Bezpieczeństwo pożarowe dachów. Reakcja na ogień i rozprzestrzenianie ognia przez dachy – cz. I

Pożary poddaszy i dachów w statystykach Państwowej Straży Pożarnej stanowią istotną pozycję zdarzeń. Większość tego typu przypadków dotyczy budownictwa kategorii zagrożenia ludzi (ZL), w szczególności ZL IV (budynki mieszkalne), gdzie poddasza w sposób naturalny są wykorzystywane jako pomieszczenia mieszkalne (fot. 1, 2). Nie można jednak pominąć pożarów dachów w budynkach o innym przeznaczeniu, w tym użyteczności publicznej (fot. 3, 4) lub produkcyjno-magazynowych. Szczególnie jest to groźne w obiektach jednokondygnacyjnych, gdzie w przypadku powstania pożaru wewnątrz zarówno konstrukcja dachu, jak i jego pokrycie są narażone na bezpośrednie działanie ognia (fot. 5, 6).

Fot. 1 Pożar poddasza i dachu budynku jednorodzinnego (fot. Zbigniew Woźniak)

Fot. 2 Pożar dachu budynku wielorodzinnego (fot. JRG1 Katowice)

Pożary przekryć i konstrukcji dachowych, w zależności od rodzaju użytych materiałów do ich wykonania, mogą być wywołane czynnikami zewnętrznymi, np.:

– przeniesienie ognia z innego budynku,

– inicjacja pożaru na skutek wyładowania atmosferycznego,

– zaprószenie itp.,

lub też czynnikami działającymi na dach od wewnątrz budynku, gdzie elementy dachu narażone są na działanie ognia zgodnie z rozwojem pożaru. O ile w pierwszym przypadku zastosowanie niepalnego pokrycia w znaczącej większości zdarzeń eliminuje możliwość powstania i rozprzestrzeniania się ognia (swobodny dostęp do tlenu, ale brak materiałów palnych), o tyle w przypadku pożaru wewnątrz budynku zgromadzone w obiekcie materiały palne, np. wyposażenia wnętrz, podsycają pożar, a przez:

– konwekcję (unoszenie),

– radiację (promieniowanie) i ewentualnie

– w przypadku dobrych przewodników przez kondukcję (przewodzenie)

dach i jego konstrukcja narażone są na działanie ognia.

Fot. 3 Pożar poddasza i dachu kościoła (fot. Bartłomiej Karczewski)

Fot. 4 Pożar poddasza i dachu budynku klubu fitness (fot. OSP Łubie)

Wymagania ogólne

Polskie przepisy z zakresu budownictwa, w tym bezpieczeństwa pożarowego, wynikające bezpośrednio z rozporządzenia UE [1], a w szczególności z drugiego wymagania podstawowego (odnoszącego się do bezpieczeństwa pożarowego obiektów budowlanych) – w tym najistotniejszy z tych przepisów, rozporządzenie [2] – w sposób precyzyjny określają wymagania z zakresu bezpieczeństwa pożarowego dla przekryć i konstrukcji dachowych. Rozporządzenie [2] zawiera szczegółowe zapisy z tego zakresu, wśród których do najistotniejszych należy zaliczyć:

– elementy budynku związane z konstrukcją dachu lub jego przekryciem, odpowiednio do ich klasy odporności pożarowej, powinny spełniać, z wyjątkami, co najmniej wymagania określone w tab. 1;

Tab. 1 Wymagania, jakie powinny spełniać elementy budynku, na podstawie § 216 [2]

– elementy wymienione w tab. 1 nie powinny rozprzestrzeniać ognia, przy czym w wybranych przypadkach dopuszcza się, żeby elementy dachu słabo rozprzestrzeniały ogień, np. konstrukcja dachu i jego przekrycie w budynku niskim, PM, o maksymalnym obciążeniu ogniowym 1000 MJ/m² (§ 216);

