odporność ogniowa konstrukcji stalowych
advertisement
BUDOWNICTWO ODPORNOŚĆ OGNIOWA KONSTRUKCJI STALOWYCH Część 4 poz, GP, znaków: 18385 wnictwo poz, GP, znaków: 18385 prof. dr hab. inż. Mirosław Kosiorek wnictwo PARTNERZY TEMATU Creative Methods in Fire Protection Szkoła Główna Służby Pożarniczej orność ogniowa konstrukcji stalowych ogniowa konstrukcji stalowych 4orność 4 W artykule omówiono podstawowe zasady projektowania konstrukcji stalowych Z Builder 92 styczeń 2016 dr hab. inż. Mirosław Kosiorek w kontekście ognioochronnym, wpływ pola temperatury na odporność ogniową a Główna Pożarniczej dr hab. inż.Służby Mirosław Kosiorek i metody ochrony przeciwpożarowej konstrukcji stalowych. a Główna Służby Pożarniczej tykule omówiono podstawowe zasady projektowania konstrukcji stalowych w kontekście ochronnym, wpływ pola temperatury na odporność ogniową i metody ochrony tykule omówiono podstawowe zasady projektowania konstrukcji stalowych w kontekście wpożarowej konstrukcji stalowych. ochronnym, wpływ pola temperatury na odporność ogniową i metody ochrony e stali nie wykonuje się konstrukcyjnych przegród budowlanych. W tabeli 1 podano wartości temperatury przekroju poprzecznego niewpożarowej konstrukcji stalowych. Dlatego też rozważania dotyczące odporności ogniowej można izolowanych elementów stalowych w zależności od czasu nagrzewaZe stali nie wykonuje się konstrukcyjnych przegród budowlanych. Dlatego też rozważania ograniczyć do elementów prętowych, jak słupy czy belki, i właścinia wg krzywej standardowej i wskaźnika przekroju Am /V. Jest on nazyzące odporności ogniowej można ograniczyć do elementów prętowych, jak słupy czywskaźnikiem belki, masywności, ale jest to określenie mylące; im Ze stali nie wykonuje się konstrukcyjnych przegród budowlanych. Dlatego też rozważania wości użytkowej związanej z zapewnieniem w określonym czasie nośnowany często ciwości użytkowej związanej z z kryterium zapewnieniem w nośności z ące odporności można ograniczyć dookreślonym elementówczasie prętowych, jakkonstrukcji, słupy wartość czy czyli belki, ści ogniowej konstrukcji, czyli R. większa tego wskaźnika tym mniejsza „masywność” i szybszy ium R. użytkowej związanej z zapewnieniem w określonym czasie nośności konstrukcji, ciwości czyli z wzrost temperatury. um R. Podstawowe zasady projektowania zabezpieczeń Na ogół wskaźniki Am /V konstrukcji stalowych zawierają się w graniawowe zasady projektowania zabezpieczeń Długość prętów jest wielokrotnie większa od wymiarów przekroju pocach 100-250 m-1 (w kratownicach sięgają 400 m-1). Nieizolowane konDługośćzasady prętów jest wielokrotnie większa od przekroju poprzecznego. Zależność awowe projektowania zabezpieczeń przecznego. Zależność standardowa czaswymiarów – temperatura, według której strukcje stalowe w ciągu pierwszych 15 minut osiągają już stosunkordowa czas –prowadzi temperatura, według którejogniowej, prowadzi się jednorodne badania odporności ogniowej, określa Długość prętów jest wielokrotnie większa od wymiarów przekroju Zależność się badania odporności określa pole odwo wysoką temperaturę. Tylko słabo nieizolowane elemen-wartość tego on poprzecznego. nazywany często wskaźnikiem masywności, ale jestobciążone to określenie mylące; im większa wskaźnika mniejsza „masywność” i szybszy wzrost temperatury. odne pole termicznych element. Pomijając wymianę ciepła końcach elementu, rdowa czasoddziaływań – działywań temperatura, według której prowadzi się badania ogniowej, określa termicznych na na element. Pomijając wymianę ciepłaodporności na koń- natym ty o wskaźniku Am /V mniejszym od 100 m-1 mogą zachować nośność Na ogół wskaźniki Am/V konstrukcji stalowych zawierają się w granicach 100–250 m−1 (w ma niewielki wpływ na temperaturę prętawpływ w Pomijając pewnej odległości brzegu, można pominąć cach elementu, która ma na niewielki na temperaturę pręta od w pew15elementu, min. odne pole oddziaływań termicznych element. wymianę ciepła na w czasie końcach kratownicach sięgają 400 m-1). Nieizolowane konstrukcje stalowe w ciągu pierwszych 15 minut osiągają odległości od brzegu, można przewodzenie ciepłaod wzdłuż odzenie ciepła nej wzdłuż elementu. W obliczeniach temperatury elementów stalowych przyjmuje się Tylko słabo obciążone nieizolowane elementy o wskaźniku Am/V ma niewielki wpływ na temperaturę prętapominąć w pewnej odległości można pominąć już brzegu, stosunkowo wysoką temperaturę. −1 mniejszym od 100 m mogą zachować nośność w czasie 15 min. -1 elementu. W obliczeniach temperatury elementów stalowych przyjmuje model ciepła nieskończenie długiego pręta poddanego jednorodnym oddziaływaniom termicznym. odzenie wzdłuż elementu. W obliczeniach temperatury elementów stalowych Czasprzyjmuje θs się Am/V, m sięzałożenia więc model nieskończenie długiego pręta poddanego jednorodnym mując rozważania się do przekroju poprzecznego o długości min. termicznym. model podane nieskończenie długiego pręta ogranicza poddanego jednorodnym oddziaływaniom Tabela 1. Temperatura s elementów20stalowych wg zależności standardowej 30 ogrzewanych 50 100 150 200 termicznym. ogranicza Przyjmując podane rozważania tkowej.podane oddziaływaniom mując założenia rozważania się dozałożenia przekroju poprzecznego o długości 0 20 20 20 20 20 20 20 ogranicza się do przekroju poprzecznego o długości jednostkowej. Z uwagi na dużą przewodność cieplną stali s = ca40W/(m·K) można tkowej. Z uwagi na dużą przewodność cieplną stali λ = ca40W/(m·K) można 15 739 171 236 347 534 632 700 ybliżeniu założyć, temperatura przekroju jest jednorodna. Wtedy s Z uwagi na żedużą przewodność cieplną stali s [1]:= ca40W/(m·K) można w przybliżeniu założyć,przekroju że temperatura jest jednorodna. Wtedy [1]: 30 842 375 493 648 bliżeniu założyć, że temperatura jest przekroju jednorodna. Wtedy [1]: (1) Tabela 1. Temperatura θs elementów stalowych ogrzewanych wg (1) zależności standardowej (1) lub Zakładając jednorodne pole temperatury przekroju poprzecznego, (2) lub