Newsletter

Login Form



Czytaj także -

Aktualne wydanie

2017 3 okładka

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

 

 

 

baner mochnik colorimo 750X100

 

Odporność ogniowa ścian osłonowych z dużymi przeszkleniami Część 1
Data dodania: 29.03.14

Ściana osłonowa to, zgodnie z definicją podaną w normie wyrobu PN-EN 13830:2005 [2] ściana, która zwykle składa się z pionowych i poziomych elementów, połączonych ze sobą i zakotwionych do konstrukcji nośnej budynku, tworząc lekkie, ciągłe pokrycie zamykające przestrzeń, które spełnia samodzielnie lub w połączeniu z konstrukcją budynku wszystkie normalne funkcje ściany zewnętrznej, lecz nie przejmuje żadnych właściwości nośnych konstrukcji budynku.

 

Wymagania

Ściany tego typu wykonywane są najczęściej jako konstrukcje szkieletowe, w których przestrzenie pomiędzy metalowymi lub drewnianymi profilami wypełniane są taflami z przezroczystego lub matowego szkła. Zgodnie z trendami obowiązującymi w dzisiejszej architekturze przeszklenia wypełniające ściany osłonowe powinny być dużych rozmiarów, co stanowi dosyć spore wyzwanie, szczególnie w przypadku ścian osłonowych, dla których wymagana jest określona klasa odporności ogniowej.

Zgodnie z wymaganiami zapisanymi w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (z późniejszymi zmianami) [1] ściany osłonowe, jako nienośne elementy budynku, powinny być zaprojektowane i wykonane w sposób zapewniający w razie pożaru: ograniczenie rozprzestrzeniania się ognia i dymu w budynku, ograniczenie rozprzestrzeniania się pożaru na obiekty sąsiednie, umożliwienie ewakuacji użytkowników oraz zapewnienie bezpieczeństwa ekipom ratowniczym. Ściany zewnętrzne budynku (do których to zaliczane są ściany osłonowe) powinny być nierozprzestrzeniającymi ognia (w niektórych przypadkach dopuszcza się słabo rozprzestrzeniające ogień), co może stanowić pewien problem w przypadku ścian osłonowych o drewnianym szkielecie.

Ponadto zgodnie z Rozporządzeniem [1] ściany zewnętrzne budynku powinny posiadać klasę odporności ogniowej od EI 30 (o↔i) do EI 120 (o↔i), w zależności od klasy odporności pożarowej budynku, przy czym wymagania te dotyczą w głównej mierze pasa międzykondygnacyjnego wraz z połączeniem ze stropem.

W przypadku budynku wielokondygnacyjnego, w ścianach zewnętrznych powinny być wykonane pasy międzykondygnacyjne o wysokości co najmniej 0,8 m, przy czym za równorzędne rozwiązania uznaje się oddzielenia poziome w formie daszków, gzymsów i balkonów o wysięgu co najmniej 0,5 m lub też inne oddzielenia poziome i pionowe o sumie wysięgu i wymiaru pionowego co najmniej 0,8 m (w przypadku gdy ściany te znajdują się nad strefą pożarową PM, o gęstości obciążenia ogniowego powyżej 1000 MJ/m2, wysokość pasa międzykondygnacyjnego powinna wynosić min. 1,2 m, a za równorzędne rozwiązanie uznaje się oddzielenia poziome w formie daszków, gzymsów i balkonów o wysięgu co najmniej 0,8 m lub też inne oddzielenia poziome i pionowe o sumie wysięgu i wymiaru pionowego co najmniej 1,2 m).

W Rozporządzeniu [1] wymagania stawiane są również elementom okładzin elewacyjnych, które powinny być mocowane do konstrukcji budynku w sposób uniemożliwiający ich odpadanie w przypadku pożaru, w czasie krótszym niż wynikający z wymaganej klasy odporności ogniowej dla ściany zewnętrznej, a w przypadku budynków o wysokości przekraczającej 25 m, dodatkowo okładzina elewacyjna i jej zamocowania mechaniczne, znajdujące się na wysokości powyżej 25 m nad poziomem terenu powinny być wykonane z materiałów niepalnych.

