Požiarne krivky a projektovanie požiarnej bezpečnosti

Pre každý stavebný priestor je možné navrhnúť požiarne krivky, ktoré označujú závislosť teploty od času. Medzinárodné požiarne krivky sú užitočný nástroj pri projektovaní požiarnej bezpečnosti. Počas skúšania sú stavebné prvky vystavené teplotnému zaťaženiu, ktoré je stanovené štandardnou teplotnou krivkou. Zobrazujú závislosť teploty od času po analyzovaní tepelnej energie (rozdiel medzi ΔHc a tepelnými stratami). K tepelným stratám dochádza:

• na stenách a predmetoch v miestnosti,
• v dôsledku ohrevu vzdušnej masy,
• v dôsledku sálania a prúdenia tepla cez okná a dvere.

V posledných rokoch sa uskutočnil veľký medzinárodný výskum s cieľom zistiť, aké druhy požiaru môžu vzniknúť v zastavanom prostredí. Výsledkom boli údaje získané z týchto skúšok, na základe ktorých boli vyvinuté medzinárodné požiarne krivky závislosti čas/teplota pre rôzne expozície, ako je bližšie popísané ďalej.

Celulózová krivka

Štandardné požiarne skúšky, ktorým podliehajú vzorky konštrukcií, vychádzajú z použitia celulózovej teplotnej krivky, ako je definované v rôznych národných normách, napr. ISO 834, BS 476: časť 20, DIN 4102, AS 1530 atď.

Táto krivka je založená na rýchlosti horenia látok používaných v bežných stavebných materiáloch a ich obsahu.

Vývoj teploty podľa celulózovej krivky (ISO-834) je vyjadrený v nasledujúcej rovnici: T = 20 + 345 * LOG (8 * t + 1).

Uhľovodíková krivka

Hoci sa celulózová krivka používa už niekoľko rokov, čoskoro sa ukázalo, že rýchlosť horenia niektorých materiálov, ako napr. benzín, chemikálie a pod., výrazne presahovala rýchlosť, akou by napríklad horelo drevo. Pri vykonaní skúšok konštrukcií a materiálov používaných v petrochemickom priemysle sa vyžadoval alternatívny prístup, a tak vznikla uhľovodíková krivka.

Uhľovodíková krivka je použiteľná všade tam, kde by mohlo dôjsť k drobným požiarom ropy, napr. v prípade automobilových palivových nádrží, benzínových alebo ropných tankerov, tankerov na prepravu chemikálií a pod. Hoci je uhľovodíková krivka v skutočnosti založená na štandardizovanom druhu požiaru, existuje množstvo druhov požiarov spojených s petrochemickými palivami.

Vývoj teploty podľa uhľovodíkovej krivky (HC) je vyjadrený v nasledujúcej rovnici: T = 20 + 1080 * (1 - 0,325 * e ^{- 0,167 * t} - 0,675 * e^{-2,5 * t}).

Modifikovaná uhľovodíková krivka

Podľa vyššie uvedenej uhľovodíkovej krivky bola na základe požiadavky francúzskych predpisov vytvorená vyššia verzia krivky, známa aj ako modifikovaná uhľovodíková krivka (HCM).

Maximálna teplota HCM krivky je 1300 °C, namiesto 1100 °C, ktorá sa používa pri pôvodnej HC krivke.

Teplotný gradient v prvých minútach HCM požiaru je však taký významný, ako v prípade všetkých požiarov na báze uhľovodíkov (RWS, HCM, HC), v dôsledku čoho môže dôjsť k teplotnému šoku v okolitej betónovej konštrukcii a k štiepeniu betónu.

Vývoj teploty podľa modifikovanej uhľovodíkovej krivky (HCM) je vyjadrený v nasledujúcej rovnici: T = 20 + 1280 * (1 - 0,325 * e^{-0,167 * t} - 0,675 * e^{-2,5 * t}).

Krivka RABT ZTV

Krivka RABT bola vyvinutá v Nemecku ako výsledok série testovacích programov, ako je napríklad projekt Eureka. V prípade krivky RABT je nárast teploty veľmi rýchly, až do 1200 °C v priebehu 5 minút. Trvanie expozície 1200 °C je však kratšie ako pri iných krivkách, pričom k poklesu teploty dochádza po 30 minútach pri požiaroch automobilov. V prípade požiarov vlakov dochádza k poklesu teploty po 60 minútach. Pri všetkých požiarnych krivkách bola doba chladenia 110 minút.

Kritérium zlyhania pre vzorky vystavené teplotnej krivke RABT-ZTV je, že teplota výstuže by nemala prekročiť 300 °C. Neexistuje žiadna požiadavka na maximálnu teplotu rozhrania.

Vývoj teploty podľa krivky RABT-ZTV je vyjadrený v nasledujúcej tabuľke:

Krivka RWS (Rijkswaterstaat)

Krivka RWS bola vyvinutá Generálnym riaditeľstvom verejných prác a vodného hospodárstva (Rijkswaterstaat) ministerstva dopravy v Holandsku. Táto krivka vychádza z predpokladu, že v najhoršom prípade by mohlo dôjsť k požiaru tankeru s objemom 50 m³ paliva, nafty alebo benzínu s požiarnou záťažou 300 MW v trvaní až do 120 minút. Krivka RWS je založená na výsledkoch skúšok vykonaných TNO v Holandsku v roku 1979.

Presnosť požiarnej krivky RWS ako návrhovej krivky pre cestné tunely sa opätovne potvrdila pri skúškach v plnom rozsahu vykonaných v tuneli Runehamar v Nórsku.

Vývoj teploty podľa krivky RWS je vyjadrený v nasledujúcej tabuľke: