V stavebnej praxi je požiarna odolnosť oceľových konštrukcií kľúčovým parametrom bezpečnosti. Oceľ síce patrí medzi nehorľavé materiály, no pri vystavení vysokým teplotám rýchlo stráca svoju pevnosť a nosnosť. Už okolo 500 °C klesá pevnosť bežnej konštrukčnej ocele približne na polovicu jej pôvodnej hodnoty. Nechránená oceľová konštrukcia preto v požiari vydrží odolávať len veľmi krátky čas, zvyčajne 5 – 20 minút pokým nastane kolaps.
Aby sa zabránilo predčasnému zlyhaniu a zrúteniu nosných prvkov počas požiaru, musia oceľové konštrukcie spĺňať predpísanú požiarnu odolnosť, teda vydržať pôsobenie ohňa po určitý minimálny čas. Len tak je možné zabezpečiť stabilitu stavby počas evakuácie osôb a zásahu hasičov a zabrániť rýchlemu šíreniu požiaru do ďalších častí objektu.
Čo znamená požiarna odolnosť oceľových konštrukcií?
Požiarna odolnosť vyjadruje schopnosť konštrukcie odolávať požiaru po stanovený čas bez straty jej funkcie. Klasifikuje sa hlavne pomocou kritérií R, E, I spolu s číselným údajom v minútach. Písmená označujú, akú vlastnosť si konštrukcia zachováva počas požiaru po daný čas:
- R (nosnosť) – schopnosť nosnej konštrukcie udržať si vlastnosť mechanického zaťaženia a stabilitu počas požiaru. Pre oceľové nosné prvky je kritérium R najdôležitejšie, keďže rozhoduje o tom, či sa konštrukcia nezrúti.
- E (tesnosť) – schopnosť prvku zabrániť prieniku ohňa a horúcich plynov do ďalších častí budovy alebo konštrukcie. Tento aspekt je podstatný hlavne pri stenách, stropoch a dverách, ktoré majú oddeliť požiarne úseky.
- I (izolácia) – schopnosť konštrukcie obmedziť prestup tepla na neexponovaný povrch pod stanovený limit. Znamená to, že na odvrátenej strane konštrukcie sa nebezpečne nezvýši teplota po daný čas.
Okrem týchto základných kritérií existujú aj doplnkové klasifikácie pre špecifické požiadavky, ako sú: obmedzenie sálavého tepla (W), tesnosť proti prieniku dymu (S), mechanická odolnosť voči nárazu (M), samouzatváranie (C), odolnosť proti prenikaniu spalín pri vyhorení sadzí (G) alebo schopnosť protipožiarneho obkladu chrániť podkladový materiál pred vznietením (K).
Vplyv požiarnej odolnosti na ochranu života a stability budovy
Zabezpečenie dostatočnej požiarnej odolnosti priamo súvisí s ochranou života a majetku. Konštrukcia, ktorá vydrží požiar požadovaný čas, poskytuje čas na evakuáciu osôb a zásah hasičov, a tiež znižuje riziko predčasného kolapsu budovy. Požiarne odolné nosné prvky udržia stavbu stáť počas požiaru, čím bránia dominovému zrúteniu ďalších častí objektu.
Požiarna odolnosť oceľových prvkov je teda jedným zo základných pilierov pasívnej požiarnej ochrany stavby. Pomáha udržať stabilitu a funkčnosť objektu po nevyhnutne dlhý čas, čím výrazne zvyšuje šance na bezpečnú evakuáciu a záchranu budovy.
Tabuľka požiarnej odolnosti stavebných prvkov
Každý projekt stavby musí rešpektovať normové požiadavky na požiarnu bezpečnosť. Súčasťou toho je aj predpísaná požiarna odolnosť jednotlivých nosných a deliacich prvkov budovy. Tá určuje, ako dlho musí konkrétny stavebný prvok odolávať účinkom požiaru bez straty stability, celistvosti alebo izolačných vlastností.
Minimálne hodnoty požiarnej odolnosti sú stanovené na základe viacerých parametrov stavby, najmä podľa jej kategórie požiarnej bezpečnosti, účelu využitia, výšky, rozlohy či predpokladaného požiarneho zaťaženia. Najvyššou triedou požiarnej odolnosti je trieda A, pričom E je budova bez protipožiarnej ochrany.
| Trieda požiarnej odolnosti budovy | Trieda požiarnej odolnosti stavebných prvkov | |||||
| Hlavná nosná konštrukcia | Konštrukcia strechy | Strop | Vonkajšia stena | Vnútorná stena | Strešné prekrytie | |
| A | R 240 | R 30 | REI 120 | EI 120 | EI 60 | E 30 |
| B | R 120 | R 30 | REI 60 | EI 60 | EI 30 | E 30 |
| C | R 60 | R 15 | REI 60 | EI 30 | EI 15 | E 15 |
| D | R 30 | (-) | REI 30 | EI 30 | (-) | (-) |
| E | (-) | (-) | (-) | (-) | (-) | (-) |
Legenda:
R – nosnosť pri požiari (v minútach), určená podľa technických noriem pre posudzovanie požiarnej odolnosti stavebných prvkov,
E – celistvosť pri požiari (v minútach),
I – izolačná schopnosť proti prestupu tepla (v minútach),
(-) – nepredpisujú sa požiadavky.
Ako zabezpečiť požiarnu odolnosť oceľových konštrukcií
Oceľové konštrukcie majú vynikajúce vlastnosti pri bežných podmienkach, avšak pri pôsobení ohňa ich mechanická pevnosť prudko klesá. Na rozdiel od betónu či dreva, oceľ v požiari nehorí ani nedegraduje chemicky, ale vysoká teplota ju štruktúrne oslabuje.
Už pri cca 500 – 600 °C si oceľ zachová len okolo 40 – 50 % pôvodnej pevnosti. To znamená, že nosník alebo stĺp, ktorý bezpečne unesie záťaž za normálnej teploty, môže po niekoľkých minútach v požiari podľahnúť deformáciám a stratiť schopnosť niesť celú konštrukciu. V dôsledku toho hrozí kolaps poschodí alebo celej stavby vo veľmi krátkom čase.
Je dôležité rozlišovať reakciu na oheň a požiarnu odolnosť materiálu. Oceľ má reakciu na oheň A1. Je nehorľavá, čiže neprispieva k intenzite požiaru, pretože neuvoľňuje teplo ani dym. Z pohľadu požiarnej bezpečnosti stavby to však nepostačuje, lebo požiarna odolnosť oceľového profilu je bez ochrany veľmi nízka, len spomínané R5 až R20 minút.
Z tohto dôvodu musíme oceľ dodatočne chrániť, aby si nosné prvky udržali stabilitu počas požadovaného času, aspoň 30, 60 či 90 minút podľa predpisov. Požiarna ochrana ocele sa stáva nevyhnutnou v každej budove, kde oceľové stĺpy či nosníky nesú poschodia, schodiská alebo iné kritické časti. Bez nej by aj malý požiar mohol spôsobiť postupné zlyhanie celej konštrukcie.
Bežné spôsoby zvýšenia požiarnej odolnosti oceľových konštrukcií
Na predĺženie doby, počas ktorej oceľ odolá ohňu, sa v praxi používajú viaceré pasívne protipožiarne opatrenia. Medzi najrozšírenejšie patria:
Obklady a opláštenie ocele nehorľavými materiálmi
Oceľové prvky je možné obložiť protipožiarnymi doskami alebo obmurovať tehlami či tvárnicami. Tieto obklady fungujú ako tepelný štít, ktorý izoluje oceľ od ohňa a spomaľuje jej prehrievanie. Esteticky sa dajú zakryť do konštrukcie, nevýhodou je však zvýšenie objemu a hmotnosti prvkov.
Protipožiarne nástreky (omietky)
Špeciálne ohňovzdorné omietky alebo nástrekové hmoty sa aplikujú v hrubej vrstve priamo na oceľ. Ide najčastejšie o cementové alebo vermikulitové omietky s vláknami, ktoré pri požiari izolujú oceľ a odolávajú vysokým teplotám. Nástreky sú účinné a relatívne lacné, ale majú neestetický vzhľad a používajú sa skôr v priemyselných či skrytých priestoroch.
Protipožiarne nátery (intumescentné nátery)
Moderná a veľmi populárna metóda. Na oceľ sa nanesie tenká vrstva špeciálneho náteru, ktorý pri vysokých teplotách chemicky reaguje a napení sa do hrubej ochrannej vrstvy. Intumescentné nátery zachovajú pôvodný vzhľad konštrukcie, sú ľahké a neovplyvňujú tvar prvkov. V súčasnosti ide o najpoužívanejší spôsob protipožiarnej ochrany oceľových konštrukcií. Podľa štatistík tvorí asi 70 % aplikácií v stavebníctve (zvyšok pripadá na obklady doskami ~25 % a omietky ~5 %)
Každá z uvedených metód má svoje výhody a obmedzenia. Výber vhodného riešenia závisí od typu projektu. V reprezentatívnych priestoroch s priznanou oceľou sa preferujú intumescentné nátery kvôli estetike, v technických priestoroch môžu byť praktickejšie omietky či obklady. Často sa využíva aj kombinácia opatrení.
