Ochrona przeciwpożarowa konstrukcji stalowych. Jak dobrać grubość izolacji?

Jeżeli systemy grzewczo-wentylacyjne stanowią „układ krwionośny” budynku, to konstrukcje nośne należałoby uznać za jego kości. Dla prawidłowego funkcjonowania, wymagają one odpowiedniej ochrony. Niestety, w warunkach pożaru stalowe konstrukcje nagrzewają się stosunkowo szybko. Przyjmuje się, że utrata połowy wytrzymałości przez profil stalowy to kwestia od jednego do trzech kwadransów, w zależności od grubości i pola powierzchni przekroju.

Dla porównania – minimalne wymagania odporności ogniowej dla podstawowych konstrukcji budowlanych wahają się w przedziale 30-150 minut, zależnie od klasy projektowanego obiektu. W takim przypadku niezbędne staje się zastosowanie odpowiedniej izolacji przeciwogniowej.

Jaki rodzaj i grubość izolacji należy przyjąć? – Aby odpowiedzieć na to pytanie, musimy najpierw odnieść się do krytycznej temperatury materiałów oraz wymiarów elementów konstrukcyjnych – podkreśla Adam Buszko, ekspert firmy Paroc Polska.

Szybkość nagrzewania się konstrukcji stalowej przy określonej ekspozycji na działanie ognia można przedstawić jako relację powierzchni narażonej na działanie ognia do przekroju stalowego w danym profilu. Stosunek ten nazywany jest wskaźnikiem masywności kształtu F/A.

– Im większy przekrój kształtownika stalowego w stosunku do obwodowej powierzchni narażonej na działanie ognia, tym wyższa jest jego odporność ogniowa. W praktyce, krótka i gruba kolumna stalowa będzie zwiększała swoją temperaturę wolniej, niż element dłuższy i cieńszy – wyjaśnia Adam Buszko. – Im wyższy wskaźnik masywności kształtu, tym szybszy wzrost temperatury stali, a w konsekwencji potrzeba uwzględnienia grubszej izolacji przeciwogniowej – dodaje.

Pożary w budynkach bardzo często przekraczają nawet 1000°C i to w relatywnie krótkim czasie, bo od 30 do 60 minut od momentu wystąpienia ognia. Temperatura krytyczna dostępnych na rynku profili i belek stalowych zaczyna się zaś już od 450°C. Jedynym materiałem na rynku, który gwarantuje ciągłą ochronę w tak wysokich temperaturach, jest wełna kamienna.

W kontekście izolacji przeciwogniowych konstrukcji stalowych najlepiej sprawdzają się niepalne płyty o wysokiej gęstości. – Inżynierom doradzamy zastosowanie płyty PAROC FPS 17, która uzyskuje gęstość na poziomie 170 kg/m³ – podpowiada Adam Buszko. – Jest to element systemu PAROC FireSAFE, który pozwala na osiągnięcie wymaganej odporności ogniowej dla konstrukcji stalowych i jej komponentów nawet na poziomie R210, czyli do 3,5 godziny. Możliwości systemu potwierdza prestiżowa, Europejska Aprobata Techniczna ETA 08/0093 – dodaje ekspert.

Jak dobrać optymalną grubość izolacji pod kątem wskaźnika masywności kształtu F/A? W tym celu należy odnaleźć parametr w specyfikacji produktowej producenta stali, a następnie, w oparciu o poniższą tabelę, wyszukać klasę ogniową oraz wymaganą grubość izolacji.

Uproszczone narzędzie do określania wymiarów izolacji oparte jest na bardziej zaawansowanej instrukcji z Raportu Oceniającego 103203.22, przygotowanego przez SINTEF NBL. Przybliżona metoda opiera się na założeniu, że profil stalowy jest w pełni obciążony ze statycznego punktu widzenia. Za pomocą tego narzędzia można zawsze obliczyć wymiary izolacji z akceptowalnymi marginesami bezpieczeństwa.

Metody wykonywane są zgodnie z normą PN-EN 13501-2 oraz metodami badawczymi ENV 13381-4, a obliczenia zgodne z metodami ENV 13381-4 Załącznik H.