Bezpieczeństwo pożarowe w obiektach halowych

Płyty warstwowe jako system lekkiej obudowy na trwałe zadomowiły się w budownictwie halowym i systematycznie umacniają swoją obecność w sektorze budowlanym zarówno w naszym kraju, jak i w Europie, dając poczucie bezpieczeństwa, umożliwiając szybki montaż oraz zapewniając wysokie walory estetyczne obiektów.

Specyfika płyt warstwowych

Wszelkie budowle muszą spełniać rygorystyczne założenia rozporządzenia Ministra Infrastruktury z 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1].

Trudno sobie wyobrazić obiekty budowlane, szczególnie konstrukcje halowe użyteczności publicznej, obiekty przemysłowe i rolnicze (przechowalnie, chłodnie, mroźnie, pomieszczenia dla zwierząt hodowlanych) bez obudowy (ściany osłonowe, dachy) w postaci płyt warstwowych, zwłaszcza z płyt w okładzinach metalowych.

Lekkie płyty warstwowe składają się z warstw zewnętrznych (okładzin) o wysokich właściwościach mechanicznych, które są w sposób ciągły połączone z warstwą środkową (rdzeniem). Rdzeń charakteryzuje się tym, że przy pomijalnej sztywności giętnej odznacza się korzystną izolacyjnością termiczną. Płyty takie są więc konstrukcjami złożonymi z dobranych w sposób racjonalny i odpowiednio połączonych ze sobą materiałów konstrukcyjnych i izolacyjno-konstrukcyjnych. Właściwości oraz zakres stosowania reguluje norma PN-EN 14509:2013-12E [2].

Do podstawowych zalet lekkich płyt warstwowych należy zaliczyć:

• małą masę jednostkową (zmniejszona transportochłonność),
• możliwość montażu niezależnie od warunków atmosferycznych,
• montaż bez ciężkiego sprzętu (dźwigi o niewielkiej nośności),
• łatwość demontażu i ponownego montażu, np. w przypadku zmiany technologii produkcji czy przeznaczenia hal,
• wysoki poziom izolacyjności akustycznej (płyty z rdzeniem z wełny mineralnej),
• wysoką odporność ogniową (zwłaszcza płyty z rdzeniem z wełny mineralnej oraz z pianki poliuretanowej typu PIR),
• wysoki poziom izolacyjności termicznej (płyty z rdzeniem z pianki poliuretanowej typu PIR).

Lekkie płyty warstwowe stosowane są przede wszystkim jako ściany osłonowe i przekrycia dachowe. Bardzo często wykorzystuje się je w obiektach przemysłowych i chłodniach składowych do budowania ścian działowych i sufitów podwieszanych. Natomiast w małych przewoźnych chłodniach czy budynkach zapleczy budów wykorzystywane są nawet jako ściany nośne.

Bezpieczeństwo pożarowe

Klasy odporności pożarowej materiałów i obiektów budowlanych

Równolegle z postępem nauki i techniki oraz rozwojem przemysłu nie tylko powstają nowoczesne wynalazki ułatwiające życie i pracę, a także chroniące nas przed wszelkim złem czyhającym na naszą nieuwagę, zapomnienie czy lekkomyślność. Jednym ze sposobów ochrony przed zagrożeniem w postaci ognia jest stosowanie w obiektach budowlanych przekryć dachowych i ścian osłonowych wykonanych z lekkiej obudowy z płyt warstwowych.

Płyty warstwowe, w zależności od klasy odporności pożarowej obiektu, w jakim zostały zastosowane, powinny spełniać wymagania zawarte w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1]. Dokument ten charakteryzuje następujące kryteria bezpieczeństwa pożarowego:

• kryteria w zakresie stopnia rozprzestrzeniania ognia – dotyczą ścian zewnętrznych od strony zewnętrznej,
• kryteria w zakresie reakcji na ogień – dotyczą ścian zewnętrznych od strony wewnętrznej, ścian wewnętrznych, przekryć dachowych od strony nętrznej oraz sufitów podwieszanych,
• kryteria w zakresie odporności dachu na działanie ognia zewnętrznego – dotyczy przekryć dachowych od strony zewnętrznej,
• kryteria w zakresie odporności ogniowej – ściany zewnętrzne i wewnętrzne powinny spełniać wymagania izolacyjności ogniowej I oraz szczelności ogniowej E przy oddziaływaniu ognia od strony zewnętrznej obiektu jak i wewnętrznej; w przypadku przekryć dachowych wymagania nośności ogniowej R i szczelności ogniowej E przy oddziaływaniu ognia od strony wewnętrznej.

