Odporność ogniowa ścian murowych
Transcript of Odporność ogniowa ścian murowych
* Drinż.KrzysztofChudyba,drinż.PiotrMatysek,InstytutMateriałówiKonstrukcjiBudowlanych,WydziałInżynieriiLądowej,PolitechnikaKrakowska.
KRZYSZTOFCHUDYBA,PIOTRMATYSEK*
ODPORNOŚĆOGNIOWAŚCIANMUROWYCH
FIRERESISTANCEOFMASONRYWALLS
S t r e s z c z e n i e
Wartykuleprzedstawionozagadnienieokreślaniaodpornościogniowejścianmurowych.Poda-nopodstawowewymaganiawłaściwościużytkowychdlakonstrukcjimurowychwwarunkachpożarowych,metodyanalizykonstrukcjiorazszczegółoweproceduryprojektowaniawedługPN-EN1996-1-2(napodstawiedanychtabelarycznych,uproszczonychizaawansowanychin-żynierskichmetodobliczeniowychorazbadańogniowychścian).Przedstawionotakżewynikibadańdoświadczalnychścianzelementówmurowychceramicznych,silikatowychielemen-tówzkeramzytobetonuprzeprowadzonychwkrajowychizagranicznychlaboratoriachakredy-towanych(ITBWarszawa–Polska,MPABrunszwik–Niemcy,FIRES–Batizovce,Słowacja),analizującuzyskanewynikipodkątemwymagańnormyPN-EN1996-1-2.
Słowa kluczowe: konstrukcje murowe, odporność ogniowa, metody weryfikacji, badania ogniowe
A b s t r a c t
Inthepapertherearepresentedquestionsofdeterminationoffireresistanceforwallsmadeofmasonryelements.Therearegiventhebasicrequirementsforpropertiesofmasonrystructures,methodsofanalysisforstructuresinfireconditionsanddetaileddesignproceduresaccordingtoPN-EN1996-1-2(basedontabulateddata,simplifiedandadvancedcalculationsorfiretestsfor elements).Tests descriptions and results of fire resistance forwall elements carried outindifferentlaboratories(ITBWarszawa–Poland,MPABraunschweig–Germany,FIRES–Batizovce,Slovakia)areincludedandcommentedwithinthelightofcodePN-EN1996-1-2requirements.
Keywords: masonry structures, fire resistance, verification methods, fire tests
4
1. Wstęp
ZgodniezDyrektywąRadyWspólnotyEuropejskiejdotyczącąwyrobówbudowlanych89/106/EWGobiektybudowlanemusząbyćzaprojektowaneiwykonanewtakisposób,abywprzypadkupożaru:
nośnośćkonstrukcjimogłabyćzapewnionaprzezzałożonyokresczasu, –powstanieirozprzestrzenianiesięogniaidymuwobiektachbyłoograniczone, –rozprzestrzenianiesięognianasąsiednieobiektybyłoograniczone, –użytkownicymoglibezpiecznieopuścićobiekt, –uwzględnionezostałobezpieczeństwoekipratunkowych. –DokumentInterpretacyjnynr2„Bezpieczeństwopożarowe”[1]stanowi,żetaksformu-
łowanewymaganiamogą zostać spełnione poprzez stosowaniew krajach członkowskichodpowiednichstrategiibezpieczeństwapożarowego,takichjakkonwencjonalnescenariuszepożarowe(pożarynormowe)lub„rzeczywiste/naturalne”(parametryczne)scenariuszepoża-ru,łącznieześrodkamibiernejlubaktywnejochronyprzeciwpożarowej.
Oddziaływanianakonstrukcjewwarunkachpożaru(traktowanegojakowyjątkowasytu-acjaobliczeniowa)określaćnależynapodstawienormyPN-EN1991-1-2[2].Dotyczyonaoddziaływańtermicznychorazmechanicznychnakonstrukcje,analizowanychwtempera-turachpożarowych, i jestprzeznaczonadostosowania łączniezczęściamiEurokodówdoprojektowaniakonstrukcjiwwarunkachpożarowych,któreokreślajązasadyprojektowaniakonstrukcjiwykonanychzróżnychmateriałówzewzględunaodpornośćogniową–wprzy-padkukonstrukcjimurowychwłaściwąnormąjestPN-EN1996-1-2[3].
2. Podstawowe wymagania dotyczące właściwości użytkowych konstrukcji murowych
Podstawowewymaganiadlakonstrukcjimurowychwwarunkachpożaruto:nośność(R)–zdolnośćdoprzejęciaokreślonychoddziaływańpodczasodpowiedniego –scenariuszapożarowego,zgodniezeszczegółowymikryteriami,szczelność(E)–zdolnośćelementuoddzielającegokonstrukcjibudowlanej,poddanego –oddziaływaniupożaruzjednejstrony,dozapobieganiaprzedostawaniusiępłomieniigo-rącychgazóworazdozapobieganiawystąpieniupłomienipostronienienagrzewanej,izolacyjność(I)–zdolnośćelementuoddzielającegokonstrukcji,poddanegooddziaływa- –niupożaruzjednejstrony,doograniczeniawzrostutemperaturypowierzchninienagrze-wanejponiżejokreślonegopoziomu.Wprzypadkupożarunominalnego(standardowego)kryteriumnośnościRuważasięza
spełnione,gdyfunkcjanośnościzostajezachowanaprzezwymaganyczasoddziaływaniapo-żaru.KryteriumizolacyjnościImożnauznaćzaspełnione,gdyśredniprzyrosttemperaturynacałejpowierzchniniepoddanejdziałaniuognianieprzekracza140Korazgdymaksymal-nyprzyrosttemperaturywdowolnympunkcienatejpowierzchninieprzekracza180K.
Dla pożaru parametrycznego funkcja nośna zostaje zachowana, jeżeli zapobiegnie sięzawaleniukonstrukcjiprzezcałyczastrwaniapożaru(łączniezfazązaniku)lubprzezokre-ślonyczas.Funkcjaoddzielającawodniesieniudoizolacjijestzachowanawnastępującychprzypadkach:
5
gdyśredniprzyrosttemperaturywstosunkudopowierzchniniepoddanejdziałaniuognia –nieprzekracza140K,zaśmaksymalnyprzyrosttemperaturywdowolnympunkcienatejpowierzchninieprzekracza180Kwchwiliosiągnięciamaksymalnejtemperaturygazu,gdyśredniprzyrosttemperaturywstosunkudopowierzchninieogrzewanejnieprzekra- –cza180K,amaksymalnyprzyrosttemperaturywdowolnympunkcienapowierzchninieprzekracza220Kwtrakciefazyzanikupożarulubprzezwymaganyokresczasu.Wpraktycefunkcjezwiązanezodpornościąogniowąodpowiednichelementówkonstruk-
cyjnychprzekładająsięnawymaganiaodnośnieklasichodpornościogniowej,podawanychwminutach(30,45,60,90,120,180,240),dlakryteriównośności(R),szczelności(E)orazizolacyjności(I)przyoddziaływaniustandardowegopożaru.
