Zabezpieczenia przeciwogniowe STROPÓW z betonu i blach

Ś c i a n y, S t r o p y
Zabezpieczenia przeciwogniowe
STROPÓW z betonu
i blach fałdowych
dr inż. Aleksander Byrdy*)
ODPORNOŚĆ ogniowa stropów
Ważnym zagadnieniem dotyczącym nośności stropów zespolonych na blachach fałdowych jest odporność ogniowa płyt. Blacha fałdowa znajdująca się na dolnej powierzchni płyt stropowych może być podczas pożaru bezpośrednio narażona na działanie ognia. Utrata nośności stalowego profilu blachy pod wpływem temperatury może być jedną z przyczyn zniszczenia stropów
zespolonych w warunkach pożaru. Na podstawie wieloletnich doświadczeń w zastosowaniu stropów zespolonych na blachach fałdowych opracowano wiele metod zabezpieczeń pożarowych tych konstrukcji.
SPOSOBY zabezpieczeń
przeciwogniowych
Zastosowanie warstw osłonowych
Jedną z metod zwiększenia odporności
ogniowej stropów zespolonych betonowanych na blachach fałdowych jest osłonięcie
ich dolnej powierzchni warstwą odporną na
działanie ognia. Niektórzy producenci oferują profile blach do stropów zespolonych
*) Politechnika Krakowska
76
pokryte fabrycznie od strony dolnej warstwą farby pęczniejącej zwiększającej odporność ogniową konstrukcji. Innym sposobem jest natryskowe pokrycie blach profilowanych warstwą tynku o podwyższonej odporności ogniowej. Na fot. 1 pokazano przykład realizacji takiego zabezpieczenia płyt
zespolonych.
Jako wyprawy ognioodporne stosuje się
tynki i zaprawy wermikulitowe i perlitowe,
wykonywane z dodatkiem środków wiążących w postaci gipsu lub cementu o grubości min. 15 mm. Wymagane grubości takich
tynków zależą od rodzaju chronionego elementu, rodzaju wyprawy ochronnej i klasy
odporności ogniowej elementu.
Kolejnym sposobem podwyższania odporności ogniowej płyt zespolonych jest stosowanie osłony spodu płyt w postaci sufitów podwieszanych. Sufity podwieszane o
odporności ogniowej większej niż REI 30
są najczęściej wykonywane na ruszcie stalowym jako wielowarstwowe okładziny z
płyt, często z dodatkową warstwą miękkiej
wełny mineralnej w przestrzeni między sufitem i stropem, a ich odporność i skuteczność ogniowa jest określana na podstawie
badań. Jako warstwy wykończenia sufitów
można stosować płyty gipsowo-włóknowe
o zwiększonej odporności ogniowej. Odporność ogniowa sufitu podwieszanego w takim rozwiązaniu określa klasę odporności
ogniowej całej konstrukcji stropowej.
Przykład rozwiązania stropu zespolonego z sufitem podwieszanym mocowanym do
blach o profilu wklęsłym pokazano na rys.
1, natomiast przykład modelu płyty Cofrastra 70 wykończonej sufitem podwieszanym
z warstwą izolacyjną z wełny mineralnej pokazano na fot. 2.
Fot. 1. Widok spodu konstrukcji stropu
zespolonego zabezpieczonego natryskową
warstwą przeciwpożarową
1
3
4
2
6
5
7
Rysunek:
lachy trapezowe w stropach zespolonych
pełnią rolę pomostu roboczego i deskowania podczas betonowania płyty, a w stadium użytkowania są wykorzystywane jako
całkowite lub częściowe zbrojenie płyt. Płyty
zespolone na blachach fałdowych są wykonywane najczęściej z betonu zwykłego, rzadziej
lekkiego. Funkcję szalunku traconego i zbrojenia płyt przyjmują ocynkowane, fałdowe
blachy stalowe o różnym kształcie profilu.
Rys. 1. Przykładowe rozwiązanie stropu
zespolonego o odporności ogniowej klasy REI
60: 1 – warstwa betonowa płyty, 2 – blacha
o grubości 0,75 mm, 3 – łącznik śrubowy
mocowany w fałdzie, 4 – wieszak taśmowoślizgowy, 5 – profil rusztu głównego, 6 – profil
rusztu nośnego, 7 – dwie warstwy płyt gipsowowłóknowych 2,5 cm :
Zdjęcie: Arcelor
B
Zdjęcie: Arcelor
Płyty betonowane na blachach fałdowych stanowią jedną z najpowszechniej
stosowanych metod wykonywania stropów w nowoczesnym budownictwie Europy Zachodniej, Stanów Zjednoczonych czy Japonii. Stropy zespolone znajdują zastosowanie w budownictwie przemysłowym, mieszkaniowym i użyteczności publicznej. Mogą być wykonywane w budynkach o konstrukcji szkieletowej (stalowej lub żelbetowej), murowanej, a nawet w budynkach drewnianych. Płyty betonowane na blachach fałdowych są najczęściej stosowane jako stropy międzypiętrowe, stropy nad garażami podziemnymi, piwnicami czy
jako konstrukcja nośna stropodachów.
