Od lat sześćdziesiątych ubiegłego wieku następuje ogromne zainteresowanie zastosowaniem ścian zewnętrznych przeszklonych, z uwagi na: z jednej strony podnoszenie walorów architektonicznych budynków oraz udoskonalanie panujących w nich warunków pracy i życia, oraz z drugiej strony rozwój technologii szkła i innych elementów systemowych tych ścian.

W artykule ograniczono się do ścian zewnętrznych przeszklonych słupowo-ryglowych, przeciwpożarowych. Autorzy starali się przedstawić, w rozwiązaniach różnych systemów tych ścian o konstrukcjach: stalowej, aluminiowej oraz – w bardzo małym zakresie – drewnianej, elementy istotne z uwagi na bezpieczeństwo pożarowe.

Rys. 1. Podział nienośnych ścian zewnętrznych przeszklonych z uwagi na konstrukcję

Wprowadzenie
Ściany zewnętrzne przeszklone, nie spełniają funkcji nośnych, tzn. nie przenoszą obciążeń od innych elementów budynku. Przy projektowaniu, w obliczeniach statycznych, należy uwzględnić obciążenia pochodzące od: ciężaru własnego, obciążenia wiatrem oraz obciążenia liniowego siłą poziomą od naporu tłumu.

Ściany spełniają różne wymagania związane z ich funkcją przegrody nie tylko w zakresie odporności ogniowej i reakcji na ogień lecz również w zakresie między innymi: izolacyjności termicznej, izolacyjności akustycznej, przepuszczalności powietrza, wodoszczelności, wytrzymałości na obciążenie wiatrem, odporności na uderzenie energooszczędności czy też względów architektonicznych.

Rys. 2. Konfiguracje ścian zewnętrznych przeszklonych: a) słupowo-ryglowe, b) elementowe (segmentowe), c) wypełniające, d) dwupowłokowe

Podział nienośnych ścian przeszklonych zewnętrznych, z uwagi na ich budowę, został przedstawiony na rys. 1, a różne konfiguracje ścian zewnętrznych wynikające z mocowania do elementów budynku, na rys. 2.

Ściany słupowo-ryglowe (rys. 2a) i elementowe (rys. 2b) usytuowane są przed stropami i mocowane do stropów, przy czym w ścianach słupowo-ryglowych elementy szkieletu konstrukcji łączone są na budowie (montaż przeszkleń następuje po montażu konstrukcji), a ściany elementowe wykonywane są w postaci segmentów (każdy segment składa się z przeszklonej konstrukcji) wykonywanych w zakładzie produkcyjnym/fabryce i montowanych na budowie.

Montaż ścian elementowych z prefabrykowanych elementów ma ogromną zaletę – nie wymaga budowy rusztowań.

Ściany zewnętrzne wypełniające przeszklone (rys. 2c) usytuowane są pomiędzy stropami i mocowane do nośnych elementów budynku, najczęściej stropów.

Ściany te mogą być wykonywane z tych samych profili i wypełnień jak ściany słupowo-ryglowe, elementowe lub z profili ścian wewnętrznych (działowych) i wypełnień odpowiednio dostosowanych do właściwości, które są wymagane dla ścian zewnętrznych (nie tylko w zakresie odporności ogniowej).

Autorzy opierają się na znanych Czytelnikowi systemach ścian zewnętrznych bez wymagań w zakresie odporności ogniowej, zwanych dalej podstawowymi.

Ograniczają się do przedstawienia elementów dotyczących rozwiązań ścian zewnętrznych przeszklonych słupowo-ryglowych, spełniających wymagania w zakresie odporności ogniowej.

Rozwiązanie ściany w zakresie odporności ogniowej na bazie systemu podstawowego pozwala na połączenie tych dwóch rodzajów ścian (technicznie dopuszczalne), bo nie zawsze wymagania w zakresie odporności ogniowej dotyczą całej elewacji zewnętrznej.

Wymagania w zakresie bezpieczeństwa pożarowego ścian nienośnych przeszklonych zewnętrznych przedstawione zostały w pracach autorów, publikowanych także w „Świecie Szkła” [1, 2].