3. Metody analizy konstrukcji murowych w warunkach pożarowych
Wwarunkachpożarowychanalizękonstrukcjimożnaprzeprowadzaćnapoziomiewy-dzielonegoelementu,dlaczęścilubcałościkonstrukcji(globalnie).Modelepożarustosowa-nedoanalizymogątakżewykazywaćróżnystopieńzłożonościidokładności–odpożarównominalnych(standardowych)dorzeczywistychwieloparametrycznych.Wobrębieposzcze-gólnychkombinacjimodelupożaruipoziomuanalizykonstrukcjizastosowanieznajdowaćmogąróżnemetodyweryfikacjiodpornościpożarowejkonstrukcjiijejelementówskłado-wych:danetabelaryczne,uproszczonelubzaawansowaneobliczeniainżynierskie,badaniaogniowe,kombinacjebadańiobliczeń.
Wprzypadkukonstrukcjimurowych(tak jakwprzypadkukonstrukcjiz innychmate-riałów)dlaokreślonegoczasuoddziaływaniapożarunależywykazaćspełnienieogólnegowarunku:
E Rfi fi td≤ , (1)gdzie:
Efi –obliczeniowy efekt oddziaływań w warunkach pożarowych, wyznaczonyzgodniezPN-EN1991-1-2[2],uwzględniającyefektyodkształceńtermicz-nych,
Rfi,t,d–odpowiednianośnośćobliczeniowawsytuacjipożaru,określonazuwzględ-nieniemniekorzystnegowpływutemperaturypożarowejnawłaściwościme-chanicznemateriałówmuru(lubwogólnymprzypadku– innegomateriałukonstrukcyjnego).
Wceluweryfikacjiwymagaństandardowejodpornościogniowejwystarczającejestzwy-kledokonanieanalizynapoziomiewydzielonegoelementukonstrukcyjnego.
Ogólnezasadyustalaniaodpornościogniowejnapodstawiewynikówbadańdoświad-czalnych lub badań połączonych z obliczeniami zamieszczone zostaływ normie PN-EN1990[4].
Badaniaogniowemogąbyćwykonywanewzakresieodwydzielonychelementóważdokonstrukcjiwskalinaturalnej.Wprzypadkukonstrukcjimurowychtestywkomorzeognio-wejprowadzonesązwyklenawydzielonychścianachmurowychiniezawszemożliwejestwtakichwarunkachodwzorowanieelementówprzylegającychorazrodzajuiwielkościwię-zów.Dlategoteżichrezultatyrzadkomogąbyćbezpośredniouogólnionenaelementyood-miennejgeometrii,innymukładzieobciążeniaczywarunkachpodparcia.Jednakżeprzewagą
6
badańnadprostymimetodamiweryfikacji, takimi jakdane tabelaryczneczyuproszczonemetodyobliczeniowe,jestto,iżdostarczająoneinformacjiorzeczywistymrozkładzietem-peraturywścianieijejdeformacjachprzyogrzewaniu,atakżeoewentualnychsłabychlubwrażliwychmiejscach(np.połączeniach),trudnychdowykryciawinnysposóbniżwtrakcierzeczywistegooddziaływaniapożarowego.Uzyskanewynikibadańogniowychścianzależąodprzyjętychszczegółowychproceduriwarunkówtestóworazdokładnościzastosowanychurządzeńpomiarowych–stądoczywiściewynikapotrzebazharmonizowaniatestówstosowa-nychwróżnychkrajach,abywynikibadańbyłyjednoznaczneiporównywalne.Wprzypadkuścianmurowychnośnychtakąprocedurębadaniaogniowegosformułowanoipodanownor-miePN-EN1365-1[5],natomiastdlaściannienośnych–wnormiePN-EN1364-1[6].
4. Procedury projektowania ścian murowych z uwagi na odporność ogniową według PN-EN 1996-1-2 [3]
Zuwaginafunkcjęogniochronnąrozróżniasięścianynienośneinośneorazścianyod-dzielająceiniepełniącefunkcjioddzielających.Ścianyoddzielającesłużądoograniczeniarozprzestrzenianiasiępożarumiędzypomieszczeniamiisąpoddawanedziałaniuogniatylkoz jednejstrony(np.ścianywzdłużdrógewakuacyjnych,klatekschodowych,oddzielająceścianystrefpożarowychwbudynkach).Ścianynośnebezfunkcjioddzielającejsąpoddawa-nedziałaniuogniazdwóchstron.Ścianyoddzieleńprzeciwpożarowychsąścianamioddzie-lającymi,odktórychwymagasięopróczspełnieniakryteriówREIodpowiedniejodpornościnauderzeniamechaniczne–kryteriumM,weryfikowanenapodstawienormyPN-EN1363(część2)[7].
Przyprojektowaniunawarunkipożarowenależyponadtouwzględnić:zastosowaniema-teriałówniepalnych;oddziaływanianaścianęoddzieleniaprzeciwpożarowegopochodząceodreakcjiiwydłużeńtermicznychprzyległychkonstrukcji,usytuowanychbliskotakiejścia-ny; oddziaływania na ścianęwwarunkach pożaru pochodzące od przemieszczeń słupówibelekusytuowanychwsąsiedztwieściany.
Wprzypadkuścianszczelinowych,gdyobieichwarstwysąnośneiprzenosząwprzy-bliżeniu równeobciążenia, odpornośćogniowa takiej ścianyowarstwachwprzybliżeniurównejgrubościmożebyćokreślonajakoodpornośćekwiwalentnejścianyjednowarstwowejrównejsumiegrubościwarstw,podwarunkiem,żewszczelinienieznajdująsięmateriałypalne.Jeżelitylkojednawarstwaścianyszczelinowejjestnośna,toodpornośćścianyszcze-linowejjestzazwyczajwiększaniżwartośćuzyskanatylkodlawarstwynośnejrozpatrywa-nej jako ściana jednowarstwowa.Odpornośćogniowąściany szczelinowej składającej sięzdwóchwarstwnienośnychokreślaćmożnajakosumęodpornościogniowychposzczegól-nychwarstw,ograniczonądomaksimum240minut.
Odpornośćogniowąścianmurowanychmożnapodwyższaćpoprzezzastosowaniewar-stwy odpowiedniego wykończenia powierzchni, na przykład tynku gipsowego (zgodniezPN-EN13279-1[8])albotynkuLWlubT(zgodniezPN-EN998-1[9]).Dlaścianszcze-linowych lubnieprzewiązanychwykończeniepowierzchniwymagane jestwtedy tylkonazewnętrznych powierzchniach warstw.W celu podniesienia odporności ogniowej ścianymożnatakżewykonaćdodatkowąwarstwęmurowąlubokładzinęmurową.
Zachowanieścianmurowychwwarunkachoddziaływaniawysokiejtemperaturypożaro-wejzależyodwieluczynników:
7
materiałuelementówmurowych–ceramika,silikaty,autoklawizowanybetonkomórko- –wy,betonzwykłylubkruszywowylekki,kamieńnaturalnylubsztuczny,typuelementumurowego–pełny,zotworami(rodzajiwielkośćotworów,procentowy –udziałwobjętościelementumurowego),grubośćścianekzewnętrznychiwewnętrznych,typuzaprawy–zwykła,docienkichspoin,lekka, –stosunkuwartościobliczeniowejobciążeniadonośnościobliczeniowejściany, –smukłościściany, –mimośroduobciążenia, –gęstościelementówmurowych, –typukonstrukcjiściany, –typuisposobuwykończeniapowierzchniściany. –Z podanego wyszczególnienia parametrów (materiałowych, konstrukcyjnych, geome-
trycznych i obciążeniowych) warunkujących zachowanie ścian murowych w warunkachpożaruwidaćwyraźnie, żeanalizakonstrukcjimurowychw takiej sytuacji jest zagadnie-niembardzozłożonym.Dodatkowo,wdokładnejanaliziekonstrukcjinależałobyuwzględnićodpowiednirealistycznyscenariuszpożarowy,zmiennośćcechmateriałowych(fizycznych,termicznych,mechanicznych)wfunkcjitemperaturypożarowejorazodkształceniatermicz-neideformacjekonstrukcji.
4.1.Określanieodpornościogniowejściannapodstawiedanychtabelarycznych
Ocenęodpornościogniowejścianmurowanychmożnawsposóbnajprostszyprzeprowa-dzićzwykorzystaniemdanychtabelarycznychprzedstawionychwZałącznikuBnormy[3].Zamieszczonetabelepodająminimalnegrubościściany,niezbędnedouzyskaniawymaga-negookresuodpornościogniowej,dladanegorodzajuścianyorazsposobujejobciążenia.Tablicemogą być stosowane dla ścian spełniającychwymagania norm PN-EN 1996-1-1[10],PN-EN1996-1-2[3]iPN-EN1996-1-3[11],odpowiedniocodotypuifunkcjiściany.Podanawtablicachminimalnagrubośćścianydotyczysamegomuru,bezwarstwwykoń-czeniowych.
Wartonadmienić,żewostatecznejwersjinormyPN-EN1996-1-2[3]przyjętowprostwartościminimalnychgrubościścian,takiejakwEN1996-1-2.
Wtabelach1i2zestawionowymaganiaodnośnieminimalnychgrubościściandlaza-pewnienia właściwych poziomów odporności ogniowej odpowiednio dla kryterium REIorazEI.Wprzypadkuwystępowaniadwóchrzędówwartościliczbowychwtabelach1i2,pierwszyzestawokreślaodpornośćogniowąścianpozbawionychodpowiedniegowykoń-czenia powierzchni, zaś drugi – podanyw nawiasie – dotyczy ścian posiadających takiewykończenie,ominimalnejgrubości10mmpoobustronachścianyjednowarstwowejlubpostronienarażonejnadziałanieogniadlaścianyszczelinowej.Jeżeliwtablicachpodanodwiewartościwjednymrzędzie(np.70/90),oznaczato,żezalecanagrubośćmieścisięwdanymprzedziale(np.od70do90mm).
Należynadmienić,żewymaganiaoanalogicznymcharakterze(choćróżniącesięszcze-gółowymiwartościamiminimalnejgrubościścianmurowanych)sformułowano–przedosta-tecznymprzyjęciemwPolscenormPN-EN–wwytycznychprojektowaniakonstrukcjimu-rowychzuwaginawarunkipożarowe,opracowanychprzezInstytutTechnikiBudowlanej[12].Podanew[12]minimalnegrubościścianbyłyzreguływyższeniżwymaganewedługPN-EN1996-1-2[3].
8
Tabela
1
Min
imal
ne g
rubo
ści j
edno
war
stw
owyc
h no
śnyc
h śc
ian
oddz
iela
jący
ch (k
ryte
ria
RE
I) z
uw
agi n
a w
ymag
ania
odp
orno
ści o
gnio
wej
wed
ług
PN–E
N 1
996–
1–2
– m
ury
na z
apra
wac
h zw
ykły
ch z
ele
men
tów
mur
owyc
h G
rupy
1
Rodzajelementówmurow
ych
wścianie
Minimalnagrubośćściany[m
m]dlauzyskaniaklasyfikacjiogniow
ejREIdlaczasu[m
inuty]t fi,
d
REI30
REI45
REI60
REI90
REI120
REI180
REI240
ceramiczne(1
)
α≤1,0
90/100
(70/90)
90/100
(70/90)
90/100
(70/90)
100/170
(70/90)
100/140
(100/140)
170/190
(110/170)
190/210
(170/190)
α ≤0,6
90/100
(70/90)
90/100
(70/90)
90/100
(70/90)
100/140
(70/90)
140/170
(100/140)
140/170
(110/170)
190/200
(170/190)
silikatow
e(2)
α≤1,0
90/100
(90/100)
90/100
(90/100)
90/100
(90/100)
100
(90/100)
140/200
(140)
190/240
(170/190)
190/240
(140)
α ≤0,6
90/100
(90/100)
90/100
(90/100)
90/100
(90/100)
100
(100)
120/140
(100)
170/200
(140)
190/200
(140)
zbetonu
zwykłego
(3)
α≤1,0
90/170
(90/140)
90/170
(90/140)
90/170
(90/140)
90/170
(90/140)
100/190
(90/170)
140/240
(100/190)
150/300
(100/240)
α ≤0,6
70/140
(60/100)
90/140
(70/100)
70/140
(70/100)
90/170
(70/100)
90/170
(70/140)
100/190
(90/170)
140/240
(100/190)
zbetonukruszyw
ow.
lekkiego
(4)
α≤1,0
90/170
(90/140)
90/170
(90/140)
90/170
(90/140)
100/170
(90/140)
100/190
(90/170)
140/240
(100/190)
150/300
(100/240)
α ≤0,6
70/140
(60/100)
70/140
(60/100)
70/140
(60/100)
90/170
(70/100)
90/170
(70/140)
100/190
(90/170)
100/240
(90/190)
zautoklaw.betonu
komórkowego
350≤ρ ≤500
α≤1,0
90/115
(90/115)
90/115
(90/115)
90/140
(90/115)
90/200
(90/200)
90/225
(90/225)
140/300
(140/240)
150/300
(150/300)
α ≤0,6
90/115
(90/115)
90/115
(90/115)
90/115
(90/115)
100/150
(90/115)
90/175
(90/150)
140/200
(140/200)
150/200
(150/200)
zautoklaw.betonu
komórkowego
500≤ρ≤1000
α≤1,0
90/100
(90/100)
90/100
(90/100)
90/150
(90/100)
90/170
(90/150)
90/200
(90/170)
125/240
(100/200)
150/300
(100/240)
α ≤0,6
90/100
(90/100)
90/100
(90/100)
90/100
(90/100)
90/150
(90/100)
90/170
(90/125)
125/240
(125/140)
150/240
(150/200)
(1) 5M
Pa≤f b ≤75M
Pa;1000≤ρ≤2400kg/m
3 ;(2) 12MPa≤f b ≤15M
Pa;1400≤ρ≤2400kg/m
3
(3) 6M
Pa≤f b ≤35M
Pa;1200≤ρ≤2400kg/m
3 ;(4) 2M
Pa≤f b ≤15M
Pa;400≤ρ≤1600kg/m
3
f b –znormalizow
anawytrzym
ałośćnaściskanieelem
entówmurow
ych[M
Pa]
ρ–gęstośćobjętościowa[kg/m
3 ]
9Tabela
2
Min
imal
ne g
rubo
ści n
ieno
śnyc
h śc
ian
oddz
iela
jący
ch (k
ryte
ria
EI)
z u
wag
i na
wym
agan
ia o
dpor
nośc
i ogn
iow
ej
wed
ług
PN-E
N 1
996-
1-2
– m
ury
na z
apra
wac
h zw
ykły
ch
Rodzajelementów
murow
ychwścianie
Minimalnagrubośćściany[m
m]dlauzyskaniaklasyfikacjiogniow
ejEIdlaczasu[m
inuty]
t fi,d
3045
6090
120
180
240
ceramiczne
500≤ρ≤2400kg/m
360/100
(50/70)
90/100
(50/70)
90/100
(70/100)
100/140
(70/100)
100/170
(90/140)
160/190
(110/140)
190/210
(170)
silikatow
e600≤ρ≤2400kg/m
370
(50)
70/90
(70)
70/90
(70)
100
(90)
100/140
(90/140)
140/170
(140)
140/200
(170)
zbetonuzwykłego
1200≤ρ≤2400kg/m
350 (50)
70 (50)
70/90
(50/70)
90/140
(70)
90/140
(70/90)
100/190
(90/100)
100/190
(100/170)
zbetonukruszyw
.lekkiego
400≤ρ≤1600kg/m
350 (50)
70 (50)
70/90
(50/70)
70/140
(60/70)
70/140
(70/140)
90/170
(70/140)
100/190
(70/170)
zautoklaw
izow
.betonukom
órkowego
ρ 150/70
(50)
60/65
(60/65)
60/75
(60/75)
60/100
(60/70)
70/100
(70/90)
90/150
(90/115)
100/190
(100/190)
ρ 250/70
(50)
60(50/60)
60(50/60)
60/100
(50/60)
60/100
(60/90)
90/150
(90/100)
100/190
(100/190)
ρ 1=350–500kg/m
3 ;ρ 2=500–1000kg/m
3
10
ZgodnieznormąPN-EN1996-1-1[10]minimalnagrubośćściankonstrukcyjnychzmuruowytrzymałościƒk ≥5MPaniemożebyćmniejszaniż100mm,awprzypadkuƒk <5MPa– 150mm (fk – charakterystycznawytrzymałośćmuru na ściskanie).Minimalna grubośćścianusztywniającychpowinnawynosić180mm.WpraktycejakokonstrukcyjnestosowanesąwPolsceścianyogrubościprzynajmniej180mm(zbloczkówzbetonukomórkowego–200mm),cooznacza(patrz:tabela1),żespełniająkryteriumREI90,awprzypadkuwielumateriałów(nawetprzyminimalnychgrubościach180mm)takżeREI120(dotyczyrównieżścianzelementówmurowychGrupy2nazaprawachzwykłych).
