Zkouška požární odolnosti

Průvodce přípravou a realizací požárních zkoušek

09-POZAR-01-BUDOVAPožární zkoušky zapadají do poměrně složité mozaiky označované jako požární bezpečnost. Jejím cílem je zajistit účinnou efektivní ochranu osob a majetku. Řešení požární bezpečnosti je jedním ze šesti základních požadavků Směrnice Rady 89/106/EHS o stavebních výrobcích z roku 1988. Tento požadavek zahrnuje řadu dílčích částí:

  • zajištění nosnosti a stability konstrukce
  • zabránění v rozvoji a šíření ohně a kouře
  • umožnění bezpečné evakuace osob
  • omezení šíření požáru na sousední objekty
  • umožnění účinného a bezpečného zásahu jednotek záchranného hasičského sboru

ZÁKLADNÍ FAKTA K POŽÁRNÍ BEZPEČNOSTI

Pro stavbu mohou být podle stavebního zákona navrženy a použity pouze takové materiály, výrobky a konstrukce, které splňují požadavky na požární odolnost stavby (a současně také na mechanickou odolnost a stabilitu, hygienu, ochranu zdraví a životního prostředí, bezpečnost při udržování a užívání stavby včetně bezbariérového užívání, ochranu proti hluku, úsporu energie a ochranu tepla).

Splnění požadavků je ověřováno tzv. posuzováním shody (zákon č. 22/1997 Sb.). Slůvko „shoda“ v této souvislosti vyjadřuje předkládání a hodnocení důkazů o tom, zda zjištěné vlastnosti výrobku respektují stanovené požadavky (určené legislativně).

09a-POZAR-02
Zjednodušíme si tuto problematiku do několika bodů:

Přehled zkušeben provádějící zkoušky požární odolnosti. Pro bližší informace klikněte na miniaturu >>>

  • nároky na výrobky se různí zejména podle toho, jak velký vliv mají výrobky na bezpečnost stavby (např. rozdíl mezi požadavky na podlahové krytiny a na příhradové vazníky je jistě pochopitelný);
  • panely dřevostaveb jsou výrobky a jako takové podléhají povinnosti posuzování shody;
  • jedním z důkazů, že naše panely splňují zákonné požadavky je stanovení požární odolnosti;
  • požární odolnost můžeme stanovit reálným experimentem - zkouškou nebo teoretickou simulací - výpočtem;
  • posuzování shody (v případě panelů dřevostaveb se tento proces označuje jako certifikace) bude v budoucnu záležitostí pouze evropsky harmonizovaných norem. V současné době však zatím existuje kromě evropsky uznávané certifikace (NV 190/2002 Sb. ve znění pozdějších předpisů) i certifikace na národní úrovni. Tyto certifikáty jsou pak platné pouze v ČR (NV163/2002  Sb. ve znění pozdějších předpisů).
  • zkoušky požární odolnosti může provádět jakákoliv evropská zkušebna akreditovaná pro tuto zkoušku

ORIENTAČNÍ PRŮBĚH REALIZACE ZKOUŠKY POŽÁRNÍ ODOLNOSTI

09-POZAR-02-SLEDOVANI1/ Přesně definujeme konstrukci a její skladbu, jejíž požární odolnost potřebujeme zjistit a deklarovat;

2/ Vybereme a kontaktujeme zkušební laboratoř, která zkoušky bude realizovat. Rozhodujícími argumenty není pouze cena, ale i rychlost a kvalita služeb. Samozřejmostí je akreditace pro tuto zkoušku a v případě zjišťování požární odolnosti pro evropskou certifikaci pak i notifikace;

3/ Správně vyplníme vyžadované formuláře, vypracujeme dokumentaci podle pokynů laboratoře a s těmito podklady objednáme realizaci zkoušky; (např. objednávka FIRES)

4/ V čekací době na uskutečnění zkoušky vyrobíme zkušební vzorek v souladu s pokyny laboratoře;

5/ V domluveném termínu zajistíme dopravu vzorku do zkušebny. Termín je stanoven v určitém předstihu před samotnou zkouškou, aby mohl být vzorek zabudován do zkušebního rámu a opatřen měřícími čidly;