Fot. 2. Model stropu zespolonego wykonanego
z blachy wykończonej od spodu sufitem
podwieszanym z warstwą z wełny mineralnej
IZOLACJE II 2008
Zdjęcie: Arcelor
Ś c i a n y, S t r o p y
Fot. 3. Etapy badania ogniowego parkingu wielopoziomowego wykonanego w systemie płyt zespolonych
b
c
d
Rysunek:
a
30 min
60 min
90 min
>900°C
400...350°C
900...800°C
350...300°C
800...700°C
300...250°C
700...600°C
250...200°C
600...500°C
200...150°C
500...450°C
<150°C
450...400°C
Rys. 2. Rozkład temperatur w przekroju płyty zespolonej dodatkowo zbrojonej: a – przekrój przez płytę zespoloną, b-d – rozkład temperatur po: 30 min (b),
60 min (c), 90 min (d) od wybuchu pożaru
Zabezpieczenie stropów bez warstwy
izolacji przeciwogniowej
Odporność ogniowa stropów zespolonych na blachach fałdowych nieosłoniętych
w warunkach pożaru może być określana na
podstawie przeprowadzonych badań ogniowych w wyspecjalizowanych ośrodkach badawczych lub na podstawie specjalnych
eksperymentów wykonywanych w skali naturalnej. Przykład realizacji badań ogniowych specjalnie przygotowanego do tego
celu parkingu wielopoziomowego pokazano na fot. 3.
W projektowaniu odporności ogniowej
płyt zespolonych można również kierować
się wymaganiami normy PN-EN 1994-12:2005 zgodnej z Eurokodem 4.2. Według
tych dokumentów można przyjmować odporność ogniową stropów bez dodatkowych zabezpieczeń równą REI 30.
Wynika z tego, że zgodnie z rozporządzeniem MI w sprawie warunków technicznych,
jakim powinny odpowiadać budynki i ich usy-
IZOLACJE II 2008
tuowanie (DzU z 2002 r. nr 75, poz. 690 z
późn. zm.) stropy te mogą być stosowane w
budynkach o klasie odporności ogniowej D
lub E, np. budynkach produkcyjnych i magazynowych o obciążeniu pożarowym 500100 MJ/m2, budynkach jednokondygnacyjnych kategorii ZL II, budynkach do 2 kondygnacji kat ZL III, budynkach trzykondygnacyjnych kategorii ZL IV.
Najbardziej popularną metodą zabezpieczania stropów zespolonych w warunkach pożaru jest zastosowanie dodatkowego zbrojenia płyt. Odpowiednie otulenie prętów zbrojeniowych znacznie zwiększa nośność stropów w warunkach pożaru.
Rozkład temperatur w przykładowym przekroju zbrojonej płyty zespolonej pokazano
na rys. 2. Zmiany wytrzymałości przekroju
blachy i zbrojenia w warunkach pożaru można określać na podstawie obliczeń inżynierskich zgodnych z PN-EN 1994-1-2:2005 lub
na podstawie zaawansowanych modeli obliczeniowych.
PODSUMOWANIE
Wykonanie odpowiednich warstw izolacyjnych w postaci powłok natryskowych lub
sufitów podwieszonych może pozwolić na
uzyskanie odporności ogniowej stropów zespolonych nawet do 2 godz. Zabezpieczenie
dolnej powierzchni płyt zespolonych powinno zapewniać taką izolację termiczną blachy,
aby w przewidzianym czasie działania ognia
temperatura profilu stalowego nie przekroczyła 350°C.
Również dozbrojenie płyt przy zastosowaniu odpowiedniej otuliny prętów pozwala na
wykonywanie stropów o odporności ogniowej do REI 240. Dodatkowe pręty zbrojeniowe mogą być wykorzystane do zwiększenia
nośności stropów w projektowaniu dopuszczalnych ugięć płyt poddanych obciążeniom
użytkowym. W warunkach pożaru blachy
profilowane w płytach zespolonych dodatkowo chronią przestrzenie pod stropami przed
kruchym załamaniem konstrukcji.
77