szyby wielowarstwowe, w których pomiędzy warstwami szkła (hartowanego lub półhartowanego) znajdują się przekładki (warstwy ognioochronne) lub żel pęczniejący pod wpływem temperatury.

Najczęściej stosowanymi profilami są profile trzykomorowe wykonane z dwóch kształtowników aluminiowych połączonych ze sobą przekładką termiczną (np. z poliamidu zbrojonego włóknem szklanym). W celu zapewnienia izolacyjności profili szkieletu i ograniczenia niekorzystnego wpływu oddziaływań termicznych, w komorach profili umieszczane są wkłady ogniochronne (np. płyty gipsowo-kartonowe, silikatowo- cementowe, krzemianowo-wapniowe). Stosowanie profili trzykomorowych jest dobrym rozwiązaniem z ekonomicznego punktu widzenia, ponieważ na tych samych profilach, zmieniając rodzaj lub stopień ich wypełnienia wkładami ogniochronnymi, czy też rozmiar przekładki termicznej między kształtownikami (zmiana przekroju środkowej komory) osiągnąć można różne klasy odporności ogniowej.

Przykładowy przekrój profilu trzykomorowego z zamocowanym przeszkleniem przedstawiono na rys. 1. Na rysunku zauważyć można występujące pomiędzy profilem a przeszkleniem uszczelki pęczniejące. Uszczelki te pod wpływem temperatury zwiększają swoją objętość, dzięki czemu zamykają szczeliny, przez które mógłby przedostać się ogień.

 

2013-10-30-2

Rys. 1. Przekrój przez aluminiowy profil trzykomorowy

 

Badanie odporności ogniowej [2], [4], [5], [7]

Ponieważ sam projekt ściany działowej nie daje jednoznacznej odpowiedzi na to, czy zachowa ona szczelność i izolacyjność ogniową przez czas określony w Rozporządzeniu [1] i przedstawiony w tabeli 1, należy wykonać badanie w zakresie odporności ogniowej.

Ściany działowe powinny być badane zgodnie z normą PN-EN 1364-1 [6]. Badanie odporności ogniowej przeprowadza się przy nagrzewaniu z jednej strony dla ścian o symetrycznym rozwiązaniu przekroju lub z dwóch stron przy rozwiązaniu niesymetrycznym.

Nagrzewanie elementu próbnego odbywa się wg tzw. standardowej krzywej temperatura-czas, określonej wzorem 3.1, przyjmowanej jako właściwej dla odzwierciedlenia pożaru wewnątrz budynku (w pełni rozwiniętego, następującego po rozgorzeniu). Przykładowy wykres nagrzewania elementu próbnego przedstawiono na rys. 2.

T = 345 log10 (8t + 1) + 20…   (3.1)

Gdzie:
T - średnia temperatura w piecu, w stopniach Celsjusza;
t - czas od początku badania w minutach

 

2013-10-31-1

Rys. 2. Przykładowy wykres nagrzewania elementu badanego

 

Podczas badania odporności ogniowej ściany działowej sprawdzane są następujące kryteria skuteczności działania:

  • szczelność ogniowa (E),
  • izolacyjność ogniowa (I),
  • promieniowanie (W),
  • odporność na oddziaływanie mechaniczne (M).

 

2013-10-31-2

Rys. 3. Przykładowy rozkład temperatur na szybie w ścianie aluminiowo-szklanej o deklarowanej odporności ogniowej EI 30

 

 

2013-10-31-3

Rys. 4. Przykładowy rozkład temperatur na szybie w ścianie aluminiowo-szklanej o deklarowanej odporności ogniowej EI 60

 

2013-10-31-4

Rys. 5. Przykładowy rozkład temperatur na profilach w ścianie aluminiowo szklanej o deklarowanej odporności ogniowej EI 30

 

2013-10-31-5

Rys. 6. Przykładowy rozkład temperatur na profilach w ścianie aluminiowo szklanej o deklarowanej odporności ogniowej EI 60

2013-10-31-6

Rys. 7. Przykładowy wykres promieniowania podczas badania

 

