aanalizując odporność

Transkrypt

1 nowoczesne hale 3/13 Projektowanie prof. dr hab. inż. Antoni Biegus Politechnika Wrocławska Projektowanie hal stalowych z uwagi na warunki pożarowe cz. II Zabezpieczenia ogniochronne konstrukcji stalowych aanalizując odporność ogniową konstrukcji budowlanej, bada się jej stan graniczny nośności ogniowej R, który polega na zniszczeniu materiału lub przekroczeniu dopuszczalnych wartości odkształceń [3]. Najważniejszym zagadnieniem tej analizy jest więc określenie stanu granicznego, którego nie mogą przekroczyć elementy konstrukcji nośnej budowli, gdyż ich następstwem są nieodwracalne konsekwencje dotyczące bezpieczeństwa obiektu budowlanego. W warunkach oddziaływania pożaru właściwości stali jako materiału konstrukcyjnego ulegają bardzo dużej degradacji. Zmianę właściwości mechanicznych stali w podwyższonych temperaturach pokazano na rys. 1. Niezabezpieczone ogniochronnie stalowe kształtowniki już po minutach nagrzewania w warunkach pożaru standardowego [4] osiągają temperaturę około 700 C. Według PN-EN [5] w tej temperaturze następuje zmniejszenie granicy plastyczności stali do poziomu około 23 proc. jej wytrzymałości w temperaturze normalnej (a także następuje zmniejszenie modułu sprężystości podłużnej o 83 proc. w stosunku do tego parametru w temperaturze normalnej), a w konsekwencji utrata nośności elementów konstrukcyjnych. Należy zwrócić uwagę, że w podwyższonej temperaturze zmniejszenie wartości współczynnika sprężystości podłużnej E powoduje spadek sztywności giętnej EI elementów zginanych lub/i ściskanych, co w konsekwencji prowadzi do wzrostu ich ugięć lub spadku nośności krytycznej niestateczności ogólnej oraz miejscowej. Temperatura krytyczna stalowego elementu konstrukcyjnego θ cr (przy danym poziomie jego obciążenia) jest to temperatura, przy której przyjmuje się, że ulega on zniszczeniu. W zależności od ilości i rodzaju palących się materiałów w pomieszczeniu oraz intensywności odpływu spalin i właściwości termoizolacyjnych przegród temperatura spalin podczas pożaru w obiekcie może wynosić od 800 C do 1600 C. Czas nagrzewania Rys. 1. Zmiana właściwości mechanicznych stali w podwyższonych temperaturach [1] 44

2 Projektowanie nowoczesne hale 3/13 Rys. 2. Przykłady wskaźnika ekspozycji nieosłoniętych elementów stalowych Rys. 3. Temperatury nieosłoniętych elementów stalowych po 15 i 30 minutach oddziaływania pożaru standardowego [4], w funkcji ich wskaźników ekspozycji A m / V [m -1 ] [7] się nieosłoniętych elementów stalowych do temperatury krytycznej (θ cr = C), w której tracą one prawie całkowicie swoją nośność (gdy obciążenie konstrukcji jest równe normatywnemu), wynosi od kilku do kilkunastu minut. Zgodnie z PN-EN [5] do oceny ognioodporności konstrukcji stalowych można stosować metodę temperatury krytycznej. Oblicza się ją, uwzględniając wytężenie elementu stalowego od przyłożonych oddziaływań w warunkach temperatury normalnej oraz utraty wytrzymałości stali w podwyższonej temperaturze. Ognioodporność elementu stalowego (w którym nie występuje lokalna utrata stateczności ścianki przekroju) jest zapewniona po czasie t, jeżeli temperatura stali θ a,t nie przekracza jej temperatury krytycznej θ cr. Warunek bezpieczeństwa ogniowego opisuje nierówność θ a,t θ cr (1) Temperaturę krytyczną elementu stalowego oblicza się ze wzoru: (2) w którym wskaźnik wykorzystania jego nośności μ 0 wyznacza się z zależności (3) gdzie: E fi,d efekt oddziaływań na konstrukcję wyznaczony zgodnie z regułami wyjątkowej, obliczeniowej sytuacji pożarowej wg PN-EN [4 ], R fi,d nośność obliczeniowa elementu stalowego w obliczeniowej sytuacji pożarowej w