R – nośność ogniowa – jest to zdolność elementu konstrukcji do wytrzymania oddziaływania ognia przy określonych oddziaływaniach mechanicznych na jedną lub więcej powierzchni, przez określony czas, bez utraty stabilności konstrukcji, wyrażana w minutach.
Kryteria:

–    w przypadku elementów zginanych (np. strop, dach) – prędkość ugięcia i rzeczywiste ugięcie,
–    w przypadku osiowo obciążanych elementów (np. słupy, ściany) – prędkość deformacji (prędkość skrócenia).

E – szczelność ogniowa – jest to zdolność elementu konstrukcji, który pełni funkcję oddzielającą, do wytrzymania oddziaływania ognia tylko z jednej strony, bez przeniesienia ognia na stronę nienagrzewaną w wyniku przejścia płomieni lub gorących gazów, wyrażana w minutach.
Kryteria:

–    pęknięcie lub rozwarcie,
–    utrzymanie się płomienia na stronie nienagrzewanej,
–    zapalenie tamponu z waty bawełnianej.

I – izolacyjność ogniowa – jest to zdolność elementu konstrukcji do wytrzymania oddziaływania ognia tylko z jednej strony, bez przeniesienia ognia w wyniku znaczącego przepływu ciepła ze strony nagrzewanej na stronę nienagrzewaną, wyrażana w minutach.
Kryteria:

–    ΔT_średnia: 140°C,
–    ΔT_max: 180°C.

Klasyfikacja badań ogniowych nad płytami warstwowymi oraz metodyka ich prowadzenia

Płyty warstwowe to uznane na całym świecie, cenione zarówno przez architektów, jak i inwestorów wyroby budowlane zaliczane do grupy lekkich obudów. Aby jednak mogły zostać wprowadzone do zastosowania w budownictwie, powinny przejść serię Wstępnych Badań Typu na zgodność z dokumentem odniesienia. Jednym z szeregu testów są badania ogniowe. Dotyczą one kwestii stopnia rozprzestrzeniania ognia, palności oraz odporności ogniowej.

Badania dotyczą czterech podstawowych właściwości ogniowych, jakimi są:

• stopień rozprzestrzeniania ognia,
• odporność dachu na działanie ognia zewnętrznego,
• reakcja na ogień,
• odporność ogniowa.

Badania oraz klasyfikacja rozprzestrzeniania ognia wykonywane są na podstawie normy PN-B-02867 [3]. Reakcję na ogień bada się zgodnie z normą PN-EN 14509:2013 [2], a klasyfikuje zgodnie z normą PN-EN 13501-1:A1:2010 [4]. W sprawie odporności dachu na działanie ognia zewnętrznego badania prowadzone są zgodnie z normą PKN-CEN/TS 1187:2014-03 [5], natomiast klasyfikacja wg normy PN-EN 13501-5 [6].

Badania odporności ogniowej reguluje większa liczba norm, uzależnione jest to bowiem od tego, czy dotyczą one ścian, czy przekryć dachowych. I tak badania odporności ogniowej ścian zewnętrznych i wewnętrznych prowadzone są zgodnie z normami PN-EN 1364­‑1:2015-08 [7] oraz PN-EN 1363-1:2012 [8]. W przypadku przekryć dachowych badania prowadzone są zgodnie z normami PN-EN 1365-2:2014-12 [9] oraz PN-EN 1363-1:2012 [8], zaś klasyfikacje zgodnie z normami PN-EN 13501-2:2016-07 [10] i PN-EN 15254­‑5:2018-06 [11].

Właściwości ogniowe płyt warstwowych

Płyty warstwowe klasyfikowane są w różny sposób, najpopularniejszym kryterium jest jednak podział ze względu na materiał, z jakiego wykonany jest rdzeń płyty. W związku z tym wyróżnia się trzy odmiany płyt warstwowych:

• płyty z rdzeniem ze skalnej wełny mineralnej,
• płyty z rdzeniem ze sztywnej pianki poliuretanowej typu PIR,
• płyty z rdzeniem styropianowym.

Niezależnie od zastosowanego rdzenia w zakresie stopnia rozprzestrzeniania ognia płyty warstwowe ścienne i dachowe spełniają wymagania § 216 rozporządzenia Ministra Infrastruktury z 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1], tzn. są wyrobami nierozprzestrzeniającymi ognia.

