Aktualne wydanie

2019 07 okladka

 

       7-8/2019

 

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

  

VITRUM Swiat Szkla Web

 

ift 480x105px RFT19 engl 

 

 GP19-480x105px

 

 GLASS 480X120

 

Konstrukcje aluminiowe w warunkach pożaru
Data dodania: 08.07.09

Celem tego artykułu jest prezentacja standardów europejskich, które w formie Eurokodów otrzymujemy jako zbiór wiedzy i doświadczeń, zebrany przez specjalistów na przestrzeni ostatnich 30 lat. Komitet Wspólnoty Europejskiej sformułował w 1975 r. program, którego celem była harmonizacja przepisów dotyczących projektowania konstrukcji budowlanych oraz zagrożeń z nimi związanych.

     Po 15 latach powstał Eurokod 0 Podstawy projektowania konstrukcji budowlanych (angielski tytuł Basis of structural design) będący kompendium wiedzy o tak złożonej i pełnej niebezpieczeństw materii, jaką jest projektowanie konstrukcji budowlanych. W 1991 r. wydano Eurokod 1 Oddziaływanie na konstrukcje (angielski tytuł Actions on structures) prezentujący wpływ na konstrukcje takich czynników, jak pożar czy warunki atmosferyczne.
     Przez kolejne siedem lat wydano 7 Eurokodów tematycznych, opisujących zasady prawidłowego projektowania poszczególnych rodzajów konstrukcji, ze względu na materiał z jakiego są zbudowane:
● EN 1992 Eurokod 2: Projektowanie konstrukcji betonowych (Design of concrete structures);
● EN 1993 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych (Design of steel structures);
● EN 1994 Eurokod 4: Projektowanie konstrukcji żelbetowych (Design of composite steel and concrete structures);
● EN 1995 Eurokod 5: Projektowanie konstrukcji drewnianych (Design of timber structures);
● EN 1996 Eurokod 6: Projektowanie konstrukcji murowych (Design of masonry structures);
● EN 1997 Eurokod 7: Projektowanie geotechniczne (Geotechnical design);
● EN 1998 Eurokod 8: Projektowanie konstrukcji odpornych na wpływ trzęsienia ziemi (Design of structures for earthquake resistance);
● EN 1999 Eurokod 9: Projektowanie konstrukcji aluminiowych (Design of aluminium structures).