Bezpieczeństwo pożarowe dotyczące ścian elementowych przedstawione zostało w pracach [3] i [4], a ścian dwupowłokowych w pracach [5] i [6], opublikowanych również w „Świecie Szkła”.

Specyfika ścian przeszklonych słupowo-ryglowych o wymaganej odporności ogniowej
Konstrukcje nośne ścian zewnętrznych słupowo-ryglowych składają się z pionowych (słupów) i poziomych (rygli) wykonanych z kształtowników stalowych (w przypadku systemów ścian o konstrukcji stalowej) lub aluminiowych (w przypadku systemów ścian o konstrukcji aluminiowej), o przekroju na ogół skrzynkowym, charakteryzujących się stałą szerokością równą 50 mm, lub 55 mm, lub 60 mm, lub inną wynikającą ze specyfiki projektowanego budynku, o głębokości od kilku do kilkudziesięciu centymetrów, odpowiednio połączonych ze sobą.

Kształt i wymiary słupów i rygli są określone w systemach, a ich szeroka gama dostosowana jest do wymagań wynikających z obliczeń statycznych.

W skład systemu wchodzą także kształtowniki dodatkowe, elementy i akcesoria pełniące funkcje ogniochronne, uszczelniające bądź połączeniowe oraz szeroka gama uszczelek stosowanych do mocowania szyb lub innych wypełnień w ścianie.

W pola szkieletu stalowego, aluminiowego lub drewnianego montowane są wypełnienia przezierne lub panele izolacyjne nieprzezierne, oparte na systemowych wspornikach lub płaskownikach.

Ponadto systemy pozwalają na stosowanie wypełnień przeziernych i nieprzeziernych o różnych grubościach dochodzących do kilku centymetrów.

Ściany zewnętrzne różnych systemów projektuje się indywidualnie dla każdego obiektu na podstawie obliczeń statycznych i danych zawartych w materiałach danego systemu.

Obliczenia należy przeprowadzić zgodnie z wymaganiami odnośnych norm uwzględniając w szczególności warunki oddziałujące na konstrukcję ściany zewnętrznej, możliwość zamocowania ściany do innych elementów budynku oraz wymiary wypełnień (szyb i paneli).

W projekcie powinny być określone wszystkie pozostałe materiały i elementy ściany, szczegóły połączeń i uszczelnień między elementami ściany i konstrukcją budynku (zwracając uwagę również na zapewnienie właściwej wentylacji i odwodnienie ściany).

W rozwiązaniach ścian słupowo-ryglowych przeszklonych o konstrukcji stalowej (część 1), aluminiowej (część 2) oraz drewnianej (część 3) przedstawione zostaną elementy istotne z uwagi na uzyskanie wymaganych właściwości tych ścian w zakresie odporności ogniowej: konieczność lub nie zastosowania wzmocnień profili konstrukcyjnych, zastosowanie lub nie wkładów izolacyjnych ogniochronnych (chłodzących) w tych profilach, uszczelki pęczniejące, sposób montażu szyb i paneli, uszczelki zewnętrzne i wewnętrzne montażu szyb, listwy dociskowe i maskujące.

W kolejnych częściach przedstawione zostaną: - przykładowe rozwiązania pasów międzykondygnacyjnych ścian o określonej odporności ogniowej różniących się budową warstwową oraz sposobem mocowania szyb, tafli szklanych i paneli.

Całość zilustrowana zostanie zdjęciami z badań odporności ogniowej pasa międzykondygnacyjnego jednego z systemów. - przykładowe rozwiązania ścian w pełnej konfiguracji: przekroje pionowe z mocowaniem do stropu (z przykładową temperaturą na kotwach), mocowanie wypełnień przeziernych i nieprzeziernych, wykonanie ścian jedno- i wielopowłokowych, mocowanie do innych ścian budynku.

Całość zilustrowana zostanie zdjęciami z badań odporności ogniowej ściany jednopłaszczyznowej i wielopłaszczyznowej.