Protipožiarne nátery: moderné riešenie pre oceľové konštrukcie
Intumescentný náter je špeciálnym náterom, ktorý pri vysokých teplotách napeníí a vytvorí na povrchu ocele hrubú izolačnú vrstvu podobnú zuhoľnatenej pene. Za normálnych okolností vyzerá ako bežná farba. Ak však teplota okolia dosiahne hraničnú hodnotu (zvyčajne okolo 200 – 300 °C), spustí sa chemická reakcia, pri ktorej sa náter rozkladá a uvoľňujú sa plyny, ktoré niekoľkonásobne expandujú jeho objem.
Počas niekoľkých sekúnd môže tenká náterová vrstva hrubá napríklad len 1 mm napeniť až na 50 mm. Táto uhlíková pena je tepelne veľmi odolná a výborne izoluje oceľ od ohňa, čím spomaľuje jej zohrievanie. Intumescentný náter tak fakticky predlžuje čas do prekročenia kritickej teploty ocele.
Intumescentné náterové systémy sa navrhujú podľa požadovanej triedy požiarnej odolnosti, ktorú majú zabezpečiť. Výrobca pre konkrétny náter poskytuje tabuľky hrúbok vrstvy potrebných pre dosiahnutie R 30, R 60, R 90 atď. V praxi sú bežne dostupné nátery pre 30 až 120 minút odolnosti.
Napríklad náter Jotun Steelmaster 90SB je certifikovaný pre R 30, R 60, R 90 aj R120. Vyššie časy už často vyžadujú veľmi hrubé vrstvy alebo iný typ ochrany, preto sa v bežných budovách kombinujú aj s doplnkovými opatreniami.
Kategórie použitia protipožiarnych náterov
Intumescentné nátery musia spoľahlivo fungovať nielen v laboratórnom teste, ale aj v reálnych podmienkach počas celej životnosti. Európske hodnotenia (ETA podľa EAD 350402-00-1106, pôvodne smernica ETAG 018-2) preto rozdeľujú tieto nátery do kategórií podľa prostredia, v ktorom môžu byť použité.
| Typ | Popis |
|---|---|
| X | Náter vhodný do všetkých prostredí – interiérových aj vonkajších, plne exponovaných poveternostným vplyvom. (Náter typu X odolá aj dažďu, mrazu a UV žiareniu, ak je aplikovaný podľa predpisu, často s vhodným vrchným náterom.) |
| Y | Náter pre vnútorné a čiastočne exponované prostredie. Znesie aj nízke teploty pod 0 °C, no nesmie byť vystavený priamemu dažďu a má obmedzenú odolnosť voči UV žiareniu. Typ Y pokrýva napríklad použitie v nevykurovaných halách, pod prístreškami a podobne. |
| Z1 | Náter pre vnútorné priestory s vysokou vlhkosťou (relatívna vlhkosť ≥ 85 %), napr. práčovne, bazény, výrobné haly s vlhkým procesom. Nie je určený do mrazu ani exteriéru. |
| Z2 | Náter pre bežné vnútorné prostredie s vlhkosťou do 85 % (kancelárie, obchodné priestory a pod.), bez výskytu mrazu. |
Vyššie uvedené kategórie zaručujú, že ak je náter správne aplikovaný a udržiavaný, nestratí svoje protipožiarne vlastnosti ani v daných podmienkach.
Pri špecifikácii protipožiarneho náteru je preto nutné zohľadniť aj prostredie. Iný produkt použijeme do interiéru administratívnej budovy , iný na oceľovú konštrukciu pod prístreškom alebo v otvorenom exteriéri.
Ako vybrať správny protipožiarny náter
Správna voľba protipožiarneho systému závisí od viacerých faktorov. Dôležité je nielen dosiahnutie požadovanej triedy požiarnej odolnosti, ale aj zohľadnenie konkrétneho prostredia, v ktorom bude konštrukcia umiestnená. Reagujúce (intumescentné) nátery sa preto delia podľa kategórií použitia. Od interiérov, cez čiastočne chránené priestory až po úplne exponované vonkajšie prostredia. Ďalším parametrom náteru, ktorý by ste mali zohľadniť je jeho antikorózna, prípadne chemická ochrana.
Na trhu je dostupné široké spektrum protipožiarnych náterov, ktoré sú určené špeciálne pre oceľové konštrukcie. Medzi špičku patria náterové systémy značiek Nor-Maali a Jotun, ktoré majú sú testované a certifikované podľa prísnych európskych noriem. Produkty z ich portfólia umožňujú efektívne ochrániť konštrukcie tak, aby spĺňali požadovanú požiarnu odolnosť a zároveň poskytli spoľahlivú antikoróznu ochranu počas celej životnosti stavby.
