Hogyan védhetjük meg a teherhordó szerkezeteket? Bevezetés az épületszerkezetek tűzvédelmébe

Az épületszerkezetek tűzvédelme szempontjából létfontosságú, hogy a tűz keletkezésekor az épület lakóinak elegendő idő álljon a rendelkezésére, hogy biztonságos helyre meneküljenek és a tűzoltók elolthassák a tüzet. Ezért szükséges, hogy a tűzeset során megvédjük az épületet az – akár részleges – összedőléstől.

Ha sikerül elkerülnünk az épület (részleges) összedőlését, azzal korlátozzuk az épületben és a benne található anyagi javakban keletkező károkat is. A legtöbb esetben az épületben található tárgyak különleges, pótolhatatlan értéket képviselnek. Ilyenek például a múzeumokban vagy könyvtárakban található, történelmi vagy érzelmi értékkel rendelkező tárgyak, vagy akár a kórházak életmentő berendezései. A károk túlmutatnak az anyagi veszteségen.

A Promat építőlap, habarcs és festék termékeinek választéka rugalmas megoldást kínál a létesítmények és tűzvédelmi követelmények széles köréhez, minden általánosan használatos építőanyagra. Minden Promat terméket és rendszert akkreditált laboratóriumok vizsgálnak világszerte különböző szabványok alapján, mint amilyen az MSZ EN 13381 és az MSZ EN 1365 szabványsorozat, a BS 476:21. rész, az UL 263 és az ASTM E119.

A szerkezeti acél védelme

Amennyiben az acél felforrósodik a tűzeset során, 350°C és 750°C között fokozatosan elveszíti a teherbírását, ezt a tényt figyelembe kell venni az acélszerkezetek tűzvédelmi tervezése során. A szerkezet – a rá ható terhek és hatások függvényében – jellemzően akkor dől össze, ha az acél eléri az 500°C és 600°C közötti hőmérsékletet, ezért gondoskodni kell a szerkezeti acél védelméről, hogy az épületszerkezet megőrizze a stabilitását a tűzeset során. A Promat építőlap, habarcs és festék termékek széles skáláját kínálja, amelyek bármely projekt követelményeinek megfelelnek.

Az egyes termékek szükséges vastagsága az alábbiaktól függ:

• A tűzállósági követelmények (jellemzően 60, 90 és 120 perc, egyes esetekben akár 180 vagy 240 perc, az adott ország jogszabályainak megfelelően, illetve elsősorban az épületben folytatott tevékenységek, az épület funkciója és magassága alapján).

• A kritikus acélhőmérséklet (jellemzően 500-600°C, az adott ország jogszabályai vagy a statikus tervező által meghatározva). Ez az a maximális hőmérséklet, amelyen az acél még elegendő szilárdsággal rendelkezik az összedőlés vagy jelentős alakváltozások elkerüléséhez.

• Az acélszerkezet geometriai kialakítása és tájolása. Minél vastagabb az acélelem, annál lassabban forrósodik fel. A vékonyabb elemek gyorsabban felforrósodnak. Ezt a „profiltényező” fejezi ki, amely jellemzően 50-100 m^-1 a vastag, masszív keresztmetszetekre és 200-300 m^-1 a vékonyabb és karcsúbb keresztmetszetekre. A profiltényezőt befolyásolja továbbá a tűznek való kitettség, pl. a gerendák három oldalán vagy a pillérek négy oldalán.

A független intézetek által végzett vizsgálatokat minden esetben értékelés követi, aminek az eredményeit az adott termék szükséges vastagságát leíró táblázatok tartalmazzák a tűzállósági követelmények, a kritikus acélhőmérséklet, az elem típusa, tájolása és profiltényezője függvényében.

A szerkezeti beton védelme, a vasbeton szerkezetek tűzállósága

Ha a beton felforrósodik a tűzeset során, egy adott időpontban a betonacél is felforrósodik. A betonacél felforrósodását a betontakarás késlelteti, mivel a betonon keresztüli hőátadás viszonylag lassú. Ezen felül a kb. 200-800°C közötti hőmérsékleti tartományban maga a beton is elveszíti a teherbíró képességét a cementfázis belső mikrorepedései és a kémiai átalakulás (dehidratáció) következtében. A tervezési szabványok jellemzően oly módon egyszerűsítik ezt a fokozatos szilárdságvesztést, hogy 500°C-os határhőmérsékletet feltételeznek a betonra.