1 – profil konstrukcyjny, 2 - profil wzmacniający zamknięty, 3 – płaskownik wzmacniający
Rys. 3. Wzmocnienia stalowych systemowych profili konstrukcyjnych: a) stalowymi profilami zamkniętymi, b) płaskownikami oraz płaskownikiem i profilem zamkniętym, c) tylko płaskownikami

1 - profil stalowy słupa, 3 - szyba typu EI30, 4* - wewnętrzna uszczelka szklenia, 5* - zewnętrzna uszczelka szklenia, 6-taśma pęczniejąca, 7 - łącznik ze stali nierdzewnej, 8 - listwa dociskowa, 9 - listwa osłonowa
Rys. 4. Przykładowe rozwiązanie ściany typu EI30 z profili stalowych – przekrój przez słup, brak wzmocnienia wewnątrz profilu stalowego, wewnętrzna niska uszczelka szklenia

2 - profil stalowy rygla, 3 - szyba typu EI30, 4* - wewnętrzna uszczelka szklenia, 5* - zewnętrzna uszczelka szklenia, 6 - taśma pęczniejąca, 7 - łącznik ze stali nierdzewnej, 8 - listwa dociskowa, 9 - listwa osłonowa, 10 - klocek podszybowy, 11 - wspornik podszybowy
Rys. 5. Przykładowe rozwiązanie ściany typu EI30 z profili stalowych – przekroje przez rygiel, brak wzmocnienia wewnątrz profilu stalowego, wewnętrzna niska uszczelka szklenia

Systemy ścian zewnętrznych przeciwpożarowych o konstrukcji stalowej
Odporność ogniowa ścian zewnętrznych o konstrukcji stalowej w warunkach pożaru określana jest na ogół doświadczalnie przy przyjętym obciążeniu ogniowym w postaci standardowej krzywej nagrzewania temperatura – czas (w Eurokodach dopuszczona jest obliczeniowa ocena nośności w podwyższonej temperaturze, z uwzględnieniem mechanicznych i termicznych oddziaływań).

Z badań odporności ogniowej wynikają przekroje profili konstrukcyjnych, rozstawy słupów i rygli ograniczone wielkością (rozmiarami) przeszkleń i paneli nieprzeziernych, połączenia słupów i rygli, zastosowane uszczelki, połączenia do innych elementów budynku (stropów i ścian), rozwiązania dylatacji słupów.

Na rys. 3 zostały przedstawione przykłady profili wzmacniających stosowanych w profilach konstrukcyjnych (profile wzmacniające mogą występować jako zamknięte, otwarte lub jako płaskowniki spawane do profilu systemowego).

Na rys. 4÷12 przedstawiono przykładowe rozwiązania ścian o konstrukcji stalowej typów E30, EI30, EI60 i EI90 zilustrowane przekrojami przez słupy i rygle.

(...) 

Podsumowanie
W artykule, na rys. 3 ÷ 12, przedstawione zostały stalowe profile słupów i rygli oraz kształtowniki wzmacniające tych profili – w różnych rozwiązaniach ścian przeciwpożarowych typów E30, EI30, EI60 i EI90 przy czym na rys. 3 przedstawiono wyłącznie wzmocnienia w profilach konstrukcyjnych słupów, a na rys. 12 przykładowe zastosowanie wzmocnienia teowego w słupach i ryglach.

Z przedstawionych rysunków wynika, że w rozwiązaniach ścian słupowo-ryglowych przeciwpożarowych o konstrukcji stalowej:

1 – profile nośne nie wymagają wzmocnień, poza nielicznymi przypadkami zastosowania z uwagi na warunki użytkowe; nie wymagane są również wkłady chłodzące;

2 – taśmy pęczniejące umieszczone na listwach dociskowych (oznaczone cyfrą 6), zilustrowano na rys. 4 ÷ 6 i 8 ÷ 12 dla ścian typów EI30, EI60 i EI90 przy czym nie ma konieczności stosowania tych taśm w przypadku ściany typu E30, rys. 7; Wykonywane są przez różne firmy z pęczniejących materiałów w postaci pasków/taśm o odpowiednich szerokościach i grubościach dostosowanych do wymaganej odporności ogniowej ściany.

