Odporność ogniowa przegród budowlanych

Bezpieczeństwo pożarowe budynków jest jednym z najistotniejszych wymagań według Rozporządzenia Ministra Infrastruktury  jak również w świetle Załącznika I rozporządzenia Parlamentu Europejskiego. Jego priorytetowe znaczenie uwzględnia się nie tylko w przypadku budownictwa cywilnego, ale również przy zastosowaniach specjalnych czego przykładem są Unified Facility Criteria opublikowane przez departament obrony USA.

Właściwości wyrobów budowlanych, przegród i obiektów z nich wykonanych ocenia się na podstawie charakterystyk opisujących wiele zjawisk związanych z powstaniem i rozwojem pożaru. Do powszechnie używanych właściwości należą odporność ogniowa, reakcja na ogień, stopień rozprzestrzeniania ognia przez elewacje i dachy. W artykule skupiono uwagę na odporności ogniowej.

Odporność ogniowa i zakres jej oceny

W europejskim systemie oceny wyrobów budowlanych istotną rolę pełni norma EN 13501-2, która podaje zasady oceny i klasyfikacji badanych przegród. Zakres normy obejmuje wiele elementów występujących w obiektach budowlanych podzielonych na 6 grup:

1) elementy nośne niepełniące funkcji oddzielających.

2) elementy nośne pełniące funkcję oddzielającą, zawierające lub niezawierające przeszklenia, instalacje i osprzęt.

3) wyroby i systemy do zabezpieczeń elementów lub części obiektów.

4) elementy nienośne lub nienośne części obiektów, zawierające lub niezawierające przeszklenia, instalacje i osprzęt.

5) okładziny ścienne i sufitowe cechujące się zdolnością do zabezpieczenia ognioochronnego.

6) drzwi przystankowe do dźwigów badane według EN 1634-1.

W szczególnym zakresie zainteresowania producentów wyrobów budowlanych, w tym płyt warstwowych, leżą obszary opisane w punktach 1), 2) oraz 4). Przykładowym elementem od którego wymaga się zachowania odpowiednich właściwości nośnych w trakcie pożaru jest płyta warstwowa dachowa lub blacha trapezowa zastosowana jako element nośny dachu warstwowego. Z kolei samonośna płyta warstwowa ścienna lub sufitowa zastosowana wewnątrz obiektu jest przykładem elementów nienośnych.

Charakterystyki skuteczności działania z uwagi na odporność ogniową

Zgodnie z normą klasyfikacyjną występują 3 podstawowe charakterystyki skuteczności działania przy ocenie odporności ogniowej:

• nośność ogniowa R rozumiana jako zdolność elementu do wytrzymania oddziaływania ognia przy określonych oddziaływaniach mechanicznych przez określony czas, bez utraty właściwości nośnych;
• szczelność ogniowa E rozumiana jako zdolność elementu do wytrzymania oddziaływania ognia bez przeniesienia ognia na stronę nienagrzewaną w wyniku przeniknięcia płomieni lub gorących gazów;
• izolacyjność ogniowaIrozumiana jako zdolność elementu do wytrzymania oddziaływania ognia bez przeniesienia ognia w wyniku znaczącego przepływu ciepła ze strony nagrzewanej na stronę nienagrzewaną. Dopuszczalnymi wartościami granicznymi są średni przyrost temperatury oraz temperatura maksymalna po stronie nienagrzewanej nie większe niż odpowiednio 140°C i 180°C.

Do opcjonalnych charakterystyk należy promieniowanie W, odporność na działania mechaniczne M, samoczynne zamykanie C, dymoszczelność S, odporność na pożar sadzy G, odporność do zabezpieczenia ognioochronnego K.

              Z uwagi na coraz częściej pojawiające się zapytania odnośnie odporności na działanie  mechaniczne M płyt warstwowych należy wyjaśnić jego znaczenie .

Badana przegroda, przykładowo ścienna, poddana jest oddziaływaniu ognia przez określony przez producenta czas T, np. 30 minut. Jeżeli przegroda spełnia założone wymagania, np. nośność i szczelność, w trakcie badań przez czas T, poddawana jest następnie testowi na uderzenie. Aby uzyskać uzupełniającą klasyfikację M, element powinien wytrzymać uderzenie, bez wywierania wpływu na skuteczność działania w zakresie R, E i/lub I.

W systemie amerykańskim, w specjalnych zastosowaniach podanych w Unified Facility Criteria, obligatoryjne jest uwzględnienie oddziaływań mechanicznych w ramach badań odporności ogniowej poprzez oddziaływanie strumienia wody pod ciśnieniem symulującym rzeczywiste warunki gaszenia.

Klasy odporności ogniowej według normy europejskiej EN 13501-2

Klasy odporności ogniowej są znormalizowane i podane w zależności grupy elementów do której przynależą. Jako przykład można podać tabelę klasyfikacyjną drugiej grupy, tzn. elementów nośnych pełniących funkcję oddzielającą w przypadku pożaru (R – nośność ogniowa, E – szczelność ogniowa, I – izolacyjność ogniowa, W – promieniowanie, M – odporność na oddziaływanie mechaniczne):

a. ściany - rozdział 7.3.2.4 normy 

b. stropy i dachy - rozdział 7.3.3.4 normy 

Warto podkreślić, że norma klasyfikacyjna jest w fazie aktualizacji, a proponowana aktualizacja wprowadza komentarz do wyżej wymienionego rozdziału 7.3.2.4 odnoszący się do strony oddziaływania ognia. Badanie ogniowe może obejmować swoim zakresem ocenę odziaływania z jednej lub dwóch stron przy czym klasyfikacji towarzyszą odpowiednie oznaczenia:

• i→o gdy oczekiwana jest klasyfikacja przy oddziaływaniu ognia od wewnątrz na zewnątrz;
• o→i gdy oczekiwana jest klasyfikacja przy oddziaływaniu ognia od zewnątrz do wewnątrz;
• o↔i gdy oczekiwana jest klasyfikacja przy oddziaływaniu ognia od wewnątrz na zewnątrz i od zewnątrz do wewnątrz.

