Kde nás najdete? Zakázkové oddělení: 499 320 459, technická kancelář: 608 075 005, 281 017 369
Kde chybí prevence,
hasiči nepomohou!
31
LET

Požární odolnost prostorových konstrukcí kontejnerů s ocelovou kostrou

Publikováno dne 16. 7. 2018

Autor: Ing. Jan Karpaš CSc.

Úvod

Příspěvek pojednává o možnostech posuzování požární odolnosti stavebních konstrukcí prostorových kontejnerových sestav s ocelovou kostrou.
Stavební kontejnery jsou prostorově ohraničené konstrukce, které lze skládat do variantních sestav – přízemních i vícepodlažních objektů (běžné dvoupodlažní sestavy; v některých případech mohou být až čtyřpodlažní). Kontejnery mají různé rozměry. Typický modul prostorových kontejnerů má rozměry 3 m (šířka) x 3 m (výška) x 6 m (délka).

Konstrukční řešení kontejnerů

Nejpoužívanějšími konstrukcemi kontejnerů je ocelová nosná kostra s lehkými výplněmi obvodových stěn a stropů či střešních plášťů. Předností těchto konstrukcí jsou : lehkost (nízká hmotnost), rychlá montáž (nízká staveništní pracnost) a velká variabilita (vytvoření požadovaných tvarů v prostoru ve všech směrech – x,y,z). Hodnoty požární odolnosti konstrukcí těchto typů závisí na druhu použitých výrobků a jejich dimenzích.
Konstrukční skladby obvodových plášťů sestávají obvykle z deskových výrobků situovaných z vnitřní strany (dřevoštěpkové desky, sádrokartonové desky, sádrovláknité desky), ocelových profilovaných plechů situovaných z vnější strany kontejnerů, a z vnitřní izolační výplně (ze skelné či z kamenné vlny).
Při použití vnitřních obkladů z hořlavých deskových výrobků (dřevotřískové či dřevoštěpkové desky) se hodnoty požárních odolností stěnových a střešních konstrukcí pohybují v rozmezí cca 15 až 30 minut s národním hodnocením druhu DP3.
Při použití vnitřních obkladů z nehořlavých deskových výrobků (sádrokartonové či sádrovláknité desky) lze dosáhnout vyšších hodnot požárních odolností – cca 45 až 90 minut. Rovněž volba druhu vnitřní izolace může výrazně ovlivnit hodnotu požární odolnosti: izolační desky z kamenné vlny (s teplotou tavení nad 1000 oC vyšších objemových hmotností mají mnohem lepší požárně izolační účinnost než desky ze skelné vlny nízkých objemových hmotností.
U některých úloh se požaduje průkaz požární odolnosti obvodových konstrukcí pro požár z vnější strany podle ČSN EN 1363-2. Za účelem splnění těchto požadavků se navrhují ochrany ocelových vnějších sloupů a nosníků před požárem (např. obkladem deskami CETRIS). Takto upravené konstrukce lze použít i v požárně nebezpečném prostoru.

Výchozí podklady pro posouzení požární odolnosti

Průkaz požární odolnosti u stavebních konstrukcí kontejnerových sestav je možno provést, podle současně platných ČSN EN těmito způsoby:
– Zkouškami konkrétních konstrukcí sestav kontejnerů podle norem řady ČSN EN 1365-x.
– Zkouškami nenosných konstrukcí samostatných předsazených (šachetních) stěn
a samostatných podhledů (sádrokartonové či sádrovláknité desky s ocelovou podkonstrukcí) podle norem řady ČSN EN 1364-x.
– Použití výpočtů podle Eurokódů je u konstrukcí kontejnerů s ocelovou kostrou velice omezené – na rozdíl od konstrukcí betonových nebo konstrukcí dřevěných.
Plošné konstrukce s ocelovou kostrou nelze pouhými výpočty posoudit. Výpočtem podle ČSN EN 1993-1-2 lze posoudit pouze ocelové nosné tyčové prvky (sloup, nosník, ztužidlo, táhlo).
Plošné nosné betonové konstrukce (stěna, strop) lze posoudit podle ČSN EN 1992-1-2 a plošné nosné dřevěné konstrukce (stěna, strop) s některými definovanými výrobky (desky na bázi dřeva, sádrokartonové desky, minerálně vláknité izolace) lze posoudit podle ČSN EN 1995-1-2.