3 – uszczelki szklenia (pokazane zostały na przekrojach słupów i rygli na rys. 4 ÷ 12) zewnętrzne (oznaczone na rys. 4 ÷ 12 cyfrą 5*) i wewnętrzne (oznaczone na rys. 4 ÷ 12 cyfrą 4*) wykonywane są z kauczuku syntetycznego zwanego w skrócie EPDM, kauczuku chloroprenowego (CR) lub z silikonu.

Uszczelki mają różne wymiary i kształty, w zależności od ich właściwości, pełnionej funkcji i wykorzystania w poszczególnych systemach. Uszczelki te wykorzystywane są do osadzania szyb lub paneli nieprzeziernych.

W bardzo dużym uproszczeniu zakres stosowania uszczelek można podzielić na dwie grupy. Uszczelki z EPDM z reguły stosowane są w ścianach typu EI. Uszczelki z CR i silikonu z reguły stosowane są w ścianach E i EI. Jednak zakres stosowania uszczelek może zmieniać się wraz: ze wzrostem klasy odporności ogniowej ściany, z rozwiązaniem konstrukcyjnym, rodzajem i budową przeszkleń.

4 – listwy dociskowe wykonywane są ze stali nierdzewnej i są mocowane do konstrukcji nośnej łącznikami lub bezpośrednio wkrętami (wykonanymi ze stali nierdzewnej). Sposób mocowania jest określony dla każdego z systemów.

5 – niezwykle istotnym elementem ogniochronnym są szyby typu E lub EI. Budowa i sposób mocowania przeszkleń zależą w dużej mierze od klasy odporności ogniowej ściany i jej budowy (przyjętych rozwiązań konstrukcyjnych). Szyby ogniochronne przeciwpożarowe pojedyncze i zespolone opisane zostały w pracach [29] i [30].

We wszystkich systemach szyby i wypełnienia nieprzezroczyste z reguły są oparte w dwóch miejscach, za pośrednictwem klocków podszybowych. Klocki mogą być wykonane: z twardego drewna, z płyty silikatowo-cementowej lub z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknami szklanymi. Klocki umieszcza się na wsporniku/wspornikach ze stali nierdzewnej przykręcanych do rygla lub na płaskownikach przyspawanych do rygla.

Szyby są dociśnięte listwami dociskowymi za pośrednictwem zewnętrznych uszczelek szklenia. Listwy dociskowe wykonywane są ze stali nierdzewnej. Listwy dociskowe ze stali nierdzewnej mocowane są do konstrukcji nośnej, w zależności od systemu lub jego budowy, łącznikami lub bezpośrednio wkrętami (ze stali nierdzewnej) w rozstawie podanym dla każdego z systemów. Na listwie dociskowej zatrzaskiwane są aluminiowe, stalowe (stal szlachetna) lub ocynkowane profile osłonowe lub inne w zależności od systemu.

Grubość szyb zależna jest od wymagań stawianym ścianom nie tylko w zakresie odporności ogniowej, ale również spełnienia innych właściwości ścian oraz możliwości zamontowania szyb w profilach systemu.

6 – ściany przeciwpożarowe słupowo-ryglowe o konstrukcji stalowej mogą być wykonywane jako wielopłaszczyznowe z wykorzystaniem załamania w poziomie na słupach co zilustrowano na rys. 10 i 11; mogą być wykonane jako wielopłaszczyznowe załamane w poziomie o różne kąty oraz w pionie, co zilustrowane zostanie w kolejnych artykułach.

Odporność ogniowa rozwiązań ścian słupowo-ryglowych jedno i wielopłaszczyznowych, którym stawiane są wymagania w tym zakresie, powinna być potwierdzona w odpowiednich badaniach [1], [2].

dr inż. Zofia Laskowska

mgr inż. Tomasz Suchecki König Stahl

Autorzy dziękują firmom: König Stahl, PONZIO, Hydro Building, Schüco, Aliplast, Aluprof, Reynaers Polska Aluminium, Yawal za współpracę: przekazaną dokumentację techniczną i liczne dyskusje.