 

Szczelność ogniowa
Szczelność ogniowa zachowana jest, jeżeli:
- tampon bawełniany nie ulegnie zapaleniu przez okres 30 sekund od momentu przyłożenia go do elementu próbnego;
- penetracja szczelinomierzem o grubości 25 mm, lub 6 mm na długości 150 mm, przykładanego do powstałej w wyniku działania ognia szczeliny nie była możliwa;
- nie wystąpiło utrzymanie się płomienia po stronie nienagrzewanej (nie pojawił się tam ogień ciągły trwający dłużej niż 10 s)

 

Izolacyjność ogniowa
Izolacyjnością ogniową nazywamy zdolność danego elementu próbnego, będącego oddzielającym elementem konstrukcji budowlanej, poddanego działaniu ognia z jednej strony, do ograniczenia przyrostu temperatury na powierzchni nienagrzewanej powyżej danego poziomu.
Weryfikacja przyrostu temperatury średniej i maksymalnej na nienagrzewanej powierzchni przeprowadzana jest za pomocą termoelementów powierzchniowych, które mocowane są do badanego elementu za pomocą kleju odpornego na temperaturę.
Na rys. 3÷6 przedstawione zostały wykresy wartości przyrostu temperatury w funkcji czasu na szybach i na profilach z różnych badań odporności ogniowej.


Promieniowanie
Promieniowanie jest to zdolność elementu konstrukcji do wytrzymania oddziaływania ognia tylko z jednej strony tak, aby ograniczyć prawdopodobieństwo przeniesienia ognia w wyniku znaczącego wypromieniowania ciepła albo poprzez element albo z jego powierzchni nienagrzewanej do sąsiadujących materiałów. Sposób pomiaru określa norma PN-EN 1363-2 [7].
Na rys. 7 przedstawiono przykładowy wykres wartości przyrostu promieniowania w funkcji czasu (W1 – przyrost promieniowania mierzony dla całego elementu, W2 – przyrost promieniowania mierzony dla największej tafli szklanej).
Odporność na oddziaływanie mechaniczne W przypadku pożaru wpływ na odporność ogniową ściany działowej mogą mieć uderzenia powstałe w wyniku uszkodzenia innych elementów konstrukcji lub przedmiotów narażonych na oddziaływanie ognia.


Odporność na oddziaływanie mechaniczne
sprawdzana jest poprzez uderzenie w ścianę działową tzw. elementem uderzającym (eliptycznym workiem wypełnionym śrutem ołowianym).
Element uderzający podwieszony jest do stalowego kabla przymocowanego do stałego punktu na stanowisku badawczym i tak zamocowany aby w stanie spoczynku tylko dotykał elementu próbnego w przewidywanym miejscu uderzenia.
Energię uderzenia uzyskuje się poprzez wahadłowe opadnięcie elementu uderzającego (wahadło o długości 2750 mm (±50) – od punktu zamocowania do środka worka).

 

 

2013-10-32-1

Rys. 8. Rozkład termoelementów

 

Ogólne zasady klasyfikacji [3], [8]
Aluminiowo-szklane ściany działowe klasyfikowane są zgodnie z normą PN-EN 13501-2 [8], a klasa odporności ogniowej przyznawana jest na podstawie badania przeprowadzonego zgodnie z normą PN-EN 1364-1 [6]. Przy jej przyznawaniu pod uwagę brane są kryteria skuteczności działania przedstawione w p. „Badania odporności ogniowej”, które to oceniane są w następujący sposób:
- szczelność ogniowa (E) – oceniana jest na podstawie trzech aspektów: zapalenia tamponu bawełnianego, utrzymywania się płomienia na powierzchni nienagrzewanej, pęknięć lub otworów przekraczających dopuszczalne wymiary; w przypadku, gdy element klasyfikowany jest tylko w zakresie szczelności ogniowej bez uwzględnienia klasyfikacji izolacyjności ogniowej, nie bierze się pod uwagę kryterium związanego z zapaleniem się tamponu bawełnianego;
- izolacyjność ogniowa (I) – oceniana jest na podstawie przyrostów temperatury na nienagrzewanej powierzchni elementu próbnego (przyrost temperatury średniej ograniczony jest do 140°C powyżej początkowej średniej temperatury, natomiast przyrost temperatury maksymalnej w dowolnym punkcie badanej ściany działowej ograniczony jest do 180oC powyżej temperatury początkowej);
- promieniowanie (W) – oceniane jest na podstawie czasu, w którym maksymalna wartość promieniowania mierzonego zgodnie z normą PN-EN 1363-2 [7] nie przekracza 15 kW/m2
- odporność na oddziaływanie mechaniczne (M) – oceniana jest (po osiągnięciu wymaganego czasu klasyfikacyjnego) na podstawie czasu po którym element wytrzymał uderzenie zgodne z normą PN EN 1363-2 [7] bez pogorszenia skuteczności działania w zakresie szczelności i/lub izolacyjności.
Norma PN-EN 13501-2 dla ścian działowych definiuje klasy odporności ogniowej przedstawione w tabeli 2.