– przekrycie dachu budynku niższego, usytuowanego bliżej niż 8 m lub przyległego do ściany z otworami budynku wyższego, z wyjątkami, w pasie o szerokości 8 m od tej ściany nie powinno rozprzestrzeniać ognia oraz w pasie tym:

– konstrukcja dachu powinna mieć klasę odporności ogniowej co najmniej R 30,

– przekrycie dachu powinno mieć klasę odporności ogniowej co najmniej RE 30 (§ 218);

– przekrycie dachu o powierzchni większej niż 1000 m² nie powinno rozprzestrzeniać ognia, a palna izolacja cieplna przekrycia powinna być oddzielona od wnętrza budynku przegrodą o klasie odporności ogniowej nie niższej niż RE 15 (§ 219).

Rozporządzenie [2] przewiduje wiele wymagań uzależnionych od rodzaju przekrycia dachu, wśród których można wymienić m.in.:

– dopuszcza się stosowanie klap dymowych z materiałów łatwo zapalnych w dachach i stropodachach (§ 216);

Fot. 5 Pożar pomieszczeń budynku parterowego (fot. Wrocław z wyboru)

Fot. 6 Pożar wszystkich elementów, w tym dachu, budynku parterowego (fot. Wrocław z wyboru)

– w budynkach ZL III, ZL IV i ZL V poddasze użytkowe przeznaczone na cele mieszkalne lub biurowe powinno być oddzielone od palnej konstrukcji i palnego przekrycia dachu przegrodami o klasie odporności ogniowej: w budynku niskim – EI 30, w budynku średniowysokim i wysokim – EI 60 (§ 219);

– w budynku z przekryciem dachu rozprzestrzeniającym ogień ściany oddzielenia przeciwpożarowego należy wyprowadzić ponad pokrycie dachu na wysokość co najmniej 0,3 m lub zastosować wzdłuż ściany pas z materiału niepalnego o szerokości co najmniej 1 m i klasie odporności ogniowej EI 60, bezpośrednio pod pokryciem; przekrycie na tej szerokości nie powinno rozprzestrzeniać ognia (§ 235);

– jeżeli jedna ze ścian zewnętrznych usytuowana od strony sąsiedniego budynku lub przekrycie dachu jednego z budynków rozprzestrzenia ogień, to odległość między zewnętrznymi ścianami budynków niebędącymi ścianami oddzielenia przeciwpożarowego należy zwiększyć o 50%, a jeżeli dotyczy to obu ścian zewnętrznych lub przekrycia dachu obu budynków – o 100% (§ 271);

– najmniejszą odległość budynków ZL, PM, IN od granicy lasu należy przyjmować jak odległość ścian tych budynków od ściany budynku ZL z przekryciem dachu rozprzestrzeniającym ogień (§ 271);

– jednokondygnacyjny, nadziemny garaż otwarty, mający formę zadaszenia miejsc postojowych z odkrytymi drogami manewrowymi, powinien mieć elementy konstrukcji i przekrycia dachu niekapiące pod wpływem wysokiej temperatury (§ 274);

– ściana oddzielenia przeciwpożarowego w budynku tymczasowym przeznaczonym na stały pobyt ludzi powinna być wysunięta co najmniej o 0,6 m poza lico ścian zewnętrznych i ponad palne pokrycie dachu (§ 286);

– budynek tymczasowy może być przeznaczony na cele widowiskowe lub inne zgromadzenia ludzi, jeżeli dach lub stropodach mają przekrycie co najmniej trudno zapalne (§ 287).