Zkušební normy pro nosné konstrukce

Základními podklady pro stanovení požární odolnosti jsou zkušební normy:
– ČSN EN 1365-1 Zkoušení požární odolnosti nosných prvků – Část 1: Stěny.
– ČSN EN 1365-2 Zkoušení požární odolnosti nosných prvků – Část 2: Stropy a
střechy.
– ČSN EN 13381-4 Stanovení příspěvku požární odolnosti stavebních konstrukcí –
Část 4: Pasivní ochrana ocelových prvků.

Podle výše uvedených norem lze provést základní zkoušky požární odolnosti jednotlivých konstrukcí kontejnerových sestav:
– Nosné obvodové stěny kontejneru
– Nosné střešní konstrukce kontejneru
– Nosné stropní konstrukce (stropní + podlahový dílec) kontejneru.
– Ocelové sloupy a nosníky (situované v prostorech kontejnerů).
Výsledkem provedených zkoušek jsou hodnoty požární odolnosti:
nosné obvodové stěny – REI (t), nosného stropu se spodním podlahovým dílcem – REI (t), nosné střechy – REI (t), ocelového nosníku – R (t) a ocelového sloupu – R (t) situovaných ve vnitřních prostorách kontejnerových sestav.

Zkušební normy pro nenosné konstrukce

Základními podklady pro stanovení požární odolnosti jsou zkušební normy:
– ČSN EN 1364-2 Zkoušení požární odolnosti nenosných prvků – Část 1: Stěny.
– ČSN EN 1365-2 Zkoušení požární odolnosti nenosných prvků – Část 2: Podhledy.

Podle výše uvedených norem lze provést základní zkoušky požární odolnosti:
– Nenosných předsazených (šachetních stěn např. sádrokartonových nebo sádrovláknitých), které jsou situovány na vnitřních stranách stěn kontejnerů.
– Nenosných samostatných podhledů (sádrokartonových nebo sádrovláknitých), které jsou situovány na vnitřních stranách – pod stropy či střešními konstrukcemi kontejnerů.
Výsledkem provedených zkoušek jsou hodnoty požární odolnosti:
nenosné předsazené (šachetní) stěny – EI (t) a nenosného samostatného zavěšeného podhledu – EI (t).

Průkaz požární odolnosti pomocí výsledků zkoušek konstrukcí kontejnerů

Způsob průkazu touto cestou se jeví z hlediska dimenzí ochrany konstrukcí před požárem – hospodárně.
Pro průkaz požární odolnosti základních konstrukcí kontejnerových sestav se doporučují provést tyto tři zkoušky:
– Nosná obvodová stěna vystavená účinkům normového požáru z vnitřní strany podle ČSN EN 1363-1 (v případě požadavku lze provést tuto zkoušku pro požár z vnější strany podle ČSN EN 1363-2).
– Nosná střešní konstrukce kontejneru vystavená účinkům normového požáru ze spodní vnitřní strany podle ČSN EN 1363-1.
– Nosná stropní konstrukce kontejneru (stropní + podlahový dílec) vystavená účinkům normového požáru ze spodní vnitřní strany podle ČSN EN 1363-1. Tato zkouška postihuje požární odolnost vodorovné plošné konstrukce mezi dvěma kontejnery situované nad sebou.

Poněvadž nejsou prozatím k dispozici evropské normy na rozšířené aplikace výsledků zkoušek nosných stěn a stropů, není možné pro klasifikaci na evropské úrovni provést jejich rozšíření (změnu dimenzí dílčích výrobků v sendvičových skladbách za účelem dosažení vyšších požárních odolností) podle ČSN EN 13501-2. Touto cestou lze v určitých případech provést rozšíření výsledků zkoušek pomocí termodynamických výpočtů pro hodnocení pouze na národní úrovni podle ČSN 73 0810.

