Jednym z ważniejszych elementów konstrukcyjnych każdego domu są stropy. Są to przegrody poziome znajdujące się między kondygnacjami budynku, które składają się z konstrukcji nośnej, podłogi i sufitu. Ich podstawowym zadaniem jest przenoszenie obciążeń niższych i wyższych kondygnacji budynku. Stropy usztywniają także budynki w kierunku poziomym i zwiększają jego sztywność przestrzenną, chronią także poszczególne kondygnacje przed przenikaniem ciepła i dźwięków.
Wykonuje się je zarówno z żelbetu, jak również z drewna. Jednak żadna z tych dwóch konstrukcji nie charakteryzuje się wystarczającą izolacyjnością akustyczną i termiczną, dlatego też zachodzi potrzeba wykonania odpowiednich warstw podłogowych i sufitowych, które wpłyną na zwiększenie izolacyjności stropu.
Stropy drewniane - charakterystyka i budowa
Fachowo wykonane stropy drewniane, przy zastosowaniu odpowiednich warstw dociążających i izolacyjnych, doskonale poprawiają właściwości akustyczne stropu. Tego rodzaju konstrukcje charakteryzują się 50% mniejszym ciężarem niż tradycyjne stropy ceramiczne i żelbetowe. Tego rodzaju konstrukcje używa się przede wszystkim w budownictwie jednorodzinnym.
By tego rodzaju konstrukcje dobrze spełniały swoje funkcje, muszą być odpowiednio wykonane, a do ich budowy używa się właściwej jakości materiałów. Przede wszystkim wilgotność drewna nie może przekraczać, według normy budowlanej PN-B-03150, 18% w konstrukcjach chronionych przed zawilgoceniem i 23% w konstrukcjach pracujących na otwartym powietrzu. Drewno o większej wilgotności może pękać i odkształcać się, mogą się na nim także rozwijać grzyby.
Odporność ogniowa stropów
Stropy, oprócz funkcji nośnej i usztywniającej, pełnią także rolę bariery, która chroni przed przedostaniem się ognia na sąsiednie kondygnacje w przypadku pożaru.
Stropy drewniane a ogień
Wszelkiego rodzaju konstrukcje drewniane używane do budowy domów chroni się przed ogniem, stosując preparaty impregnujące. By osiągnąć zadowalający efekt, czyli drugi stopień niepalności - materiały trudno zapalne - powinno nakładać się przynajmniej dwie warstwy preparatu do impregnacji. Inną metodą jest stosowanie czterostronnego strugania elementów drewnianych.
Odporność stropów na ogień zwiększyć można także poprzez zastosowanie na belki stropowe drewna klejonego lub elementów o dużych przekrojach. Jednak te sposoby, choć podnoszą ognioodporność stropu, nie są jedynymi stosowanymi rozwiązaniami.
Odporność ogniową stropów wykonanych z drewna podwyższa się, stosując dwa sposoby. Pierwszy z nich polega na wykonaniu jako warstwy podłogowej gładzi cementowej grubości 3-5 cm. Można także od góry zastosować suchy jastrych, który będzie stanowić dodatkowe zabezpieczenie przed ogniem.
Już samo odpowiednie wykonanie konstrukcji stropu, użycie określonych warstw sprawia, że górna jego część stanowi skuteczną ochronę przeciw ogniowi. Wyróżnić możemy dwa typy tego rodzaju konstrukcji: strop z podsufitką, gdzie belki nośne znajdują się pomiędzy podłogą a sufitem kondygnacji poniżej, oraz strop tzw. nagi, gdzie na belkach są usytuowane poszczególne warstwy podłogi.
Jednak to właśnie dolna część stropu jest najbardziej narażona podczas pożaru i trzeba ją odpowiednio zabezpieczyć. Trwałość ogniową tej części stropu drewnianego uzyskuje się przede wszystkim poprzez zastosowanie odpowiednio dobranych warstw sufitów podwieszanych. Przy zastosowaniu jednej warstwy płyty gipsowo-kartonowej przymocowanej do spodu belki przy użyciu rusztu stalowego, uzyskuje się około 25 mm przestrzeń pomiędzy belką a płytą.
W sytuacji, gdy za pomocą rusztu przymocujemy do belki dwie warstwy płyt gipsowo-kartonowych i dodatkowo dodamy do tego jedną warstwę płyty gipsowo-kartonowej, również przytwierdzoną za pomocą rusztu, wówczas czas trwałości ogniowej wydłuży się do 2 godzin.
Stropy żelbetowe a ogień
Żelbet jest z zasady materiałem niepalnym, podobnie jak stalowe zbrojenia będące elementem konstrukcji. Zapłonowi może jednak ulec materiał, jakim pokryty jest żelbet, a wysoka temperatura pozostaje nie bez znaczenia dla stabilności i wytrzymałości konstrukcji. Wewnętrzne elementy mogą ulec deformacji, natomiast beton może się skruszyć. Wiele zależy od współczynnika rozszerzalności termicznej.
