Odporność ogniowa konstrukcji

Wymagana odporność ogniowa konstrukcji jest zróżnicowana dla elementów konstrukcyjnych, zależnie od zadania jakie pełni element w budynku i w zależności od wielkości i funkcji całego budynku. Odporność ogniową określa się w minutach czasu, przez jaki element ogarnięty pożarem będzie wypełniać swoje funkcje, to znaczy stany graniczne nośności doraźnej i użytkowalności – ugięcia (norma [1] ).

Wymagania warunków technicznych

Nośność ogniową określa się symbolem R (Resistance). Dla budynków klasy odporności ogniowej „E” nie stawia się wymagań ogniowych. Dla klas „A” do „D” maksymalne wymagania, to R240 (2 godziny), a minimalne R15 (15 minut), tak jak zestawiono w tab.1.

Tab.1. Wymagane klasy odporności ogniowej elementów budynku [2]

Klasy odporności ogniowej budynku „A” do „E” określa się zgodnie z zasadami opisanymi w artykule Klasy odporności ogniowej budynków.

Przekrycie a pokrycie dachu

W ostatniej kolumnie tab. 1 rozporządzenie  [2] wprowadzono wymaganie dla „przekrycia dachu”, bez zdefiniowania  tego pojęcia.
Tymczasem w teorii i praktyce projektowania obiektów  hal i galerii od lat funkcjonuje definicja przekrycia jako „element konstrukcji nośnej obiektu  przygotowany do ułożenia na nim pokrycia dachowego nieocieplonego (najczęściej blacha fałdowa lub trapezowa, płyty żelbetowe , deskowanie z izolacją wodną) lub ocieplonego ( pakiet złożony z pokrycia przed ociepleniem oraz izolacji termicznej ; obecnie często  stosuje się warstwowe płyty dachowe, ale przy jej zastosowaniu występuje problem poprawnej izolacji wodnej).
Zgodnie z klasyczną definicją przekrycie obiektu,  to konstrukcja nośna dachu oparta na słupach lub ścianach, więc: (idąc od dołu) wiązary dachowe lub rygle,  płatwie, krokwie oraz system stężeń połaciowych. Wszystkie te elementy należy rozpatrywać łącznie w całym systemie konstrukcyjnym, bowiem szczególnie płatwie oraz w różnym stopniu stężenia połaciowe zapewniają nośność i stateczność obiektu jako całości, a nie tylko dachu.

Różnie w definiowaniu  „przekrycia i pokryicie” prowadzą do szeregu nieporozumień pomiędzy konstruktorami, a rzeczoznawcami pożarowymi (i także architektami).Ci ostatni pojęcie „przekrycie”  traktują  w rozumieniu potocznym i wielokrotnie do „przekrycia” zaliczają nie tylko pokrycie , ale też płatwie i dźwigary dachowe, mimo, że w tabeli rozporządzenia wymieniono jeszcze „konstrukcję dachu” obok „głównej konstrukcji dachu”, wskazując tym, że  „Konstrukcja dachu” nie jest elementem „głównej konstrukcji nośnej”. To również nie jest poprawne, o czym w dalszej części artykułu.

Poprawnie  w tabeli rozporządzenia [2])  zamiast „” dachu, powinno być „pokrycie„.

„Pokrycie” w halach kategorii „A” do „C” powinno mieć wytrzymałość ogniową RE 15 do RE 30.  Blachy dachowe są cienkie (0,75; 0,8 ; 1,0 ; 1,25) mm i same w sobie nie mają  odporności ogniowej, a wytrzymałość mogą osiągnąć tylko w pakiecie z innymi warstwami dachu.  W praktyce ten fakt jest stwierdzany w drodze badań pakietów pokrycia, a w wytycznych z badań najczęściej wskazuje się, że w celu osiągnięcia wytrzymałości ogniowej przez pakiet – należy ograniczyć  wytężenie blachy fałowej do  wartości zależnej od typu blachy oraz pakietu i wynoszącej najczęściej 70 do 85% wytrzymałości blachy pod obciążeniami w kombinacji obliczeniowej;  w kombinacji wyjątkowej – pożarowej (czyli pod obciążeniem 20% śniegu) wytężenie blachy powinno być ograniczone prawie dwukrotnie bardziej

Konstrukcja dachu, a główna konstrukcja nośna

Brak definicji, a w zasadzie brak klauzuli  „Klasyfikacji  rlrmentów konstrukcji obiektu do grup pożarowych z tabeli  – dokonuje projektant branży konstrukcyjno- budowlanej na podstawie analizy wytrzymałości i stateczności całego systemu konstrukcyjnego obiektu.”   prowadzi do szeregu nieprorozumeiń pomiędzy projektantami konstrukcji, a  rzeczoznawcami pożarowymi i  architektami.