lub można ustalić temperaturę krytyczną, tzn. temperaturę, w której nastę(2) (2) puje wyczerpanie nośności (rys. 1). Czas, jaki upływa do osiągnięcia tej temperaturę Zakładając jednorodne pole temperatury przekroju poprzecznego, można ustalić krytyczną, tzn. temperaturę, w której następujeogniową wyczerpanie nośności (rys. 1). Czas, jaki upływa do temperatury, określa odporność elementu. osiągnięcia tej temperatury, określa odporność ogniową elementu. gdzie: θs – temperatura stali, θg – temperatura spalin, s – temperaturac –stali, ciepło właściwe, ρ stali, – gęstość, kg/m3, –stemperatura spalin, – temperatura g α – współczynnik przejmowania ciepła, W/(m2·K), – ciepło właściwe, � spalin, g –ctemperatura 3obwód nagrzewany, m, A – gęstość, kg/m � c– –ciepło właściwe, m ,� 2 3 V – powierzchnia przekroju poprzecznego, kg/m ,przejmowania � –– gęstość, współczynnik ciepła, W/(m2·K), m . Iloraz α/cϱ jest praktycznie niezależny od rodzaju stali. Można więc przy2 Am ––współczynnik obwód nagrzewany, m, przejmowania ciepła, W/(m ·K), jąć, że temperatura przekroju poprzecznego jest funkcją wskaźnika Am/V: 2 przekroju AVm––powierzchnia obwód nagrzewany, m, poprzecznego, m . θs = f (stali. 2Am /V ).Można więc przyjąć, że temperatura przekroju α/cϱ jest praktycznie niezależny od rodzaju V – powierzchnia przekroju poprzecznego, m . 1. Zasada ustalania temperaturykrytycznej krytycznej i odporności i odporności ogniowej Rys. 1.Rys. Zasada ustalania temperatury ogniowej Postać funkcji f (Am /V ) ustala się doświadczalnie na podstawie badań ecznego funkcją wskaźnika Amod /V:rodzaju � α/cϱ jestjest praktycznie niezależny stali. Można więc przyjąć, że temperatura przekroju elementów stalowych zabezpieczonych daną izolacją. Z tabeli 2 wynika, że aby konstrukcje stalowe uzyskały odporność ogniową 15 minut lub większą, cznego jest funkcją wskaźnika Am/V:� s = f(Am/V). powinny być chronione przed dopływem strumienia ciepła. Najbardziej rozpowszechnioną metodą jest Postać funkcji f(Am/V) ustala się doświadczalnie elementów s = f(Am/V). na podstawie badań izolowanie konstrukcji stalowych przy użyciu materiałów o znacznie mniejszej przewodności cieplnej niż pieczonych daną izolacją. Postać funkcji f(Am/V) ustala się doświadczalnie na podstawie badań elementów stalowych przewodność cieplna stali (rys. 2). p – przewodność cieplna izolacji, W/(m·K), ustalania temperatury krytycznej i odporności ogniowej izolacji, W/(m·K), odporność p – przewodność Z Rys. tabeli1. 2Zasada wynika, że aby konstrukcje stalowe uzyskały λp –cieplna przewodność cieplna izolacji, W/(m·K), cieplna izolacji, 2 p – przewodność V –pole przekroju poprzecznego stali,W/(m·K), mstali, , 2 m2, V – pole przekroju poprzecznego ogniową 15 minut lub większą, powinny być chronione przed dopływem V – pole przekroju poprzecznego stali, m2, V – pole przekroju poprzecznego stali, m , Z tabeli 2 wynika, że aby konstrukcje stalowe uzyskały odporność 15 minut lub większą, Am ogniową – długość obwodu nagrzewanego, m. nagrzewanego, A – długość obwodu nagrzewanego, m. m strumienia ciepła. Najbardziej rozpowszechnioną metodą jest izolowanie A – długość obwodu m. powinny być chronione przed dopływem strumienia ciepła. NajbardziejArozpowszechnioną metodą nagrzewanego, jest m. m m – długość obwodu izolowanie konstrukcji konstrukcji przy użyciu użyciu materiałów materiałów o o znacznie znacznie mniejszej mniejszej przewodności niż przewodnościcieplnej Zależność (3) jest wykorzystywana do określania grubości izolacji Zależność (3) jest (3) wykorzystywana określania grubościgrubości izolacjiizolacji w funkcji Am/V, jeżeli jest przewodnośćcieplnej cieplna stali (rys. 2). Zależność jest wykorzystywana do określania w funkcji Am/V,znany jeżeli niż przewodność cieplna stali (rys. 2). w funkcji Am /V,do jeżeli znany jest przebieg temperatury w elemencie Zależność (3)wjest wykorzystywana do określania grubości izolacji w funkcji Astaloznanyzna je m/V, jeżeli przebieg temperatury elemencie stalowym i przebieg temperatury w otoczeniu zaizolowanego elementu przebieg temperatury w elemencie i przebieg temperatury w otoczeniu zaizolowanego ele wym i przebiegstalowym temperatury w otoczeniu zaizolowanego elementu oraz przebieg temperatury w elemencie stalowym i przebieg temperatury w otoczeniu zaizolowanego elemen oraz właściwości cieplne cieplne izolacji ogniochronnej. oraz właściwości izolacji ogniochronnej. właściwości cieplne izolacji ogniochronnej. orazGrubości właściwości cieplne izolacji ogniochronnej. izolacji są podawane w izolacji aprobatach technicznych ITB wtechnicznych zależności odw zawskaźnika Am/V i Grubości są podawane w aprobatach ITB Grubości izolacji są podawane w aprobatach technicznych ITB w zależności od wskaźnika Grubości izolacji są podawane w aprobatach technicznych ITB w zależności od wskaźnika Am/V temperatury krytycznej a,kr (tabela 2). obliczania wskaźnika Am/V podano w tabeli leżności od Zasady wskaźnika Am /V i temperatury krytycznej θA (tabela 2). Zatemperatury krytycznej 2). Zasady obliczania wskaźnika podano w3.tabeli 3. a,kr (tabela m/V a,kr temperatury krytycznej (tabela 2). Zasady obliczania wskaźnika A /V podano w tabeli 3. a,kr m Temperaturę krytyczną oblicza się ze wskaźnika wzoru sady obliczania Am /V [3]: podano w tabeli 3. Temperaturę krytyczną oblicza ze [3]: wzoru Temperaturę krytyczną oblicza się zesię wzoru [3]: Temperaturę krytyczną oblicza się ze wzoru [3]: (4) płyta (4) ( W przekrojach klas 1, 2, 3W przekrojach i elementachklas rozciąganych: 1, 2, 3 i elementach rozciąganych: W (wg przekrojach Rys. 2. Współczynniki przewodności cieplnej materiałów izolacyjnych badańklas ITB) klas 1, 2, 3 i elementach rozciąganych: W izolacyjnych przekrojach Rys. 2. Współczynniki przewodności cieplnej materiałów (wg 1, 2, 3 i elementach rozciąganych: 3 badań ITB) G – płyta W – wełna140 skalna o gęstości gipsowo-kartonowa, W gipsowo-kartonowa, – wełna skalna o gęstości kg/m (5) 140 