Czytaj także -

Aktualne wydanie

2019 10 oladka

       10/2019

 

20190444Swiat-Szkla-V4B-BANNER-160x600-PLEDG 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

 

 

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

 

banner konferencja 04 2019

 RODO

 LiSEC SS Konfig 480x120

 

 GP19-480x105px

 

 GLASS 480X120

 

Ściany działowe z pustaków szklanych – badania oraz klasyfikacja w zakresie odporności ogniowej
Data dodania: 24.02.14


W artykule przedstawiono rozwiązania techniczne oraz metodę badań i ogólne zasady klasyfikacji w zakresie odporności ogniowej ścian działowych wykonanych z pustaków szklanych.

 

Wstęp [1], [8]

Pustaki szklane często błędnie nazywane są luksferami, jednak produkty te różnią się od siebie zarówno sposobem wykonania jak i właściwościami. Luksfery odlewane są jako pełne kawałki szkła, pustaki szklane natomiast zgrzewane są z dwóch wytłoczonych szklanych części, pomiędzy którymi pozostawiona jest pustka powietrzna lub próżnia. Pustaki szklane zdecydowanie lepiej niż luksfery przepuszczają światło, posiadają lepszą izolacyjność cieplną i akustyczną.

Szkło jest materiałem kruchym, dlatego też pustaki szklane najczęściej stosowane są do wykonywania ścian działowych.

Ściana działowa jest rodzajem wewnętrznej ściany budynku, nie stanowiącej jego konstrukcji. Zaprojektowana jest w taki sposób, aby nie przenosiła obciążeń ze stropów. 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].

Poniżej omówiono aspekty związane z odpornością ogniową. Zgodnie z Rozporządzeniem [1] ściany działowe powinny posiadać klasę odporności ogniowej od EI 15 do EI 60, w zależności od klasy odporności pożarowej budynku.

Klasyfikacja w zakresie odporności ogniowej ścian działowych z pustaków szklanych sporządzana jest wg normy PN-EN 13501-2+A1:2010 [5], na podstawie badań wykonanych zgodnie z normą PN-EN 1364-1:2001 [4].

 

2014-01-19-1

Rys. 1. Przekrój przez przykładowe rozwiązanie ściany działowej z pustaków szklanych

 

Przykładowe rozwiązania techniczne

Pustaki szklane, stosowane w ognioodpornych ścianach działowych, wykonywane są z grubej warstwy szkła (zazwyczaj o grubości około 20 mm). Ich wymiary, a w szczególności grubość całego pustaka zależne są od oczekiwanej klasy odporności ogniowej.

Pustaki łączone są na zaprawę murarską (grubość spoiny wynosi zazwyczaj około 10 mm), a pomiędzy poszczególnymi rzędami i kolumnami umieszczane jest zbrojenie. Po obwodzie ściany działowej z pustaków szklanych wykonane są dylatacje z wełny mineralnej umieszczonej np. w specjalnie wykonanym wrębie w konstrukcji mocującej.

Przekrój przez przykładowe rozwiązanie ściany działowej z pustaków szklanych przedstawiono na rys. 1.

 

2014-01-20-1

Fot. 1. Widok nienagrzewanej powierzchni ściany działowej z pustaków szklanych przed badaniem

 

Badanie odporności ogniowej [9]

Jedynym sposobem na określenie tego, czy dana ściana działowa wykonana z pustaków szklanych zachowa szczelność i izolacyjność ogniową przez czas określony w Rozporządzeniu [1], jest przeprowadzenie badania w zakresie odporności ogniowej.

Ściany działowe należy badać zgodnie z normą PN-EN 1364-1:2001 [4]. W przypadku ściany działowej z pustaków szklanych o symetrycznym rozwiązaniu przekroju wystarczy przeprowadzić badanie przy nagrzewaniu tylko z jednej strony. W przypadku niesymetrycznego rozwiązania przekroju należy przeprowadzić badanie z obu stron.

Element próbny nagrzewany jest wg standardowej krzywej temperatura-czas, przyjmowanej jako właściwej dla odzwierciedlenia w pełni rozwiniętego, następującego po rozgorzeniu pożaru wewnątrz budynku.

Podczas badania odporności ogniowej ścian działowych z pustaków szklanych sprawdzane są cztery kryteria skuteczności działania: szczelność ogniowa, izolacyjność ogniowa, promieniowanie i odporność na oddziaływanie mechaniczne.

Na fot. 1 przedstawiono ścianę działową z pustaków szklanych o deklarowanej odporności ogniowej EI 60 przed badaniem, na fot. 2÷7 podczas badania, a na fot. 8 po badaniu.