     Wszystkie powyższe standardy zostały wydane w Polsce w latach 2004-2008 nakładem Polskiego Komitetu Normalizacyjnego jako Polskie Normy PN. Niestety, większość z nich nie została przetłumaczona na język polski, a ich treść oprócz okładek jest w języku angielskim. Dodatkowo należy nadmienić, że każdy Eurokod miał nie tylko zostać wydany w Polsce i w każdym z krajów Unii Europejskiej jako lokalny standard techniczny, ale również wszelkie niezgodności prawa narodowego z danym Eurokodem mają zostać usunięte do marca 2010 r.
     Najważniejszą wartością dodaną powyższych standardów jest dostarczenie dogłębnej wiedzy z zakresu zjawisk występujących podczas pożaru oraz ich wpływu na dane elementy budynku. Niestety, ilość literatury opisującej przyczyny pożarów, warunków jakie wtedy występują, zmian fizykochemicznych materiałów budowlanych, a także ich parametrów granicznych – jest w Polsce uboga. Dlatego uważam, że warto, aby powyższe wydawnictwa zostały przetłumaczone na język polski, gdyż stanowią unikatową bazę niezbędnej wiedzy do projektowania budynków i budowli w warunkach pożaru.
     Z braku literatury fachowej projektowanie elementów konstrukcyjnych w zakresie zagrożeń pożarowych odbywa się przede wszystkim na podstawie prawodawstwa. Jednak jest to rozwiązanie dające dość ograniczone możliwości, a w przypadku wielu budynków wręcz uniemożliwiające osiągnięcie zakładanego celu. Polskie normy prawne określające warunki, jakie mają spełniać budynki, w postaci Rozporządzeń [1] i [2] zostały napisane z myślą o typowych budynkach użyteczności publicznej budowanych w latach 90. W dodatku część z oczekiwanych prawem parametrów została mocno zawyżona, jak np. prawie nie występująca poza Polską wartość odporności ogniowej 240 minut (w większości krajów maksymalną wartością jest 120 minut).
     Wybudowanie części obiektów, jak np. wielu galerii handlowych, czy zwłaszcza obiektów produkcyjno-magazynowych, stanowiło nie lada wyzwanie, gdyż aby powstały, należało starać się o odstępstwo lub warunki zamienne, które należało odpowiednio uargumentować.
     Na szczęście, dzięki procesowi harmonizacji naszych standardów z unijnymi powiększa się przestrzeń dla wiedzy i doświadczeń projektantów oraz zdobyczy techniki, jak choćby symulacje komputerowe.
     Ktoś mógłby w tym miejscu zauważyć, że przez ostatnie 20 lat zaprojektowano i zbudowano mnóstwo budynków, które zostały odebrane do użytkowania, ubezpieczyciele nie zgłaszają poważniejszych uwag, a pożary czy inne zagrożenia nie występują w nich częściej niż w ich odpowiednikach na świecie. Zdanie to jest jak najbardziej trafne. Jesteśmy państwem cywilizowanym, a nasze służby kontrolne nie dopuszczają budowania nowych budynków, które zagrażałyby życiu i mieniu ich właścicieli i użytkowników. Niemniej warto przypomnieć, na ile kompromisów musieli zgodzić się projektanci i wykonawcy oraz ile pieniędzy kosztowało to inwestorów, aby dany budynek spełniał normy bezpieczeństwa. Nie twierdzę, że teraz te problemy znikną, ale jeżeli wdrożymy w życie nowe standardy techniczne, a zwłaszcza w pełni wykorzystamy wiedzę inżynierską i zdobycze techniki, to z jednej strony powiększymy możliwości wykorzystania wyobraźni projektantów, obniżając koszty inwestycji i minimalizując możliwość katastrof, jak choćby ta na Śląsku w 2006 r.
     Oto najważniejsze cele, jakie mają spełniać elementy konstrukcji aluminiowych. Obecnie w budownictwie na pierwszym miejscu jest ich funkcja konstrukcji nośnej:
● elementów elewacyjnych (elewacje szklane, wentylowane, witryny, okna…);
● przegród wewnętrznych (witryny sklepowe, podział pomieszczeń biurowych…);
● konstrukcji drugorzędnych (najczęściej jako elementy nośne urządzeń mechanicznych).
     To, czy dany element musi posiadać oporność ogniową, czy nie, określają standardy prawne (przede wszystkim Rozporządzenie [1]), standardy techniczne oraz – mające coraz większy wpływ na inwestycje – oczekiwania firm ubezpieczeniowych (to zagadnienie nie jest jednak przedmiotem tego artykułu). Warto uczulić inwestorów na szerszy kontakt projektantów z ubezpieczycielami, gdyż może mieć to znaczący wpływ na wartość przyszłej składki ubezpieczeniowej oraz na potencjalne wątpliwości przy odbiorze budynku.
     Wyżej wymienione rodzaje przegród coraz częściej stanowią zaporę, mającą ograniczyć i opóźnić rozprzestrzenianie się pożaru wewnątrz budynku oraz pomiędzy kondygnacjami, poprzez zniszczoną elewację. Aby mogły spełniać swoje zadania muszą w całości, jako systemy, przetrwać określony czas w warunkach pożaru, pełniąc swoją funkcję, np.:
● przegrody zewnętrzne i wewnętrzne – przeszklenie musi być kompletne, profile ościeżnicowe czy skrzydłowe nie mogą się odkształcać, okucia być w pełni sprawne;
● drzwi na drogach ewakuacyjnych – parametry j.w. oraz, dodatkowo, drzwi mają pełnić swoją funkcję jako przegroda, a także umożliwiając ich swobodne otwarcie i zamknięcie (samoczynne), a temperatura ich powierzchni po stronie nieobjętej pożarem nie może przekraczać punktowo 180oC, a całościowo 140oC…