kg/m3 3 G – płyta gipsowo-kartonowa, W – wełna skalna o gęstości 140 kg/m (5) ( W obliczeniachW obliczeniach uproszczonych pomija siępomija pojemność cieplnącieplną izolacji, gdyż zarówno uproszczonych się pojemność izolacji, gdzie: masa, jak i właściwe stali są wielokrotnie większe od masy i ciepła właściwego izolacji. W przypadku, gdy nieefekt W obliczeniach uproszczonych pomija się pojemność cieplną izolacji, zarówno masa, jak i gdyż zarówno masa, jak i ciepło właściwegdzie: stali są większe efektEoddziaływań –gdyż obliczeniowy oddziaływań w sytuacji pożarowej wg EN Efwielokrotnie w sytuacji pożarowej wg EN wg 1991-1-2, f i,d i,d – obliczeniowy E obliczeniowy efekt oddziaływań w gdy sytuacji EN 1991-1-2, f i,d – ciepło właściwe są wielokrotnie większe odgdzie: masy i ciepła właściwego izolacji. W przypadku, nie pożarowej dza się tych uproszczeń, związek pomiędzy temperaturą stali a temperaturą w bezpośrednim gdzie: E – obliczeniowy efekt oddziaływań w sytuacji wg EN 1991-1-2, od masy i ciepłastali właściwego izolacji. W przypadku, gdy nie wprowadza 1991-1-2, f i,d – nośność obliczeniowa elementu dla t = 0. pożarowej Rf i,d,o R – nośność obliczeniowa elementu dla t = 0. f i,d,o wprowadza tych związek uproszczeń, związek pomiędzy temperaturą stali Ra temperaturą w bezpośrednim iu elementu wyraża sięsięwzorem: Rf i,d,o – nośność obliczeniowa elementu dla t = 0. się tych uproszczeń, pomiędzy temperaturą stali a temperaturą f i,d,o – nośność obliczeniowa elementu dla t = 0. otoczeniu elementu wyrażaelementu się wzorem: w bezpośrednim otoczeniu wyraża się wzorem: styczeń 2016 W elementach skręcanych i zginanych, jeżeli postacią zniszczenia nie jest nie utrata giętno- g W elementach skręcanych i zginanych, postacią zniszczenia jeststateczności utrata stateczności W elementach skręcanych i postacią zginanych, jeżeli postacią zniszczenia nie W elementach skręcanych i zginanych, jeżelijeżeli zniszczenia nie jest utrata stateczności giętn skrętnej,skrętnej, wartość oblicza się ze wzoru: 0 0 oblicza ze wzoru: giętno-skrętnej, wartość µ0 oblicza się ze wzoru: wartość jest stateczności (3) sięutrata zesię wzoru: skrętnej, wartość 0 oblicza (3) (3) Builder 93 (6) gdzie: (6) a – temperatura stali, ◦C,� stali, ° C, θa – temperatura gdzie: gdzie: ( a – temperatura stali, ◦C,� gdzie: – współczynnik redukcyjny charakteryzujący się stopień wykorzystania nośności dla t = 0, f i w otoczeniu elementu, ◦C, ° C, g – temperatura gdzie: charakteryzujący się stopień wykorzystania nośności θg – temperatura w otoczeniu elementu, η f i redukcyjny – współczynnik redukcyjny się charakteryzujący stopień wykorzystaf i – współczynnik w otoczeniu elementu, ◦C, g – temperatura gdzie: f i –współczynnik redukcyjny charakteryzujący stopień wykorzystania nośności dla t dla = 0,t = dp – grubość izolacji, mm, nia nośności dla t = 0, M1 – współczynnik częściowy dla właściwości materiału, � γM1 – współczynnik częściowy dla właściwości częściowy dla właściwości materiału, � M1 – współczynnik fM1 –współczynnik współczynnikczęściowy częściowy dlamateriału właściwości materiału, � materiału, � � dla w sytuacji pożarowej (M, f pożarowej M, i – i = 1). γ – współczynnik częściowy dla materiału w sytuacji 1). M, f i – współczynnik M, f i = M, f i częściowy dla materiału w sytuacji pożarowej dla materiału w sytuacji pożarowej (M,(f M, f i – współczynnik(γ częściowy i = 1). ρp – gęstość izolacji, kg/m3, = 1). M, f i ρa – gęstość stali, kg/m3, cp – ciepło właściwe izolacji, J/(kg·K), W przekrojach klasy 4, poza elementami rozciąganymi, temperatura kryca – ciepło właściwe stali, J/(kg·K), tyczna nie może być wyższa niż 350°C. – przewodność izolacji, W/(m·K), pcieplna izolacji, cieplna W/(m·K), p – przewodność V poprzecznego – pole przekrojustali, poprzecznego stali, m2, V – pole przekroju m2, Am – długość obwodu m. nagrzewanego, m. Am – długość obwodu nagrzewanego, (3) jest wykorzystywana do określania grubości izolacji w funkcji Am/V, jeżeli ależność (3) jestZależność wykorzystywana do określania grubości izolacji w funkcji Am/V, jeżeli znany jest znany jest przebieg temperatury w elemencie stalowym i przebieg temperatury w otoczeniu zaizolowanego g temperatury w elemencie stalowym i przebieg temperatury w otoczeniu zaizolowanego elementu elementu właściwości cieplne izolacji ogniochronnej. aściwości oraz cieplne izolacji ogniochronnej. Grubości izolacji podawanetechnicznych w aprobatach ITB technicznych ITB w Am/V i rubości izolacji są podawane w są aprobatach w zależności odzależności wskaźnikaodAwskaźnika m/V i temperatury krytycznej a,kr (tabela 2). Zasady obliczania wskaźnika Am/V podano w tabeli 3. tury krytycznej a,kr (tabela 2). Zasady obliczania wskaźnika Am/V podano w tabeli 3. Temperaturę krytyczną oblicza się ze wzoru [3]: emperaturę krytyczną oblicza się ze wzoru [3]: (4) (4) W przekrojach klas 1, 2, 3 i elementach rozciąganych: W przekrojach klas 1, 2, 3 i elementach rozciąganych: gdzie: Ef i,d – obliczeniowy efekt oddziaływań w sytuacji pożarowej wg EN 1991-1-2, obliczeniowa elementu dla t wg = 0.EN 1991-1-2, i,d,o – nośność obliczeniowyRfefekt oddziaływań w sytuacji pożarowej Rf i,d,o – nośność obliczeniowa elementu dla t = 0. (5) (5) f i,d – W elementach skręcanych i zginanych, jeżeli postacią zniszczenia nie jest utrata stateczności giętnoskrętnej, wartośći 0 oblicza się ze wzoru: W elementach skręcanych zginanych, jeżeli postacią zniszczenia nie jest utrata stateczności giętno- , wartość 0 oblicza się ze wzoru: REKLAMA BUDOWNICTWO styczeń 2016 94 Builder Wartości temperatury krytycznej w zależności od wartości współczynnika µ0 podano w tabeli 4 wg [3]. Minimalne grbości zabezpieczeń w mm dla θa,kr Am/V, m-1 350°C 350°C 350°C 350°C 350°C 350°C 0-80 12 15 15 15 15 10 81-100 20 20 20 15 15 10 101-120 25 20 20 20 15 10 121-140 25 25 20 20 20 10 141-160 25 25 20 20 20 10 161-180 30 25 25 20 20 10 181-200 30 25 25 25 20 15 201-220 30 30 25 25 20 15 221-240 30 30 