czasie t=0 (w warunkach temperatury normalnej), ale ze współczynnikiem bezpieczeństwa γ M,fi =1,0 w warunkach pożarowych. Temperatura krytyczna elementów stalowych na ogół wynosi θ cr = C. Wyrażenie (2), określające temperaturę krytyczną θ cr, można stosować w przypadku elementów stalowych o przekrojach klasy 1, 2 oraz 3. W odniesieniu do kształtowników stalowych o przekrojach klasy 4 należy stosować zachowawczą temperaturę krytyczną θ cr =350 C. Poprawę bezpieczeństwa pożarowego obiektów o stalowej konstrukcji nośnej otrzymuje się przez działania prewencyjne, jak i zastosowanie środków ochrony czynnej (urządzeń monitorujących i alarmowych oraz instalacji gaśniczych), a przede wszystkim środków ochrony biernej (odpowiednich rozwiązań konstrukcyjnych), które ograniczają skutki oddziaływania termicznego występującego w trakcie pożaru lub/i ograniczającego jego rozpowszechnianie oraz zasięg. Zachowanie się elementów stalowych bez izolacji termicznej Szybkość nagrzewania się elementu stalowego zależy głównie od jego stosunku pola powierzchni nieosłoniętej A m [m 2 ] do objętości V [m 3 ] na jednostkę długości (rys. 2). Wielkość A m /V [m -1 ] nazywa się wskaźnikiem ekspozycji przekroju (lub wskaźnikiem masywności przekroju), który jest parametrem miary szybkości nagrzewania się stalowego elementu nieosłoniętego. Na rys. 3 pokazano wykresy temperatury nieosłoniętych elementów stalowych po 15 i 30 minutach oddziaływania pożaru standardowego [4] w funkcji wskaźnika ekspozycji A m /V [7]. Z analizy tych wykresów wynika, że większy wskaźnik ekspozycji przekroju prowadzi do szybszego nagrzewania się elementu stalowego. Ta różnica wynika z faktu, że wysoka wartość wskaźnika ekspozycji przekroju oznacza dużą powierzchnię nieosłoniętą w odniesieniu do jej objętości i ten element otrzymuje więcej ciepła niż element o niskim wskaźniku i małej powierzchni nieosłoniętej. Nagrzewanie niezabezpieczonych elementów stalowych można wyznaczyć za pomocą prostej metody analitycznej podanej w PN-EN [5], w której wzrost temperatury zależy od oddziaływań termicznych (wyrażonych w postaci strumieni ciepła netto), właściwości termicznych stali oraz wskaźnika ekspozycji A m /V. Zachowanie się elementów stalowych izolowanych termicznie W odróżnieniu od konstrukcji żelbetowych i drewnianych konstrukcje stalowe stosunkowo szybko osiągają w warunkach pożaru wysokie wartości temperatury w całym przekroju. Na przykład 45

3 nowoczesne hale 3/13 Projektowanie Rys. 4. Przykłady wskaźników ekspozycji osłoniętych elementów stalowych temperatura nieizolowanego dwuteownika IPE 300 wynosi po 15 minutach około 670 C. Można jednoznacznie stwierdzić, że poza nielicznymi wyjątkami elementy konstrukcji stalowych mają bardzo małą nośność ogniową R. Dlatego w projektowaniu każdej konstrukcji stalowej, dla której jest wymagana choćby najmniejsza nośność ogniowa R, należy najczęściej zastosować środki, które spowodują ograniczenie ryzyka wystąpienia zagrożenia, tzn. zastosować odpowiednie zabezpieczenia przeciwpożarowe, które zagwarantują właściwą wytrzymałość obiektu w warunkach pożaru. W przeważającej większości przypadków zachodzi konieczność wydłużenia czasu dochodzenia konstrukcji do temperatury krytycznej, czyli zwiększenia odporności ogniowej przez zastosowanie osłon ognioizolacyjnych (biernej ochrony przeciwpożarowej). W przypadku elementu osłoniętego wskaźnik masywności przekroju przyjmuje się jako parametr A p / V [m -1 ]. Jest to iloraz powierzchni eksponowanej osłony ogniochronnej na jednostkę długości A p [m 2 ] do objętości elementu stalowego V [m 3 ] na jednostkę długości. Na rys. 4 podano zależności służące do obliczania