 

2014-01-20-2

Fot. 2. Widok nienagrzewanej powierzchni ściany działowej z pustaków szklanych w 30 minucie badania

 

2014-01-20-4

Fot. 3. Widok nagrzewanej powierzchni ściany działowej z pustaków szklanych w 30 minucie badania

 

2014-01-20-3

Fot. 4. Widok nienagrzewanej powierzchni ściany działowej z pustaków szklanych w 60 minucie badania

 

2014-01-20-5

Fot. 5. Widok nagrzewanej powierzchni ściany działowej z pustaków szklanych w 60 minucie badania

 

2014-01-20-7

Fot. 6. Widok nienagrzewanej powierzchni ściany działowej z pustaków szklanych w 80 minucie badania

 

2014-01-20-6

Fot. 7. Widok nagrzewanej powierzchni ściany działowej z pustaków szklanych w 80 minucie badania

 

2014-01-20-7

Fot. 8. Widok nagrzewanej powierzchni ściany działowej z pustaków szklanych po badaniu

 

Szczelność ogniowa to zdolność elementu konstrukcji, który pełni funkcję oddzielającą do wytrzymania oddziaływania ognia tylko z jednej strony bez przeniesienia ognia na stronę nienagrzewaną w wyniku przeniknięcia płomieni lub gorących gazów.

Podczas badania szczelność ogniowa sprawdzana jest za pomocą tamponu bawełnianego, szczelinomierzy lub wizualnie. Utrata szczelności następuje, gdy na nienagrzewanej powierzchni elementu próbnego pojawi się ogień ciągły trwający dłużej niż 10 s, lub gdy tampon bawełniany ulegnie zapaleniu w czasie 30 s od momentu przyłożenia go do elementu próbnego, lub gdy w wyniku działania ognia powstanie na tyle duża szczelina że możliwa będzie jej penetracja szczelinomierzem o grubości 25 mm, lub 6 mm na długości 150 mm.

Izolacyjność ogniowa to zdolność elementu konstrukcji do wytrzymania oddziaływania ognia tylko z jednej strony, bez przeniesienia ognia w wyniku znaczącego przepływu ciepła ze strony nagrzewanej na stronę nienagrzewaną.

Przyrost temperatury maksymalnej na nienagrzewanej powierzchni elementu próbnego sprawdzany jest za pomocą termoelementów powierzchniowych mocowanych do badanego elementu za pomocą kleju odpornego na temperaturę.

Przykładowy rozkład termoelementów na nienagrzewanej powierzchni ściany działowej z pustaków szklanych przedstawiono na rys. 2.

 

2014-01-20-9

Rys. 2. Przykładowy rozkład termoelementów wraz z miejscami pomiaru przemieszczeń na nienagrzewanej powierzchni ściany działowej z pustaków szklanych

 

Na rys. 3 i 4 przedstawione zostały wykresy wartości przyrostu temperatury w funkcji czasu na nienagrzewanej powierzchni elementu próbnego ściany działowej z pustaków szklanych o deklarowanej odporności ogniowej EI 60.

 

2014-01-21-1

Rys. 3. Przykładowy wykres przyrostu temperatury średniej (maksymalnej) na nienagrzewanej powierzchni ściany działowej z pustaków szklanych o deklarowanej odporności ogniowej EI 60

 

2014-01-21-2

Rys. 4. Przykładowy wykres przyrostu temperatury maksymalnej na nienagrzewanej powierzchni ściany działowej z pustaków szklanych o deklarowanej odporności ogniowej EI 60

 

Promieniowanie jest zdolnością 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 [3]. Przykładowy wykres wartości przyrostu promieniowania w funkcji czasu przedstawiono na rys. 5.

 

2014-01-21-3

Rys. 5. Przykładowy wykres promieniowania podczas badania ściany działowej z pustaków szklanych

 

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 – wahadła o dł. 2750 mm (±50) mierzonej od punktu zamocowania do środka worka.

Podczas badania w zakresie odporności ogniowej sprawdzana jest również deformacja elementu próbnego. Ugięcie mierzone jest w geometrycznym środku nienagrzewanej powierzchni ściany działowej (punkt P2 na rys. 2) oraz w środku wysokości, w odległości 50 mm od krawędzi swobodnej (punkt P1 na rys. 2). Na rys. 6 przedstawiono wykres ugięcia w funkcji czasu ściany działowej z pustaków szklanych o wymiarach 3x3 m. Dodatnie wartości deformacji oznaczają przemieszczenie elementu w kierunku do wnętrza pieca.