 

2014-03-16-1

Rys. 1. Przykładowy przekrój przez profil metalowy

 

Rozwiązania techniczne

Ściany osłonowe z dużymi przeszkleniami, o określonej klasie odporności ogniowej wykonywane są najczęściej jako konstrukcje o drewnianym, stalowym lub aluminiowym szkielecie. Zastosowane muszą być odpowiednie profile, zapewniające przeniesienie obciążenia dużymi przeszkleniami bez przekroczenia kryteriów danej klasy odporności ogniowej. Przekroje przez przykładowe profile przedstawiono na rys. 1 (profil metalowy) i 2 (profil drewniany).

 

2014-03-17-1

Rys. 2. Przykładowy przekrój przez profil drewniany

 

Profile metalowe (aluminiowe lub stalowe) posiadają najczęściej przekrój skrzynkowy. Wewnątrz metalowych profili często umieszczane są specjalne wkłady wzmacniające, najczęściej wykonane z tego samego rodzaju materiału co profil. Ponadto profile te wypełniane są wkładami izolacyjnymi (ogniochronnymi). W zależności od przyjętego rozwiązania, właściwego dla danej klasy odporności ogniowej ściany osłonowej, dobiera się rodzaj (materiał) wkładów izolacyjnych, lub nie stosuje się wypełnienia. Wkłady izolacyjne najczęściej wykonuje się z płyt gipsowokartonowych, silikatowo-cementowych lub krzemianowo- wapniowych.

Profile drewniane wykonane są najczęściej z drewna klejonego jako profile pełne.

Zarówno w przypadku profili drewnianych, jak i metalowych, szyby mocowane są najczęściej przy użyciu metalowych listew dociskowych, które to przykręcane są do profilu śrubami stalowymi (poprzez podkładki), a następnie przykrywane listwą maskującą. Dla uszczelnienia mocowania, po jego obwodzie stosuje się uszczelki z kauczuku syntetycznego EPDM.

Istotnym elementem występującym bardzo często zarówno w jednym, jak i w drugim rozwiązaniu są uszczelki pęczniejące. Pod wpływem temperatury zwiększają one swoją objętość i zamykają przestrzenie, przez które mógłby przedostać się ogień.

Szyby, podobnie jak sposób wypełnia profili, dobierane są w zależności od przewidywanej klasy odporności ogniowej ściany osłonowej. Najczęściej stosuje się szyby zespolone składające się z szyby ognioochronnej (zestawu tafli szklanych hartowanych przedzielanych pęczniejącym pod wpływem temperatury żelem) zespolonej z szybą zewnętrzną. Grubość hartowanych tafli szklanych, ich ilość oraz grubość żelu przedzielającego tafle jest precyzyjnie dobierana dla szyb przeznaczonych do stosowania w ścianach osłonowych o danej klasie odporności ogniowej.

 

2014-03-18-1

 

Badania odporności ogniowej

Normy badawcze i warunki nagrzewania

Klasa odporności ogniowej ściany osłonowej określana jest na podstawie badania w zakresie odporności ogniowej, które należy przeprowadzić w akredytowanym laboratorium (np. Zakład Badań Ogniowych Instytutu Techniki Budowlanej).

Ściany osłonowe w pełnej konfiguracji powinny być badane zgodnie z normą PN-EN 1364-3 [6], natomiast części ścian osłonowych (np. pas międzykondygnacyjny) zgodnie z PN-EN 1364-4 [7]. Z uwagi na tematykę związaną z dużymi przeszkleniami w niniejszym artykule przedstawiona będzie tylko metodyka badań ścian osłonowych w kompletnym zestawie, czyli badanych zgodnie z pierwszą z wymienionych norm. Tabela 1 oraz rys. 3 przedstawiają właściwą metodę badania w zależności od typu ściany zewnętrznej.

 

2014-03-17-2

Rys. 3. Właściwa metoda badania w zależności od typu ściany zewnętrznej (oznaczenia 1÷10 zgodnie z tabelą 1)

 

Odporność ogniowa systemów ścian osłonowych określona być może w 2 przypadkach: w warunkach nagrzewania od wewnątrz i zewnątrz. Nagrzewanie od wewnątrz prowadzone jest wg krzywej standardowej, przyjmowanej jako właściwej dla odzwierciedlenia pożaru wewnątrz budynku i określonej w PNEN 1363-1 [3] wzorem:

T = 345 log10 (8t + 1) + 20

Gdzie T oznacza temperaturę w stopniach Celsjusza, a t czas od początku badania w minutach.