25 25 20 15 241-260 30 30 25 25 20 15 261-280 30 30 25 25 20 15 281-300 35 30 30 25 25 20 301-320 35 30 30 25 25 20 321-340 35 30 30 25 25 20 341-360 35 35 30 25 25 20 361-280 40 35 35 30 25 20 281-400 40 40 35 30 25 20 Tabela 2. Ilustracja sposobu określania grubości* izolacji w zależności od współczynnika Am/V i temperatury krytycznej θa,kr *Podane w tabeli grubości są prawdopodobne, lecz fikcyjne, i nie można ich stosować w projektowaniu. W Aprobatach Technicznych podaje się osobne tabele dotyczące przekrojów otwartych i zamkniętych µ0 θa,kr µ0 θa,kr µ0 θa,kr 0,22 711 0,42 612 0,62 549 0,24 698 0,44 605 0,64 543 0,26 685 0,46 598 0,66 537 0,28 674 0,48 591 0,68 531 0,30 664 0,50 585 0,70 526 0,32 654 0,52 578 0,72 520 0,34 645 0,54 572 0,74 514 0,36 636 0,56 566 0,76 508 0,38 628 0,58 560 0,78 502 0,40 620 0,60 554 0,80 496 Tabela 4. Wartości temperatury krytycznej θa,kr w zależności od współczynnika µ0 wg [3] Pola temperatury z uwzględnieniem odprowadzania ciepła W przypadku elementów częściowo obetonowanych lub przylegających np. do stropów na części obwodu następuje oddawanie ciepła. Temperaturę konstrukcji można obliczać za pomocą wzorówobetonowanych jednowyW przypadku elementów częściowo lub miarowegoobwodu przewodzenia ciepła, oddawanie przyjmując obwód po- konstrukc następuje ciepła.nagrzewany Temperaturę mniejszonyjednowymiarowego o szerokość styku elementu konstrukcji ciepła, stalowejprzyjmując z innym ele- obwód nag przewodzenia mentem (rys. 4). Uproszczenie to daje zapas bezpieczeństwa od 10 do elementu konstrukcji stalowej z innym elementem (rys. 4). Upro 35%. Podczas projektowania nowych budynków nie jest celowe stosodo 35%. W przypadku10 elementów częściowo Podczas obetonowanychprojektowania lub przylegających np.nowych do stropów nabudynków części wanie bardziej skomplikowanego aparatu matematycznego obliczaobwodu następuje oddawanie ciepła. Temperaturę konstrukcji można obliczaćdo zado pomocą wzorów grub skomplikowanego aparatu matematycznego obliczania jednowymiarowego przewodzenia ciepła, przyjmując obwód nagrzewany pomniejszony szerokość styku nia grubości izolacji. W przypadku modernizacji, przebudowy lubozmiany przebudowy lub zmiany sposobu powstaje c elementu konstrukcji stalowej z innym elementem (rys. 4). Uproszczenie toużytkowania daje zapas bezpieczeństwa od sposobu użytkowania powstaje często szereg problemów związanych 10 do 35%. Podczas projektowania zwiększenia nowych budynków nie jest izolacji celowe stosowanie bardziej koniecznością grubości ogniochronnej an skomplikowanego aparatuzwiększenia matematycznego do obliczania grubości izolacji. W przypadku modernizacji, z koniecznością grubości izolacji ogniochronnej a nawet jej Celowe się może wtedy okazać przeprowadzenie dokładniejszej przebudowy lub zmiany sposobu użytkowania powstaje często szereg problemów związanych z usunięcia i zastosowania nowej. Celowe się może wtedy okazać przekoniecznością zwiększenia grubości izolacji ogniochronnej a nawet jej usunięcia i zastosowania nowej. Celowe się może wtedy okazać przeprowadzenie odporności ogniowej. prowadzenie dokładniejszej oceny dokładniejszej odpornościoceny ogniowej. Rys. 4. Przykład elementu częściowo osłoniętego przed działaniem Rys. 4. Przykład elementu częściowo osłoniętego przed działaniem ognia ognia W rzeczywistości następuje odprowadzenie ciepła do betonu, obniżające znacznie temperaturę górnej półki w porównaniu znastępuje temperaturąRys. dolnej4. półki i dolnej części środnika. Niejednorodne pole W rzeczywistości odprowadzenie ciepła do betonu, obniża- osłonięteg Przykład elementu częściowo temperatury implikuje niejednorodne właściwości mechaniczne przekroju. Następuje przesunięcie osi jące znacznie temperaturę górnej półki w porównaniu z temperaturą dolobojętnej i wzrost nośności w stosunku do obliczeń uproszczonych, w przypadku belek stropowych rzędu 10-35%. Ocena i odporności z uwzględnieniem odprowadzania ciepła wymaga analizy do nej półki dolnej części środnika. Niejednorodne pole temperatury im-ciepła Wogniowej rzeczywistości następuje odprowadzenie dwuwymiarowego pola temperatury. plikuje niejednorodne właściwości mechaniczne przekroju. Następugórnej półki w porównaniu z temperaturą dolnej Pola temperatury w przekroju konstrukcji osłoniętych izolacjami ogniochronnymi opisaćpółki można i dol je przesunięcie osi obojętnej i wzrost nośności w stosunku do obliczeńmechaniczn równaniem temperatury implikuje niejednorodne właściwości rc T ¶ æ ¶T ö ¶w æprzypadku ¶T ö ¶uproszczonych, belek stropowych rzędu 10-35%. Ocenauproszczon nośności w stosunku do obliczeń ÷+ Q , = çl x obojętnej ÷+ ççl y i wzrost (7) t ¶x è ¶xogniowej y÷ ¶odporności ø ¶y è ¶ z uwzględnieniem odprowadzania ciepła wymaga ø 10-35%. Ocena odporności ogniowej z uwzględnieniem gdzie: analizy dwuwymiarowego pola temperatury. T – temperatura, dwuwymiarowego pola temperatury. Pola temperatury w przekroju konstrukcji osłoniętych izolacjami ognioQ – źródła ciepła,� Pola temperatury w przekroju konstrukcji osłoniętych i x, – anizotropowe współczynniki y chronnymi opisać można równaniemprzewodności cieplnej zależne od temperatury i równaniem współrzędnych przestrzennych,� , c – gęstość i ciepło właściwe zależne od współrzędnych przestrzennych, x, y – prostokątny układ współrzędnych kartezjańskich, t – czas. , (7) x y Warunek początkowy zdefiniowany jest przez rozkład temperatury w rozpatrywanym obszarze w czasie t = 0 danej jako znana funkcja x i y [2]: T (x,y,0) = f (x,y) gdzie: (8) gdzie: dla t = 0. Warunki T brzegowe: – temperatura, T – temperatura, � znana temperatura na części �T brzegu obszaru w dowolnej chwili zdefiniowanej jako znana Q funkcja zmiennych x, y,–t;źródła ciepła, Q – źródła ciepła, � znany strumień ciepła na �q brzegu obszaru zdefiniowanego w postaci: λ – części anizotropowe współczynniki przewodności cieplnej x, λ y ¶T λ x, λy – anizotropowe współczynniki przewodności cieplnej zależne od Tabela 