Literatura
1. Laskowska Z., Borowy A.: Ściany zewnętrzne przeszklone – podział, wymagania w zakresie bezpieczeństwa pożarowego oraz badania ogniowe i klasyfikacje ogniowe. Przewodnik Projektanta nr 2/2018 (kwiecień-czerwiec)
2. Laskowska Z., Borowy A.: Wymagania w zakresie bezpieczeństwa pożarowego dotyczące ścian zewnętrznych przeszklonych. Świat Szkła nr 04/2018
3. Laskowska Z., Borowy A.: Ściany zewnętrzne elementowe (segmentowe) a bezpieczeństwo pożarowe budynków. Część 1. Świat Szkła nr 07-08/2018
4. Laskowska Z., Borowy A.: Ściany zewnętrzne elementowe (segmentowe) a bezpieczeństwo pożarowe budynków. Część 2. Świat Szkła nr 10/2018
5. Laskowska Z., Borowy A.: Bezpieczeństwo pożarowe budynków z dwupowłokowymi ścianami zewnętrznymi. Część 1. Świat Szkła nr 09/2017
6. Laskowska Z., Borowy A.: Bezpieczeństwo pożarowe budynków z dwupowłokowymi ścianami zewnętrznym. Część 2. Świat Szkła nr 10/201
7. Katalog JANSEN Tragkonstruktion – Systemvarianten und Profilsortiment – 593 023 / Steel Systems/10.2018 / Änderungen vorbehalten
8. Katalog JANSEN VISS Fire TV – Wärmegedämmte Brandschutz-Fassaden – 593 024 / Steel Systems/10.2018 / Änderungen vorbehalten
9. Katalog JANSEN VISS Fire TVS (vertikal) – Wärmegedämmte Brandschutz-Fassaden – 593 025 / Steel Systems / 10.2018/ Änderungen vorbehalten
10. Gardoliński W.: Bezpieczeństwo pożarowe budynków. Stalowe słupowo-ryglowe systemy ślusarki budowlanej JANSEN, Świat szkła 2011
11. Katalog Stabalux Systemy stalowe (Stahlkatalog Komplet PL pdf ), 16.07.19,
12. Folder ogniowy Bezpieczeństwo przeciwpożarowe w systemach Ponzio, 08.2016 r. https://www.ponzio.pl/_pl/item.php?f_id=378&f_id_cat=114
13. Foldery systemowe PONZIO Folder systemowy PL 01.2019 mały
14. Rysunki systemu Sapa
15. 1 2 Schueco FW 50+ / FW 60+ BF/ H5-40, 07.2012/BK3-1
16. Gołąb F.: FW50 BF – opis systemu
17. 173942 Schüco Technische Daten (Technical data)
18. Katalog WICTEC 50/60 FP Brandschutzsystem Fire protection system. WICONA® 02.2018
19. Rysunki systemów firmy Hydro Building
20. SYSTEMY OGNIOODPORNE, REYNAERS Aluminium
21. Dokumentacja techniczna przesłana przez firmę Aluprof
22. Informator architektoniczny, edycja 2019, wydawca AlUPROF S.A. https://aluprof.eu/producenci/do-pobrania/foldery-
broszury-katalogi
23. Kompendium wiedzy o systemach, Aluprof, edycja 2019, wydawca ALUPROF S.A.
24. Katalog indywidualnych rozwiązań obiektowych kri pl-en, edycja 2018, wydawca Aluprof S.A., opracowanie Advertiva, www.aluprof.eu
25. Katalog MC-WALL Aliplast ALUMINIUM SYSTEMS 15-05-2018
26. Ulotka MC-FIRE
27. Katalog FA 50N 11/2011 firmy YAWAL
28. Katalog Stabalux Systemy konstrukcji drewnianych (Holzkatalog Komplett PL pdf ), 8.02.2019
29. Laskowska Z., Borowy A.: Szyby w elementach o określonej odporności ogniowej. Świat Szkła nr 12/2015
30. Laskowska Z., Borowy A.: Szyby zespolone w elementach o określonej odporności ogniowej. Świat Szkła nr 03/2016

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji:  Świat Szkła 07-08/2020