Nagrzewanie od zewnątrz odzwierciedlające pożar na zewnątrz budynku prowadzone jest wg krzywej zewnętrznej, określonej w PN-EN 1363-2 [4] wzorem:

T = 660 (1 – 0,687e-0,32t – 0,313e-3,8t) + 20

Wykres krzywej standardowej oraz krzywej zewnętrznej przedstawiony został na rys. 4.

 

2014-03-18-2

Rys. 4. Krzywe nagrzewania

 

Element próbny i konstrukcja mocująca

Projekt elementu próbnego powinien być sporządzony w taki sposób, aby element próbny był w pełni reprezentatywny dla konstrukcji stosowanej w praktyce (łącznie ze złączami kompensacyjnymi, liniowymi uszczelnieniami szczeliny, wykończeniami powierzchni i wyposażeniem, które to są istotne i mogą mieć wpływ na zachowanie elementu podczas badania) lub wykonany w celu uzyskania najszerszego zakresu bezpośredniego wykorzystania wyników badania.

W przypadku badań ścian osłonowych z dużymi przeszkleniami istotne jest, aby w elemencie próbnym znalazły się największe oczekiwane przez Zleceniodawcę badania wymiary przeszkleń (zarówno w układzie poziomym, jak i pionowym). Zleceniodawca nie będzie mógł stosować w praktyce przeszkleń o większych wymiarach niż te, które zostały przebadane. Kolejną, równie istotną sprawą jest zastosowanie w badaniu maksymalnego oczekiwanego rozstawu kotew mocujących słupy, ponieważ nie będzie możliwe konstruowanie w praktyce danej ściany osłonowej w budynkach o większym rozstawie stropów niż ten, który został sprawdzony w badaniu.

Warunki te powodują konieczność badania bardzo dużych elementów próbnych. Stanowi to ogromne wyzwanie zarówno dla producentów tego typu rozwiązań, jak i dla laboratoriów badawczych, które muszą dostosować swoje możliwości badawcze do wymagań zleceniodawców.

 

2014-03-19-1

Fot. 1. Widok elementu próbnego przed badaniem na małym piecu w Laboratorium Zakładu Badań Ogniowych ITB w Pionkach

 

Na fot. 1 przedstawiono widok nienagrzewanej powierzchni elementu próbnego przed badaniem w małym piecu w Laboratorium Zakładu Badań Ogniowych ITB w Pionkach. Element próbny przedstawiony na tej fotografii przygotowany był do badania przy oddziaływaniu ognia od zewnątrz. Maksymalne wymiary przeszklenia w przedstawionym elemencie wynosiły 1,5x2,5 m (szer. x wys.), natomiast rozstaw między mocowaniami słupów wynosił 4 m.

 

2014-03-19-2

Fot. 2. Widok elementu próbnego przed badaniem na średnim piecu w Laboratorium Zakładu Badań Ogniowych ITB w Pionkach

 

No fot. 2 przedstawiono widok nienagrzewanej powierzchni elementu próbnego przed badaniem w średnim piecu w Laboratorium Zakładu Badań Ogniowych ITB w Pionkach. Element próbny przedstawiony na tej fotografii przygotowany był do badania przy oddziaływaniu ognia od wewnątrz. Maksymalne wymiary przeszklenia w przedstawionym elemencie wynosiły 1,7x3,2 m (szer. x wys.), natomiast rozstaw między mocowaniami słupów wynosił 5 m.

 

2014-03-19-3

Fot. 3. Duży piec w Laboratorium Zakładu Badań Ogniowych ITB w Pionkach, światło otworu pieca 7,0x10,0 m (wys. x szer.)

 

Na fot. 3 przedstawiony jest duży piec Laboratorium Zakładu Badań Ogniowych ITB w Pionkach, w którym możliwe jest przebadanie ścian osłonowych o rozstawie między mocowaniami słupów wynoszącym nawet 7 m.

 

2014-03-19-4

Rys. 5. Schemat konstrukcji oraz definicja powierzchni w przypadku nagrzewania od wewnątrz (wymiary w mm)

 

Konfiguracja elementu próbnego, jak i jego wymiary minimalne zależne są od tego, czy ściana osłonowa badana będzie przy nagrzewaniu od wewnątrz (rys. 5 i fot. 2), czy od zewnątrz (rys. 6 i fot. 1).