Bez odporności ogniowej zastosowanie płyt warstwowych byłoby bardzo ograniczone. Oto przykładowe możliwości w zakresie odporności ogniowej poszczególnych typów płyt warstwowych (w zależności od grubości rdzenia i zastosowanego obciążenia):

1. ścienne płyty warstwowe z rdzeniem z wełny mineralnej – do EI240,
2. dachowe płyty warstwowe z rdzeniem z wełny mineralnej – do REI180,
3. ścienne płyty warstwowe z rdzeniem ze sztywnej pianki poliuretanowej typu PIR – do EI60,
4. dachowe płyty warstwowe z rdzeniem ze sztywnej pianki poliuretanowej typu PIR – do REI30,
5. ścienne płyty warstwowe z rdzeniem styropianowym – do E60,
6. dachowe płyty warstwowe z rdzeniem styropianowym – do RE30.

Jak widać z powyższego zestawienia i tabeli, niezależnie od materiału, z jakiego został wykonany rdzeń danego typu płyty warstwowej, uzyskiwane właściwości odporności ogniowej umożliwiają stosowanie płyt warstwowych w bardzo szerokim zakresie. Na czele klasyfikacji są płyty z rdzeniem z wełny mineralnej, a tabelę zamykają panele z rdzeniem styropianowym, zwłaszcza ścienne.

Trudno jednoznacznie stwierdzić, że dany typ płyty jest najlepszy, a inny znacznie gorszy. Wiele zależy od klasy odporności pożarowej obiektu, oczekiwań inwestora i od przeznaczenia obiektu. Na przykład w obiektach, w których priorytetem jest wysoki poziom odporności ogniowej i izolacyjności akustycznej, bardzo dobrym rozwiązaniem będą płyty z rdzeniem z wełny mineralnej.

W przypadku budynków wymagających wysokich parametrów pod względem izolacyjności termicznej i ogniowej z pewnością najlepszym rozwiązaniem będą panele z pianką poliuretanową typu PIR.

W przypadku obiektów o klasie odporności pożarowej E (ściany zewnętrzne) czy D i E (ściany wewnętrzne) oraz przekrycia dachowe mogą być stosowane rozwiązania z rdzeniem styropianowym, choć z powodów niezwiązanych z bezpieczeństwem pożarowym tego typu płyty są systematycznie wypierane przez panele z rdzeniem z wełny mineralnej i sztywnej pianki poliuretanowej typu PIR.

W zakresie stopnia rozprzestrzeniania ognia wszystkie pozycje ścienne, niezależnie od rodzaju i grubości rdzenia (styropian, wełna lub PIR), powinny mieć klasyfikację jako wyroby nierozprzestrzeniające ognia (NRO), a płyty dachowe muszą być odporne na działanie ognia zewnętrznego (Broof(t1)).

Niniejsza publikacja stanowi artykuł ekspercki Stowarzyszenia Wykonawców Dachów Płaskich i Fasad DAFA

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 15 czerwca 2002 r. nr 75, poz. 690, z późniejszymi zmianami).
2. PN-EN 14509:2013-12E, „Samonośne izolacyjno-konstrukcyjne płyty warstwowe z dwustronną okładziną metalową – Wyroby fabryczne – Specyfikacje".
3. PN-B 02867, „Ochrona przeciwpożarowa budynków. Metoda badania stopnia rozprzestrzeniania ognia przez ściany”.
4. PN-EN 13501-1:A1:2010, „Klasyfikacja ogniowa wyrobów budowlanych i elementów budynków. Część 1: Klasyfikacja na podstawie wyników badań reakcji na ogień”.
5. PKN-CEN/TS 1187:2014-03, „Metody badań oddziaływania ognia zewnętrznego na dachy”.
6. PN-EN 13501-5-A1:2010, „Klasyfikacja ogniowa wyrobów budowlanych i elementów budynków. Część 5: Klasyfikacja na podstawie wyników badań oddziaływania ognia zewnętrznego na dachy”.
7. PN-EN 1364-1:2015-08, „Badania odporności ogniowej elementów nienośnych – Część 1: Ściany”.
8. PN-EN 1363-1:2012, „Badania odporności ogniowej – Część 1: Wymagania ogólne”.
9. PN-EN 1365-2:2014-12, „Badania odporności ogniowej elementów nośnych – Część 2: Stropy i dachy”.
10. PN-EN 13501-2:2016-07, „Klasyfikacja ogniowa wyrobów budowlanych i elementów budynków. Część 2: Klasyfikacja na podstawie wyników badań odporności ogniowej z wyłączeniem instalacji wentylacyjnych”.
11. PN-EN 15254-5:2018-06, „Rozszerzone zastosowanie wyników badań odporności ogniowej. Ściany nienośne. Część 5: Konstrukcje z płyt warstwowych w okładzinach metalowych”.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!