6/ Realizaci zkoušky můžeme přihlížet a naše přítomnost je vhodná i proto, že v určité fázi budeme vyzvání k rozhodnutí, zda se bude v určitých fázích ve zkoušce pokračovat nebo se ukončí. Průběh je zpravidla zaznamenáván kamerou. Při dodržení bezpečnostních pokynů pracovníků laboratoře je možné pořizovat fotodokumentaci přímo v okolí zkušební pece. Některé laboratoře umožňují sledování průběhu zkoušky on-line kamerou;

7/ Výsledky zkoušky získáme od laboratoře formou protokolu o zkoušce. Pokud jsme objednávali i protokol o klasifikaci, zpravidla jej získáme s dalším časovým odstupem;

09-POZAR-03-PEC

Schéma aplikace vzorku zabudovaného do mobilního rámu. Vlevo orientační časomíra.

09-POZAR-04-PEC

Ukázka zabudovaného vzorku připojeného k peci;    Foto: Novatop

PARAMETRY VZORKŮ - PŘÍPRAVA VÝROBCE

Důležitou etapou před realizací požární zkoušky je navržení a vyrobení optimálního reprezentativního vzorku (panelu), který bude testován. Vhodně zvolený vzorek nám zajistí co možná nejširší uplatnění výsledků zkoušek, aniž bychom museli provádět zkoušky nové. V případě, že budeme potřebovat skladby změnit nad rámec přímé aplikace a zjistit opět jejich požární odolnost, je v některých případech možné vytvoření tzv. protokolu o rozšířené aplikaci výsledků zkoušek.
Přímá aplikace výsledků zkoušek vyplývá přímo z protokolu o zkoušce. Odchýlení od parametrů zkoušeného vzorku v jasně stanovených mezích (např. snížení výšky stěny, zvětšení tloušťky dílčích materiálů, zmenšení vzdálenosti sloupků) nevyžaduje žádné další posouzení.

Rozšířená aplikace výsledků zkoušek je potřeba tam, kde změnou konstrukce (oproti zkušebnímu vzorku) překračujeme možnosti přímé aplikace výsledků zkoušek. (např. zaměňujeme některé materiály,  zmenšujeme profily sloupků apod.). I vytvoření rozšířené aplikace má své hranice. V některých případech může být jediným řešením výpočet anebo provedení nové zkoušky.


 

POKYNY PRO NEJVHODNĚJŠÍ NÁVRH A VÝROBU KONSTRUKCE VZORKU

Řada pokynů vychází z principů přímé aplikace. Jednoduché pravidlo: využít protokol na horší alternativy konstrukcí je vždy snazší...

1/ Volte maximální zatížení - pokud např. stavíte zatím jen bungalovy, zvažte zatížení i dvoupodlažního domu;

2/ Profily sloupků minimalizujte. Pokud u vaší skladby předpokládáte, že se k nim oheň po dobu zkoušky nedostane, není potřeba je naddimenzovávat kvůli odhořívání;

3/ Osové vzdálenosti sloupků volte naopak, co největší. V praxi pak můžete realizovat menší rozestupy podle potřeby;

4/ Do skladby volte co nejmenší tloušťky všech materiálů. Opět platí pravidlo, že je pak v praxi můžete bez obav zvětšovat;

5/ Pozor na rozdíly mezi čedičovou a skelnou vatou. Skelná izolace se začíná tavit již při 700°C, ale při zkoušce působí vyšší teploty. Pokud vyzkoušíte vzorek se skelnou vlnou, můžete bez obav (nutno konzultovat) využívat i izolace čedičové (za předpokladu shody ostatních vlastností);

6/ Pokud neusilujete o získání klasifikace třídy DP2 (např. nechcete stavět školky apod.) není nutné volit takovou skladbu, která v době trvání požární odolnosti nepustí oheň na nosnou dřevěnou konstrukci. Může být vhodnější zvolit větší dřevěné profily a kalkulovat s odhoříváním sloupků. Tím můžete ušetřit na velkoplošných materiálech;

7/ Vzhledem k finanční náročnosti zkoušky může být vhodné posouzení skladby nejprve výpočtem. Pak může dojít ještě ke změnám skladby a vyzkoušena konstrukce bez nečekaných překvapení (a ztracených finančních prostředků);