 

2014-01-21-4

Rys. 6. Przykładowy wykres deformacji podczas badania w zakresie odporności ogniowej ściany działowej z pustaków szklanych (kolor czerwony – deformacja mierzona w P1 wg rys. 2; kolor zielony – deformacja mierzona w P2 wg rys. 2)

 

Klasyfikacja w zakresie odporności ogniowej [6], [7], [9]

Ściany działowe z pustaków szklanych klasyfikowane są zgodnie z normą PN-EN 13501-2 [5], a klasa odporności ogniowej przyznawana jest na podstawie badania przeprowadzonego zgodnie z normą PN-EN 1364-1 [4]. Przy jej przyznawaniu pod uwagę brane są przedstawione wcześniej kryteria skuteczności działania, 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 180°C powyżej temperatury początkowej.

Promieniowanie (W) oceniane jest na podstawie czasu, w którym maksymalna wartość promieniowania mierzonego zgodnie z normą PN-EN 1363-2 [3] 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 PNEN 1363-2 [3], bez pogorszenia skuteczności działania w zakresie szczelności i/lub izolacyjności.

Norma PN-EN 13501-2 [5] dla ścian działowych definiuje klasy odporności ogniowej przedstawione w tabeli 2.

 

Podsumowanie

Działowe ściany z pustaków szklanych, przy spełnieniu odpowiednich kryteriów oraz precyzyjnym montażu, oprócz walorów estetycznych, izolacyjnych oraz łatwości utrzymania czystości, potrafią również spełnić wymagania z zakresu bezpieczeństwa pożarowego określonego w Rozporządzeniu [1]. Dzięki tym cechom, stanowią one bardzo atrakcyjną alternatywę dla typowych rozwiązań stosowanych w budownictwie, szczególnie w przypadku pomieszczeń, w których istotne jest podkreślenie indywidualnego charakteru wykończenia wnętrza.

(...)

 

Szczelność ogniowa to zdolność elementu konstrukcji, który pełni funkcję oddzielającą do wytrzymania oddziaływania ognia tylko z jednej strony bez przeniesienia ognia na stronę nienagrzewaną w wyniku przeniknięcia płomieni lub gorących gazów. 


Podczas badania szczelność ogniowa sprawdzana jest za pomocą tamponu bawełnianego, szczelinomierzy lub wizualnie. Utrata szczelności następuje, gdy na nienagrzewanej powierzchni elementu próbnego pojawi się ogień ciągły trwający dłużej niż 10 s, lub gdy tampon bawełniany ulegnie zapaleniu w czasie 30 s od momentu przyłożenia go do elementu próbnego, lub gdy w wyniku działania ognia powstanie na tyle duża szczelina że możliwa będzie jej penetracja szczelinomierzem o grubości 25 mm, lub 6 mm na długości 150 mm.

 

2014-01-20-3

 

Fot. 4. Widok nienagrzewanej powierzchni ściany działowej z pustaków szklanych w 60 minucie badania

 


Izolacyjność ogniowa to zdolność elementu konstrukcji do wytrzymania oddziaływania ognia tylko z jednej strony, bez przeniesienia ognia w wyniku znaczącego przepływu ciepła ze strony nagrzewanej na stronę nienagrzewaną.


Przyrost temperatury maksymalnej na nienagrzewanej powierzchni elementu próbnego sprawdzany jest za pomocą termoelementów powierzchniowych mocowanych do badanego elementu za pomocą kleju odpornego na temperaturę.


Przykładowy rozkład termoelementów na nienagrzewanej powierzchni ściany działowej z pustaków szklanych przedstawiono na rys. 2.

 

2014-01-20-4

Fot. 3. Widok nagrzewanej powierzchni ściany działowej z pustaków szklanych w 30 minucie badania

 

2014-01-20-5

 

Fot. 5. Widok nagrzewanej powierzchni ściany działowej z pustaków szklanych w 60 minucie badania

 

2014-01-20-6

 

Fot. 7. Widok nagrzewanej powierzchni ściany działowej z pustaków szklanych w 80 minucie badania


Na rys. 3 i 4 przedstawione zostały wykresy wartości przyrostu temperatury w funkcji czasu na nienagrzewanej powierzchni elementu próbnego ściany działowej z pustaków szklanych o deklarowanej odporności ogniowej EI 60.


Promieniowanie jest zdolnością 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 [3]. Przykładowy wykres wartości przyrostu promieniowania w funkcji czasu przedstawiono na rys. 5.

 

 

2014-01-20-7

Fot. 6. Widok nienagrzewanej powierzchni ściany działowej z pustaków szklanych w 80 minucie badania 

 

 


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 – wahadła o dł. 2750 mm (±50) mierzonej od punktu zamocowania do środka worka.


Podczas badania w zakresie odporności ogniowej sprawdzana jest również deformacja elementu próbnego.


Ugięcie mierzone jest w geometrycznym środku nienagrzewanej powierzchni ściany działowej (punkt P2 na rys. 2) oraz w środku wysokości, w odległości 50 mm od krawędzi swobodnej (punkt P1 na rys. 2).


