Aktualne wydanie

Okladka SS-04-2018

20180123-BANNER-160X600-V3-PL FENSTERBAUEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

konferencja 12 kwietnia 2018 1a

baner-2-krzywe

baner konferencja 12 2017

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 

RODO baner1

 aby móc przekazywać Ci informacje o nowych wyrobach, technologiach i wydarzeniach

 

 

z branży szklarskiej, okiennej i fasadowej

 

 

zgodnie z nowymi przepisami o ochronie danych osobowych RODO - WIĘCEJ INFORMACJI

 

swiat szkla 750x100 2

 

sacroexpo 468x60 

Ogólne zasady dotyczące badań odporności ogniowej elementów przeszklonych Część 3
Data dodania: 09.05.18

Na łamach „Świata Szkła” ukazały się już 2 części niniejszego artykułu*). W poprzedniej części opisano przygotowanie stanowiska badawczego i próbek do badań w zakresie odporności ogniowej przeszklonych przegród. Poniżej przedstawiono opis kryteriów pozwalających na ocenę grożącego zniszczenia konstrukcji. 

 

 

Kryteria skuteczności działania

Nośność ogniowa

 

Nośność ogniowa, oznaczona symbolem R, jest to zdolność elementu konstrukcji do wytrzymania oddziaływania ognia przy określonych oddziaływaniach mechanicznych, na jedną lub więcej powierzchni, przez określony czas, bez utraty właściwości nośnych. W zależności od typu ocenianego elementu, będziemy mieć do czynienia z różnymi kryteriami pozwalającymi na ocenę grożącego zniszczenia konstrukcji. Kryteria te związane są z prędkością deformacji oraz granicznym stanem rzeczywistej deformacji. W przypadku elementów zginanych, do których zaliczyć należy przede wszystkim przeszklone dachy lub szklane stropy, jako kryteria wskazujące na utratę nośności ogniowej przyjąć należy prędkość ugięcia oraz wartość ugięcia. Gdy do czynienia mamy z elementami obciążonymi osiowo, takimi jak ściany, kryteriami są prędkość skrócenia oraz wartość skrócenia. Z reguły jednak ściany przeszklone nie są elementami nośnymi, dlatego też kryteria te nie są w ich przypadku oceniane.

 

Kryterium nośności ogniowej należy uznać za najistotniejsze ze wszystkich kryteriów skuteczności działania, ponieważ w momencie, gdy przestanie ono być spełniane, kryteria właściwości użytkowych: izolacyjność ogniowa, szczelność ogniowa czy też promieniowanie należy automatycznie uznać za niespełnione. W związku z powyższym dobór obciążenia do badania jest bardzo istotny a jego wartość określana jest przez zlecającego badania odporności ogniowej.

 

Ponieważ nośność ogniowa związana jest w sposób bezpośredni z deformacją elementu próbnego, ugięcia oraz skrócenie elementów próbnych należy monitorować w trakcie badania. Pomiary należy wykonać przed przyłożeniem oraz po przyłożeniu obciążenia badawczego oraz co 1 min w okresie nagrzewania. Gdy badaniu poddany jest poziomy nośny element próbny pomiary wykonać należy w miejscu gdzie spodziewane jest wystąpienie maksymalnego ugięcia (w przypadku konstrukcji swobodnie podpartych jest to zazwyczaj połowa rozpiętości). W przypadku badania pionowych nośnych konstrukcji ugięcie osiowe odpowiadające zwiększeniu wysokości elementu próbnego, należy wyrazić przez wartości dodatnie, natomiast to, którego wynikiem jest zmniejszenie pierwotnej wysokości elementu próbnego należy wyrazić przez wartości ujemne. Problemy związane z nośnością ogniową elementów konstrukcji budowlanych omówione zostały szeroko w artykule P. Sulika Wybrane zagadnienia z bezpieczeństwa pożarowego obiektów budowlanych – nośność ogniowa R [102].

 

Szczelność ogniowa

 

 

Szczelność ogniowa to zdolność elementu konstrukcji, który pełni funkcję oddzielającą, do wytrzymania oddziaływania ognia tylko z jednej strony, bez przeniesienia ognia na stronę nienagrzewaną w wyniku przeniknięcia płomieni lub gorących gazów. Szczelność ogniową podczas badania sprawdza się za pomocą szczelinomierzy, tamponu bawełnianego lub wizualnie i uznaje się, że została utracona, gdy: 

 

  • na nienagrzewanej powierzchni elementu próbnego pojawi się ogień ciągły trwający dłużej niż 10 s,
  • w wyniku działania ognia powstanie szczelina przekraczająca dopuszczalne wymiary, 
  • tampon bawełniany ulegnie zapaleniu w czasie 30 sekund od momentu przyłożenia go do elementu próbnego.