 

2013-10-32-2

Rys. 9. Porównanie średniego przyrostu temperatury na słupach (kolor czerwony – profile z wkładem ogniochronnym w środkowej komorze; kolor niebieski – profile z wkładem ogniochronnym we wszystkich komorach)

 

2013-10-32-3

Rys. 10. Porównanie średniego przyrostu temperatury na ramie (kolor czerwony – profile z wkładem ogniochronnym w środkowej komorze; kolor niebieski – profile z wkładem ogniochronnym we wszystkich komorach)

 

 

 


Porównanie przyrostów temperatury w zależności od stopnia wypełnienia komór
Porównanie sporządzone zostało dla dwóch ścian działowych o takich samych wymiarach oraz takim samym schemacie konstrukcyjnym. Ściany różniły się rodzajem zastosowanego szkła oraz stopniem wypełnienia komór profili szkieletu.


Do porównania użyto profili o tych samych wymiarach (komora środkowa o przekroju 38×42 mm – w przypadku ramy i słupów oraz 38×22 mm – w przypadku rygli; komory skrajne o przekroju 20×43 mm – w przypadku ramy i słupów oraz 20×23 – w przypadku rygli) z wkładami ogniochronnymi z płyty silikatowo-cementowej.

 

2013-10-33-4

 

Badanie przeprowadzone na ścianie działowej z profilami wypełnionymi tylko w środkowej komorze trwało 37,5 min (badanie 1), natomiast badanie z profilami wypełnionymi we wszystkich komorach – 68 minut (badanie 2). Obydwa badania zakończyły się z powodu utraty szczelności przez element próbny, przez co dalsze ich prowadzenie nie było możliwe, gdyż stanowiło zagrożenie dla personelu i aparatury badawczej.


Na rysunkach 9÷13 przedstawiono wyniki porównania przyrostów temperatury na nienagrzewanej powierzchni pomiędzy profilami, z wypełnioną tylko środkową komorą i z wypełnionymi wszystkimi komorami. Przyrosty temperatury mierzone były na ramie, słupach oraz ryglach ściany w miejscach przedstawionych na rys. 8.

Zarówno w przypadku badania z profilami z wypełnioną tylko środkową komorą, jak i w badaniu z profilami wypełnionymi we wszystkich komorach, największy przyrost temperatury zarejestrowano w punkcie P4 (T=104°C w 30’ i T=141,4°C w 37’ 30’’ w przypadku badania 1 oraz T=114,6°C w 37’30’’ minucie T=177,8°C w 60’ i T=191,2°C w 68’ w przypadku badania 2).


Rys. 9, 10 i 11 przedstawiają porównanie średniego przyrostu temperatury odpowiednio na słupach, ramie i ryglach (kolorem czerwonym oznaczono profile z wkładem ogniochronnym w środkowej komorze; kolorem niebieskim profile z wkładem ogniochronnym we wszystkich komorach). Zauważyć można, że maksymalna wartość średniego przyrostu temperatury na profilach z wypełnioną tylko środkową komorą – osiągnięta w 37,5’ w przypadku profili z wypełnionymi wszystkimi komorami – osiągnięta została dopiero w 51’, 66’ i 49’ odpowiednio dla słupów, ramy i rygli.