Fot. 7 Pożar palnego pokrycia dachu kamienicy (fot. TVN Warszawa)

Fot. 8 Pożar konstrukcji dachu kościoła z niepalnym pokryciem (fot. Lech Kamiński)

Wymagania szczegółowe z zakresu reakcji na ogień i rozprzestrzeniania ognia przez dachy

Występujące w przepisach ogólnych określenia, np. łatwo zapalne, nierozprzestrzeniające ognia, niekapiące, znajdują swoje precyzyjne wyjaśnienie w normach, np. PN-EN 13501-1:2008 A1:2010 Klasyfikacja ogniowa wyrobów budowlanych i elementów budynków – Część 1: Klasyfikacja na podstawie wyników badań reakcji na ogień [3] tab. 2; PN-ENV 1187:2004 A1:2007 Metody badań oddziaływania ognia zewnętrznego na dachy [4]; Instrukcji ITB 401/2004: Przyporządkowanie określeniom występującym w przepisach techniczno-budowlanych klas reakcji na ogień według PN-EN [5], zostały również wyjaśnione w załączniku nr 3 do rozporządzenia [2], co zostało dodatkowo zapisane w § 208a tego rozporządzenia: Określeniom użytym w rozporządzeniu: niepalny, niezapalny, trudno zapalny, łatwo zapalny, niekapiący, samogasnący, intensywnie dymiący, odpowiadają klasy reakcji na ogień zgodnie z załącznikiem nr 3 do rozporządzenia.

Tab. 2 Wyroby budowlane z wyłączeniem posadzek – w tym wykładzin podłogowych

Norma [4] przewiduje cztery typy badań oddziaływania ognia zewnętrznego na dachy, co odpowiada metodom wykorzystywanym do oceny w różnych krajach europejskich:

badanie 1 – z płonącymi żagwiami;

badanie 2 – z płonącymi żagwiami i wiatrem;

badanie 3 – z płonącymi żagwiami, wiatrem i dodatkowo promieniowaniem cieplnym;

badanie 4 – dwuetapowa metoda, łącząca w sobie badanie z płonącymi żagwiami, wiatrem i dodatkowo z promieniowaniem cieplnym.

W polskich przepisach [2] wymagane jest badanie wg metody 1, stąd też występujące oznaczenie (t1). Metoda przewiduje w zależności od deklarowanego nachylenia dachu dwa badawcze nachylenia połaci dachowej. Przy deklaracji nachylenia dachu do 20° próbkę badamy przy nachyleniu 15°, w przypadku przewidzianego nachylenia dachu powyżej 20° próbkę bada się pod nachyleniem 45°.

Próbki do badań (po cztery sztuki dla każdego nachylenia, rys.) o wymiarach minimum 0,8 m szerokość i 1,8 m długość powinny być reprezentatywne we wszystkich szczegółach praktycznego zastosowania (z wyjątkiem podkładów standardowych, które dobiera się odpowiednio dla jak najszerszego zastosowania pokrycia, np. profilowana blacha, panele płyty wiórowej, płyta wapniowo-krzemianowa), z uwzględnieniem zarówno podkładów, jak i rodzaju oraz liczby warstw materiałów dachowych (łącznie z izolacjami, barierami paroszczelnymi itp.), a także połączeń między warstwami (przewiduje się kilka typów połączeń), przy czym krawędzie próbki nie mogą być zabezpieczone.

Rys. Przykładowe próbki do badania oddziaływania ognia zewnętrznego na dachy (archiwum ITB)

Źródłem ognia jest wełna z drewna miękkiego (sosna, jodła, świerk), o ustalonej wilgotności 8–12%, umieszczona w standardowym koszu drucianym o wymiarach 300 x 300 x 200 mm, w ilości 600±10 g, który podpala się z czterech stron w ciągu 10 sekund.

Badanie może być zakończone wcześ­niej, jeżeli:

– w oczywisty sposób nie następuje pojawienie się ognia (płomienie, tlenie, dym),

– płomienie osiągnęły krawędź próbki,

– nastąpiła penetracja ognia,

– istnieje zagrożenie dla bezpieczeństwa personelu lub możliwość uszkodzenia urządzeń.