wskaźników masywności przekrojów elementów stalowych zabezpieczonych ogniowo. Materiały termoizolacyjne mogą mieć formę układów konturowych (o obrysie kształtownika stalowego rys. 4a, c), skrzynkowych (obudowujących kształtownik stalowy w postaci skrzynki rys. 4b, d) lub powierzchniowych (ściany lub sufity izolujące grupowo kształtowniki stalowe). Realizuje się je w postaci powłok natryskowych z: włókien mineralnych, wermikulitu i cementu, perlitu, wermikulitu (lub perlitu) i cementu, wermikulitu (lub perlitu) i gipsu oraz płyt z: włókna krzemianowego, włókna krzemianu wapnia, cementu włóknistego, gipsu, prasowanych włókien krzemianowych i wełny mineralnej. Charakterystykę termiczną materiałów ogniochronnych na ogół wyznacza się na podstawie badań ogniowych prowadzonych w warunkach pożaru standardowego [4]. Te wartości średnie pochodzą z badań ogniowych przeprowadzanych przez producentów tych materiałów. W PN-EN [5] podano prostą metodę obliczeniową oceny nagrzewania się stalowych elementów izolowanych za pomocą materiałów biernej ochrony przeciwpożarowej. W takich przypadkach wzrost temperatury zależy od wskaźnika masywności przekroju elementu stalowego izolowanego za pomocą materiału ogniochronnego A p /V oraz od charakterystyk właściwości izolacyjnych. W sytuacjach projektowych, w których konieczna jest bierna ochrona przeciwpożarowa elementu stalowego, znajomość temperatury krytycznej θ cr, wskaźnika masywności przekroju A p /V oraz wymaganego czasu ognioodporności umożliwia określenie grubości warstwy ogniochronnej (powłoki nakładanej natryskowo, płyty ochronnej, powłoki przeciwogniowej). Należy stosować wyłącznie wyroby ogniochronne zbadane i ocenione w ramach standardowych badań ogniowych, przeprowadzonych wg zaleceń normy europejskiej EN Wymaganą grubość warstwy ochronnej elementu stalowego można zwykle określić na podstawie danych publikowanych przez producentów tych wyrobów (w formie tabel lub wykresów). Najczęściej dane te odnoszą grubość warstwy materiału ogniochronnego do wskaźnika masywności przekroju elementu stalowego A p /V, temperatury krytycznej θ cr i wymaganego czasu ognioodporności. Sposoby zabezpieczenia ogniochronnego konstrukcji stalowych W celu umożliwienia ewakuacji ludzi z budynku objętego pożarem, ograniczenia skutków działania ognia w stosunku do wyposażenia obiektu i ograniczenia zakresu zniszczenia konstrukcji stosuje się izolacje ogniochronne elementów konstrukcyjnych lub ich chłodzenie (automatycznymi spryskiwaczami) w połączeniu z instalacją wykrywaczy pożaru (montażem Rys. 5. Przykład usytuowania ścian przeciwpożarowych w stosunku do stalowych ram w parterowym budynku halowym [7] 46

4 nowoczesne hale 3/13 Projektowanie Rys. 6. Przykład budynku z zewnętrzną stalową konstrukcją nośną niezabezpieczoną przeciwogniowo [7] czujników i alarmów umożliwiających wykrycie ognia lub dymu i stłumienie pożaru w jego najwcześniejszej fazie zapłonu), ekranów i klap dymowych. Chłodzenie polega na ograniczeniu efektu działania wysokiej temperatury pożaru za pomocą spryskiwania wodą stalowej konstrukcji nośnej. To rozwiązanie wymaga odpowiednich rurowych instalacji wodnych oraz pomp, dlatego jest rzadko stosowane. W celu spowolnienia tempa nagrzewania się konstrukcji stalowej, a co za tym idzie zapewnienia wymaganej ognioodporności, stosuje się bierną ochronę przeciwpożarową. Można w tym celu wykorzystać kilka dostępnych systemów. Izolowanie ogniochronne elementów stalowej konstrukcji nośnej polega na: oddzieleniu jej od stref narażonych na pożar, lub /i zabezpieczeniu pojedynczych elementów. Do pierwszej grupy należy zaliczyć zabezpieczenia powierzchniowe (grupowe) poziome (np. sufity podwieszone) lub pionowe (np. ściany oddzielające rys. 5, 9), a także sytuowanie elementów nośnych poza obrysem budynku (rys. 6). Przykład budynku z zewnętrzną stalową konstrukcją nośną niezabezpieczoną przeciwogniowo pokazano na rys. 6 [7]. W niektórych przypadkach główne elementy konstrukcji nośnej budynku (słupy, belki, stężenia) można umieścić poza zewnętrzną przegrodą budynku. Pozwa- 48 Rys. 7. Natryskowe nakładanie niereaktywnej powłoki ogniochronnej na konstrukcję stalową [7] la to uniknąć potrzeby zapewnienia jej ochrony przeciwpożarowej, gdyż wymagania ogniochronności zewnętrznej stalowej konstrukcji nośnej są znacząco mniejsze niż w przypadku wewnętrznego ustroju nośnego. Jest ona narażona wyłącznie na działanie płomieni wydostających się z otworów oraz płonących elementów budynku i jej temperatura jest niższa w porównaniu z temperaturą konstrukcji wewnątrz strefy pożarowej. Do dodatkowego obniżenia temperatury konstrukcji przyczynia się też jej kontakt z powietrzem otoczenia. W drugiej grupie środków ogniochronnych można wyróżnić izolacje pasywne termicznie (masy natryskowe i okładziny płytowe, a także zabezpieczenia hybrydowe, polegające na połączeniu okładzin płytowych i mas natryskowych) oraz izolacje aktywne termicznie (powłoki pęczniejące i powłoki absorpcyjne). Ich sposób działania jest bardzo różny, np. charakteryzuje je mały współczynnik przenikania ciepła; mają dużą wilgotność; zmieniają swe rozmiary pod wpływem wzrostu temperatury, co wpływa korzystnie na zmianę wskaźnika masywności przekroju (np. pęcznienie powłoki); cechuje je duża pojemność cieplna. Różne są rodzaje i efektywność działania powłok (otulin) ogniochronnych, sposoby ich zamocowania na elemencie oraz skuteczność, ale za każdym razem ich zadaniem jest minimalizacja przyrostu temperatury chronionego elemen- tu. Bardzo ważne parametry powłok ochronnych to ich współczynnik przejmowania ciepła, ciepło właściwe i przewodność cieplną. To dzięki nim stal nabiera cech odporności ogniowej i może być bezpiecznie stosowana jako materiał konstrukcyjny w budownictwie. Systemy zabezpieczeń ogniochronnych konstrukcji stalowych Do biernej ochrony przeciwpożarowej konstrukcji stalowych stosuje się materiały termicznie pasywne i reaktywne. Materiały zabezpieczające pasywne termicznie (niereaktywne) poddane działaniu ognia nie zmieniają swoich właściwości. Do najpopularniejszych materiałów niereaktywnych należą powłoki natryskowe i płyty. Natomiast materiały zabezpieczające reaktywne termicznie charakteryzuje zmiana właściwości w wyniku poddania działaniu wysokiej temperatury w trakcie pożaru. Najbardziej znanym przykładem tego typu zabezpieczeń są przeciwogniowe powłoki pęczniejące. Środki pasywne termicznie Nakładane natryskowo powłoki przeciwpożarowe (które są jedną z najpowszechniejszych technologii zabezpieczenia) stosuje się jako wyroby o warstwie grubej lub warstwie cienkiej. W przypadku powłok grubowarstwowych rozpylany wyrób ma konsystencję włóknistą bądź

5 Projektowanie nowoczesne hale 3/13 gęstej pasty i jest natryskiwany bezpośrednio na stalową konstrukcję (rys. 7) [7]. W ich skład wchodzą najczęściej włókna mineralne, wermikulit, żużel lub gips oraz substancja wiążąca (spoiwo). W zależności od jej rodzaju wyróżnia się powłoki natryskowe na bazie spoiwa: cementowego z wypełniaczami w postaci granulowanej wełny skalnej, kruszywa oraz dodatków, cementowego z wypełniaczem w postaci kruszywa wermikulitowego oraz dodatków, cementowego i gipsowego z wypełniaczem w postaci włókien mineralnych (bez azbestu i wermikulitu) oraz dodatków, spoiwa gipsowego z wypełniaczami w postaci