A zatem, nawet jeśli żelbet nigdy bezpośrednio nie zajmie się ogniem, to pożar może działać na budowlę w sposób destrukcyjny. Beton ma za zadanie ochronić elementy zbrojenia, które stabilizują całą konstrukcję. W warunkach pożaru beton nie wydziela dymu ani nie wytwarza płonących kropli. Na konstrukcję oddziałują jednak bardzo wysokie temperatury, które mają wpływ na właściwości mechaniczne - nagrzane warstwy oddzielają się od chłodniejszego wnętrza, a w słabiej zagęszczonych miejscach może wówczas dojść do odsłonięcia konstrukcji stalowej.
Żelbeton po przekroczeniu temperatury 300 stopni Celsjusza traci wytrzymałość, a po przekroczeniu temperatury 600 stopni Celsjusza praktycznie się rozpada. W czasie pożaru temperatura może sięgać aż 1000 stopni Celsjusza. Może wówczas dochodzić nawet do odpryskiwania nagrzanych kawałków betonu. Dlatego tak ważne są zabezpieczenia ogniochronne konstrukcji betonowych.
Do zabezpieczeń żelbetu stosuje się masy ogniochronne na bazie włókien z wełny mineralnej, połączonych spoiwami hydraulicznymi, oraz impregnaty z gipsu i wermikulitu.
Naprawa stropów po pożarze
Remont domu po pożarze to zadanie wieloetapowe. Najpierw trzeba usunąć zniszczenia, posprzątać i umyć powierzchnie, następnie odbudować warstwy wykończeniowe. Do sprzątania po pożarze dobrze jest wynająć profesjonalną firmę, ponieważ dysponuje ona sprzętem i niezbędnymi środkami chemicznymi.
Ocena stanu technicznego i zakres prac
Zanim przystąpimy do usuwania skutków pożaru, najlepiej wynająć rzeczoznawcę, żeby przeprowadził ekspertyzę. Oceni on stan zniszczeń i wskaże metody naprawy. Jest to istotne przede wszystkim w odniesieniu do konstrukcji budynku.
Przede wszystkim należy poczekać, aż budynek wyschnie, trzeba zebrać pianę, wodę i inne środki gaśnicze stosowane przez straż pożarną. Po usunięciu spalonych elementów budynku i jego osuszeniu po akcji gaśniczej można przystąpić do prac remontowych. Trzeba sprawdzić, które fragmenty tynków, wylewek, posadzek dobrze się trzymają, a które trzeba usunąć. Elementy konstrukcyjne naprawia się zgodnie z zaleceniami ekspertyzy rzeczoznawcy.
Przy typowym pożarze w pomieszczeniu, gdzie zarzewie pożaru obejmuje wyposażenie pomieszczenia, najwyższa temperatura gazów pożarowych występuje w jego górnej strefie. Spaleniu ulega wyposażenie pomieszczenia, stolarka okienna i drzwiowa, instalacje, a temperatura może przekraczać 500°C. Stwierdza się uszkodzenia takie jak odparzenia tynków z górnych partii ścian i sufitu, pęknięcia pustaków w stropach gęstożebrowych, odspojenia otulin zbrojenia w płytach stropowych i elementach żelbetowych. Natomiast posadzka w pomieszczeniu często nie ulega spaleniu. Przy pożarach o wyższej temperaturze (np. spalenie auta w garażu) zakres uszkodzeń stropu może obejmować pomieszczenia nad nimi.
Czyszczenie i usuwanie zapachów
Poza usunięciem uszkodzonych fragmentów konieczne jest umycie ścian, sufitów, podłóg, okien i drzwi z sadzy, pozbycie się osmaleń. Zwykłe mydło malarskie może wystarczyć, gdy są one niewielkie. Firma sprzątająca umyje ściany, sufity i podłogi suchym lodem lub specjalistycznymi środkami chemicznymi. Suchy lód jest aplikowany za pomocą sprężarki w postaci drobnego granulatu.
Ważne jest także pozbycie się zapachu spalenizny. W tym celu wynajmuje się usługę ozonowania. Ozon jest silnym utleniaczem, więc reaguje z cząstkami odpowiedzialnymi za zapachy i je neutralizuje.
Wymiana instalacji i prace wykończeniowe
Prace gaśnicze często prowadzą do znacznego zalania tynków i podłóg oraz zwarć w instalacjach elektrycznych. Dlatego też zawsze zaleca się wymianę instalacji elektrycznych przed wykonaniem nowych tynków.
Przy niewielkich pożarach remont polega na usuwaniu tłustej sadzy ze ścian i sufitów, a także na dekontaminacji - usunięciu i unieszkodliwieniu substancji potencjalnie toksycznych, niebezpiecznych dla zdrowia oraz usunięciu nieprzyjemnego zapachu. Coraz częściej takie prace wykonują specjalistyczne firmy, które dysponują technikami, do których przeciętny człowiek nie ma dostępu.