Na rys. 6 przedstawiono wykres ugięcia w funkcji czasu ściany działowej z pustaków szklanych o wymiarach 3x3 m. Dodatnie wartości deformacji oznaczają przemieszczenie elementu w kierunku do wnętrza pieca.

 

2014-01-20-8

Fot. 8. Widok nagrzewanej powierzchni ściany działowej z pustaków szklanych po badaniu

 


Klasyfikacja w zakresie odporności ogniowej [6], [7], [9]
Ściany działowe z pustaków szklanych klasyfikowane są zgodnie z normą PN-EN 13501-2 [5], a klasa odporności ogniowej przyznawana jest na podstawie badania przeprowadzonego zgodnie z normą PN-EN 1364-1 [4].

 

2014-01-20-9

Rys. 2. Przykładowy rozkład termoelementów wraz z miejscami pomiaru przemieszczeń na nienagrzewanej powierzchni ściany działowej z pustaków szklanych

 

 

Przy jej przyznawaniu pod uwagę brane są przedstawione wcześniej kryteria skuteczności działania, 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.

 

2014-01-21-1

 

Rys. 3. Przykładowy wykres przyrostu temperatury średniej (maksymalnej) na nienagrzewanej powierzchni ściany działowej z pustaków szklanych o deklarowanej odporności ogniowej EI 60


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 180°C powyżej temperatury początkowej.

 

2014-01-21-2

Rys. 4. Przykładowy wykres przyrostu temperatury maksymalnej na nienagrzewanej powierzchni ściany działowej z pustaków szklanych o deklarowanej odporności ogniowej EI 60

 


Promieniowanie (W) oceniane jest na podstawie czasu, w którym maksymalna wartość promieniowania mierzonego zgodnie z normą PN-EN 1363-2 [3] nie przekracza 15 kW/m2

 

2014-01-21-3

Rys. 5. Przykładowy wykres promieniowania podczas badania ściany działowej z pustaków szklanych


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 [3], bez pogorszenia skuteczności działania w zakresie szczelności i/lub izolacyjności. Norma PN-EN 13501-2 [5] dla ścian działowych definiuje klasy odporności ogniowej przedstawione w tabeli 2.

 

2014-01-21-4

Rys. 6. Przykładowy wykres deformacji podczas badania w zakresie odporności ogniowej ściany działowej z pustaków szklanych (kolor czerwony – deformacja mierzona w P1 wg rys. 2; kolor zielony – deformacja mierzona w P2 wg rys. 2)


Podsumowanie
Działowe ściany z pustaków szklanych, przy spełnieniu odpowiednich kryteriów oraz precyzyjnym montażu, oprócz walorów estetycznych, izolacyjnych oraz łatwości utrzymania czystości, potrafią również spełnić wymagania z zakresu bezpieczeństwa pożarowego określonego w Rozporządzeniu [1]. Dzięki tym cechom, stanowią one bardzo atrakcyjną alternatywę dla typowych rozwiązań stosowanych w budownictwie, szczególnie w przypadku pomieszczeń, w których istotne jest podkreślenie indywidualnego charakteru wykończenia wnętrza.

 

2014-01-28-2

 


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, Poz.690), z późniejszymi zmianami
[2] PN-EN 1363-1:2012 Badania odporności ogniowej Część 1: Wymagania ogólne
[3] PN-EN 1363-2 Badania odporności ogniowej. Cześć 2: Procedury alternatywne i dodatkowe.
[4] PN-EN 1364-1:2001 Badanie odporności ogniowej elementów nienośnych – Część 1: Ściany
[5] PN-EN 13501-2+A1:2010 Klasyfikacja ogniowa wyrobów budowlanych i elementów budynków – Część 2: Klasyfikacja na podstawie badań odporności ogniowej, z wyłączeniem instalacji wentylacyjnych
[6] Roszkowski P., Sędłak B.: Metodyka badań odporności ogniowej przeszklonych ścian działowych, „Świat Szkła” 9/2011, 59-64.
[7] Roszkowski P., Sędłak B.: Klasyfikacja w zakresie odporności ogniowej przeszklonych ścian działowych, „Świat Szkła” 7-8/2012, 54-59.
[8] Laskowska Z., Kosiorek M.: Bezpieczeństwo pożarowe ścian działowych przeszklonych – badania i rozwiązania, „Świat Szkła” nr spec. styczeń, 16-21, 2008
[9] Sędłak B.: Systemy przegród aluminiowo szklanych o określonej klasie odporności ogniowej, „Świat Szkła”, 10/2013, 30-33, 41.

 

 

 

 

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 01/2014

 

 

 

Czytaj także --

 

 

01 chik
01 chik