 

Na rys. 50-53 zaprezentowano moment utraty szczelności ogniowej przez niektóre elementy przeszklone.

 

 

 2018 04 29 1

Rys. 50. Moment utraty szczelności w przypadku dachu przeszklonego (źródło: Archiwum ITB)

 

 

2018 04 29 2

 Rys. 51. Moment utraty szczelności ogniowej w przypadku przeszklonej ściany działowej: a) słupowo-ryglowej; b) bezszprosowej [39]

 

 

2018 04 30 1

Rys. 52. Moment utraty szczelności ogniowej w przypadku przeszklonej ściany osłonowej [46]

 

 

2018 04 30 2

Rys. 53. Moment utraty szczelności ogniowej w przypadku drzwi przeszklonych (źródło: Archiwum ITB)

 

 

W przypadku zastosowania szczelinomierzy wielkość otworu w powierzchni elementu próbnego należy oceniać w odstępach czasu określonych przez widoczne tempo niszczenia elementu próbnego, przy czym nie należy używać nadmiernej siły. Po kolei należy użyć dwóch szczelinomierzy w celu określenia: 

 

  • czy szczelinomierz 6 mm może przejść przez element próbny tak, że wchodzi w przestrzeń pieca i czy można go przesunąć na odcinku 150 mm wzdłuż szczeliny; 
  • czy szczelinomierz 25 mm może przejść przez element próbny, punktowo tak, że wchodzi w przestrzeń pieca.

 

 

(...)

Tampon bawełniany przykładany jest aż do momentu zapalenia (przy czym nie dłużej niż przez 30 s), a kiedy już to nastąpi, jest usuwany. Badanie jednak należy kontynuować do momentu, aż przekroczone zostaną pozostałe kryteria szczelności ogniowej, ponieważ okazać się może, że zapalenie tamponu było wynikiem utraty izolacyjności ogniowej przez element próbny, a w takim przypadku kryterium to nie jest brane pod uwagę przy ustalaniu szczelności ogniowej. Zapalenie tamponu bawełnianego definiowane jest jako żarzenie lub palenie się płomieniem, a oznakę zbliżającej się utraty szczelności ogniowej stanowić może zwęglenie się tamponu, jednakże w celu potwierdzenia przekroczenia kryterium zastosować należy nowy tampon. Zwęglania bez pojawienia się płomienia czy też żarzenia nie należy brać pod uwagę przy ocenie szczelności ogniowej. Należy tutaj również zaznaczyć, że nie jest dozwolone potrząsanie tamponem czy też dmuchanie na niego po odjęciu od elementu próbnego, ponieważ mogłoby to spowodować jego zapłon w momencie, gdy nie powinno to wystąpić. Podczas pomiarów tamponem bawełnianym należy zachować odstęp przynajmniej 10 mm pomiędzy obwodem tamponu i jakąkolwiek częścią elementu próbnego oraz przynajmniej 30 mm pomiędzy powierzchnią tamponu, a powierzchnią elementu próbnego. Odpowiednio wykonany „koszyk” do tamponu bawełnianego powinien zapewnić zachowanie tych odległości (rys. 44).

 

Izolacyjność ogniowa

 

Izolacyjnością ogniową nazywamy zdolność danego elementu próbnego, będącego oddzielającym elementem przeszklonej konstrukcji budowlanej, poddanego działaniu ognia z jednej strony, do ograniczenia przyrostu temperatury na powierzchni nienagrzewanej powyżej danego poziomu. Oceniana jest na podstawie przyrostów temperatury w określonych przez normę badawczą miejscach (termoelementy powierzchniowe) oraz w miejscach, w których w trakcie badania wystąpi podejrzenie przekroczenia granicznej wartości przyrostu temperatury (termoelement ruchomy). Wartość przyrostu temperatury maksymalnej w dowolnym punkcie danego elementu wynosi z reguły 180°C (w specyficznych przypadkach jest to inna wartość – 360°C dla ościeżnicy elementu próbnego drzwi [75, 81, 83]), a temperatura średnia nie może przekroczyć 140°C. Zazwyczaj w przypadku elementów przeszklonych termoelementy do pomiaru temperatury maksymalnej mocowane są na profilach oraz przy krawędziach przeszkleń, natomiast przyrost temperatury średniej sprawdzany jest na powierzchniach szyb.