3. Wartości U dla typowych przypadków nagrzewania x , y Î Tq , (temperatury x , y, t ) = qprzestrzennych, y, t ) l (9) n ( x , i współrzędnych przestrzennych, Grubości izolacji ogniochronnych przekrojów zamkniętych są zwykle większe niż w przypadku ¶n ρ, c i ciepło – gęstość ciepłoodwłaściwe zależne od współrzędnych p przekrojówGrubości otwartych, gdyż uwzględnia się możliwość miejscowej utraty stateczności. są zwy- gdzie:ρ, c – gęstość izolacji ogniochronnych przekrojów zamkniętych właściwe izależne współrzędnych przestrzennych, ciepła �prostokątny q brzegu obszaru, układ współrzędnych kartezjańskich, x, yna części–układ kle większe niż w przypadku przekrojów otwartych, gdyż uwzględnia się qn – xstrumień , y – prostokątny współrzędnych kartezjańskich, Tabela 4. Wartości temperatury krytycznej a,kr w zależności od współczynnika 0 wg [3] n – normalna do brzegu �q,� – czas. możliwość miejscowej utraty stateczności. – czas. t przewodności – twspółczynnik cieplnej,� którym znanypoczątkowy jest strumień ciepła, �q – część brzegu obszaru, na Warunek zdefiniowany jest przez rozkład t ρc ∂T ∂ ∂T ∂ ∂T +Q = λ + λ ∂t ∂x ∂x ∂y ∂y czasie t = 0 danej jako znana funkcja x i y [2]: T (x,y,0) = f (x,y) dla t = 0. Q – źródła ciepła, λx, λy – anizotropowe współczynniki przewodności cieplnej zależne od temperatury i współrzędnych przestrzennych, ρ, c – gęstość i ciepło właściwe zależne od współrzędnych przestrzennych, x, y – prostokątny współrzędnych kartezjańskich, Warunek początkowy zdefiniowany układ jest przez rozkład temperatury w rozZabezpieczenia ogniochronne konstrukcji stalowych t – czas. patrywanym obszarze w czasie t = 0 danej jako znana funkcja x i y [2]: Konstrukcje stalowe zabezpiecza się przed wpływem ciepła wydzielaWarunek początkowy zdefiniowany jest przez rozkład temperatury rozpatrywanym obszarze w nego podczas pożaruwprzez: T (x,y,0) = f (x,y) dla t = 0. (8) czasie t = 0 danej jako znana funkcja x i y [2]: • sytuowanie elementów nośnych poza obrysem budynku (rys. 7), (x,y,0) = f (x,y) dla t = 0. (8)(rys. 8), WarunkiTbrzegowe: • zabezpieczanie pojedynczych elementów brzegowe: • znana temperaturaWarunki na części Γ • osłony ogniochronne grup elementów (sufity podwieszone, ściany T brzegu obszaru w dowolnej chwili zdefiniowanej jako funkcja zmiennychna x, yczęści , t; itp.) (rys. 9). zdefiniowanej jako znana � znana znana temperatura ΓT brzegu obszaru wdziałowe dowolnej chwili • znany strumień ciepła na zmiennych części Γq brzegu funkcja x, y, t;obszaru zdefiniowanego w postaci: � znany strumień ciepła na części Γq brzegu obszaru zdefiniowanego w postaci: λ (9) (9) gdzie: gdzie: qn ciepła – strumień ciepła na części Γq brzegu obszaru, qn – strumień na części Γq brzegu obszaru, n – do normalna brzegu Γ , n – normalna brzegu Γdo , q q Rys. 6. Konstrukcja stalowa (1) poza obrysem budynku λ – współczynnik przewodności cieplnej, λ – współczynnik przewodności cieplnej, Rys. 6. Konstrukcja stalowa (1) poza obrysem budynku Γq – częśćΓbrzegu obszaru, na którym znany jest strumień ciepła, – część brzegu obszaru, na którym znany jest strumień ciepła, q Pojedyncze zabezpiecza się, nanosząc izolację na powierzchnię elementu (zabezpieczenia konwekcyjny warunek brzegowy dla przypadku swobodnej konwekcji zdefiniowany jest welementy konturowe – rys. 8A) lub obudowujączabezpiecza element płytami (zabezpieczenia skrzynkowe – rys. na • konwekcyjny warunek brzegowy dla przypadku swobodnej konwekcji Pojedyncze elementy się, nanosząc izolację � konwekcyjny warunek brzegowy dla przypadku swobodnej konwekcji zdefiniowany jest w 8B). popostaci: zdefiniowany jest w postaci: wierzchnię grupowe elementu (zabezpieczenia konturowe – rys. 8A) lub obudowupostaci: Zabezpieczenia (rys. 9) � konwekcyjny warunek brzegowy dla przypadku swobodnej konwekcji zdefiniowany jest w jąc element płytami (zabezpieczenia skrzynkowe – rys. Mogą tu być stosowane sufity podwieszone z prasowanych płyt 8B). z wełny mineralnej, wełny ∂T (x,= y, t ) α(Te − Ts )postaci: , λ ∂T (x ,= y, t ) α(Te − Ts ) , ∂n ∂T ∂n (10) Zabezpieczenia grupowe (rys. 9) szklanej, płyt gipsowo-kartonowych lub specjalnych płyt ogniochronnych. Rozwiązanie powinno (10) i otworów rewizyjnych. obejmować zabezpieczenie opraw oświetleniowych, kratek wentylacyjnych Słupy można zabezpieczać wykonywaniu betonowych, murowanych lub lekkich ścian Rys. 6. przy Konstrukcja stalowa ścian (1) poza obrysem budynku (10) warstwowych, przy czym odporność ogniowa słupów zależy od odporności ogniowej ściany i może być Mogą tuwbyć stosowane sufity podwieszone z prasowanych płyt z wełniesymetryczna zależności od tego, z której strony działa ogień (rys. 9a). Pojedyncze elementy zabezpiecza się, nanosząc izolację na powierzchnię elementu (zabezpieczenia ny mineralnej, wełny szklanej, płyt płytami gipsowo-kartonowych lub specjalnych konturowe – rys. 8A) lub obudowując element (zabezpieczenia skrzynkowe – rys. 8B). (10) λ (x ,= y, t ) α(Te − Ts ) , gdzie: gdzie: gdzie: ∂n α – współczynnik przejmowania ciepła, α – współczynnik ciepła,przejmowania ciepła, αprzejmowania – współczynnik gdzie: Te – znana temperatura otoczenia, Te – znana temperatura otoczenia, płyt ogniochronnych. Rozwiązanie powinno obejmować zabezpieczeT – znana temperatura e α – współczynnik przejmowania otoczenia, ciepła, Zabezpieczenia grupowe (rys. 9) Ts –natemperatura na brzegu obszaru, nie opraw kratek wentylacyjnych i otworów rewizyjnych. Ts – temperatura obszaru, Mogąoświetleniowych, tu być stosowane sufity podwieszone z prasowanych płyt z wełny mineralnej, wełny T – temperatura na brzegu obszaru, s Tbrzegu – znana temperatura otoczenia, e szklanej, płyt gipsowo-kartonowych lub specjalnych płyt ogniochronnych. Rozwiązanie powinno Tα –obszaru, część brzegu obszaru, na której jest zadany konwekcyjny waru- konwekcyjny Słupy można zabezpieczać przy wykonywaniu ścian ibetonowych, muT – część brzegu obszaru, na której jest zadany warunek brzegowy, Tα – część brzegu