granulowanej wełny skalnej lub wełny mineralnej i kruszywa perlitowego oraz dodatków. Masa ogniochronna musi charakteryzować się możliwie niską przewodnością cieplną i stabilnością w wysokiej temperaturze. Nakłada się ją na konstrukcję stalową w stanie płynnym, za pomocą specjalnych urządzeń (agregatu natryskowego z transportem pneumatycznym mieszanki). Czasem konieczne jest nałożenie kilku warstw, co wydłuża czas schnięcia. Ogniochronne masy natryskowe po stwardnieniu i wyschnięciu powinny mieć gęstość powyżej 250 kg/m 3, jednak niezbyt wysoką (do 700 kg/m 3 ). Przed nałożeniem masy ogniochronnej powierzchnie elementów stalowych powinny być zabezpieczone powłokami antykorozyjnymi. Izolacje natryskowe stosuje się głównie jako konturowe, tj. na całym obwodzie zabezpieczanego kształtownika (rys. 4a, c), lub w przypadku przekrojów prętów wielogałęziowych w postaci zamkniętych skrzynek. Masy natryskowe są przygotowywane i nanoszone według technologii: suchej przygotowana fabrycznie sucha mieszanka jest transportowana pneumatycznie i mieszana z wodą lub ciekłym spoiwem u wylotu końcówki agregatu natryskowego, mokrej przygotowana fabrycznie sucha mieszanka jest zarabiana wodą, a jej nanoszenie na elementy stalowe odbywa się mechanicznie za pomocą agregatów pompowo-natryskowych Rys. 8. Przykłady płytowych zabezpieczeń ogniochronnych kształtowników stalowych: 1 element termoizolacyjny, 2 łącznik, 3 kształtownik stalowy w sposób zbliżony do mechanicznych prac tynkarskich. Izolacje ogniochronne z mas natryskowych stosowane są zwykle o grubości mm. W celu zapewnienia odpowiedniej przyczepności i trwałości tych zabezpieczeń stosuje się odpowiednie podkłady zapewniające przyczepność natrysku do powierzchni stali lub wykonuje się siatkowanie zabezpieczanych kształtowników. Technologia natryskowa wiąże się z zabrudzeniami i zamoczeniem otoczenia, co jest charakterystyczne w przypadku procesów mokrych. Natrysk ogniochronny w zależności od grubości wykonywany jest w jednej lub kilku warstwach, najczęściej są to 2 lub 3 warstwy. Masy natryskowe pozwalają zabezpieczyć ogniochronnie elementy konstrukcji stalowych w klasach R 15 R 240. Ogniochronne zabezpieczenia płytowe polegają na obudowaniu (najczęściej w kształcie skrzynek rys. 4b, d) elementów konstrukcji stalowej za pomocą płyt (rys. 8). Stosowane są płyty z wermikulitu, miki, wełny mineralnej, płyty gipsowo-kartonowe, różnego rodzaju płyty na spoiwie gipsowym, cementowym, cementowo-wapiennym ze zbrojeniem rozproszonym, najczęściej z włókien szklanych, oraz z różnego rodzaju wypełniaczami. W tym przypadku ograniczenie oddziaływania strumienia cieplnego wywołanego przez pożar zapewnia zamknięta obudowa oraz właściwości termoizolacyjne tych płyt. Płyty termoizolacyjne są dostępne w szerokim zakresie grubości i umożliwiają uzyskanie ognioodporności w klasach R 30 R 120. Płyty są mocowane do konstrukcji stalowej mechanicznie (za pomocą śrub, łączników, taśm i kształtowników stalowych lub przyklejane i unieruchomione kołkami). Nie można ich w łatwy sposób przytwierdzić do elementów o złożonych kształtach. Zazwyczaj są one droższym rozwiązaniem niż masy natryskowe lub powłoki ogniochronne. Ponadto czas montażu płyt jest znacznie dłuższy w porównaniu z czasem nakładania powłok ogniochronnych, co powoduje zwiększenie kosztu inwestycji i wpływa też na wydłużenie czasu realizacji obiektu. Stropy pomieszczeń administracyjno- -socjalnych zabezpiecza się najczęściej 49

