Bezpieczeństwo potwierdzone w praktyce – od obliczeń do badań ogniowych

Wymagania przeciwpożarowe dla budynków w klasie odporności pożarowej C można spełnić na różne sposoby. LLENTAB opraco­wał metodykę projektowania konstrukcji stalowych, opartą na Eurokodach, którą zweryfikowano podczas badań ogniowych w Insty­tucie Techniki Budowlanej (ITB).
O rozwiązaniu, jego korzyściach, wynikach badań i dalszych kierunkach rozwoju opowiadają eks­perci LLENTAB oraz rzeczoznawca ds. zabezpieczeń przeciwpożarowych.

W jakich obiektach najczęściej pojawia się wymóg klasy odporności pożarowej C?

W klasie C realizujemy budynki produkcyjne i magazynowe, kla­syfikowane jako PM o gęstości obciążenia ogniowego w przedziale 1000–2000 MJ/m², oraz budynki handlowe i usługowe jedno- lub dwukondygnacyjne, klasyfikowane jako ZL.

Dlaczego coraz więcej inwestorów realizuje budynki w klasie C, wykorzystując bierne zabezpieczenia przeciwpożarowe?

Inwestorzy podczas prac projektowych analizują koszty nie tylko realizacji budowy, ale również całego cyklu życia obiektu, porów­nując różne sposoby spełniania wymagań przeciwpożarowych, a następnie wybierają rozwiązanie najlepiej dopasowane do plano­wanego sposobu użytkowania i dalszego rozwoju inwestycji. Duże znaczenie mają też koszty eksploatacji oraz możliwość późniejszej przebudowy lub zmiany funkcji i sposobu użytkowania budynku.

Jest to szczególnie ważne w przypadku obiektów budowanych pod wynajem. Na początku inwestor często nie wie, komu będzie wynajmował powierzchnię hali oraz jak przyszli najemcy zechcą zorganizować wewnętrzną przestrzeń budynku. Im większa będzie zatem elastyczność obiektu, tym łatwiej dostosuje się go do nowych potrzeb bez kosztownych zmian.

Jakie korzyści daje rozwiązanie stosowane przez LLENTAB?

W tym rozwiązaniu wymaganą odporność ogniową konstruk­cji stalowej uzyskujemy poprzez odpowiednie projektowanie i obliczenia. W efekcie konstrukcja nie potrzebuje dodatkowego zabezpieczenia ogniowego, np. w postaci farb ogniochronnych lub alternatywnych rozwiązań, co znacząco wpływa na zmniej­szenie kosztów realizacji inwestycji oraz estetykę wnętrza obiektu. Dodatkowo konstrukcja jest ocynkowana, co ograni­cza koszty utrzymania i pozwala zachować jej trwałość przez wiele lat.

W jaki sposób osiąga się wymaganą odporność ogniową konstrukcji LLENTAB?

W budynkach o klasie odporności pożarowej C główna konstruk­cja nośna musi mieć odporność ogniową R 60, konstrukcja dachu R 15, a przekrycie dachu RE 15. W rozwiązaniu LLENTAB pro­jektujemy słupy żelbetowe o odporności ogniowej R 60 oraz kon­strukcję dachu w postaci kratownic stalowych, projektowanych na odporność ogniową R 15. Odpowiednio dobieramy również przekrycie dachowe w postaci blachy trapezowej wraz z izolacją z wełny mineralnej lub PIR, aby spełnić warunek RE 15.

Jak wygląda projektowanie konstrukcji stalowej z założe­niem warunków występujących w czasie pożaru?

Procedurę rozpoczynamy – zgodnie z wytycznymi Eurokodów – od określenia kombinacji wyjątkowych oddziaływań przy zało­żeniu standardowej krzywej rozwoju pożaru. Następnie wyzna­czamy przyrosty temperatury w trakcie pożaru dla wszystkich elementów analizowanej kratownicy. Wszystkie te dane wpro­wadzamy do programu dedykowanego wyłącznie obliczeniom konstrukcji w warunkach pożarowych. W obliczeniach uwzględ­niana jest rozszerzalność termiczna elementów stalowych oraz spadek ich sztywności następujący wraz ze wzrostem tempe­ratury. Na podstawie wyników obliczeń sprawdzamy nośność konstrukcji stalowej przez cały zakładany czas trwania pożaru.
Największy wpływ na zachowanie konstrukcji stalowej ma tem­peratura osiągana przez poszczególne profile. Decydują o tym m.in. geometria przekroju oraz detale konstrukcyjne połączeń, dla których opracowaliśmy własną metodykę wyznaczania poszczególnych wartości temperatury, bazując na wynikach badań przeprowadzonych w ITB.

Dlaczego kratownice LLENTAB mogą spełnić wymagania bez stosowania farb pęczniejących?

Konstrukcja LLENTAB jest wykonana ze stali ocynkowanej ogniowo, która w trakcie pożaru nagrzewa się wolniej. Od początku jest też projektowana z myślą o odporności ogniowej. Dzięki proce­durze obliczeniowej opartej na Eurokodach oraz wynikach badań możliwe jest osiągnięcie nośności ogniowej R 15 bez zastosowa­nia dodatkowych zabezpieczeń.

Dlaczego zdecydowaliście się przeprowadzić badania w Instytucie Techniki Budowlanej?

Chcieliśmy zweryfikować, czy opracowana przez nas procedura obliczeniowa, bazująca na Eurokodach i uwzględniająca standar­dową krzywą rozwoju pożaru, w sposób prawidłowy odzwiercie­dla zachowanie konstrukcji w trakcie pożaru. Badania pozwoliły porównać wyniki obliczeń z rzeczywistą pracą tej konstrukcji podczas pożaru i potwierdziły zgodność naszych założeń oraz poprawność przeprowadzanych obliczeń. Na ich podstawie doko­naliśmy również kalibracji metody obliczeniowej, aby jeszcze lepiej odwzorowywała rzeczywiste warunki pracy konstrukcji w warunkach pożarowych.

Jakie są kolejne kierunki rozwoju?

Obecnie rozwijamy procedurę projektowania stalowych słupów w systemie LLENTAB w klasie odporności ogniowej R 15, co będzie istotne w kontekście niedawnych zmian warunków technicznych. Równolegle pracujemy nad rozwiązaniami umożliwiającymi osiąga­nie wyższych klas odporności ogniowej niż uzyskanej już R 15 dla kratownic, tak aby rozszerzyć zakres stosowania naszych kon­strukcji do budynków w klasach odporności ogniowej B oraz A.

Jak ocenia Pan rozwiązanie LLENTAB, polegające na zasto­sowaniu zweryfikowanej obliczeniowo kratownicy w obiek­tach wymagających klasy odporności pożarowej C?

To rozwiązanie jest dobrym przykładem praktycznego wyko­rzystania zasad projektowania określonych w Eurokodach. Opiera się na zaawansowanych metodach obliczeniowych, które pozwalają analizować zachowanie konstrukcji w warunkach pożaru. Podejście to wymaga dużego doświadczenia zarówno od projektanta konstrukcji, jak i od rzeczoznawcy ds. zabez­pieczeń przeciwpożarowych oraz od producenta konstrukcji stalowej, dlatego nie jest powszechne, ale pozostaje w pełni zgodne z obowiązującymi przepisami i zasadami wiedzy tech­nicznej. Pokazuje również, że projektowanie odporności ognio­wej nie musi opierać się wyłącznie na dodatkowych zabezpie­czeniach konstrukcji.

Jakie znaczenie mają badania przeprowadzone w ITB?

W przypadku tak złożonych zagadnień analiza obliczeniowa sta­nowi podstawę projektowania, jednak jej potwierdzenie bada­niem wykonanym w skali rzeczywistej ma bardzo duże znacze­nie. Badania przeprowadzone w ITB potwierdziły poprawność przyjętej metodyki i wiarygodność rozwiązania stosowanego przez LLENTAB. Dla projektantów, inwestorów i rzeczoznawców oznacza to możliwość oparcia oceny na wynikach nie tylko ana­liz numerycznych, ale również badań przeprowadzonych w rze­czywistych warunkach pożaru.