na której jest zadany konwekcyjny warunek brzegowy, α T – temperatura na brzegu obszaru, obejmować zabezpieczenie opraw oświetleniowych, kratek wentylacyjnych otworów rewizyjnych. s Słupy można zabezpieczać przywarstwowych, wykonywaniu ścianprzy betonowych, murowanych lubogniolekkich ścian nek brzegowy, rowanych lub lekkich ścian czym odporność � zdefiniowany radiacyjny warunek jest następująco: Tα – część brzegu obszaru,jest nanastępująco: której brzegowy jest zadanyzdefiniowany konwekcyjny warunek brzegowy, � radiacyjny warunek brzegowy warstwowych, przy czym odporność ogniowa słupów zależy od odporności ogniowej ściany i może być • radiacyjny warunek brzegowy zdefiniowany jest następująco: wa słupów zależy od od odporności ogniowej ściany być niesymeniesymetryczna w zależności tego, z której strony działa ogień (rys. i może 9a). � radiacyjny warunek brzegowy zdefiniowany jest następująco: tryczna w zależności od tego, z której strony działa ogień (rys. 9a). 1 1 (T −4 − Ts−4 ) − 4 − 4 ( ) q x , y , t V C = x , y ∈ Tr , k 0 (11) Tr R − Ts q r (x, y, t ) = Vk C 0 1 x, y∈1Tr , −4 1 −4 R (11) 1 1 ( ) ( ) q x , y , t V C − T T = −R (11) x , y ∈ Tr , k 0 1 r− s (11) − 1 εr ε s − 1 ε r ε s − 1 gdzie: ε r ε s − 1 gdzie: Rys. 7. Zabezpieczenia pojedynczych elementów: A – konturowe, B – skrzynkowe; a) słup, Vk – kątowy współczynnik promieniowania, gdzie: gdzie: b) i d) podciąg, c) słup dwugałęziowy Vk – kątowy współczynnik promieniowania, V k – kątowy współczynnik promieniowania, C – stała Stefana – Boltzman’a, o Vk – kątowy współczynnik promieniowania, Co – stała Stefana Boltzman’a, Co – –C stała Stefanar– Boltzman’a, – współczynnik emisyjności spalin, – Boltzman’a, o – stałaεStefana εr – współczynnik emisyjności spalin, emisyjności εr – współczynnik spalin, ε – współczynnik s εemisyjności – współczynnik emisyjności spalin, powierzchni brzegu, r εs – współczynnik emisyjności powierzchni brzegu, spalin, T – bezwzględna temperatura r εs – współczynnik powierzchni brzegu, εemisyjności – współczynnik emisyjności powierzchni brzegu, s Tr – bezwzględnaTtemperatura spalin, – bezwzględna temperatura powierzchni brzegu, Rys. 7. Zabezpieczenia pojedynczych elementów: A – konturowe, B – skrzynkowe; a) słup, s – bezwzględna temperatura spalin, Tr – bezwzględna T temperatura spalin, r Rys.i d)7.podciąg, Zabezpieczenia pojedynczych elementów: A – konturowe, Ts – bezwzględnaΓtemperatura powierzchni brzegu, c) słup dwugałęziowy brzegu obszaru, na którym zadany jestBb)radiacyjny r – część T temperatura powierzchni brzegu, s – bezwzględna Ts – bezwzględna temperatura powierzchni brzegu, – skrzynkowe;warunek a) słup, b)brzegowy. i d) podciąg, c) słup dwugałęziowy Γr – część brzegu obszaru, na którym zadany jest radiacyjny waruBrzeg obszaru Γ równy jest sumie brzegów Γ , Γ , Γ , Γ . T q α r Γ – część brzegu obszaru, na którym zadany jest radiacyjny warunek brzegowy. r Γ r – część brzegu obszaru, na którym zadany jest radiacyjny warunek brzegowy. nek brzegowy. Na rysunku 5 jest wartości temperatury belki stropowej z ͘Ι 600 z izolacją o grubości 4 cm Brzeg Γ równy sumie brzegów obszaru Γ równy jestΓTsumie ΓT, Γq, Γα,ΓΓTr,. Γq, Γα, Γr. Brzeg obszaru Γ Brzeg równy jestobszaru sumie brzegów , Γporównano q, Γbrzegów α, Γr. ogrzewanego według krzywej standardowej z uwzględnieniem (dwukierunkowy Na rysunku 5 porównano wartości temperatury belkioz stropowej z ͘Ι 600 z izolacją o grubościprzepływ 4 cm ciepła) i bez Na rysunku 5 porównano wartości temperatury ͘ Ι 600 4 cm Na rysunku 5 porównano wartości temperatury belki stropowej z ͘Ιbelki 600 zstropowej izolacją grubości uwzględnienia (model jednowymiarowy) odprowadzania ciepła do stropu. ogrzewanego według krzywej standardowej z uwzględnieniem (dwukierunkowy przepływ ciepła) i bez z izolacją o grubości 4 cm ogrzewanego według krzywej standardowej ogrzewanego według krzywej standardowej z uwzględnieniem (dwukierunkowy przepływ ciepła) i bez uwzględnienia (model jednowymiarowy) odprowadzania ciepła do stropu. (dwukierunkowy przepływ ciepła) i bez uwzględnieniaz uwzględnieniem (model jednowymiarowy) odprowadzania ciepła do stropu. uwzględnienia Rys. 5. ) 95 ( I di = 600 (model jednowymiarowy) odprowadzania ciepła do stropu. I I 30 min 15 min = 600 di 60 min = 2 30 min 15 min 0 30 min 60 min 60 min = 2 cm 120 min 120 min 200 400 600 120 min 800 1000 200 800 400 1000 60 min 60 min 180 min 200 200 200 400 600 800 60 min 400 240 min 400 600 60 min 0 [ o C] T 800 1000 min di = 6 cm 120 0 120 1200 min T [ o C] 180 min 200 1000 = 4 T [ o C] 1200 T cm [ o C] Zabezpieczenia d = 4 cmogniochronne dzieli się niekiedy na tradycyjne i specjalne. Technologie tradycyjne to obetonowanie lub obmurowanie, a więc zabiegi stosowane zwykle na placu budowy przy wykonywaniu innych robót. W się ramach technologii specjalnych nakłada się farby Zabezpieczenia ogniochronne dzieli niekiedy na tradycyjne i specjalne. 600 800 1200 oraz T wykonuje [ o C] ogniochronne, natryski 1000 i tynki ogniochronne się zabezpieczenia z płyt ogniochronnych. Technologie tradycyjne to obetonowanie lub obmurowanie, a więc zadi = 6 cm środki zabezpieczające dzieli się na: Z uwagi na mechanizmy działania 800 1200 T [ o C] � 1000 środki aktywizowane termicznie, biegi stosowane zwykle na placu budowy przy wykonywaniu innych rocm i = 6 � d środki pasywne. bót. Wśród W ramach technologii specjalnych nakłada się farby ogniochronne, środków aktywizowanych termicznie wyróżnia się: � powłoki pęczniejące, natryski i tynki ogniochronne wykonuje się zabezpieczenia z płyt 600 800 1000 1200oraz T [o C] � powłoki absorpcyjne. 