8/ Nejste první, kdo zkoušku požární odolnosti provádí. Pracovníci laboratoře mají řadu zkušeností a rozhodně se vám vyplatí konzultovat s nimi jakékoliv pochybnosti a nejistoty;

9/ V některých případech může být výhodné spojení sil s některou společností, která již zkoušky hotové má, nebo která o jejich realizaci uvažuje. Seznam firem a výrobků, které byly již zkoušeny naleznete např. v databázi vedenou společností Fires anebo Pavus;

10/ Pro Vaši lepší orientaci můžete využít přehledu různých skladeb s deklarovanými hodnotami požární odolnosti, který jsme pro Vás sestavili. Tyto hodnoty jsou extrahovány z volně dostupných zdrojů a za určitých podmínek můžete tyto protokoly využít...


STĚNY

Rozměr vzorku stěny má být 3x3m. Jeli skutečná výška konstrukce menší než 3m, měl by mít vzorek výšku reálné konstrukce. Pokud je konstrukce ve skutečnosti vyšší nebo širší, musí být tento rozměr právě 3m (pokud nevyužijeme služeb laboratoře se speciální větší zkušební pecí). V případě, že skutečné panely mají výšku mezi 3 a 3,5 metry, může být výsledná požární odolnost na tuto výšku dodatečně přepočítána. Vzorek pro zkoušku maloformátových panelů dřevostaveb bude mít šířku 3m a výšku podle své skutečné výšky (prakticky půjde o spojení několika panelů, abychom dosáhli šířky 3m).


STROPY, STŘEŠNÍ KONSTRUKCE

Rozměr vzorku stropu nebo střešní konstrukce je jiný než u stěn. Pokud je skutečná šířka konstrukce rovna nebo menší než 3m, bude vzorek mít tento skutečný rozměr. V opačných případech bude čistá šířka  vzorku právě 3m. Délka vzorku musí být rovněž skutečná, avšak ne delší než cca 4,5m, přičemž požáru jsou vystaveny pouze 4 metry.


VELIKOST A PRŮBĚH POŽÁRNÍHO ZATÍŽENÍ (INTENZITY OHNĚ)

09-POZAR-06-CIDLO

Termoelektrické články orientované v prostoru pece slouží k regulování požárního zatížení, aby probíhalo ve vymezených teplotách. Přichycení článků nesmí ovlivňovat chování panelu a musí být zajištěno, aby po celou dobu zkoušky zůstaly na vymezených místech a po celou dobu zkoušky zůstalo funkční určené minimální množství (z požadovaného počtu může selhat pouze jedno čidlo).

JAK OVLIVŇUJE PRŮBĚH ZKOUŠKY STĚN KONEČNOU KLASIFIKACI
(ODKUD SE HODNOTY ZÍSKÁVAJÍ)

Zkouška probíhá podle předem přesně daného scénáře, který určuje teplotu v peci v určitý čas (normová křivka). V průběhu zkoušky je zaznamenáno, jak vzorek vyhověl různým kritériím. Po provedení zkoušky, kde jsou všechna kritéria pečlivě sledována a zaznamenávána jsou tyto informace přeneseny do protokolu o zkoušce. Tento protokol sám o sobě ještě nemůže sloužit k deklaraci požární odolnosti. Dokument, který převede poněkud složitou řeč čísel a značek do srozumitelného označení (např. REI 45) se nazývá protokol o klasifikaci požární odolnosti. Ten vzniká na základě normy o požární klasifikaci (ČSN EN 13501-2+A1:2010/2). Při sestavování klasifikační označení (např. již zmíněné REI 45) platí určitá pravidla. Jak by vypadala klasifikace, kdyby na vzorku bylo změřeno vše, co lze měřit je v následující tabulce (ve skutečnosti to není možné, protože některé značky se vztahují např. k otvorovým výplním, jiné ke komínům apod.).


Příklad umístění termoelektrických článků a místa měření deformací na vzorku dřevěné rámové konstrukce:

MAXIMÁLNÍ TEPLOTA

a/ cca 15mm od horního okraje vzorku v polovině jeho šířky;

b/ cca 15mm od horního okraje vzorku na sloupku cca 15mm od spáry desek;

c/ cca 15mm od styku svislé a vodorovné spáry desek;

d/ cca 100mm od bočního okraje vzorku v polovině jeho výšky;

e/ v polovině šířky vodorovné spáry s odstupem cca 15mm od spáry;

f/ v polovině výšky svislé spáry s odstupem cca 15mm od spáry.

