Zachowanie się materiałów i konstrukcji w wysokich temperaturach

Piotr Kowalczyk
21.05.2015

Odporność ogniowa elementu konstrukcji budowlanej jest to cecha mierzona czasem, podczas którego element ten w warunkach pożaru nie traci wytrzymałości mechanicznej, szczelności pożarowej i izolacyjności cieplnej.


O zachowaniu się elementów budowlanych w warunkach pożaru decydują następujące czynniki:

  • - czas trwania pożaru,
  • - wielkość obciążenia ogniowego,
  • - osiągane temperatury.

Ogólnie można stwierdzić, że im dłuższy jest czas trwania pożaru, tym wyższe powstają temperatury i tym większa jest groźba utraty wytrzymałości elementów budowlanych. Na czas trwania pożaru decydujący wpływ wywiera obciążenie ogniowe, czyli ilość materiałów palnych przypadających na 1 m2 powierzchni pomieszczenia.


Odporność ogniową elementów budowlanych określa się czasem w godzinach i wyraża się pojęciem klasy odporności ogniowej. Obecnie elementy konstrukcji budowlanych działa się na 5 klas odporności ogniowej, od O do 240 min.

Odporność ogniowa elementów budowlanych zależy od ich obciążenia ogniowego. Odporność ogniowa to nie to samo co palność. Słup lub belka drewniana, mimo wykonania z materiału palnego, mają odporność ogniową na ogół kilkakrotnie większą od nieosłoniętej belki stalowej. Również drzwi drewniane płytowe wykazują większą odporność ogniową niż nieosłonięte drzwi stalowe. O odporności ogniowej budynku decyduje odporność ogniowa jego elementów konstrukcyjnych, a zwłaszcza:

  • - konstrukcji nośnych i usztywniających, jak: ściany, stropy, filary oraz ściany samonośne,
  • - przykryć stropowych i dźwigarów.

Odporność ogniowa elementów wykonanych z drewna, betonu i innych jednorodnych materiałów zależy od ich grubości, natomiast odporność elementów żelbetonowych uzależniona jest głównie od grubości otuliny (warstwy osłaniającej pręty zbrojenia głównego). Przy każdym większym pożarze zauważa się poważne uszkodzenia i odkształcenia konstrukcji budowlanych. Szczególnie groźna jest utrata wytrzymałości konstrukcji nośnych, ścian, słupów, filarów i dźwigarów. Powoduje bowiem z reguły częściowe lub całkowite zawalenie się budowli. Spośród elementów konstrukcji budowlanych na szczególną uwagę z punktu widzenia ochrony przeciwpożarowej zasługują ściany.

Ściany dzielą się na:

  • - ściany przeciwpożarowe,
  • - ściany działowe,
  • - ściany osłonowe (ściany zewnętrzne nienośne).


Ściany spełniają określoną funkcję, utrudniając lub uniemożliwiając przerzut ognia z pomieszczenia na pomieszczenie, z zespołu pomieszczeń na sąsiedni zespół pomieszczeń lub z budynku na sąsiedni budynek.

Ściany przeciwpożarowe powinny wykazywać odporność ogniowa rzędu 4 godzin. Ich zadaniem jest podział obiektu na strefy- pożarowe. Ściana przeciwpożarowa powinna być wyprowadzona od fundamentów przez całą wysokość budynku. Ściany działowe mają z reguły bardzo małą odporność ogniową rzędu kilkunastu minut a czasem nawet mniej. Ściany osłonowe, zwane także kurtynowymi, stosowane są jako wypełnienie zewnętrznych ścian w budynku o konstrukcji szkieletowej. Ściany, w których występują okna lub świetliki szklone szkleni zwykłym, mają znikomą odporność ogniową, gdyż po paru minutach pożaru okna lub świetliki ulegają zniszczeniu i ściana przestaje być przegrodą dla płomieni, gazów i dymu. Natomiast przeszklenia z luksferów, szkła zbrojonego oraz szyby ze szkła ognioodpornego spełniają przez pewien czas rolę przegrody pożarowej. Odporność ogniowa ściany jest często ograniczana odpornością ogniową drzwi. Drzwi stanowią często podstawową drogę rozprzestrzeniania się pożarów na sąsiednie pomieszczenia.