 

2014-03-19-5

Rys. 6. Schemat konstrukcji oraz definicja powierzchni w przypadku nagrzewania od zewnątrz (wymiary w mm)

 

W obydwu przypadkach wymiary nagrzewanej powierzchni elementu próbnego powinny wynosić przynajmniej 3x3 m, a jego wysokość powinna być wystarczająca na to, aby wystawał przynajmniej 500 mm ponad wierzchnią powierzchnię górnego stropu (w przypadku nagrzewania od zewnątrz strop jest opcjonalny i zastosować można konstrukcję alternatywną) oraz przynajmniej na 150 mm poniżej wierzchniej powierzchni konstrukcji dolnego stropu z dolną krawędzią niepodpartą. Zarówno w przypadku nagrzewania od wewnątrz, jak i od zewnątrz pomiędzy podłogą pomieszczenia badawczego (lub innym elementem pod krawędzią elementu próbnego dającym podparcie) a dolną krawędzią elementu próbnego powinien zostać zachowany prześwit o wysokości przynajmniej 50 mm.

W przypadku nagrzewania od wewnątrz element próbny powinien obejmować ścianę osłonową i poziome złącza oraz, jeśli to wymagane, uszczelnienie pionowej szczeliny ze ścianą symulowaną. Jeżeli występuje uszczelnienie poziomej szczeliny, element próbny powinien być na tyle szeroki, aby na co najmniej 500 mm wystawać poza zewnętrzną powierzchnię symulowanej ściany.

W przypadku nagrzewania od zewnątrz element próbny stanowi tylko ściana osłonowa, dlatego też powiększenie szerokości o 500 mm nie jest tutaj wymagane. Element próbny w przypadku nagrzewania od wewnątrz mocowany jest do uprzednio wysezonowanych i umieszonych w poziomie podłogi i stropu pieca płyt żelbetowych, a w przypadku nagrzewania od zewnątrz do ramy badawczej.

Zamocowanie elementu próbnego do konstrukcji górnego i dolnego stropu, lub ramy badawczej należy wykonać z zastosowaniem zamocowań używanych w praktyce lub zamocowań reprezentatywnych dla typu zamocowań stosowanych w praktyce.

Krawędzie pionowe badanej ściany osłonowej nie powinny być mocowane (krawędzie swobodne). Należy zastosować takie uszczelnienie szczeliny pomiędzy słupkami i symulowaną konstrukcją ścienną, które zapewni swobodny ruch słupków.

(...)

 

mgr inż. Bartłomiej Sędłak
Zakład Badań Ogniowych ITB

 

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)
[2] PN-EN 13830:2005 Ściany osłonowe – Norma wyrobu
[3] PN-EN 1363-1:2012 Badania odporności ogniowej Część 1: Wymagania ogólne
[4] PN-EN 1363-2:2001 Badania odporności ogniowej. Cześć 2: Procedury alternatywne i dodatkowe
[5] PN-EN 1364-1:2001 Badanie odporności ogniowej elementów nienośnych – Część 1: Ściany
[6] PN-EN 1364-3:2007 Badanie odporności ogniowej elementów nienośnych – Część 3: Ściany osłonowe pełna konfiguracja (kompletny zestaw)
[7] PN-EN 1364-4:2006 Badanie odporności ogniowej elementów nienośnych – Część 4: Ściany osłonowe częściowa konfiguracja
[8] 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
[9] Sędłak B.: Badania odporności ogniowej przeszklonych ścian osłonowych – Część 1, „Świat Szkła”, R.17, nr 9, 52-54, 2012
[10] Sędłak B.: Badania odporności ogniowej przeszklonych ścian osłonowych – Część 2, „Świat Szkła”, R.17, nr 10, 53-58,60, 2012
[11] Sędłak B., Kinowski J.: Badania odporności ogniowej ścian osłonowych – przyrosty temperatury na szybach, „Świat Szkła”, R.18, nr 11, 20-25, 2013
[12] Sędłak B., Kinowski J., Borowy A.: Fire resistance tests of large glazed aluminium curtain wall test specimens – results comparison. 1st International seminar for fire safety of facades 13-14.11.2013 Paris, France
[13] Sędłak B.: Odporność ogniowa ścian osłonowych z dużymi przeszkleniami. XXII Konferencja Techniczna „Świata Szkła”, 06.12.2013, Warszawa

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i >elektronicznym 
Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
Więcej informacj: Świat Szkła 03/2014

 

 

 

 

01 chik