PRŮMĚRNÁ TEPLOTA

U zkušebních vzorků stěn s proměnnou skladbou (rámové konstrukce), tj. obsahující oddělené plochy =/> 0,1m2, u nichž se předpokládá rozdílná úroveň izolačních vlastností, musí být každá oddělená plocha jednotlivě sledována z hlediska růstu průměrné teploty. Růst průměrné teploty se musí měřit termoelektrickými články rozmístěnými na každé oddělené ploše. Na každých 1,5m2 vzorku nebo jejich části se umístí jedno čidlo, avšak nejméně dvě čidla se musí osadit na každou oddělenou plochu.

DEFORMACE

Měří se ve středu vzorku a 50mm od okraje poloviny výšky svislé hrany.

09-POZAR-07-CIDLA

Schéma rozmístění termoelektrických článků a míst měření deformací na vzorku dřevěné rámové konstrukce

Tato tabulka je ve skutečnosti šablonou, podle které se klasifikace sestavuje. Ze všech možných značek se však vyberou jen ty, které byly při zkoušce sledovány a nebyly po danou dobu (t) porušeny.
Nás budou pro běžné zkoušky stěn, stropů a střešních panelů dřevostaveb zajímat pouze zvýrazněné značky v šabloně. Malé písmeno t popisuje dobu, po kterou jsou splněna všechna kritéria k tomuto času připojená. Například REI 30 říká, že po 30 minut nebyla porušena kritéria nosnosti, celistvosti a izolace. Konstrukce však může být charakterizována vícero hodnotami. Pokud při zkoušce v předchozím příkladu dojde v 35 minutě k porušení izolace, ale nosnost i celistvost vydrží přes 45 minut, může být tato konstrukce označena ještě značkou RE 45 atd.

09-POZAR-06-TABULKA


NOSNOST - R

MEZNÍ DEFORMACE (překročení hodnoty: výška vzorku / 100 [mm])
a
MEZNÍ RYCHLOST DEFORMACE (3 x výška vzorku / 1000 [mm/minutu])
Účelem sledování nosnosti je stanovení doby, po kterou nedoje za působení požáru k jakékoliv ztrátě konstrukční stability.
Deformace vzorků při zkoušce požární odolnosti jsou způsobeny konstrukčním a/nebo tepelným působením. Nosnost konstrukce (kritérium označované symbolem R) se prokazuje nepřekročením specifické velikosti deformace společně s rychlostí jejího průběhu při stanoveném zatížení. Zatížení vzorku může být vyvoláváno hydraulicky, mechanicky nebo pomocí závaží a vyvozuje se min. 15 minut před zahájením zkoušky.
Velikost deformace se zjišťuje úchylkoměrem. U nosných stěn se sleduje snížení (případně zvýšení) výšky vzorku minimálně na každé jeho straně, a vyjadřuje se zápornou hodnotou (svislé) deformace. Vodorovná deformace se měří ve středu vzorku a v polovině výšky svislé hrany ve vzdálenosti 50mm od okraje vzorku. Pro klasifikaci nosnosti je rozhodující pouze svislá deformace, ale informace o vodorovné deformaci mohou být využity při rozšířené aplikaci výsledků zkoušky.
V případě nosných stropů a střešních konstrukcí se měří průhyb obvykle uprostřed jejich rozpětí nebo v jejich nejkritičtějším místě. Deformace se zaznamenávají v 60 vteřinovém intervalu. Pro rozšířenou aplikaci může být četnost měření vyšší.