120 min i 120 min 0 30 min 1200 d i = 4 cm 120 min 0 600 60 min 600 30 min 400 30 min 0 200 1200 Rys. 8. Zabezpieczenia grupowe: a) ściany, b) sufit podwieszony Rys. 8. Zabezpieczenia grupowe: a) ściany, b) sufit podwieszony di 0 cm d i = 2 cm = 600 15 min 180 min 180 min 180 min 240 min 240 min 240 min 240 min 400 ogniochronnych. Powłoki pęczniejące Z uwagi na mechanizmy działania środki zabezpieczające dzieli się na: Pod wpływem temperatury wytwarzają porowatą warstwę izolacyjną. Zwykle w procesie pęcznienia sięprzekroju woda, która pochłania część energii cieplnej przy odparowywaniu. • środkiwyzwala aktywizowane termicznie, Rys. 5. Rozkład temperatury wzdłuż pionowej osi poprzecznego belki I600 W materiałach ogniochronnych aktywizowanych termicznie zachodzą procesy chemiczne związków Rys. 5. Rozkład temperatury wzdłuż pionowej 4osi cm przekroju środki pasywne. z temperatury izolacją po: poprzecznego 30pionowej min ( osi• 60 minpoprzecznego (organiczne, rozkładając ), 120 min ( temperatury,),tworzą związki węgla i),fosforu. Substancje się pod wpływem Rys. 5. Rozkład wzdłuż przekroju belki I600 belki I600 z izolacją 4 cm po: 30 min ( ), węglowodorowe, gazy aktywizowanych oraz węgiel. W obecności kwasu fosforowego dodatkowo Wśród termicznie wyróżnia się: jest wyzwalana woda, minpo: (), 180 ); liniami czerwonymi z ),izolacją 30 min min min środków ( powstanie 120 min ( oznaczono ), wartości pianki), o własnościach termoizolacyjnych (rys. 9). 60 min ( 120 min 180 ( 4 cm ( ), ( 240 min ), ), ( 60umożliwiając • powłoki pęczniejące, Większość środków aktywizowanych termicznie zawiera następujące komponenty: Rozkład osi przekroju belki I600czerwonymi oznaczono wartości uzyskane przy(poprzecznego założeniu );modelu jednowymiarowego 240 min (temperatury liniami czerwonymi wartości 180);wzdłuż min temperatury ( pionowej oznaczono ), 240 min liniami � generator kwasu fosforowego (np. fosforan amonu), który pod wpływem temperatury ulega absorpcyjne. uzyskane założeniu modelu z temperatury izolacją 4 cm po: 30przymin ( ), 60jednowymiarowego min ( ), 120 min •( powłoki ), prowadzącemu do powstania kwasu fosforowego, rozpadowi, 60 min 0 120 200 min 400 styczeń 2016 λ x , y ∈ Tq , 180 min 0 600 240 min 200 800 400 1000 1200 600 T 800 1000 1200 T [ o C] [ o C] temperatury uzyskane przy założeniu modelu jednowymiarowego substancje organiczne, rozkładające się z wytworzeniem zwęgliny, Zabezpieczenia 180 min ( ), 240 min ( ogniochronne ); liniami konstrukcji czerwonymi stalowych oznaczono �� wartości środki spieniające – materiały ulegające dekompozycji pod wpływem ciepła, które tworzą niepalne gazy decydujące o ekspansji pianki, Konstrukcje stalowe zabezpiecza się przed wpływem ciepła wydzielanego podczas pożaru przez: Zabezpieczenia stalowych temperatury uzyskane przy ogniochronne założeniu modelu konstrukcji jednowymiarowego � spoiwo (materiał akrylowy lub epoksydowy) wiążące pęczniejące pokrycie i utrzymujące gazy Builder � ∂T (x, y, t ) = q n (x, y, t ) ∂n BUDOWNICTWO Powłoki pęczniejące się w dużym stopniu działaniem ogniochronnym tworzyw na bazie gipPod wpływem temperatury wytwarzają porowatą warstwę izolacyjną. su (rys. 10); stabilizacja temperatury w okolicy 90°C jest spowodowana Zwykle w procesie pęcznienia wyzwala się woda, która pochłania część odparowaniem wody. energii cieplnej przy odparowywaniu. W materiałach ogniochronnych aktywizowanych termicznie zachodzą procesy chemiczne związków węgla i fosforu. Substancje organiczne, rozkładając się pod wpływem temperatury, tworzą związki węglowodorowe, gazy oraz węgiel. W obecności kwasu fosforowego dodatkowo jest wyzwalana woda, umożliwiając powstanie pianki o własnościach termoizolacyjnych (rys. 9). Większość środków aktywizowanych termicznie zawiera następujące komponenty: • generator kwasu fosforowego (np. fosforan amonu), który pod wpływem temperatury ulega rozpadowi, prowadzącemu do powstania kwasu fosforowego, • substancje organiczne, rozkładające się z wytworzeniem zwęgliny, • środki spieniające – materiały ulegające dekompozycji pod wpływem ciepła, które tworzą niepalne gazy decydujące o ekspansji pianki, Rys. 10 Mechanizm działania ogniochronnego płyt gipsowo-kartonowych Rys. 10. Mechanizm działania ogniochronnego płyt gipsowo• spoiwo (materiał akrylowy lub epoksydowy) wiążące pęczniejące pokartonowych krycie i utrzymujące gazy wewnątrz porów. Ogniochronne izolacje natryskowe Są to zwykle izolacje z granulatu wełny mineralnej o gęstości 300–600 kg/m2. Przewod izolacje natryskowe w temperaturzeOgniochronne 20°C tego typu izolacji wynosi ca 0,085 W/(m·K), a ciepło właściwe – 14 W Sądziałania to zwykle izolacje granulatu mineralnej o gęstości Rys. 10 Mechanizm ogniochronnego płyt z gipsowo-kartonowych Fabrycznie przygotowaną suchą masę miesza się wełny z wodą lub ciekłym spoiwem u wylot 2. Przewodność cieplna w temperaturze 20°C tego typu izo300-600 kg/m specjalnego agregatu natryskowego (rys. 11). Builder 96 styczeń 2016 Ogniochronne izolacje natryskowe lacji wynosi ca 0,085 W/(m·K), a ciepło właściwe – 14 Wmin/(kg·K). FaSą to zwykle izolacje z granulatu wełny mineralnej o gęstości 300–600 kg/m2. Przewodność cieplna brycznie przygotowaną suchącamasę sięa ciepło z wodą lub ciekłym spow temperaturze 20°C tego typu izolacji wynosi 0,085miesza W/(m·K), właściwe – 14 Wmin/(kg·K). Fabrycznie przygotowaną suchą masę miesza się z wodą lub ciekłym spoiwem (rys. u wylotu iwem u wylotu końcówki specjalnego agregatu natryskowego 11). końcówki specjalnego agregatu natryskowego (rys. 11). Rys. 9. Farba pęczniejąca po badaniu (ITB) Rys. 9. Farba pęczniejąca po badaniu (ITB) Proces pęcznienia rozpoczyna się w temperaturze 200–250°C. Zestawy farb do zabezpieczeń ogniochronnych składają się zwykle z trzech Proces pęcznienia rozpoczyna się w temperaturze 200–250°C. Zestawy farb do zabezpieczeń warstw. Warstwa podkładowa grubości 40–100 µm, nakładana na stal ogniochronnych składają się zwykle z trzech warstw. Warstwa podkładowa grubości 40–100 µm, oczyszczoną metodą piaskowania do wymaganego stopnia czystości nakładana na stal oczyszczoną metodą piaskowania do wymaganego stopniaRys. czystości pełni funkcję 11. Nakładanie natrysku na konstrukcję stalową pełni funkcję antykorozyjną i przygotowuje przyczepne podłoże pod poantykorozyjną i