Az alacsony páratartalmú környezetekben található és szabványos (cellulóz) tűzgörbének kitett betonszerkezetre a legtöbb tervezési szabvány nem feltételezi lepattogzás (spalling) bekövetkezését. Kedvezőtlenebb tűzgörbék vagy nedves környezetnek való kitettség esetén a beton lepattogzása rövid időn belül a betontakarás elvesztéséhez vezethet, ami inkább a betonfelület további, szigorúbb hőmérsékleti követelményét eredményezheti, mint a beton belsejében található betonacél rudakra vonatkozó követelmények szigorítását.

Ha a betontakarás vastagsága nem elegendő ahhoz, hogy a betonacél hőmérsékletét elegendően alacsonyan tartsa a szerkezet összedőlésének elkerüléséhez, vagy ha a beton lepattogzása bekövetkezhet, vagy maga a beton károsodott, tűzvédelemre van szükség. A Promat olyan építőlap, habarcs és festék termékeket kínál, amelyek vizsgálata és értékelése pilléreken, gerendákon, falakon és födémeken egyaránt megtörtént. Nem pattogzó betonszerkezet esetén a termék szükséges vastagsága a betonacél hiányzó betontakarásának mértékétől függ.

A független intézetek által végzett vizsgálatokat mindig értékelés követi, ami „egyenértékű betontakarás”, illetve a védőanyag tapadása és kohéziója tekintetében határozza meg a tűzvédelmi termék teljesítményét. Az egyenértékű betontakarás függ az elem tűznek való kitettségétől (egyoldalú, például falak vagy födémek, vagy többoldalú, mint például a gerendák vagy pillérek), valamint a tűzállósági határérték követelményeitől.

Kompozit szerkezetek tűzvédelme

Ha a kompozit szerkezeteket (jellemzően profilacél alaplemez rábetonozással) alulról éri a tűz, az acéllemez elveszíti a szilárdságát és esetlegesen leválhat a betonról. Ez jelentősen csökkenti a kompozit födémszerkezet teherbíró képességét.

Az ilyen tönkremenetel elkerülése érdekében a födém alsó felületét megfelelő vastagságú tűzgátló bevonattal kell ellátni, hogy az acél rész megőrizhesse a szilárdságát és betonhoz való tapadását. Az alkalmazott tönkremeneteli hőmérséklet jellemzően 350°C.

A Promat építőlap, habarcs és festék termékeket kínál a kompozit födémek védelmére. A védelmi rendszerek kiválasztása függ a tűzállósági, a tartóssági követelményektől és a munkaterület körülményeitől.

Fa épületszerkezetek tűzvédelme

Ha a fa tartószerkezet felforrósodik a tűzeset során, az anyag felülete égni kezd és elszenesedett réteg alakul ki rajta. A tűz során az elszenesedett réteg vastagsága fokozatosan nő. A szenes anyag semmilyen szilárdsággal nem rendelkezik, míg a pirolízis zónája (a szén és a még meg nem égett fa között) nagyon korlátozott mechanikai szilárdságot biztosít. Ily módon a faelem fennmaradó keresztmetszete fokozatosan csökken, majd egy ponton már nem bírja el a rá ható terheket és összeomlik.

A tűzállósági teljesítmény tűzvédelem alkalmazásával növelhető. Ez kétféle előnyt biztosít:

• A tűzvédelem késlelteti a gerenda felforrósodását és ezzel a szenesedési folyamat megkezdődését.

• Ha a szenesedés már megkezdődött, a tűzvédelem lelassítja a szenesedési folyamatot („szenesedési sebesség”).

A Promat független intézetek által bevizsgált és értékelt építőlap és festék termékeket kínál. Az értékelési jelentés meghatározza az időtartamot, amellyel a tűzvédelmi rendszer késlelteti a szenesedés megkezdődését, valamint a csökkentett szenesedési sebességet, amely a hosszabb tűzkitettség során megy végbe. Ezen adatok alapján a tervező kiszámíthatja a faelem fennmaradó hatékony keresztmetszetét a meghatározott tűzkitettséget követően, és ellenőrizheti, hogy az alkalmas-e még a terhek megtartására.