4.2.Metodyobliczenioweweryfikacjiodpornościogniowejścianmurowych
Odpornośćogniowąścianmurowychmożnatakżeokreślaćmetodamiobliczeniowymi,przyjmującodpowiednimechanizmzniszczeniawwarunkachoddziaływaniapożarowego,właściwościmateriałowewfunkcjitemperatury,smukłośćścianyorazefektytermicznychwydłużeńideformacji.WnormiePN-EN1996-1-2[3]podanodwiemetodyobliczenioweweryfikacjiopornościogniowej:uproszczoną(wZałącznikuC)orazzaawansowaną(wZa-łącznikuD).
Przyogólnymopisiemetodobliczeniowychstwierdzasię,żeichpoprawnośćocenianajestprzezporównanieobliczonejodpornościogniowejzwynikamibadań.
Zgodniezmetodą uproszczonąobliczaniakonstrukcjimurowychwwarunkachpożaro-wych,nośnośćwyznaczasię,wykorzystującwarunkibrzegowewzredukowanymprzekrojuścianymurowej,dlaustalonychczasówoddziaływaniapożaruorazobciążeniawtempera-turzenormalnej.Metodauproszczonaznajdujezastosowaniedoobliczaniaścianmurowychwwarunkachoddziaływaniapożarustandardowego.Wprzyjętejprocedurzeobliczeniowejnależy wyznaczyć profile temperatury w przekroju, określić przekrój nieefektywny kon-strukcyjnieorazprzekrójzredukowany,obliczyćnośnośćwstaniegranicznymdlazredu-kowanego przekroju, a ostatecznie sprawdzić czy nośność ta jestwiększa niżwymaganaprzyodpowiedniejkombinacjioddziaływań.Narysunku1przedstawionosposóbustalaniaprzekrojuzredukowanegoprzyobliczaniuodpornościogniowejdlaścianymurowej (przydziałaniuogniazjednejstrony).
Rys.1.Przekrójzestrefamimuruotemperaturzedoθ1,pomiędzyθ1a θ2orazpowyżejθ2 (strefakonstrukcyjnienieefektywna):1–brzegpoczątkowegoprzekroju,2–izotermadlaθ = θ2,
3–izotermadlaθ = θ1Fig.1.Wallcross–sectionwithzonesuptothetemperatureθ1,betweenθ1and θ2andaboveθ2
(structurallynon–effectivezone):1–theedgeoftheinitialcross–section,2–isothermforθ = θ2, 3–isothermforθ = θ1
11
Dlasytuacjipożarowejwstaniegranicznymnośnościspełnićnależynastępującywarunek:
N NEd Rd fi i≤ , ( )θ (2)
Wartośćobliczeniowanośnościścianyprzyobciążeniupionowymwynosi:
N f A f ARd fi i d d, ( ) ( )θ θ θ θ θ= +Φ 1 1 2 2 (3)gdzie:
Aθ1 – powierzchniamuruotemperaturzemniejszejlubrównejθ1;Aθ2 – powierzchniamuruotemperaturzepomiędzyθ1 i θ2;θ1 – maksymalna temperatura, przy którejmożnawykorzystywaćwytrzymałość
muruwwarunkachnormalnych(patrz:tabela3);θ2 – temperatura, powyżej którejwytrzymałośćmuruulega zmniejszeniu (patrz:
tabela3);NEd – wartośćobliczeniowaobciążeniapionowego;fdθ1 – wartośćobliczeniowawytrzymałościnaściskaniemuruwtemperaturzemniej-
szejlubrównej θ1;fdθ2 – wartośćobliczeniowawytrzymałościnaściskaniewtemperaturzepomiędzy
θ1 i θ2,którąprzyjmujesięjakocfd,fi1c – staławyznaczanazbadańnaprężenie–odkształceniewpodwyższonejtempe-
raturze(patrz:tabela3);Φ – współczynnik redukcyjny nośności w środku ściany ustalany na podstawie
normyEN1996-1-1[10],uwzględniającydodatkowomimośróde∆θ;e∆θ – mimośródspowodowanyzmianątemperaturywprzekrojumuru.
Wtabeli3zestawionowartościparametrówwymaganychdoobliczenianośnościścianyprzyobciążeniupionowymzgodniezrównaniem(3).Wartozwrócićuwagę,żenorma[3]niepodajeżadnychkonkretnychwartościliczbowychodnośniedostałejc(określanejodpo-wiedniodlakażdegomateriałuelementumurowego),operująctylkoogólnymisymbolamiizalecającustalaćtewartościdoświadczalnie.