     Powyższe wymagania dotyczą w równym stopniu konstrukcyjnych elementów aluminiowych, oczywiście pod warunkiem, że projektant (a także prawo) uzna to za konieczne.
     Aby ułatwić tę decyzję proponuję lekturę PN-EN 1999-1-2 Eurokod 9: Projektowanie konstrukcji aluminiowych (Design of aluminium structures). Część 1-2: Projektowanie konstrukcji na wypadek pożaru. Dokument, niestety, wydany został w języku angielskim, ale wart jest zachodu, jeśli chcemy pogłębić naszą wiedzę w zakresie powyższej materii, gdyż obecnie jest chyba jedynym tego typu wydawnictwem w Polsce.
     Wstęp Eurokodu 9 poświęcony jest genezie powstania całego zestawu Eurokodów, historii prac oraz celów jakie przyświecały autorom. Następnie mamy rozbudowany zestaw definicji stosowanych nazw i zwrotów, które dla wielu osób mogą być nowością, a pozwolą na większe zrozumienie tego czym jest pożar i jakie zjawiska powoduje.
     Kolejne rozdziały prezentują matematyczną wersję zjawisk pożarowych, oddziaływań, jakim poddawane są dane elementy budynku oraz parametry obliczeniowe, jakie musi spełnić każdy z rodzajów konstrukcyjnych elementów aluminiowych. Wpierw może wydać się to zagmatwane lub wręcz niezrozumiałe, ale po głębszym przeanalizowania poszczególnych rozdziałów ułoży nam się to w matematyczną wersję scenariusza pożaru, której zaletą są konkretne wyniki w postaci wartości obciążeń oraz czasu, w którym spowodują one zniszczenie danego elementu (belki czy słupka). Kalkulacje te obejmują również możliwość stosowania okładzin izolacyjnych, kiedy sam element aluminiowy nie sprosta wymaganiom. Jest to o tyle interesujące, że da nam to szansę na szersze zastosowanie okładzin wzmacniających odporność ogniową bardziej, niż dostępne na rynku systemy. Poszczególne Eurokody dokładnie opisują, jaką odporność ogniową ma dany materiał budowlany. Warto się z tym zapoznać bliżej, ponieważ część z nich może być konkurencyjnymi alternatywami dla powszechnie stosowanych rozwiązań. Niestety, wiąże się to z zakupem pozostałych zeszytów. Informacje dotyczące zagrożeń pożarowych znajdują się w częściach 1-2.
     Osobą część dokumentu stanowią dwa aneksy:
● Aneks A - Właściwości danych stopów aluminiowych – prezentacja w formie tabeli odporności danego stopu na dwugodzinne oddziaływanie różnych wartości temperatur (od 20 do 550oC);
● Aneks B – Proces ogrzewania się elementów konstrukcji aluminiowych – matematyczna prezentacja oddziaływania energii cieplnej na różne elementy konstrukcji aluminiowych.