Drzwi przeciwpożarowe stosuje się powszechnie w przemyśle i obiektach handlowych w celu zabezpieczenia otworów w ścianach przeciwpożarowych lub ścianach działowych oddzielających od siebie pewne zespoły pomieszczeń.
Utarło się u nas przekonanie, że drzwi stalowe to drzwi przeciwpożarowe. Tymczasem drzwi stalowe rozgrzewają się bardzo szybko, a po 15 - 20 minutach wichrują się i wypaczają, nie stanowiąc żadnej przeszkody dla płomieni i dymu. Bardziej skuteczną przegrodę stanowią drzwi wykonane z twardego drewna obustronnie wyłożone płytami azbestowymi, a następnie obite blachą. Szczelne obicie drzwi drewnianych samą blachą nie dopuszcza do zapalenia się drewna (brak dostępu powietrza), powstające jednak wskutek suchej destylacji gazy nie znajdując ujścia rozsadzają płaszcz blachy.

Najwyższa odporność ogniowa wymagana jest od słupów i filarów. Przeważnie stosuje się stropy drewniane, stalowe lub z betonu zbrojonego, rzadziej z cegły.  Odporność ogniowa słupów ceglanych jest na ogół zawsze wystarczająca, natomiast słupy stalowe i drewniane stwarzają z reguły w razie pożaru duże zagrożenie dla budowli i ludzi biorących udział w akcji ratowniczej. Z tego względu słupy stalowe i drewniane powinny być dodatkowo chronione okładziną z materiału niepalnego. Odporność ogniowa słupów żelbetonowych jest znaczna, przy czym zależy ona w głównej mierze od grubości otuliny zbrojenia głównego. Najbardziej rozpowszechnione w budownictwie są słupy stalowe z uwagi na ich dużą wytrzymałość mechaniczną oraz łatwość montowania i stosunkowo mały ciężar. Spotyka się następujące rodzaje okładzin słupów stalowych: obetonowanie, omurowanie, obłożenie płytami, nałożenie zaprawy murarskiej, natryski azbestowo - cementowe, azbestowe lub mikowe oraz specjalne farby ognioochronne.

Belki i podciągi jako konstrukcje nośne budynku powinny mieć odporność ogniową równą odporności słupów. Również sposoby podwyższania odporności ogniowej belek i podciągów są podobne do stosowanych dla słupów. Czynnikami decydującymi o utracie wytrzymałości mechanicznej konstrukcji stalowej są temperatury oraz czas oddziaływania ciepła. Krytyczne dla konstrukcji stalowej temperatury 400 - 450 °C osiągane są w warunkach pożaru bardzo szybko, często już przed upływem pierwszych 5 minut (przy dużym obciążeniu ogniowym).

Odporność ogniowa stropów decyduje o możliwości przerzutu ognia na wyższe kondygnacje, co może być bardziej groźne dla budynku niż rozprzestrzenianie się pożaru w poziomic.

Wymagania dotyczące odporności ogniowej stropów zależą od rodzaju budynku, jego wysokości oraz obciążenia ogniowego poszczególnych pomieszczeń obiektu. Stropy powinny być zbudowane z materiałów niepalnych.

Duże zagrożenia pożarowe oraz groźbę szybkiego rozprzestrzeniania się pożaru stwarzają tzw. stropy podwieszone. Problem polega na tym, że pomiędzy stropem podwieszonym a stropem właściwym istnieje wolna, niedostępna dla straży pożarnej, przestrzeń mogąca stanowić dogodną drogę rozszerzania się pożaru.

Szczególnie duże zagrożenie stwarzają stropy podwieszone wykonane z materiałów palnych.

Zgłoś swój pomysł na artykuł

Więcej w tym dziale Zobacz wszystkie