Požarne krivulje za načrtovanje požarne varnosti

Za vsak prostor v zgradbi je mogoče izdelati požarne krivulje, ki kažejo temperaturno odvisnost od časa. Takšne krivulje so koristno orodje za oblikovanje požarne varnosti v stavbah. Med izvajanjem požarnih preskusov so gradbeni elementi izpostavljeni toplotni obremenitvi, ki se določi s standardno požarno krivuljo. Te krivulje prikazujejo časovno odvisnost temperature pri požaru, potem ko opravijo analizo toplotne energije (razlike med ΔHc in toplotnimi izgubami). Do toplotnih izgub prihaja:

• na stenah in predmetih v prostoru;
• zaradi segrevanja zračnih mas;
• zaradi sevanja in konvekcije skozi okna in vrata.

V zadnjih letih je bilo na mednarodni ravni opravljenih veliko raziskav, da bi ugotovili vrste požarov, ki lahko nastanejo v grajenem okolju. Na podlagi rezultatov teh preskusov so razvili vrsto krivulj časa in temperature za različne izpostavljenosti, kot je podrobneje opisano v nadaljevanju.

Celulozna krivulja

Standardni požarni preskusi, ki so jim izpostavljene konstrukcije običajnih zgradb, temeljijo na uporabi celulozne krivulje časa in temperature, kot je opredeljena v različnih nacionalnih standardih, npr. ISO 834, BS 476: 20. del, DIN 4102, AS 1530 itd.

Ta krivulja temelji na hitrosti gorenja materialov, ki jih najdemo v splošnih gradbenih materialih in vsebini stavb za splošno uporabo.

Razvoj temperature pri celulozni požarni krivulji (ISO 834) opisuje naslednja enačba: T = 20 + 345 * LOG (8 * t + 1).

Krivulja ogljikovodikov

Čeprav celulozno krivuljo uporabljajo že vrsto let, je kmalu postalo jasno, da hitrost gorenja določenih materialov, npr. bencina, plina, kemikalij itd., močno presega hitrost gorenja recimo lesa. Zato je bil potreben alternativni pristop, da bi izvedli preskuse na konstrukcijah in materialih, ki se uporabljajo v petrokemični industriji, in tako so razvili krivuljo ogljikovodikov.

Krivulja ogljikovodikov je uporabna za situacije, kjer lahko pride do manjših požarov nafte, npr. pri rezervoarjih za gorivo v avtomobilih, cisternah za bencin ali nafto, nekaterih cisternah za prevoz kemikalij itd. Čeprav krivulja ogljikovodikov temelji na standardiziranem tipu požara, obstajajo številni tipi požarov, povezanih s petrokemičnimi gorivi.

Razvoj temperature pri krivulji ogljikovodikov (HC) opišemo z naslednjo enačbo: T = 20 + 1080 * (1 - 0,325 * e ^{- 0,167 * t} - 0,675 * e^{-2,5 * t}).

Modificirana krivulja ogljikovodikov

Iz zgoraj omenjene krivulje ogljikovodikov je bila izpeljana francoska uredba, ki zahteva povečano različico te krivulje, znano pod imenom modificirana krivulja ogljikovodikov (HCM).

Najvišja temperatura pri krivulji HCM je 1300 °C namesto 1100 °C, kot se uporablja pri standardni krivulji HC.

Vendar pa je temperaturni gradient v prvih minutah požara HCM tako visok kot pri vseh požarih na podlagi ogljikovodikov (RWS, HCM, HC), kar lahko povzroči temperaturni šok za okoliško betonsko konstrukcijo in razpadanje betona.

Razvoj temperature pri krivulji HCM opišemo z naslednjo enačbo: T = 20 + 1280 * (1 - 0,325 * e^{-0,167 * t} - 0,675 * e^{-2,5 * t}).

Krivulja RABT-ZTV

Krivulja RABT je bila razvita v Nemčiji kot rezultat številnih programov požarnega preskušanja, kakršen je projekt Eureka. Pri krivulji RABT je dvig temperature zelo hiter, v 5 minutah lahko doseže do 1200 °C. Vendar je trajanje izpostavljenosti temperaturi 1200 °C krajše kot pri drugih krivuljah, saj pri požarih v avtomobilu temperatura začne padati po 30 minutah. Pri požarih v vlaku se upadanje temperature začne šele pri 60 minutah. Ko je pri vsaki od krivulj (za avtomobil in vlak) dosežena temperatura 1200 °C, se začne izvajati ohlajanje v trajanju 110 minut.

Kriterij poškodbe za vzorce, ki so izpostavljeni krivulji časa, in temperature RABT-ZTV je, da temperatura armature ne sme presegati 300 °C. Zahteve glede najvišje temperature izpostavljenih površin niso podane.

Razvoj temperature pri krivulji/-ah RABT-ZTV opišemo z naslednjimi vrednostmi:

Krivulja RWS (Rijkswaterstaat)

Krivuljo RWS je razvilo nizozemsko Ministrstvo za promet – Rijkswaterstaat. Krivulja izhaja iz hipotetične predpostavke, da v cisterni prostornine 50 m³, ki prevaža gorivo, nafto ali bencin, pride do požara s požarno obremenitvijo 300 MW, ki traja do 120 minut. Krivulja RWS temelji na rezultatih preskusov, ki jih je izvedla organizacija TNO na Nizozemskem leta 1979.

Natančnost požarne krivulje RWS kot konstrukcijske požarne krivulje za cestne predore so znova potrdili s celovitimi preskusi, opravljenimi v predoru Runehamar na Norveškem.

Temperaturni razvoj požarne krivulje RWS opisujejo naslednje tipične vrednosti: