Architekci i inwestorzy ciągle poszukują nowatorskich, śmiałych, ciekawych i estetycznych rozwiązań architektonicznych, zwracających uwagę detali będących miernikiem postępu. Trwa nieustający wyścig w dążeniu do doskonałości przez pokonywanie kolejnych barier technologicznych.
W wyścigu tym dużą rolę gra szkło budowlane, które w ostatnich latach stało się szczególnie modne. Również w Polsce z tego powodu powstało wiele obiektów, które mogłyby spełnić wizję Stefana Żeromskiego o szklanych domach.
W realizacji tej wizji pomoże nowy, szklany produkt, będący wynikiem wieloletnich doświadczeń i współpracy firm GLASS-MAL z Gorlic i DUBIEL VITRUM z Rabki Zdroju oraz Zakładu Badań Ogniowych Instytutu Techniki Budowlanej w Warszawie.
Tym produktem jest szklany strop ognioochronny typu GMDV REI 60, będący produktem innowacyjnym ze względu na opracowanie i wdrożenie dotychczas nie stosowanej technologii laminowania bezpośredniego formatek szkła nośnego ze szkłem ognioochronnym. Zastosowane rozwiązanie pozwoliło zwiększyć maksymalne wymiary pojedynczej formatki stropu przy jednoczesnym zmniejszeniu jej grubości. Obecnie dla grubości 60 mm wynosi ona 1200x2000 mm, dając powierzchnię 2,40 m2, natomiast przy grubości jedynie 45 mm to 800x1400 mm o powierzchni 1,12 m2. Porównywalny produkt innego producenta przy grubości 77 mm posiada powierzchnię prawie 1,5 razy mniejszą.
Jest możliwe zastosowanie formatek szklanych o mniejszych wymiarach. Muszą się one mieścić w obrysie zewnętrznym, jaki wyznaczają wymiary badanych tafli szklanych. Kształt stropu określony w projekcie architektoniczno-budowlanym jest dzielony na formatki podparte obwodowo na belkach, o rozstawach wybieranych ze wszystkich poddanych badaniu.
Konstrukcja formatek nośnych stropu szklanego mniejszych od wymiarów maksymalnych jest każdorazowo dobierana, w zależności od wymaganego obciążenia użytkowego oraz kształtu formatek. Przykładowe kształty paneli szklanych pokazano na rys. 1, natomiast przykładowe aranżacje stropów ogniochronnych GMDV REI 60 pokazano na rys. 2. Przekroje przez panele szklane na trzech przykładowych podporach pokazano na rys. 3.
Rys. 1. Przykładowe kształty paneli szklanych
Rys. 2. Przykładowe aranżacje stropów
Rys. 3. Przykładowe konstrukcje nośne stropu szklanego ognioochronnego typu GMDV REI 60
Konstrukcja nośna stropu szklanego o odporności ogniowej R 60 wykonywana jest każdorazowo według indywidualnej dokumentacji technicznej, sporządzonej przez projektanta specjalizującego się w metodach inżynierii bezpieczeństwa pożarowego oraz uzgodniona z inwestorem i projektantem obiektu.
(...)
Strop szklany ognioochronny typu GMDV REI 60 może być montowany na żelbetowej lub stalowej konstrukcji nośnej, wykonanej z profili walcowanych, giętych lub spawanych. Każda konstrukcja nośna musi być zabezpieczona przeciwpożarowo w taki sposób, aby uzyskała klasę odporności ogniowej R60. Weryfikacja zabezpieczenia ognioochronnego odbywa się w dziedzinie temperatury i nośności. Wyznacza się przyrost temperatury ΔΘa,t osłoniętego elementu stalowego w przedziale czasu Δt przy założeniu równomiernego rozkładu temperatury w przekroju. Jeśli po czasie równym 60 min.
temperatura stali nie przekracza temperatury krytycznej stali to znaczy, że kryterium w dziedzinie temperatury jest spełnione. Temperatura krytyczna jest każdorazowo wyznaczana i zależy od schematu statycznego oraz wielkości obciążenia. Do weryfikacji w dziedzinie nośności zakłada się prosty model obliczeniowy, z belką narażoną na działanie pożaru z trzech stron. Wyznacza się wartość obliczeniową efektu oddziaływań w pożarowej sytuacji projektowej Efi,d z uwzględnieniem termicznych efektów rozszerzalności i deformacji.
Stosuje się współczynnik redukcyjny ηfi uwzględniający efekty oddziaływań w sytuacji pożarowej oraz wskaźnik wykorzystania nośności przekroju. Wartość obliczeniowego efektu oddziaływań porównuje się z obliczeniową nośnością przekroju krytycznego przy zginaniu. Dodatkowo, podczas projektowania elementów wsporczych stropu, należy wziąć pod uwagę rozszerzalność cieplną liniową w warunkach pożarowych. Krzywe wzrostu temperatury stropu pokazano na rys. 4.
Rys. 4. Wykresy temperatury nagrzewania elementu badanego
Zabezpieczenie można wykonać stosując osłonę z płyt gipsowo-włóknowych, cementowo-włóknowych lub powłokę z pęczniejącej farby ognioochronnej. Połączenia konstrukcyjne stalowych elementów nośnych stropu należy wykonywać jako sztywne, zakładkowe i doczołowe śrubowe lub jako połączenia spawane. Maksymalne charakterystyczne obciążenie zmienne stropu w warunkach normalnych wynosi qk=4,0 kN/m2 (dopuszcza się obciążenie zmienne kategorii A, B, C i D – tj. dla powierzchni mieszkalnych, biurowych, miejsc zebrań oraz powierzchni handlowych).
Maksymalne charakterystyczne obciążenie zmienne stropu w warunkach normalnych wynosi qk=4,0 kN/m2 (dopuszcza się obciążenie zmienne kategorii A, B, C i D – tj. dla powierzchni mieszkalnych, biurowych, miejsc zebrań oraz powierzchni handlowych).
Wielkość, układ i forma powierzchni stropu szklanego ogniochronnego typu GMDV REI 60 każdorazowo jest dostosowywana do indywidualnych wymogów projektu architektonicznego. Konstrukcja nośna stropu może być podparta na całym obwodzie, na dwóch przeciwległych krawędziach, lub punktowo na obwodzie. Ruszt nośny stropu musi być podparty w taki sposób, aby żelbetowe lub stalowe elementy spełniały doświadczalnie wyznaczone wymagania dotyczące ugięć i wytężenia w warunkach normalnych.
Ustalono je podczas badań doświadczalnych wykonanych w Zakładzie Badań Ogniowych Instytutu Techniki Budowlanej w Warszawie, zgodnie z PN-EN 1365-2:2002. Porównanie ugięcia i wytężenia belek w stanie normalnym z wynikami badań uzyskanych podczas badania pozwala projektantom zaprojektować ten strop w sposób bezpieczny i zapewniający wymaganą ognioodporność stropu.
Istotną częścią badania było również porównanie prędkości nagrzewania się belek w warunkach pożarowych, opisanych krzywą standardową, z prędkością nagrzewania się belek wyznaczoną empirycznie. Pozwala to wyznaczać odporność ogniową elementów nośnych stropu zabezpieczonych biernymi środkami dla konkretnych rozwiązań architektoniczno- budowlanych.
Formatka szklana stropu jest laminowana bezpośrednio od spodu do formatek nośnych stropu szklanego ze stepem po obwodzie o szerokości 45 mm tak, aby całe obciążenie stropu przenosiła formatka nośna. Oparcie całego pakietu szklanego jest realizowane poprzez profile stalowe zimnogięte RP 40x20x3.
Prace montażowe stropu na piecu w ITB
Powierzchnia stropu podczas badania podzielona była na 13 pól o kształcie różnych prostokątów. Formatki były tak zaprojektowane, aby każda różniła się wymiarami i grubością. Analiza szczegółowych wyników próby pozwoliła stworzyć niespotykaną w literaturze metodę projektowania szkła w warunkach pożarowych. Porównane zostało wytężenie oraz ugięcie formatek szklanych w warunkach normalnych z ugięciem i stopniem zniszczenia tafli w warunkach pożarowych.
Formatki szklane są układane na konstrukcji nośnej stropu na liniowych podkładkach, bez stosowania łączników mechanicznych. Do zabezpieczenia wszystkich krawędzi szkła nośnego i ogniochronnego stosowany jest silikon ognioodporny DC Firestop 700 o grubości około 1 mm. Jest on również stosowany do wykonywania wszystkich innych uszczelnień na górnej i dolnej powierzchni stropu.
Strop przed badaniem
Strop podczas badania
Strop po badaniu
Strop ogniochronny typu GMDV REI 60 spełnia wszystkie wymagania stawiane stropom o odporności ogniowej REI 60. Firmy GLASS-MAL i DUBIEL VITRUM są wiodącym wykonawcą tego typu stropów w Polsce. Proponowany produkt jest alternatywą dla dotychczas stosowanych stropów, konstruowanych przy użyciu ramki dystansowej pomiędzy szkłem nośnym i ognioochronnym. Stanowi również alternatywę dla typowych stropów nieprzeziernych.
Zawiera rozwiązania systemowe usztywniające konstrukcję, przez co gwarantuje pełne bezpieczeństwo i komfort, oraz długotrwałość użytkowania stropu. Strop nie jest ułożeniem elementów jeden na drugim, a bazuje na sprawdzonych rozwiązaniach uwzględniających sposób współpracy poszczególnych elementów ze sobą. Istotne jest też to, że system jest stale ulepszany, co wpływa na komfort użytkowania stropów. Unikamy dzięki temu skrzypienia stropu, występowania mostków cieplnych, nieszczelności akustycznych. Stropy ogniochronne typu GMDV REI 60 są bardzo „ciche”, tj. nie przenoszą hałasów. Dzięki odpowiedniemu projektowaniu unikamy widocznych ugięć, przecieków i zawilgoceń.
Architekci dostają nowy, estetyczny, trwały i odpowiadający wszystkim obowiązującym przepisom strop szklany ognioochronny, wraz z pomocą w zakresie projektowania.
Andrzej Malawski, Mirosław Prędki
GLASS-MAL
Andrzej Dubiel
DUBIEL VITRUM
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
więcej informacj: Świat Szkła 4/2013