* 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

≤75MPa;1000≤ρ≤2400kg/m

3 ;(2) 12MPa≤f b

≤15MPa;1400≤ρ≤2400kg/m

3

(3) 6M

Pa≤f b

≤35MPa;1200≤ρ≤2400kg/m

3 ;(4) 2M

Pa≤f b

≤15MPa;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.