 

Celem pomiaru temperatury maksymalnej jest określenie poziomu izolacyjności danej przeszklonej konstrukcji w tych miejscach, gdzie spodziewane jest wystąpienie wyższej temperatury, przy czym mniejsze gorące miejsca, takie jak wkręty, gwoździe czy klamry należy pominąć. W tym celu termoelementy powinny być przymocowane zgodnie z zasadami przedstawionymi we wcześniejszej części artykułu. W przypadku umieszczenia termoelementu w pobliżu nieciągłości (np. pomiędzy przyległymi przeszkleniami w ściance bezszprosowej [16, 36]), środek miedzianego krążka termopary nie powinien znajdować się bliżej niż 20 mm od tej nieciągłości. Miejsca, w których umieszczane są termoelementy do pomiaru temperatury maksymalnej zależą od typu badanego elementu i określone są w danej normie badawczej. Przykładowe rozkłady termoelementów na przeszklonych elementach próbnych przedstawiono na rys. 54–56.

 

 

2018 04 30 3 

Rys. 54. Przykładowy rozkład termoelementów na powierzchni nienagrzewanej dachu przeszklonego z aluminiowymi/ stalowymi profilami nośnymi; 1 – panel szklany, 2 – profil nośny, 3 – termoelement [87]

 

 

2018 04 30 4

Rys. 55. Przykładowy rozkład termoelementów na powierzchni jednoskrzydłowych drzwi przeszklonych [75]

 

 

2018 04 32 1

Rys. 56. Przykładowy rozkład termoelementów na powierzchni przeszklonej ściany działowej [30]

 

 

W przypadku pomiaru temperatury średniej celem jest ustalenie ogólnego poziomu izolacyjności ogniowej danego elementu próbnego, przy pominięciu poszczególnych gorących miejsc. Zazwyczaj średni przyrost temperatury na powierzchni nienagrzewanej opiera się na pomiarach uzyskanych z termoelementów powierzchniowych umieszczonych na środku lub w pobliżu środka elementu próbnego lub jego wydzielonego fragmentu (np. przeszklenia), a także na środku lub blisko środka każdej ćwiartki. Jeżeli do czynienia mamy z elementami o nieregularnej grubości, np. konstrukcje żebrowane lub faliste, liczbę i umiejscowienie termoelementów można zwiększać w celu uzyskania wartości średniej temperatury w miejscach o maksymalnej i minimalnej grubości. Pamiętać należy o tym, że termoelementy do pomiaru temperatury średniej powinny znajdować się w odległości co najmniej 50 mm od przewidywanych gorących miejsc. Przykładami takich miejsc mogą być złącza, połączenia, łączniki przelotowe, sworznie, wkręty a także miejsca, gdzie termoelementy mogą być wystawione na bezpośrednie uderzenie gorących gazów z pieca, przechodzących przez element próbny. Szczegółowe wytyczne co do miejsc, w których należy zastosować opisywane termoelementy określone są w konkretnych normach badawczych. Przykładowe wyniki badań przeszklonych elementów próbnych, związane z izolacyjnością ogniową przedstawiono na rys. 57–61.

 

 

2018 04 32 2 

Rys. 57. Przykładowy wykres średnich przyrostów temperatury na nienagrzewanej powierzchni elementu próbnego przekrycia dachowego, w przypadku badania z dodatkowym obciążeniem (kolorem czerwonym oznaczono średni przyrost temperatury na przeszkleniu o maksymalnej powierzchni, kolorem zielonym oznaczono średni przyrost temperatury na wszystkich przeszkleniach, kolorem niebieskim oznaczono średni przyrost temperatury na profilach) [87]

 

 

2018 04 32 3

Rys. 58. Przykładowy wykres średnich przyrostów temperatury na nienagrzewanej powierzchni elementu próbnego przekrycia dachowego, w przypadku badania z obciążeniem tylko ciężarem własnym (kolorem czerwonym oznaczono średni przyrost temperatury na przeszkleniu o maksymalnej powierzchni, kolorem zielonym oznaczono średni przyrost temperatury na wszystkich przeszkleniach, kolorem niebieskim oznaczono średni przyrost temperatury na profilach) [87]

 

 

 2018 04 33 1

Rys. 59. Przykładowy wykres średnich przyrostów temperatury na nienagrzewanej powierzchni elementu próbnego stropu szklanego (kolorem czerwonym oznaczono średni przyrost temperatury na powierzchni przeszklonej stropu, kolorem niebieskim oznaczono średni przyrost temperatury nad elementami nośnymi) [87]

 

 

2018 04 33 2

Rys. 60. Porównanie średnich przyrostów temperatury na profilach i przeszkleniach aluminiowo- szklanej ściany działowej, w zależności od stopnia wypełnienia profili oraz rodzaju zastosowanego przeszklenia [22]

 

 