Mimośróde∆θ wywołanyobciążeniemogniowymmożnaokreślaćnapodstawiewynikówbadańlubobliczaćzzależności:
e h t heft
Fref∆θ
α θ=
−≤
( )18
2020
2 2 / (4)
gdzie:e∆θ =0,gdyogieńoddziałujezewszystkichstron;hef – efektywnawysokośćściany;αt – współczynnikrozszerzalnościtermicznejmuruzgodnyzEN1996-1-1[10],
p.3.7.4;20°C – temperaturaprzyjmowananapowierzchninienagrzewanej;tFr – grubośćprzekroju,wktórymtemperaturanieprzekraczaθ2
12
Ta b e l a 3
Wartości stałej c oraz temperatury θ1 i θ2 w zależności od materiału muru do analizy odporności ogniowej metodą uproszczoną według [3]
elementymuroweizaprawa(powierzchnianiezabezpieczona) WartośćcTemperatura°C
θ2 θ1elementymuroweceramicznezzaprawązwykłą ccl 600 100
elementymurowesilikatowezzaprawądocienkichspoin ccs 500 100
elementymurowezkruszywowegobetonulekkiegozzaprawązwykłą cla 400 100
elementymurowezbetonuzwykłegozzaprawązwykłą cda 500 100
elementymurowezautoklawizowanegobetonukomórkowegozzaprawądocienkichspoin caac 700 200
Narysunku2przedstawionoschematycznierozkładtemperaturywzdłużgrubościścianyorazsposóbokreślaniaprzekrojuzredukowanegodoobliczaniaodpornościogniowejzza-stosowaniemuproszczonejmetodyobliczeń.
Rys.2.Przekrójpionowymuruzrozkłademtemperaturyizdefinowaniemprzekrojuzredukowanegodoobliczeńodpornościogniowejmetodąuproszczoną:1–rozkładtemperatury,2–zredukowana
powierzchniaprzekrojuzachowującegowytrzymałość(Aθ1+ Aθ2)
Fig.2.Temperaturedistributionanddefinitionofreducedcross–sectionforcalculatingthefireresistanceforwallbysimplifiedmethod:1–temperaturedistribution,2–reducedcross–section
maintainingthematerialstrength(Aθ1+ Aθ2)
Rozkładtemperaturywprzekrojumuruorazwartośćtemperatury,przyktórejmurprze-stajebyćmateriałemkonstrukcyjnymwwarunkachpożarowych(osiągającpoziomtempe-raturyθ2), należyw ogólności określać na podstawiewyników badań lubwykorzystującbazędanychwynikówbadań.Dookreśleniarozkładówtemperaturywprzekrojuściany(dlaróżnychmateriałówmuru)wykorzystaćmożnatakżeodpowiedniewykresyzamieszczonewZałącznikuCnormy[3].Narysunku3pokazanoprzykładoworozkładtemperaturydlamurówzceramicznychisilikatowychelementówmurowychdlaczasuoddziaływaniapoża-rustandardowegood30do120/180minut.
13
a)b)
Rys.3.Rozkładytemperaturywprzekrojudlaoddziaływaniapożarustandardowegood30do120/180minut:a)muryzceramicznychelementówmurowych(gęstośćobjętościowa1000–2000 kg/m3),b)muryzsilikatowychelementówmurowych(gęstośćobjętościowej1500–2000kg/m3)
Fig.3.Temperaturedistributionwithinthecross–sectionforstandardfiredurationfrom30to120/180minutes:a)wallsfromceramicelements(density1000–2000kg/m3),b)wallsfromsilicateelements
(density 1500–2000kg/m3)
Podstawęzaawansowanychmetodanalizykonstrukcjimurowychwwarunkachpożaro-wychstanowiąogólneprawafizyczne,pozwalającenawiarygodneprzybliżenieprzewidy-wanegozachowaniaelementukonstrukcyjnegopoddanegodziałaniuognia.
Zaawansowane modele obliczeńpozwalająnaokreślenie:odpowiedzi termicznej konstrukcji – rozwoju i rozkładu temperatury w obrębie ele- –mentów konstrukcji, ustalonych na podstawie zasad i założeń teorii przepływu ciepła,zuwzględnieniemodpowiednichoddziaływańtermicznychorazwłaściwościfizycznychitermicznychmateriałówokreślonychwfunkcjitemperatury,odpowiedzi mechanicznej – zachowania konstrukcji z uwzględnieniem niekorzyst- –nychwpływówwysokiej temperaturynawłaściwościmechanicznemateriałów,a takżezuwzględnieniemefektówodkształceńinaprężeńtermicznych.Sprawdzeniupodlegawtedywaruneknośnościwnastępującejpostaci:
E fi,d(t)≤ R fi,t,d (5)gdzie:
Efi,d –efektobliczeniowyoddziaływańwwarunkachpożarowych,wyznaczonyzgodniezEN1991-1-2[2],uwzględniającyefektyrozszerzeńiodkształceńtermicznychiczastrwaniaoddziaływaniapożarowego;
Rfi,t,d –nośnośćobliczeniowawsytuacjipożarowej;t –obliczeniowyczasoddziaływaniapożaru.
Wobliczeniachkonstrukcjimetodamizaawansowanyminależyuwzględnić:mechanizmutratynośnościpodobciążeniemogniowym,zależneodtemperaturywłaściwościmateriało-we(wtymsztywność)orazefektytermicznychodkształceńideformacji(pośrednieoddzia-ływaniapożaru).
14
Zależności do ustalania podstawowych właściwości termicznych materiałów murówwtemperaturzepożarowej,tj.:ciepławłaściwego–ca(T),przewodnictwacieplnego–λa (T),gęstości–ρ(T),podanowZałącznikuDnormy[3]dlaróżnychmateriałówmurów.Narysunku4pokazanoprzykładowozależnościdoprzyjmowaniawłaściwościtermicznychdlaelementówceramicznychisilikatowychwfunkcjitemperatury–naosipionowejpodanostosunekwarto-ściodpowiedniegoparametruwtemperaturzeT dowartościwtemperaturze20oC.
Narysunkach5i6przedstawionozależnościpodanewZałącznikuDnormy[3]dlacera-micznychisilikatowychelementówmurowych,którewykorzystanemogązostaćwanalizieodpowiedzi mechanicznej konstrukcji z zastosowaniem zaawansowanej metody obliczeńwwarunkachpożaru.Analogicznezależnościzamieszczonowtymzałącznikutakżedlaele-mentówzkruszywowegobetonulekkiegoiautoklawizowanegobetonukomórkowego.
a)b)
Rys.4.Wartościobliczeniowezależnychodtemperaturywłaściwościelementówmurowych: a)ceramicznych(gęstość900–1200kg/m3),b)silikatowych(gęstość1600–2000kg/m3)
Fig.4.Designvaluesoftemperature–dependentmaterialpropertiesfor:ceramicwallelements(density900–1200kg/m3),b)silicatewallelements(density1600–2000kg/m3)
a)b)
Rys.5.WartościobliczenioweodkształceńtermicznychεT:a)ceramicznychelementówmurowych(Grupa1)owytrzymałości12–20N/mm2igęstościzzakresu900–1200kg/m3,b)silikatowych
elementówmurowych(Grupa1)owytrzymałości12–20N/mm2igęstościzzakresu1600–2000kg/m3
Fig.5.DesignvaluesofthermalstrainsεT:forceramicwallelements(group1)withthestrength 12–20N/mm2anddensity900–1200kg/m3b)forsilicatewallelements(group1)withthestrength
12–20N/mm2anddensity1600–2000kg/m3
15
a)b)
Rys.6.Wartościobliczeniowezależnychodtemperaturywykresównaprężenie–odkształceniedla:a)ceramicznychelementówmurowych(Grupa1)owytrzymałości12N/mm2–20N/mm2igęstościzzakresu900kg/m3–1200kg/m3,b)silikatowychelementówmurowych(Grupa1)owytrzymałości
12N/mm2–20N/mm2igęstościzzakresu1600kg/m3–2000kg/m3 Uwaga:naosipionowejpodanostosunekwytrzymałościwtemperaturzeTdowytrzymałości
wtemperaturze20°C
Fig.6.Designvaluesoftemperature–dependentstress–strainrelatioships:a)forceramicwallelements(Group1)withthestrength12N/mm2–20N/mm2anddensity900kg/m3–1200kg/m3,
b)forsilicatewallelements(Group1)withthestrength12N/mm2–20N/mm2anddensity1600kg/m3–2000kg/m3
Note:verticalaxexpressestheratioofstrengthinfiretemperatureTtostrengthintemperature20°C.
Wodniesieniudowykresówprzedstawionychnarys.6wartozauważyć,żedlasilika-towychelementówmurowychwrazzewzrostemtemperaturynastępujewpewnymzakresietemperaturprzyrostwytrzymałości,czegonieobserwujesiędlamateriałówceramicznych.
4.3.Badaniaogniowe
Dlawszystkich typów ścianmurowych odporność ogniowąwedług PN-EN 1996-1-2[3]ustalaćmożnanapodstawiebadańogniowych(doświadczalnych),któreprzeprowadzićnależyzgodniezodpowiedniminormamiPN-EN[5],[6].Określającodpornośćogniowąnapodstawiebadań,należydokonaćinterpretacjiwynikównapodstawiewymagańsformuło-wanychwtychnormach.Wszczególnościnależyuwzględnićpoprawkęwynikającązmoż-liwychróżnicsystemuobciążeniaściannośnychwstosunkudopodanychwnormachmetodbadania–naprzykład:zamocowaniakrawędzi,swobodnychkrawędzilubjednejkrawędzizamocowanej,adrugiejczęściowoswobodnej.
Badaniadoświadczalnekonstrukcjimurowychwwarunkachpożarowychsądodatkowoniezbędnedoustalenia,czykalibrowaniaodpowiednichparametrówstosowanychwmeto-dachobliczeniowych–np.stałacwyznaczanazbadańnaprężenie–odkształceniewpodwyż-szonejtemperaturzedoanalizyodpornościogniowejmetodąuproszczoną(patrz:tabela3).
16
5. Badania doświadczalne ścian murowych w temperaturach pożarowych
Niezależnieodrodzajumateriałuelementówmurowychizaprawbadaniaognioweścianprzeprowadzaćnależywedługtakichsamychprocedur:wprzypadkuściannośnychwedługnormyPN-EN1365-1[5],natomiastdlaściannienośnych–zgodniezPN-EN1364-1[6].
Wniniejszym rozdziale przedstawionowybranewyniki badań doświadczalnych ścianmurowych(nośnychinienośnych)poddanychoddziaływaniupożarowemu,zrealizowanychwróżnychośrodkach(LaboratoriumBadańPożarowychITBwWarszawie–Polska,MPAIBMBTUBraunschweig–Niemcy,FIRESs.r.o.Batizovce–Słowacja)idlaróżnychmate-riałówelementówmurowych(silikaty,ceramika,keramzytobeton)[13–16].
Wewszystkichanalizowanychbadaniachstosowanościanyopodobnychwymiarachgeo-metrycznychdostosowanychdowymiarówkomór(od3050×1750mmdo3250×3000mm,pierwszywymiaroznaczawysokość,drugiszerokośćściany),apomiaromwtrakcietestuogniowegopodlegały:temperaturawkomorze,temperaturawwybranychpunktachnanie-nagrzewanejpowierzchni ścian, poziome i pionoweprzemieszczenianapowierzchninie-nagrzewanej.Ścianyobciążonebyływpłaszczyźniepionowej:wprzypadkubadańwMPABraunschweigiFIRESosiowo,natomiastwbadaniachprowadzonychwITB–mimośrodo-wo.Wbadaniachniemieckich(MPA)ścianybyłyutwierdzonenakrawędziachpionowych,natomiastwpozostałychpracowałyjakowolnostojące(wzdłużkrawędzipionowychizolacjazwełnymineralnej).Scenariuszpożarowyrealizowanybyłkażdorazowopoprzezkrzywąstandardowąobciążeniapożarowego.
W pierwszej kolejności omówiona zostanie specyfika zachowania ścian wykonanychzróżnychelementówmurowychwtrakciedziałaniaognia,naprzykładachprzeprowadzo-nychtestówogniowychnastępującychmateriałów:pustakówceramicznychTHERMOPOR(badaniawITB),bloczkówsilikatowych(badaniawMPAorazFIRES)orazpustakówke-ramzytobetonowychsystemuOPTIROC(badaniawFIRES).
Wścianachzpustakówceramicznych,wfaziepoczątkowejdziałaniaognia,dochodzi-ło do odpryskiwania ścianek pustaków po stronie nagrzewanej oraz parowania ze spoin,przyjednoczesnymbrakuwidocznychrysipęknięćpostronienienagrzewanej.Wdalszejfazie badania postępowało odpryskiwanie ścianek pustaków po stronie nagrzewanej orazformowałysiępęknięciapionoweorazpoziomena stronienienagrzewanej ściany (o roz-wartościzwyklenieprzekraczającej2–3mm).Takdługo,jakwarunkiszczelnościdlaścianymurowanejbyłyspełnione,niestwierdzonodymupostronienienagrzewanejściany,aprzyspełnieniuwarunkówizolacyjnościniedochodziłodonadmiernychprzyrostówtemperaturyna powierzchni nienagrzewanej ściany.Osiągnięcie stanu granicznego było zwykle efek-temdalszegopropagowaniarysinarastaniaichszerokościrozwarcia,atakżepostępujące-goubytkuprzekrojunapowierzchniodstronynagrzewanejściany.Szczegółowyprzebiegposzczególnychzjawisk(punktczasowy,charakterilościowy)wtrakciebadaniazależałodrodzaju pustaka ceramicznego (geometrii, ilości drążeń), konstrukcji spoin oraz grubościbadanejściany.Dlaścianzpustakówceramicznychstwierdzanopobadaniach,żepostronienagrzewanejnaok.30–80%powierzchniścianynastąpiłoodpryskiwanieścianekpustaków,przyczymubytekgrubościpustakówwynosił20–50mm.Pomierzoneprzemieszczenianapowierzchninienagrzewanej–wygięcieścianywstronęognia–dochodziłydo20–30mm.Typowąformęuszkodzeńścianyzpustakówceramicznychprzedstawiononafot.1
17
Fot.1.Typowaformauszkodzeniaścianyzpustakówceramicznychododdziaływaniawysokiejtemperaturypożarowejwtrakciebadaniaodpornościogniowej–napodstawie[13]
Photo.1.Typicaldamagemodeforwallmadeofceramicelementsduetofireactionduringfireresistancetest–basedon[13]
Wbadaniach ścian z silikatówwwyniku jednostronnegooddziaływaniaognianapo-wierzchnię ściany występowało znaczne zróżnicowanie temperatury w przekroju ściany.Wygięciaścianyrejestrowanowkierunkudziałaniaognia.Wśrodkuwysokościścianyprzykrawędziachpionowychstwierdzonopowstanieznacznychnaprężeńściskających,natomiastwczęściśrodkowejnaprężeńrozciągających,prowadzącychostateczniedopionowychipo-ziomychzarysowań.Zniszczenieścianyogrubości150mmpoprzedzonebyłopojawieniemsię otwartych rys i spękańw silikatowych elementachmurowych i spoinach.Maksymal-nepomierzoneprzemieszczenianapowierzchninienagrzewanej(wygięcieścianywstronęognia)dochodziły,podobniejakwścianachzpustakówceramicznych,do30mm.Widokściany z elementów silikatowych w trakcie badania odporności ogniowej przedstawiononafot.2.Pozostałebadaneścianyzelementówsilikatowychwykazaływysokąodpornośćogniowąinieuległyzniszczeniu(testyprzerwanowskutekdecyzjiprzedstawicielazlecenio-dawcybadaniapouzyskaniusatysfakcjonującejodpornościogniowej).
Fot.2.Ścianazelementówsilikatowychogrubości150mmwtrakciebadańodpornościogniowej(nafotografiipoprawejwidocznepionowerysywelementachispoinach)–napodstawie[15]
Photo.2.Wallfromsilicateelementswith150mmthicknessduringfireresistancetest(inthepictureontherightverticalcracksinjointsandelementsarevisible)–basedon[15]
18
Dla ścian z pustakówkeramzytobetonowych z obustronnym tynkiem cementowo-wa-piennym w trakcie badań dochodziło do stopniowego pojawiania się rys i ubytków po-wierzchniowychtynkunastroniepoddanejdziałaniuognia.Nanienagrzewanejpowierzchniścianyrównieżrozwijałysięrysynatynkowe.Wpowstającychzarysowaniachorazspoinachdochodziłodokondensacjiwilgoci,coobserwowanowtrakciebadańpostronienienagrze-wanej(fot.3).
Fot.3.Widokścianyzelementówkeramzytobetonowychogrubości180mmwtrakciebadaniaodpornościogniowej(nafotografiipolewejstroniewidoczneśladykondensacjiwilgociwspoinach
irysach)–napodstawie[14]
Photo.3.Viewofwallfromconcreteblockswith180mmthicknesswhiledeterminingthefireresistance(inthepictureonthelefttherearevisiblecondensationzonesalongthejointsandcracks)
–basedon[14]
Wkolejnychtabelachzestawionowynikibadańdoświadczalnychścianmurowychwpo-staciodpowiedniegopoziomuklasyfikacjiodpornościogniowejelementówmurowychwy-konanychzróżnychmateriałów:pustakówceramicznych(tabela4),elementówsilikatowych(tabela5)orazpustakówkeramzytobetonowych(tabela6).
Wartopodkreślić,żewbadaniachściannieosiąganozazwyczajstanugranicznegonośno-ści,aprzerwanietestuwynikałozmaksymalnegomożliwegodouzyskaniaczasunagrzewudlapiecówalbozdecyzjiprzedstawicielazleceniodawcybadaniapouzyskaniusatysfakcjo-nującejodpornościogniowejstwierdzonejwtrakcietestu.
T a b e l a 4
Wyniki badań ścian z elementów ceramicznych – ściany nośne oraz nienośne z pustaków systemu THERMOPOR (badania – ITB Warszawa, 2004–2005)
KlasyfikacjaelementówwedługwykonanychbadańogniowychBadaniaściannośnych
PustakTHP18,8–grubość18,8cm REI>60PustakTHP25–grubość25cm REI>90PustakTHP30–grubość30cm REI>120PustakTHP38–grubość38cm REI>180PustakTHP44–grubość44cm REI>240
BadaniaściannienośnychPustakTHP8–grubość8cm EI>30PustakTHP11,5–grubość11,5cm EI>60
19
Ta b e l a 5
Wyniki badań ścian z bloczków silikatowych – ściany nośne i nienośne (MPA – Brunszwik, Niemcy oraz FIRES – Batizovce, Słowacja)
KlasyfikacjaelementówwedługwykonanychbadańogniowychBadaniaściannośnych
Bloczeksilikatowy150mm REI120–REI240Bloczeksilikatowy175mm REI>300Bloczeksilikatowy214mm REI>300BloczektypuSILICATN180mm REI>240
BadaniaściannienośnychBloczektypuSILICATN120mm EI>120
Objaśnienie:Ścianyzbloczkówsilikatowych150–214mm–badanewMPA(Brunszwik,Niemcy),2008–2009ŚcianyzbloczkówtypuSILICATN–badanewFIRES(Batizovce,Słowacja),2006
T a b e l a 6
Wyniki badań ścian z bloczków keramzytobetonowych – ściany nośne i nienośne systemu TERMO OPTIROC (badania – FIRES, Batizovce, 2004–2007)
KlasyfikacjaelementówwedługwykonanychbadańogniowychBadaniaściannośnych
BloczekTERMOOPTIROC24cm REI>240BloczekTERMOOPTIROC36,5cm REI>240BloczekTERMOOPTIROC18cm(akustyczny) REI>240
BadaniaściannienośnychBloczekTERMOOPTIROC12cm EI>180
Wprzypadkuścianzelementówmurowychkeramzytobetonowychisilikatowychuzyska-nowprzedstawionychbadaniach,dlaściankonstrukcyjnychgrubościconajmniej175mm(stosowanychwpraktyceinżynierskiejwnaszymkraju),bardzowysokąodpornośćogniowąnapoziomienieniższymniżREI240,coumożliwiaszerokiestosowanie tego typuścianwobiektachbudowlanychoróżnymprzeznaczeniu.Należyjednakpamiętać,żebadaniatebyłyprowadzoneprzyosiowymobciążeniui„sztywnym”zamocowaniuprzynajmniejgór-nejidolnejkrawędziściany.Wstępnebadaniadlainnychschematówobciążeniacytowanew[17]niepotwierdzająażtakwysokichpoziomówodpornościogniowej,alewdalszymcią-gusątowartościznaczącowiększeniżpodanowtabelachwPN-EN1996-1-2[3].Przegubo-wyschematobciążeniagórnejkrawędziścianymożnawpraktyceodnieśćprzedewszystkimdoprzypadkówściannaostatnichkondygnacjach,gdziewystępuje stosunkowoniewielkistopieńzamocowaniagórnejkrawędziścianywpoziomiestropu.Wtychprzypadkachjed-nakmamydoczynieniazniewielkimpoziomemwytężeniaściany,czyliniewielkąwartościąwspółczynnikaα,którym towartościomodpowiadająwiększeodpornościognioweścian.Wbadaniach[17]założono,przyprzegubowympodparciugórnejkrawędziścian,wysokiepoziomyobciążenia,istądzmniejszenieREI.
Dlaścianzpustakówceramicznychprzerywanobadaniapouzyskaniuprzezścianęsatys-fakcjonującegozleceniodawcępoziomuREI–nieosiąganowichtrakciestanugranicznego
20
zuwaginanośnośćścian.Wnioskowaćzatemmożna,żerzeczywistaodpornośćogniowajestwyższa.Wpraktyce ściany z pustaków ceramicznych o grubości 188mm jako kon-strukcyjnestosowanesąwbudynkachoniewielkiej liczbiekondygnacji (najczęściejdo3kondygnacjinadziemnych)imałychobciążeniachużytkowych.Wpozostałychprzypadkachstosowanesąścianyogrubościconajmniej250mm(często300mm)itakieprzegrodypo-siadająsatysfakcjonującypoziomREIdlawieluobiektówbudowlanych(wtymbudynkówmieszkalnychokonstrukcjimurowej).
