Zvýšení požární odolnosti stropů a střech zavěšenými podhledy

Autor: Ing.Milan Bauma,CSc; Ing.Jan Karpaš,CSc

1. Úvod

V roce 2006 byla přijata do soustavy českých technických norem nová evropská zkušební metoda ČSN P/TS 13381-1 „Zkušební metody pro stanovení příspěvku k požární odolnosti nosných prvků – část 1: Vodorovné ochranné membrány (tj. podhledy)“. V důsledku přijetí této metody byla zrušena ČSN 73 0856 „Stanovení požární odolnosti zavěšených podhledů“, přičemž platnost výsledků zkoušek, provedených podle této normy byla ukončena ke dni 31.12.2007. Tím také přestává platit hodnocení podhledů jako příspěvku k požární odolnosti nosné konstrukce, označovaného jako R_p.

Pro hodnocení nenosného podhledu ve funkci požárně dělící konstrukce platí ČSN EN 1364-2 a klasifikace požární odolnosti tohoto podhledu je EI.

2. Zkušební postup podle ČSN P CEN/TC 13381-1

Obdobně jako zrušená ČSN 73 0856 předepisuje nově zavedená zkušební metoda standardní typy stropních konstrukcí:

• ocelové nosníky zakryté vyztuženými deskami z lehkého betonu;
• ocelové nosníky zakryté vyztuženými deskami z normálního (hutného) betonu;
• ocelové nosníky zakryté ocelobetonovými (spřaženými) deskami;
• dřevěnými nosníky zakryté dřevěnými deskami.

Velikost zkušebního vzorku zahřívaného teplotní normovou křivkou podle ČSN EN 1361-2 je 4000 mm (délka) x 3000 mm (šířka).

Zavěšený podhled je instalován pod ocelovými či dřevěnými nosníky. Zkouška probíhá pod statickým zatížením vyvozeným tak, aby maximální ohybový moment při zkoušce byl roven 60 % maximálního ohybového momentu za běžné teploty (podle příslušného Eurokodu). Při zkoušce jsou měřeny teploty na nosnících, teploty v dutině podhledu a teploty na přídavných ocelových deskách rozměru 1000x300x10 mm, zavěšených pod nosníky.

Positivně se jeví možnost použití výsledků zkoušek provedených na standardním typu stropní konstrukce, sestavené z ocelových nosníků, zakrytých vyztuženými deskami z lehkého betonu. Tyto výsledky jsou aplikovatelné na všechny ostatní výše uvedené typy stropních konstrukcí.

3. Prezentace výsledků zkoušek

podle zavedené metodiky ČSN P CEN/TC 13381-1. Výsledkem zkoušky podle nové evropské metodiky jsou pouze podklady pro prezentaci kriteria R – nosnosti. Tyto podklady mají význam pro praxi pouze ve spojení s výpočetními postupy rozšířených aplikací experimentálně získaných hodnot při zkoušce.

Za podklad pro prezentaci výsledků R-nosnosti jsou považovány časy dosažení limitní teploty v dutině podhledu a časy dosažení limitní teploty na povrchu ocelových nosníků – viz tabulka na další stránce.

Z tabulky lze přímo použít čas dosažení teploty 5100C na ocelových nosnících doporučeného součinitele průřezu A_m/V = (275±25).m^-1, z čehož lze stanovit nosnost – R(t) pro tuto teplotu. Rovněž lze použít čas dosažení teploty 3000C, což charakterizuje čas vznícení dřevěných nosníků. Ostatní hodnoty jsou pro účely stanovení požární odolnosti konstrukce, chráněné podhledem prakticky nepoužitelné.

4. Stará prezentace výsledků zkoušek podle zrušené ČSN 73 0856

Výsledkem zkoušky zavěšeného podhledu provedené podle zrušené ČSN 73 0856 byla hodnota R_p, která charakterizovala požární odolnost podhledu. Tato hodnota (v minutách) vyjadřovala příspěvek podhledu ke zvýšení požární odolnosti stropní nebo střešní konstrukce. Jednoduchost spočívala v tom, že hodnotu R_p bylo možno – při splnění určitých normových požadavků, přičíst k hodnotě požární odolnosti posuzované nechráněné stropní konstrukce. Tento jednoduchý způsob získávání výsledků pomocí zákona superpozice byl kritizován evropskými komisemi. Hlavní výtka směřovala k tomu, že při sčítání hodnot požární odolnosti nechráněné konstrukce a zavěšeného podhledu (R_p) se nebere v úvahu postupné předehřívání stropní nosné konstrukce nad podhledem.

5. Možnost rozšíření výsledků zkoušek, provedených podle ČSN P CEN/ TC 13381-1

Základem pro možnost rozšíření výsledků zkoušky požární odolnosti podhledů je časový průběh referenční teplotní křivky, dosažené a vyhodnocené v dutině mezi podhledem a standardní stropní konstrukcí. Touto křivkou lze tepelně namáhat požadovanou stropní konstrukci – např.: železobetonové desky různých průřezů a s různým krytím výztuže (REI), ocelové nosníky různých součinitelů průřezu (R), dřevěných nosníků různých průřezů (R) apod.

Za tím účelem byl autory článku vytvořen výpočetní program nestacionárního vedení tepla, který může simulovat libovolný časový průběh tepelného působení na nosnou konstrukci. V individuálních případech by mohly být výpočty rozšířeny i pro další nosné konstrukce, jako např. ocelobetonové desky, dřevěné záklopy, střešní panely atd.

Výpočty je třeba provést v souladu s příslušnými Eurokódy – ČSN EN 1991-1-2 (zatížení požárem), ČSN EN 1992-1-2 (beton), ČSN EN 1993-1-2 (ocel), ČSN EN 1994-1-2 (ocelobeton) a ČSN EN 1995-1-2 (dřevo).

V současné době jsou tyto úlohy řešeny ve spolupráci s PAVUS a.s. Účelem je využít měření, získaná při zkouškách podle nově zavedené evropské zkušební metody do reálného způsobu použití v praxi.