6 nowoczesne hale 3/13 Projektowanie Rys. 9. Przykład rozwiązań konstrukcyjnych ścian przeciwpożarowych równoległych do portalowej ramy wielonawowej hali o konstrukcji stalowej: a) zdwojenie słupów oraz ścian przeciwpożarowych, b) zdwojenie słupów ze ścianą przeciwpożarową połączoną za pomocą topliwych ściągów, c) ściana przeciwpożarowa umieszczona w osi słupów [7] za pomocą sufitów podwieszanych. Wówczas w celu zabezpieczenia elementów poziomych, takich jak belki, podciągi, dźwigary dachowe (pełnościenne lub kratowe), stosuje się oddzielenie tych elementów stalowej konstrukcji nośnej tzw. poziomymi zabezpieczeniami grupowymi. Są to najczęściej ogniochronne sufity podwieszone z płyt prasowanej wełny mineralnej, zbrojonych płyt gipsowo-kartonowych lub płyt na spoiwie gipsowym, cementowym lub cementowo-wapiennym z różnego rodzaju wypełniaczami. Płytowe zabezpieczenia ogniochronne łączone są do elementów konstrukcji stalowej za pomocą klejenia lub połączeń mechanicznych, albo przez połączenie klejenia oraz mocowania mechanicznego. Są one docinane do odpowiednich wymiarów i łączone ze sobą bezpośrednio na budowie, co w przypadku 2- lub 3-warstwowej obudowy przy stosowaniu wielu łączników sprawia, iż prace instalacyjne trwają dłużej niż w przypadku stosowania mas natryskowych. Jednak wygląd obudowanych elementów stalowych jest estetyczny i nie wymaga dodatkowego wykończenia. Gęstość płyt ze skalnej wełny mineralnej wynosi około 150 kg/m 3, a płyt gipsowo- -kartonowych zbrojonych rozproszonym włóknem szklanym około 800 kg/m 3. Elementy pionowe, takie jak słupy, można zabezpieczać za pomocą m.in. przegród pionowych w postaci ścian murowanych, betonowych lub lekkich ścian warstwowych. Stanowią one pionowe zabezpieczenie grupowe, które stosuje się w celu podziału np. wielonawowej hali na strefy pożarowe (patrz rys. 5). Przykład rozwiązań konstrukcyjnych ścian przeciwpożarowych hali o konstrukcji stalowej pokazano na rys. 9. Środki aktywne termicznie Do najczęściej stosowanych aktywnych termicznie zabezpieczeń ogniochronnych należą farby pęczniejące. W przeciwieństwie do środków niereaktywnych przeciwogniowe powłoki aktywne reagują na działanie wysokiej temperatury, zmieniając swoje właściwości, z początkowej postaci farby dekoracyjnej na warstwę termoizolacyjną. Pod wpływem ciepła ich powłoki pęcznieją, tworząc porowatą piankę ograniczającą dopływ ciepła do stali (rys. 10). Ogniochronne farby pęczniejące są stosowane do zabezpieczeń konstrukcji stalowych, w których wymagana jest klasa odporności ogniowej R 15 R 60. Pęczniejące przeciwogniowe powłoki ochronne przypominają wyglądem konwencjonalne farby. Składają się one z następujących warstw (rys. 10a): gruntującej (o grubości µm; podkład antykorozyjny, który przystosowuje podłoże do jak najlepszego jego połączenia się z farbą zasadniczą przygotowuje podłoże), przeciwogniowej (o grubości µm; zasadnicza powłoka pęczniejąca, o właściwościach ogniochronnych), nawierzchniowej (o grubości µm; zwykle dostępnej w szerokiej gamie kolorów; dzięki niej chroniony element nabiera walorów estetycznych; ponadto jej zadaniem jest ochrona powłoki pęczniejącej przed oddziaływaniem środowiska w temperaturach normalnych). Nanoszenie powłok na konstrukcję stalową odbywa się ręcznie (wałkiem lub pędzlem) lub natryskowo. Na powierzchnię oczyszczoną w sposób przewidziany jak do ochrony przed korozją nakłada się pierwszą warstwę gruntującą. Po jej wyschnięciu nakłada się minimum 2 warstwy ochrony przeciwogniowej, o łącznej grubości warstw w stanie zimnym µm. Pod wpływem wysokiej temperatury powiększają one swoją objętość, wytwarzając warstwę porowatej pianki ograniczającej dopływ ciepła do stali. Warstwy te, zmieniając się w piankę, osiągając grubość mm (rys. 10b), izolują powierzchnię stali przed oddziaływaniem ognia. Dzięki jej niskiej