Na rys. 12 przedstawiono różnicę pomiędzy przyrostem średniej temperatury na nienagrzewanej powierzchni profili z wkładem ogniochronnym tylko w środkowej komorze i profili z wkładem ogniochronnym we wszystkich komorach (kolorem czerwonym oznaczono różnicę dla słupów, kolorem zielonym różnicę dla ramy, kolorem niebieskim różnice dla rygli).


Na rys. 13 przedstawiono porównanie średniego przyrostu temperatury na wszystkich profilach (kolorem czerwonym oznaczono profile z wkładem ogniochronnym w środkowej komorze; kolorem niebieskim profile z wkładem ogniochronnym we wszystkich komorach).

 

2013-10-33-1

 

Rys. 11. Porównanie średniego przyrostu temperatury na ryglach (kolor czerwony – profile z wkładem ogniochronnym w środkowej komorze; kolor niebieski – profile z wkładem ogniochronnym we wszystkich komorach)

2013-10-33-2

 

Rys. 12. Różnica pomiędzy przyrostem średniej temperatury na nienagrzewanej powierzchni profili z wkładem ogniochronnym tylko w środkowej komorze i profili z wkładem ogniochronnym we wszystkich komorach (kolor czerwony – słupy; kolor zielony rama; kolor niebieski – rygle)

2013-10-33-3

Rys. 13. Porównanie średniego przyrostu temperatury na wszystkich profilach (kolor czerwony – profile z wkładem ogniochronnym w środkowej komorze; kolor niebieski – profile z wkładem ogniochronnym we wszystkich komorach)


Podsumowanie
Odporność ogniowa aluminiowo-szklanych ścian działowych zależna jest od wielu czynników, takich jak: rodzaj zastosowanych profili szkieletu, wkładów izolacyjnych wewnątrz profili i stopnia wypełnienia komór profili, a także rodzaj zastosowanego szkła, rozmiary tafli szklanych, współczynnik kształtu szyb i sposób osadzenia przeszkleń.


Nawet niewielka zmiana w konstrukcji ściany działowej może w znaczący sposób obniżyć jej odporność ogniową, dlatego też określenie rzeczywistej klasy odporności ogniowej aluminiowo-szklanej ściany działowej możliwe jest wyłącznie na podstawie wyników badań odporności ogniowej elementów próbnych tych ścian.


Bibliografia
[1] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. Nr 75 z dnia 15 Czerwca 2002 r., poz.690)
[2] Roszkowski P., Sędłak B. Metodyka badań odporności ogniowej przeszklonych ścian działowych „Świat Szkła” 9/2011
[3] Roszkowski P., Sędłak B.: Klasyfikacja w zakresie odporności ogniowej przeszklonych ścian działowych, Świat szkła 7-8/2012
[4] Laskowska Z., Kosiorek M. Bezpieczeństwo pożarowe ścian działowych przeszklonych – badania i rozwiązania „Świat Szkła” 1/2008
[5] Sędłak B. Badania odporności ogniowej przeszklonych ścian osłonowych – Część 1 „Świat Szkła” 9/2012
[6] PN-EN 1364-1:2001 – Badanie odporności ogniowej elementów nienośnych – Część 1: Ściany
[7] PN-EN 1363-2 Badania odporności ogniowej. Cześć 2: Procedury alternatywne i dodatkowe.
[8] PN-EN 13501-2 Klasyfikacja ogniowa wyrobów budowlanych i elementów budynków – Część 2: Klasyfikacja na podstawie wyników badań odporności ogniowej, z wyłączeniem instalacji wentylacyjnej.

 

(...)

 

mgr inż. Bartłomiej Sędłak
Zakład Badań Ogniowych ITB
Wojskowa Akademia Techniczna

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 
Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne

Więcej informacj: Świat Szkła 10/2013

 

 

Czytaj także --

 

 

01 chik
01 chik