6. Wnioski
Dokładna analizakonstrukcjimurowychwwarunkachpożarowych jest zagadnieniemzłożonym–zewzględunawieleczynników,którewarunkująichzachowaniepodczasod-działywania ognia. Do podstawowych czynników wpływających na odporność ogniowąścianmurowychzaliczyćnależy:rodzajelementówmurowychizaprawyużytychdowy-konaniamuru,poziomwytężeniawścianie,smukłośćściany,mimośródobciążenia,gęstośćmateriału, typkonstrukcji ściany, rodzaj i sposóbwykończeniapowierzchni.Dodatkowo,w analizie konstrukcji należałoby uwzględnić: odpowiedni, realistyczny scenariusz poża-rowy,zmiennośćcechmateriałowych(fizycznych,termicznych,mechanicznych)wfunkcjitemperaturypożarowejorazodkształceniatermiczneideformacjekonstrukcji.
WnormiePN-EN1996-1-2[3]podanokilkasposobówokreślaniaodpornościogniowejkonstrukcjimurowych.Metodyteszczegółowoomówionowrozdziale4niniejszejpracy.
Możnazakładać,żewprojektowaniunajczęściejbędąstosowanetabelepodającemini-malnegrubościścianwymaganedlaosiągnięciaodpowiedniegopoziomuodpornościognio-wej.Wtabelachprzyjętoszerokieprzedziaływartościminimalnychgrubościścianiztegopowoduwwieluprzypadkachwystąpikoniecznośćbardziejszczegółowejanalizy(badań)lubprzyjęciawedługtablicgórnychwartościodpowiednichprzedziałów.
Wartotakżezwrócićuwagę,żewnormie[3]przyopisiemetodyuproszczonejprojekto-waniaelementówmurowychnawarunkipożaroweniepodanokonkretnychwartościliczbo-wychodnośniestałejc(określającejpoziomredukcjipełnejwytrzymałościmuruwczęściprzekroju zredukowanego, ustalanej osobno dla każdegomateriału elementumurowego),operująctylkoogólnymisymbolamiizalecającustalaćtewartościdoświadczalnie.
Z poznawczego punktu widzenia podstawowąmetodą ustalania odporności ogniowejścian murowych są badania/testy ogniowe. Niezależnie od rodzaju materiału elementówmurowychbadaniaognioweścianprzeprowadzaćnależywedługtakichsamychprocedur:wprzypadkuściannośnychwedługnormyPN-EN1365-1[5],natomiastdlaściannieno-śnych–zgodniezPN-EN13641[6].Wpunkcie5niniejszegoartykułuprzedstawionowy-branewynikibadańdoświadczalnychścianmurowych(nośnychinienośnych)poddanychoddziaływaniu pożarowemu, zrealizowanych w różnych ośrodkach badawczych.Wynikiprzedstawionychtestówwskazująnawysokąodpornośćogniowąścianmurowychorazzróż-nicowanemechanizmyuszkodzeńścianpoddanychdziałaniutemperaturypożarowejwza-leżnościodrodzajuzastosowanychmateriałówisposoburealizacjiobciążenia.
Dalsze szczegółowe badania doświadczalne i analizy porównawcze wyników badańprowadzonychwróżnychośrodkachnaukowo-badawczychsąniezbędneprzedewszystkimdookreśleniawartości liczbowychparametrówizależnościcechfizycznych, termicznychorazmechanicznychmateriałówmuruw funkcji temperatury pożarowej, przyjmowanych
21
wmetodachimodelachobliczeniowych,atakżedoocenywpływuinterakcjiścianzinnymielementamina ichodpornośćogniową.Zagadnienia te sąniezwykle istotnewperspekty-wieobserwowanegowostatnichlatachdynamicznegorozwojurynkumateriałówmurowychitechnologiirealizacjikonstrukcji.
Autorzy pragną podziękować następującym firmom za udostępnienie raportów i zgodę na publikację wyników badań ogniowych ścian murowych: LEIER Tarnów S.A.; MAXIT Sp. z o.o.; Związek Praco-dawców Ceramiki Budowlanej i Silikatów.
L i t e r a t u r a
[1] Przepisy techniczne w polskim budownictwie na tle wymagań podstawowychokreślonychDyrektywą89/106/EWGdotyczącąwyrobówbudowlanych.Seria:„Do-kumentyWspólnotyEuropejskiejdotyczącebudownictwa”(nr10),InstytutTechnikiBudowlanej,Warszawa2001.
[2] PN-EN1991-1-2Oddziaływanianakonstrukcje.Część1–2:Oddziaływaniaogólne–Oddziaływanianakonstrukcjewwarunkachpożaru.
[3] PN-EN1996-1-2Projektowaniekonstrukcjimurowych.Część1–2:Regułyogólne–Projektowaniezuwaginawarunkipożarowe.
[4] PN-EN1990Podstawyprojektowaniakonstrukcji.[5] PN-EN1365-1Badanieodpornościogniowejelementównośnych.Część1:Ściany.[6] PN-EN 1364-1 Badanie odporności ogniowej elementów nienośnych. Część 1:
Ściany.[7] PN-EN1363-2Odpornośćogniowa.Część2:Wymaganiadodatkowe.[8] PN-EN-13279-1Tynkigipsoweinabaziegipsu.Część1:Definicjeiwymagania.[9] PN-EN-998-1Wymagania dla zaprawdo konstrukcjimurowych.Część 1:Zaprawy
tynkowe.[10] PN-EN-1996-1-1Projektowaniekonstrukcjimurowych.Część1–1:Regułydlakon-
strukcjimurowychzbrojonychiniezbrojonych.[11] PN-EN-1996-1-3Projektowaniekonstrukcjimurowych.Część1–3:Uproszczonezas-
adydlakonstrukcjimurowych.[12] K o s i o r e k M.,Wo ź n i a k G.,Projektowanie elementów żelbetowych i murowych
uwagi na odporność ogniową, Seria: Instrukcje,Wytyczne, Poradniki nr 409/2005,ITB, Warszawa2005.
[13]Raportyzbadańodpornościogniowejelementówceramicznychwykonanychwlabo-ratoriumBadańOgniowychITBdlafirmy„LEIER”TarnówS.A.nr:LP-1216.2/04;LP-1216.3/04;LP-1216.4/04;LP-1216.5/04orazLP-03606.1/09.
[14]RaportyzbadańodpornościogniowejelementówkeramzytobetonowychwykonanychwlaboratoriumFIRESs.r.o.(Batizovce,Słowacja)dlafirmyMAXITSp.zo.o.(War-szawa)nr:FR-017-06CPS(E),FR-175-05CPS(E),CR-153-07-NUPE,CR-154-07-NUPE,CR-155-07-NUPEorazCR-103-09-AUPE.
[15]Raportyzbadańodpornościogniowejelementówsilikatowychwykonanychwlabo-ratoriumIBMBMPA(Braunschweig,Niemcy)dlaECSPA(EuropeanCalciumSili-
22
cate ProducersAssociation, Bruksela) nr: 3196/804/08; 3408/016/08; 3413/021/08;3244/309/09;3593/658/09oraz3653/718/09.
[16]Raportyzbadańodpornościogniowejelementówsilikatowychwykonanychwlabo-ratoriumFIRESs.r.o.(Batizovce,Słowacja)dlaZwiązkuPracodawcówCeramikiBu-dowlanejiSilikatów(Warszawa)nr:CR-060-07-AUPEiCR-061-07-AUPE.
[17] M e y e r G.,L e i n e w e b e r R.(tłumaczenie:M i s i e w i c z L.),Badania odporności ogniowej murów z silikatów,MateriałyBudowlane,7/2009.