Podczas badania obserwuje się przesuwanie frontu płomienia (jego podstawy), a w przypadku dachu płaskiego, o nachyleniu zero stopni, mierzy się promień rozprzestrzeniania ognia (L), w mm. Dodatkowo rejestruje się czas, w którym płomień ustalony przesunie się w górę lub dół o 100, 300, 500 lub 700 mm, pojawią się symptomy palącego się materiału (np. płonące krople), nastąpi penetracja ognia, powstaną otwory (powyżej 25 mm²) lub pęknięcia (powyżej 2 mm), powstaną innego rodzaju zniszczenia wewnętrzne w każdej warstwie wewnątrz próbki.

Fot. 9 Przykładowa próbka dachu palnego przed i po badaniu przy nachyleniu 15° (fot. archiwum ITB)

Fot. 10 Przykładowa próbka dachu niepalnego przed i po badaniu przy nachyleniu 45° (fot. archiwum ITB)

Kryteria oceny

Nierozprzestrzeniającym ognia przekryciom dachów odpowiadają przekrycia:

– klasy B_ROOF (t1) badane zgodnie z Polską Normą PN-ENV 1187, badanie 1 [4];

– klasy B_ROOF, uznane za spełniające wymagania w zakresie odporności wyrobów na działanie ognia zewnętrznego, bez potrzeby przeprowadzenia badań, których wykazy zawarte są w decyzjach Komisji Europejskiej publikowanych w Dzienniku Urzędowym Unii Europejskiej.

Przekrycia dachów spełniające kryteria grupy b i niespełniające jednego lub więcej kryteriów grupy a klasyfikuje się jako słabo rozprzestrzeniające ogień. Warunki i kryteria dla klasy B_ROOF (t1) podano w tab. 3.

Tab. 3 Warunki i kryteria dla klasy B_ROOF (t1)

Przekrycia dachów klasy F_ROOF (t1) klasyfikuje się jako przekrycia silnie rozprzestrzeniające ogień.

Uwaga: w części II zostanie omówiona odporność ogniowa dachów.

dr inż. Paweł Sulik

ITB, Zakład Badań Ogniowych

Szkoła Główna Służby Pożarniczej

mgr inż. Paweł Roszkowski

ITB, Zakład Badań Ogniowych

Literatura

1. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (EU) nr 305/2011 z 9 marca 2011 r. ustanawiające zharmonizowane warunki wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych i uchylające dyrektywę Rady 89/106/EWG.

2. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (z późniejszymi zmianami).

3. PN-EN 13501-1:2008 A1:2010 Klasyfikacja ogniowa wyrobów budowlanych i elementów budynków – Część 1: Klasyfikacja na podstawie wyników badań reakcji na ogień.

4. PN-ENV 1187:2004 A1:2007 Metody badań oddziaływania ognia zewnętrznego na dachy.

5. Instrukcja ITB 401/2004 Przyporządkowanie określeniom występującym w przepisach techniczno-budowlanych klas reakcji na ogień według PN-EN.

6. PN-EN 1365-2:2014 Badania odporności ogniowej elementów nośnych – Część 2: Stropy i dachy.

7. PN-EN 1363-1:2012 Badania odporności ogniowej – Część 1: Wymagania ogólne.

8. PN-EN 1990:2004/A1:2008 Eurokod – Podstawy projektowania konstrukcji.

9. PN-EN 1991-1-3:2005/NA 2010 Eurokod 1 Oddziaływania na konstrukcje – Część 1-3: Oddziaływania ogólne – Obciążenie śniegiem.

10. PN-EN 13501-2+A1:2010 Klasyfikacja ogniowa wyrobów budowlanych i elementów budynków – Część 2: Klasyfikacja na podstawie badań odporności ogniowej, z wyłączeniem instalacji wentylacyjnych.

11. PN-EN 14509:2013 Samonośne izolacyjno-konstrukcyjne płyty warstwowe z dwustronną okładziną metalową.

12. A. Borowy, B. Wróblewski, Z. Musielak, Ocena odporności ogniowej dachów przeszklonych o konstrukcji stalowej, Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej nr 283, Budownictwo i Inżynieria Środowiska, z. 59. nr 3/2012/2.