     Lektura Eurokodu 9 nie jest łatwa i nie daje prostych rozwiązań w postaci stosowania danego systemu. Adresowana jest przede wszystkim do projektantów, którzy choć w części specjalizują się w projektowaniu konstrukcji z aluminium oraz do rzeczoznawców, którzy będą później te projekty opiniowali. Aluminium, dzięki wielu zaletom, jak choćby niski ciężar czy mała korozyjność, będzie materiałem coraz szerzej wykorzystywanym w budownictwie i właśnie dzięki dobrej znajomości zachowywania się go podczas pożaru będzie to bezpieczne.
     Najważniejszym celem Eurokodów jest świadome stosowanie danych rodzajów materiałów konstrukcyjnych. Kryterium bezpieczeństwa pożarowego jest w standardach Unii Europejskiej na drugim miejscu, zaraz po parametrach statycznych, jako zasady prawidłowego projektowania budynków i budowli. Dziś wybór materiałów jest bardzo duży, każdy z nich ma swoje zalety i wady, także pod względem odporności na warunki pożarowe. Standardy prawne, którymi projektanci posługują się najczęściej, dają z pewnością duże poczucie bezpieczeństwa dla projektanta, ale równocześnie częściowo ograniczają go jako twórcę, a inwestora narażają na zbędne wydatki. Nie sposób stworzyć akty prawne obejmujące wszystkie możliwości, dlatego ich autorzy pozostawiają furtki do odstępstw, stawiając przy tym warunek, aby poziom bezpieczeństwa pożarowego nie uległ pogorszeniu. By to udowodnić możemy posłużyć się obliczeniami z omawianych Eurokodów oraz symulacjami komputerowymi. Dzisiejsze zmiany w Rozporządzeniu [1] już o tym mówią wprost. Eurokody kładą ogromny nacisk na dokładną prezentację warunków, jakie będą występowały w danym budynku podczas pożaru. Jest to zestaw informacji bardziej złożony niż sposób użytkowania, wysokość budynku i wartość gęstości obciążenia ogniowego. Dzięki temu możemy znacznie precyzyjniej podać oczekiwania dla elementów stanowiących o bezpieczeństwie i wpływających na czas, jaki ludzie mają na ewakuację, a ratownicy na swoje działania. Typowym dokumentem w krajach „starej” Unii jest Fire fighting philosophy, co można przetłumaczyć jako Zasady zabezpieczenia przeciwpożarowego. Dokument ten tworzy zespół złożony z przedstawiciela inwestora w postaci administratora lub technologa (w przypadku budynków produkcyjno-magazynowych), architekta, konstruktora, projektantów branżowych, specjalisty ds. bhp, a nad całością czuwa specjalista ds. bezpieczeństwa pożarowego. Dokument jest opiniowany przez firmę ubezpieczeniową i stanowi przewodnik dla późniejszego projektowania oraz podstawę dla ewentualnych odstępstw od obowiązującego prawa. Jest on wspomniany w Eurokodzie 1 jako „Scenariusz pożaru”. Bądźmy przede wszystkim inżynierami, a egzekucję prawa pozostawmy prawnikom. UE tworząc Eurokody unifikuje standardy projektowania konstrukcji na obszarze całej Unii. W związku z tym znajomość ich ogromnie ułatwi poruszanie się projektanta po całym jej rynku. Jest to dla nas ogromne wyzwanie, ale i szansa na niespotykane dotąd możliwości.

Robert Kopciński

Literatura
1. Rozporządzenie Ministra infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. „W sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie” (Dziennik Ustaw Nr 56 Poz. 461)
2. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji “W sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów”, które znowelizowano 21 kwietnia 2006 (Dz. U. Nr 80 z 2006 r. poz. 563).
3. PN-EN 1999-1-2 Eurokod 9: Projektowanie konstrukcji aluminiowych (Design of aluminium structures). Część 1-2: Projektowanie konstrukcji na wypadek pożaru

inne artykuły tego autora

- Bezpieczna droga w stanach kryzysowych,  Robert Kopciński, Świat Szkła 10/2010

Fasady szklane - elewacje wolne od ognia, Robert Kopciński, Świat Szkła 9/2010 

- Konstrukcje aluminiowe w warunkach pożaru , Robert Kopciński, Świat Szkła 6/2009

- Zabezpieczenia ognioochronne konstrukcji stalowych w budynkach użyteczności publicznej , Robert Kopciński, Świat Szkła - Przegrody przeszklone w ochronie przeciwpożarowej

więcej i nfoirmacji: Świat Szkła 6/2009

inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
 

 

 

01 chik
01 chik