2018 04 33 3

Rys. 61. Przykładowy wykres przyrostów temperatury na nienagrzewanej powierzchni największego przeszklenia elementu próbnego ściany działowej (szyba zespolona, linią ciągłą oznaczono wskazania termoelementów do pomiaru temperatury średniej a linią przerywaną termoelementy do pomiaru temperatury maksymalnej umieszczone 20 mm od krawędzi elementu obramowania) [39]

 

 

Promieniowanie

 

Promieniowanie to zdolność danej przegrody przeszklonej do wytrzymania oddziaływania ognia tylko z jednej strony w taki sposób, aby ograniczyć prawdopodobieństwo przeniesienia go w wyniku znaczącego wypromieniowania ciepła albo poprzez element albo z jego powierzchni nienagrzewanej do sąsiadujących materiałów. Promieniowanie oceniane jest na podstawie czasu, w którym maksymalna wartość promieniowania, mierzonego zgodnie z PN -EN 1363-2 [99], nie przekracza 15 kW/m2. Zgodnie z normą klasyfikacyjną [103] uznaje się, że element, który spełnia kryteria izolacyjności ogniowej (posiadający klasę EI, EI1 lub EI2) spełnia również kryterium promieniowania przez ten sam okres. Na rys. 62 pokazano wykresy promieniowania zmierzonego w różnych punktach ściany działowej przeszklonej szybami przewidzianymi do stosowania w elementach o klasie izolacyjności ogniowej. Jak widać promieniowanie w takiej sytuacji jest niewielkie, co potwierdza słuszność założeń przedstawionych w normie klasyfikacyjnej [103]. Na rys. 63 i 64 przedstawiono natomiast wykresy promieniowania w przypadku elementów, które nie są przewidziane do pełnienia funkcji izolującej w przypadku wystąpienia pożaru. Jak widać promieniowanie przez elementy tego typu jest zdecydowanie wyższe niż w przypadku przegród wyposażonych w przeszklenia ze specjalnym żelem.

 

 

2018 04 33 4

Rys. 62. Wykres promieniowania dla elementu próbnego przeszklonej ściany działowej z szybami ze specjalnym żelem ogniochronnym (W1, W2, W3 – pomiary promieniowania w odległości 1 m od charakterystycznych punktów pomiarowych usytuowanych na elemencie próbnym) [39]

 

 

2018 04 33 5

Rys. 63. Wykres promieniowania dla elementu próbnego przeszklonej ściany osłonowej w przypadku nagrzewania od wewnątrz (promieniowanie przez powierzchnie przeszklenia o wymiarach 1,5x1,8 m i grubości 35 mm, bez żelu) [47]

 

 

2018 04 33 6

Rys. 64. Wykres promieniowania dla elementu próbnego przeszklonej ściany osłonowej w przypadku nagrzewania od wewnątrz (promieniowanie przez powierzchnie przeszklenia o wymiarach 1,5x1,8 m i grubości 35 mm, bez żelu, w funkcji przyrostu średniej temperatury na nienagrzewanej powierzchni tegoż przeszklenia) [47]

 

 

Odporność na oddziaływanie mechaniczne

 

Odporność na oddziaływanie mechaniczne jest jednym z najrzadziej sprawdzanych kryteriów w przypadku elementów przeszklonych. Dotyczy ono tylko jednego rodzaju konstrukcji, a mianowicie ścian (nienośnych i nośnych), a z uwagi na swoją specyfikę w przypadku przeszklonych elementów osiągnięcie klasy oznaczonej literą M jest praktycznie niemożliwe. Odporność na oddziaływanie mechaniczne jest zdolnością danej pionowej przegrody do wytrzymania uderzenia powstałego w wyniku uszkodzenia innych elementów konstrukcji lub przedmiotów narażonych na oddziaływanie ognia, bez pogorszenia skuteczności działania w zakresie szczelności i/lub izolacyjności. Oceniana jest po osiągnięciu wymaganego czasu klasyfikacyjnego i przyznawana jest danej ścianie działowej lub nośnej w przypadku gdy wytrzyma ona uderzenia wykonane zgodnie z normą PN-EN 1363-2 [99]. Schemat elementu uderzającego przedstawiono na rys. 65.

 

 

2018 04 35 4

Rys. 65. Element uderzający wraz ze schematem sposobu uderzenia [23]

 

 

Bartłomiej Sędłak
Instytut Techniki Budowlanej
Zakład Badań Ogniowych

 

Paweł Sulik
Instytut Techniki Budowlanej
Zakład Badań Ogniowych

 

 

Bibliografia do wszystkich części artykułu została zamieszczona przy części 1, w wydaniu 2/2018 “Świata Szkła”, a także jest pod tym linkiem:

 

 

2018 04 35 5

 

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 
Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji: Świat Szkła 04/2018

 

 

 

 

01 chik
01 chik