Průkaz požární odolnosti pomocí výsledků zkoušek konstrukcí – např. sádrokartonových nebo sádrovláknitých systémů předsazených (šachetních) stěn nebo samostatných podhledů

Způsob průkazu touto cestou se jeví z hlediska dimenzí ochrany konstrukcí před požárem – méně hospodárně. Poněvadž nejsou k dispozici průkazné hodnoty požární odolnosti základních konstrukcí kontejnerů (stěna, střecha, strop + podlaha), je nutno vycházet z předpokladu, že tyto konstrukce kontejnerů nejsou požárně odolné, resp.: jejich požární odolnost je nulová.

Předpokládá se, že požární odolnost REI (t) :
– obvodové stěny zajistí předsazená (šachetní) stěna tvořící obklad z vnitřní strany kontejneru;
– střešní konstrukce zajistí zavěšený podhled tvořící obklad ze spodní vnitřní strany kontejneru;

U ocelových sloupů a nosníků v prostoru kontejnerových sestav zajistí požární odolnost (R) ochranu před požárem deskový obklad hodnocený na základě zkoušek podle ČSN EN 13381-4.

Příklad průkazu odolnosti kontejnerových konstrukcí IMECON
Na obrázcích je uveden příklad řešení požární odolnosti konstrukcí kontejnerů IMECON . V tomto případě nebyly provedeny základní zkoušky konstrukcí kontejneru, ale byly využity výsledky zkoušek předsazených (šachetních) stěn a podhledů sádrovláknitého systému FERMACELL. Příklad se týká průkazu pro požadavek požární odolnosti kontejneru REI 90 v souladu s ČSN EN 13501-2.
Požární odolnost kontejneru zajišťují v tomto případě stěny a podhledy systému FERMACELL: předsazené (šachetní) stěny z desek FIREPANEL A1 tloušťky (3×12,5) mm s klasifikací EI 90 a zavěšené podhledy z desek FIREPANEL A1 tloušťky (2×12,5 + 1×15,0) mm s klasifikací EI 90.
První obrázek znázorňuje prostorovou konstrukci ocelového roštu kontejneru. Další obrázky se týkají konstrukčních detailů – nároží, styků venkovních a vnitřních stěn a svislého řezu stropního a podlahového dílce.

Komentář k prokazování požární odolnosti kontejnerových konstrukcí

Volbu průkazu požární odolnosti konstrukcí kontejnerů s ocelovou kostrou je třeba zvážit podle toho, zda se jedná pouze o individuální stavbu umístěnou v České republice (expertiza), nebo o průkaz použitelný celoplošně v České republice (Požárně klasifikační osvědčení podle ČSN 73 0810), nebo o průkaz použitelný v Evropě (Protokol o klasifikaci podle ČSN EN 13501-2).
Kritérium R-nosnost ocelových konstrukcí lze stanovit pomocí kritické teploty oceli, která závisí na napětí v průřezech (pro úroveň zatížení při požáru podle ČSN EN 1990 a ČSN EN 1991-1-2) a třídě ocelových průřezů. Pro průřezy třídy 1, 2, 3 je kritická teplota stanovena rovnicí uvedenou v ČSN EN 1993-1-2; pro průřezy třídy 4 je kritická teplota stanovena jinými rovnicemi uvedenými v této normě, nebo lze použít doporučenou konzervativní hodnotu kritické teploty 350 oC. Podle ČSN 73 0810 lze použít jednotnou hodnotu kritické teploty oceli u nosných ocelových konstrukcí 500 °C – bez ohledu na třídu průřezu.
Domnívám se, že investice do provedení zkoušek požární odolnosti nejméně dvou základních konstrukcí kontejnerů (stěna, strop), se jeví nejefektivněji. Na výsledky těchto základních zkoušek lze pak hospodárněji navázat využitím zkoušek předsazených stěn nebo podhledů stavebních systémů (sádrokartonové desky, sádrovláknité desky, cementotřískové desky apod.) – buď přímou cestou (ČSN EN 13501-2) pro použití v Evropě, nebo rozšířením výsledků termodynamickými výpočty (ČSN 73 0810) pro použití pouze v České republice.


Příloha – obrázky
Obr. 1 Rám-Profily (Axonometrické znázornění ocelové konstrukce kontejneru)
Obr. 2 Detaily (Nároží kontejneru)
Obr. 3 Stěnové spoje – detail vnitřní stěny
Obr. 4 Stropní spoje – detail svislého řezu strop/podlaha

Sdílejte článek

Další články v sekci Technický zpravodaj