przewodności cieplnej oraz zmianie objętości (podwyższa się też wskaźnik masywności przekroju elementu chronionego) spęczniała powłoka ogniochronna pozwala na osiągnięcie odporności ogniowej konstrukcji stalowej. Farba nawierzchniowa służy do zapewnienia szczelności powłok ogniochronnych, zapobiegając przenikaniu wilgoci podczas eksploatacji obiektu. Zazwyczaj farby pęczniejące nakłada się przed montażem konstrukcji. Jedną z zalet tego typu ochrony przeciwpożarowej jest zachowanie estetycznego wyglądu konstrukcji stalowej. Rys. 10. Zabezpieczenie ogniochronne farbą pęczniejącą (a) oraz widok elementu stalowego zabezpieczonego farbą pęczniejącą podczas pożaru (b) 50

7 Projektowanie nowoczesne hale 3/13 Uwagi i wnioski końcowe Przedstawione syntetycznie środki zabezpieczeń ogniochronnych konstrukcji stalowych mają swoją specyfikę i zalecany zakres stosowania. Masy natryskowe oraz okładziny płytowe, czyli pasywne środki ogniochronne, są preferowane w przypadku wymagania odporności ogniowej konstrukcji stalowej powyżej 60 minut. Stosowane są one głównie w obiektach przemysłowych, magazynowych i budynkach o konstrukcji szkieletowej. O skuteczności takich ogniochronnych zabezpieczeń w dużym stopniu decyduje jakość ich wykonawstwa. W przypadku mas natryskowych, z uwagi na wygląd izolacji, często maskuje się je dodatkowymi ekranami lub sufitami wykończeniowymi. Wykonanie izolacji z elementów płytowych zwykle wiąże się ze stosunkowo długim okresem ich realizacji. Ponadto w tym przypadku wymagana jest szczególna staranność przy wykonywaniu połączeń, tak aby zagwarantowana była trwałość zabezpieczenia odporności ogniowej w założonym czasie eksploatacji obiektu. Powłoki pęczniejące są obecnie szeroko stosowane na polskim rynku budowlanym. Ich zalety to estetyczny wygląd i mała grubość powłoki izolującej (w porównaniu np. z masami natryskowymi). Należy jednak zwrócić uwagę, iż prawidłowe nałożenie farb na konstrukcję stalową jest trudne i pracochłonne. Wymaga ono przede wszystkim dużej staranności, doświadczenia i odpowiedniego sprzętu. Dlatego prace te powinny być wykonywane wyłącznie przez specjalistyczne przeszkolone ekipy, pod ciągłym nadzorem osoby odpowiedzialnej za jakość. Kontrola jakości dotyczy wszystkich faz prac zabezpieczających. Dotyczy to szczególnie oczyszczenia stali, przygotowania antykorozyjnego podłoża oraz sprawdzania grubości nakładanych powłok zabezpieczających. W tym przypadku niezbędne jest ścisłe przestrzeganie reżimów termiczno-wilgotnościowych podczas malowania, a także stosowanie przerw pomiędzy nakładaniem kolejnych warstw zabezpieczających elementy stalowe. Nieprzestrzeganie tych wymagań może spowodować przedwczesne odpadanie powłoki lub/i jej nierównomierne pęcznienie w warunkach pożaru, a w efekcie utratę ich właściwości ogniochronnych. q reklama Piśmiennictwo 1. Bródka J., Brodniewicz M.: Projektowanie konstrukcji stalowych według Eurokodów, Polskie Wydawnictwo Techniczne, Rzeszów Mariusz Maślak: Budownictwo ogólne tom 5. Część 10: Odporność ogniowa. Nośność konstrukcji w warunkach pożaru, Arkady, Warszawa PN-EN 1990:2004: Podstawy projektowania konstrukcji. 4. PN-EN ;2006 Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-2: Oddziaływania ogólne. Oddziaływania na konstrukcje w warunkach pożaru. 5. PN-EN :2007 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-2: Reguły ogólne Obliczanie konstrukcji z uwagi na warunki pożarowe. 6. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowania (Dziennik Ustaw Nr 75 z 2002 r., poz. 690, późniejszymi zmianami) Konstrukcje stalowe w Europie. Jednokondygnacyjne konstrukcje stalowe. Część 7: Inżynieria pożarowa. 51