CELISTVOST - E

09-POZAR-05-POLSTAREKTRHLINY NEBO OTVORY PŘEVYŠUJÍCÍ DANÉ MEZE

(6mm měrka spár projde vzorkem tak, aby vyčnívala do pece a lze s ní pohybovat v     délce 150mm podél spáry nebo 25mm měrka projde skrze spáru až do pece)
nebo
VZNÍCENÍ BAVLNĚNÉHO POLŠTÁŘKU
(po přiložení bavlněného polštářku dojde do 30 vteřin k jeho vznícení)
nebo
TRVALÉ PLAMENNÉ HOŘENÍ NA NEEXPONOVANÉ STRANĚ
(na neohřívané straně vznikne souvislé plamenné hoření po dobu delší než 10 vteřin)
Účelem sledování celistvosti je stanovení doby, po kterou nedojde k průniku plamenů a horkých plynů skrze požáru vystavenou konstrukci.
V případě celistvosti záleží na tom, zda bude vzorek klasifikován i pro izolaci. Pokud ano, dojde k porušení celistvosti při porušení kteréhokoliv ze tří kritérií. Není-li vzorek klasifikován i pro izolaci, rozhoduje o porušení celistvosti pouze vznik spár nebo souvislé hoření.
Jedním z kritérií porušení celistvosti je vznik spár. Spárové měrky 6 a 25mm se používají střídavě a bez nadměrné síly. V případě, že alespoň jedna měrka projde podle určených kritérií vzorkem, zaznamená se čas a pozice tohoto porušení celistvosti.
Dalším kritériem porušení celistvosti je vznícení bavlněného polštářku, který se přikládá k povrchu panelu s odstupem alespoň 30mm. Polštářek se musí do určené doby vznítit, přičemž pouhé jeho zuhelnatění se neakceptuje. Sleduje se čas a místo vznícení polštářku.


IZOLACE - I

VZRŮST PRŮMĚRNÉ TEPLOTY
(zvýšení průměrné teploty o více než 140°C nad průměrnou teplotu povrchu na počátku    zkoušky)
nebo
VZRŮST MAXIMÁLNÍ TEPLOTY
(zvýšení maximální teploty v kterémkoliv místě o více než 180°C nad průměrnou teplotu     povrchu na počátku zkoušky)
Účelem sledování izolace je stanovení doby, po kterou nedojde ke vznícení neexponované strany konstrukce, jakéhokoliv materiálu v její blízkosti nebo nebyly ohroženy osoby v její blízkosti.
Aby bylo možné stanovit průměrné a maximální povrchové teploty, musí být na nezahřívaných stranách panelů připevněny termoelektrické články.
Důvodem měření průměrné teploty na neohřívané straně vzorku je obecné hodnocení izolace (kritérium označované symbolem I) zkušebního vzorku při zanedbání lokálních horkých míst.
Další termočlánky umístěné na neohřívané straně mají za úkol hodnocení izolace (I) v místech, kde se naopak předpokládá výskyt maximálních povrchových teplot (spoje, oslabení apod.). Aby bylo porušena izolace, musí dojít k překročení alespoň jednoho z kritérií. Pokud však dojde při zkoušce k porušení kritéria R nebo E, automaticky se za nesplněné považuje i kritérium izolace.


RADIACE - W

PŘEKROČENÍ MAXIMÁLNÍ ÚROVNĚ RADIACE
(maximální hodnota radiace na neexponované straně přesáhne 15 kW/m2)
Účelem sledování radiace je stanovení doby, po kterou nedojde vlivem působení sálavého tepla neexponované strany konstrukce k přenosu požáru na sousední materiály nebo nedojde k ohrožení osob v její blízkosti. Radiace se měří pomocí radiometrů.
Prvek vyhovující kritériu I - izolace, lze klasifikovat i jako W - radiace po stejnou dobu. Porušení kritéria celistvosti způsobené vzniklými spárami nebo vznikem souvislého hoření znamená porušení kritéria radiace. Zaznamenává se celý časový průběh radiace.

PŘIPRAVUJEME PRO VÁS ČLÁNEK, KTERÝ VÁS SEZNÁMÍ S PRŮBĚHEM ZKOUŠKY POŽÁRNÍ ODOLNOSTI A NA KONKRÉTNÍCH PŘÍPADECH VÁM POPÍŠE ZPŮSOB KLASIFIKOVÁNÍ VÝSLEDKŮ PODLE CHOVÁNÍ VZORKU PŘI ZKOUŠCE >>> Najdete jej v říjnu 2010 mezi Články/Články redakce portálu


Na závěr bych velmi rád poděkoval technickému řediteli a vedoucímu zkušební laboratoře ing. Štefanu Rástockému ze společnosti FIRES, s.r.o., za čas a energii, kterou ochotně věnoval řadě konzultací a korekcí, jež přispěli k vytvoření a dokončení tohoto článku.