Na przykład, klasyfikacja EI 60 (i→o) wskazuje na ścianę, która jest w stanie zapewnić przez 60 min szczelność ogniową i izolacyjność ogniową tylko przy oddziaływaniu od wewnątrz, podczas gdy klasyfikacja EI 60 (o↔i) wskazuje na ścianę o zdolności do zapewnienia tego samego poziomu właściwości zarówno przy oddziaływaniu od wewnątrz, jak i od zewnątrz.

Szczególnym przypadkiem jest ściana badana od strony zewnętrznej według tzw. krzywej temperaturowej od zewnątrz (ang. the external fire exposure curve). Krzywa ta charakteryzuje się stałym i mniejszym obciążeniem ogniowym przegrody w porównaniu z standardową krzywą temperaturową w przybliżeniu od 10 minuty badania. Według projektu normy, przegroda badana w ten sposób powinna być oznaczona przykładowo jako REI 30-ef lub REI 60-ef (o→i).

Wybrane wymagania odporności ogniowej według rozporządzenia

Zgodnie z artykułem 212, punkt 1 rozporządzenia, określa się pięć klas odporności pożarowej budynków określone literami A, B, C, D, E. Wymagania odnośnie odporności ogniowej poszczególnych elementów budynku podane są między innymi w art. 216 rozporządzenia w sposób tabelaryczny. Wymagana klasa odporności ogniowej elementu budynku uzależniona została od:

- klasy odporności pożarowej budynku (A, B, C, D, E) oraz

- rodzaju elementu (główna konstrukcja nośna, konstrukcja dachu, strop, ściana zewnętrzna, ściana wewnętrzna, przekrycie dachu).

Przykładowo w budynku o klasie odporności E nie są stawiane wymagania odnośnie odporności ogniowej elementów niezależnie od ich rodzaju. Z kolei w najwyższej klasie odporności pożarowej budynku A stawia się wymagania wszystkim sześciu rodzajom elementów, np. w przypadku ścian wewnętrznych jest to EI 60 oraz EI 120 (o↔i) w przypadku ścian zewnętrznych.

Klasyfikacje odporności ogniowej płyt warstwowych Balex Metal

Przegrody wykonane z płyt warstwowych produkcji Balex Metal charakteryzują się wysokimi odpornościami ogniowymi jednymi z największych dostępnych na rynku. Klasa odporności ogniowej EI 60 możliwa jest do uzyskania nawet przy zastosowaniu płytach warstwowych z rdzeniem z pianki poliuretanowej, np. płyty warstwowej ściennej PIR FROST o grubości 200 mm. Uzyskanie klasy EI 120 wymaga zastosowania płyt warstwowych z rdzeniem z wełny mineralnej, np. płyty warstwowej ściennej MW STANDARD o grubości 175 mm.

Polityka zgodności Kingspan Compliance

Grupa Balex Metal dokłada wszelkich starań by wytwarzane wyroby budowlane spełniały odpowiednie wymagania i były zgodne z przepisami. W tym celu prowadzi się Zakładową Kontrolę Produkcji ZKP zgodnie z odpowiednimi specyfikacjami technicznymi. Posiadane certyfikaty ISO 9001 obejmujące zakłady produkcyjne są przesłanką by uznać kontrolę ZKP za zgodną z przepisami. Pozycja lidera produkcji, w szczególności płyt warstwowych, zobowiązuje jednak do ponadnormowych wysiłków w celu zapewnienia wysokiej jakości, gwarancji i zgodności z regulacjami. W tym celu wprowadzono korporacyjny program kontroli właściwości ogniowych wyrobów w laboratorium ogniowym FERC (Fire Engineering Research Centre). Jednym z elementów audytu korporacyjnego jest losowe wytypowanie wyrobów budowlanych podlegającym testom kontrolnym, które porównuje się do aktualnie deklarowanych właściwości określonych przez laboratoria notyfikowane.

Bibliografia wykorzystana w artykule:

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA INFRASTRUKTURY w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.

ROZPORZĄDZENIE PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY (UE) NR 305/2011 ustanawiające zharmonizowane warunki wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych i uchylające dyrektywę Rady 89/106/EWG.

UNIFIED FACILITY CRITERIA (UFC). FIRE PROTECTION ENGINEERING FOR FACILITIES. UFC 3-600-01. Department of Defence. United States of America.

EN 13501-2: 2016 Fire classification of construction products and building elements – Part 2: Classification using data from fire resistance tests, excluding ventilations services.

Wawrzynowicz A., New generation of Relocatable Buildings for civil and military purposes. International Conference on Security Engineering Protection Against Effects of Extraordinary Threats. Military University of Technology. Kościelisko 4-7 September, 2018.

Roszkowski P., Sulik P., Badania odporności ogniowej ścian wg norm amerykańskich. Materiały Budowlane, 7, 2015.

prEN 13501-2:2021 E. Fire classification of construction products and building elements – Part 2: Classification using data from fire resistance tests, excluding ventilation services.

Autor artykułu:
dr inż. Adam Wawrzynowicz  - Kierownik ds. Zgodności w Balex Metal, Pracownik Politechniki Gdańskiej, Wydziału Inżynierii Lądowej i Środowiska