przygotowuje przyczepne podłoże pod powłokę pęczniejącą. Ogniochronna warstwa włokę pęczniejącą. Ogniochronna warstwa pęczniejąca może być różnej pęczniejąca może być różnej grubości, zależnie od wskaźnika masywności zabezpieczanego przekroju, grubości, zależnie od wskaźnika masywności zabezpieczanego przekroTynki ogniochronne wymaganej klasy odporności ogniowej oraz temperatury krytycznej stali. W zastosowaniach praktycznych ju, wymaganej klasy odporności ogniowej oraz temperatury krytycznej Są to wyprawy zawierające jako wypełniacz lekkie kruszywo (np. perspotyka się grubości 300–4000 µm. Grube powłoki nakłada się warstwami. Nakładanie zestawu stali. W zastosowaniach praktycznych spotyka się grubości 300-4000 µm. lit) lub granulat z wełny mineralnej nanoszone agregatem tynkarskim. Na ogniochronnego kończy ułożenie warstwy nawierzchniowej grubości 40–120 µm, której zadaniem jest Grube powłoki nakłada się warstwami. Nakładanie zestawu ogniochronogół przy większych wysokościach belek stosuje się siatkowanie. Gęochrona powłoki przed oddziaływaniem środowiska oraz wykończenie dekoracyjne powłoki. nego kończy ułożenie warstwy nawierzchniowej grubości 40-120 µm, stość takich tynków wynosi 600-1000 kg/m3, a ich współczynnik przewoPowłoki nanosi się ręcznie (wałkiem lub pędzlem) albo natryskowo. Najczęściej producenci farb której zadaniem jest ochrona powłoki przed oddziaływaniem środowiska dzenia ciepła, w zależności od gęstości, w granicach 0,09-0,20 W/(m·K). dopuszczają obydwa sposoby malowania. oraz wykończenie dekoracyjne powłoki. Powłoki nanosi się ręcznie (wałkiem lub pędzlem) albo natryskowo. Zabezpieczenia płytowe Mechanizm działania powłok absorpcyjnych Najczęściej producenci farb dopuszczają obydwa sposoby malowania. Stosuje się różnego rodzaju wyroby, od płyt z wełny mineralnej o gęMechanizm działania tego rodzaju powłok wiąże się z pochłanianiem energii cieplnej w wyniku stości 150 kg/m3, poprzez płyty gipsowo-kartonowe zbrojone rozproszochłodzenia ablacyjnego, polegającego na topnieniu materiału powłoki lub sublimacji, czyli przejściu Mechanizm absorpcyjnych nym włóknem szklanym o gęstości 800 kg/m3, po specjalne płyty silimateriału z fazy stałej działania bezpośredniopowłok w stan gazowy. Jest to więc zmniejszenie strumienia energii cieplnej Mechanizm działania tego rodzaju powłok wiąże się z pochłaniakatowo-cementowe o zróżnicowanej gęstości (450-900 kg/m3) i współdopływającej do powierzchni stali w wyniku pochłaniania jej części potrzebnej na przemiany fazowe. niem energii cieplnej w wyniku chłodzenia ablacyjnego, polegająceczynniku przewodzenia ciepła 0,08-0,20 W/(m·K). Uważa się, że powłoki te powstały w związku z chłodzeniem powierzchni szybkich statków go na topnieniu materiału powłoki lub sublimacji, czyli przejściu mateW niektórych technologiach płyty są klejone lub klejone i mocowane powietrznych, ale mechanizm ten charakteryzuje się w dużym stopniu działaniem ogniochronnym riału z fazy stałej bezpośrednio w stan gazowy. Jest to więc zmniejszemechanicznie. W innych tworzyw na bazie gipsu (rys. 10); stabilizacja temperatury w okolicy 90°C jest spowodowanawyłącznie mocowane mechanicznie. nie strumienia energii cieplnej dopływającej do powierzchni stali w wyPłyty gipsowo-kartonowe mocuje się do konstrukcji stalowej za pomoodparowaniem wody. niku pochłaniania jej części potrzebnej na przemiany fazowe. Uwacą profili zimnogiętych. Obecnie produkuje się specjalne płyty gipsowe, ża się, że powłoki te powstały w związku z chłodzeniem powierzchktóre można mocować w sposób pokazany na rys. 7, bez konieczności ni szybkich statków powietrznych, ale mechanizm ten charakteryzuje stosowania konstrukcji pośrednich. REKLAMA GAMA PRODUKTÓW HEMPACORE NIEZAWODNA BIERNA OCHRONA PRZECIWPOŻAROWA • Ochrona przeciwogniowa podczas pożaru celulozowego do 120 minut Rys. 12. Zabezpieczenia ogniochronne z płyt G-K Przy wykonywaniu zabezpieczeń ogniochronnych konstrukcji stalowych należy przestrzegać następujących zaleceń: 1. W przypadku wypełniania słupów z profili zamkniętych betonem należy w ściankach, u podstawy i przy głowicy słupa, wykonać otwory o powierzchni co najmniej po 3 cm2. Rozstaw otworów nie powinien być większy niż 5 m. Otwory te powinny przebiegać także przez izolację zewnętrzną. 2. W przypadku zastosowania ogniochronnych farb pęczniejących instalacje i przewody wentylacyjne powinny przebiegać w odległości co najmniej 1,5 cm od profilu. 3. Przewody instalacyjne należy podwieszać w taki sposób, aby nie spoczywały na izolacji ogniochronnej. 4. Przed przystąpieniem do wykonywania zabezpieczeń ogniochronnych należy zamocować do konstrukcji łączniki, uchwyty itp. służące np. do montażu instalacji lub sufitów podwieszonych (w szczególności dotyczy to elementów mocowanych metodą spawania). Literatura Kosiorek M., Bezpieczeństwo pożarowe budynków. Rozdział 9. Budownictwo ogólne. Tom 2, Fizyka Budowli, Arkady 2005. Laskowska Z., Stan graniczny nośności stalowych belek stropowych w warunkach pożaru. Rozprawa doktorska, ITB, Warszawa 2004. PN-EN 1933-1-2, EUROKOD 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-2: Reguły ogólne – Obliczanie konstrukcji z uwagi na warunki pożarowe. Abstract The article discusses the basic principles for the design of steel structures in fire conditions, the impact of the field of temperature on the fire resistance and methods of fire protection of steel structures. Key words: Steel structures, general rules, fields of temperature, fire resistance, methods of fire protection. • Wysoka efektywność • Możliwość uzyskania wysokich grubości już przy jednej warstwie • Doskonała trwałość • Dostępność produktów rozcieńczalnikowych i wodorozcieńczalnych • Dostępność szybkoschnącej wersji • Zgodność z EN 13881-8 oraz BS 471 • Certyfikaty CE oraz CERTIFIRE Firma Hempel dostarcza najwyższej klasy farby antykorozyjne dostosowane do potrzeb klientów oraz zapewnia profesjonalne doradztwo techniczne. www.hempel.pl