Przykładem jest artykuł [3] sponsorowany przez Swisspoor Polska . Artykuł ukazał się w  poczytnym czasopiśmie zawodowym i propaguje rażąco błędne tezy w przedmiocie  klasyfi kowania elementów konstrukcji obiektu do konstrukcji dachu w rozumieniu przepisów pożarowych.

Po przeprowadzeniu analizy  pracy konstrukcji nawet w sposób bardzo zgrubny – intuicyjne, moż na w sdużej liczbie systemow konstrukcyjnych (np  szkieletowe hale stalowe bez ścian murowanych z rys. 1 ) , stwierdzić,, że

•  dźwigary  dachowe  stanowiące element głównego układu poprzeczego hali – zapewniają stabilność słupów w płąszczyźnie ukłdu  –  po „spaleniu” wiązara lub wiązarów chamat statyczny słupów ulegnie zmianie, co prowadzi dom utraty stabilności słupów (brak podpowry w głowicy) i w konsekwencji do zawalenia ukłądu poprzecznego i dalej całej konstrukcji,
• płatwie dachowe  zabezpieczają dżwigary dachowe przed utratą stabilności płaskiej postaci  zginania, a po „spaleniu” płatwi schamta pracy dżwigara ulekgnie zmianie , co doporowadzi  do zniszczenia dźigarów , a wdalszej kolejności do mechaznizmu zniszczenia słupów (p. wyżej) i katastroy całej hal

Z tej analizy wynika, że w  obiektach takich jak szkieletowe hakle stalowe- płątwie i dżwigary przekrycia stanowią elememnty konstrukcjim njosnej i powinny mieć odpowrnosc ogniową odpowiednia dlka kopnstrukcji głównej.

Rys.1. Przykłąd błędenj klasyfikacji pożarowej [3],  jako skutek braku analizy konsttrukcyjnej (na zielono uwagi tej pracy)

Przykładem jest  artykuł [3] sponsorowany przez Swisspoor Polska . Artykuł ukazał się w czasopiśmie zawodowym i propaguje rażąco tezy rażąco błędne tezy w przedmiocie  klasyfikowania elementów konstrukcji obiektu do konstrukcji dachu w rozumieniu przepisów pożarowych.

Po przeprowadzeniu analizy  pracy konstrukcji nawet w sposób bardzo zgrubny – intuicyjne, można dla dużej liczbie systemów konstrukcyjnych (np.  szkieletowe hale stalowe bez ścian murowanych z rys. 1 ) , stwierdzić, że

•  dźwigary  dachowe  stanowiące element głównego układu poprzecznego hali – zapewniają stabilność słupów w płaszczyźnie układu  –  po „spaleniu” wiązara lub wiązarów schemat statyczny słupów ulegnie zmianie, co prowadzi dom utraty stabilności słupów (brak podpory w głowicy) i w konsekwencji do zawalenia układu poprzecznego i dalej całej konstrukcji,
• płatwie dachowe  zabezpieczają dźwigary dachowe przed utratą stabilności płaskiej postaci  zginania, a po „spaleniu” płatwi schemat pracy dźwigara ulegnie zmianie , co doprowadzi  do zniszczenia dźwigarów , a  dalszej kolejności do mechanizmu zniszczenia słupów (p. wyżej) i katastrofy całej hal

Z tej analizy wynika, że w  obiektach takich jak szkieletowe halle stalowe- płatwie i dźwigary przekrycia stanowią elementy konstrukcji nośnej i powinny mieć odporność ogniową odpowiednia dla konstrukcji głównej.

Istnieją takie systemy konstrukcyjne, gdzie konstrukcja przekrycia nie uczestniczy w systemie konstrukcyjnym  sposób sprzężony (np. przekrycie stalowe  ułożone na samonośnej konstrukcji żelbetowej lub  murowej. Wówczas klasyfikacja będzie inna. Poprawnej klasyfikacji może dokonać projektant konstrukcji,  nie rzeczoznawca pożarowy, podobnie jak   w przypadku ustalenia kategorii geotechnicznej obiektu, którą ustala projektant konstrukcji, a nie  geolog prowadzący badania warunków gruntowo-wodnych [4], [5]

 Literatura

1. PN-EN 1990:2004, Eurokod: Podstawy projektowania konstrukcji
2. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Tekst jednolity Dz.U. 2019 poz. 1065 z późn zmianami [ https://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/download.xsp/WDU20190001065/O/D20191065.pdf ]
3. Łukomski M., ITB, Przekrycia dachów – wymagania w zakresie odporności ogniowej, Przegląd budowlany 9/2008
4. Rozporządzenie Ministra Transportu , Budownitwa i Gospodarki Morskiej  z dnia 25 kwietnia 2012 r. w sprawie ustalania geotechnicznych warunków posadawiania obiektów budowlanych [Dz.U. 2012, poz. 463]
5. PN-EN 1997-2:2009m Eurokod 7 – Projektowanie geotechniczne – Część 2: Rozpoznanie i badanie podłoża gruntowego

________________________________