Coraz częściej stosowana jest technologia czyszczenia ścian po pożarze suchym lodem, która nie tylko daje rewelacyjne efekty, ale co najważniejsze, nie polega na stosowaniu silnej chemii lub wody, które dodatkowo zwiększają zakres zniszczeń. Technika ta nie generuje nowych odpadów i jest przyjazna środowisku. Ozonowanie pomieszczeń po pożarze to rozwiązanie, które usuwa z pomieszczeń nieprzyjemny zapach, ale także likwiduje z otoczenia groźne patogeny. Wszystko dzięki utleniającym właściwościom ozonu.
Budownictwo szkieletowe a bezpieczeństwo pożarowe
Budownictwo szkieletowe zdobywa sobie dopiero popularność i dla dalszego pomyślnego rozwoju konieczna jest rzetelna informacja o bezpieczeństwie pożarowym tego typu budownictwa. Historyczne doświadczenia z tradycyjnym budownictwem drewnianym rzutują negatywnie na poglądy o budownictwie szkieletowym i mogą szkodzić w akceptacji przez potencjalnych nabywców oraz organy kontrolne.
Zasadnicza różnica budownictwa szkieletowego (o szkielecie drewnianym) w stosunku do tradycyjnego budownictwa drewnianego jest użycie płyt kartonowo-gipsowych jako poszycie i zabezpieczenie elementów szkieletu przed potencjalnymi źródłami ognia wewnątrz budynku.
Elementy budynku takie jak ściany nośne, działowe i stropy grają różne role w rozwoju pożaru i zabezpieczeniu przed jego skutkami. Elementy te mogą w różny sposób rozprzestrzeniać płomienie (w przypadku palnych wykończeń), dostarczając mniej lub więcej paliwa, podtrzymywać obciążenia (zabezpieczając przed zawaleniem) oraz dzielić przestrzeń budynku i w ten sposób ograniczać szybkość rozprzestrzeniania się pożaru.
Rola płyt gipsowo-kartonowych
Zasadniczym elementem zwiększającym odporność ogniową konstrukcji szkieletowej jest poszycie płytą gipsowo-kartonową. Gips w takiej płycie zawiera znaczną ilość wody związanej krystalicznie, jak również wodę niezwiązaną, w zależności od wilgotności. Pod wpływem wzrastającej temperatury zostaje odparowana woda niezwiązana, po czym następuje rozpad kryształów, uwolnienie i odparowanie wody krystalicznej. Wszystkie te procesy pochłaniają znaczne ilości ciepła, chroniąc wnętrze ściany bądź stropu przed gwałtownym wzrostem temperatury.
Ochrona ta odbywa się kosztem płyty gipsowej, która traci wytrzymałość mechaniczną, kurczy się, pęka i w końcu odpada od szkieletu. Kurczenie się płyty jest znaczne, dochodzące do 10% w przypadku płyty niezamocowanej. W normalnym zastosowaniu, przy wystarczającej ilości gwoździ lub wkrętów mocujących do szkieletu, w płycie powstają liczne drobne pęknięcia, kompensujące kurczenie się i zapobiegające wczesnemu powstawaniu znacznych szczelin. Ważne jest więc przestrzeganie maksymalnych odległości pomiędzy wkrętami lub gwoździami. Istotna jest również ich penetracja w głąb drewnianych elementów szkieletu. Elementy te, w trakcie pożaru, ulegają zwęgleniu na znaczną głębokość zanim poszycie gipsowe całkowicie odpadnie. Badania wykazały, że aby w pełni wykorzystać ochronę zapewnioną przez płytę gipsową, potrzebna jest penetracja 25 do 32 mm w głąb drewna.
Dwa rodzaje płyty używane są do poszycia przegród: zwykła i o podwyższonej odporności ogniowej, określana jako Typ X. W przegrodach pionowych - ścianach - im grubsza jest płyta, tym większa jest odporność ogniowa. W przegrodach poziomych - stropach - zależność ta nie jest jednoznaczna, ze względu na ciężar i łatwość odpadania osłabionej pożarem płyty.
Wpływ izolacji i materiałów konstrukcyjnych
Wypełnienie szkieletu izolacją ma niejednoznaczny i dość zaskakujący wpływ na odporność ogniową. Wydawać by się mogło, że zwiększenie izolacyjności cieplnej przegrody powinno jednoznacznie zwiększyć jej odporność ogniową. Tymczasem okazuje się, że powstrzymanie strumienia ciepła przyspiesza wzrost temperatury warstwy bezpośrednio wystawionej na działanie pożaru. Jeżeli tą warstwą jest płyta gipsowo-kartonowa, to jej zniszczenie jest przyspieszone i wnętrze przegrody zostaje odsłonięte wcześniej.
Drewno ma zdecydowaną przewagę w odniesieniu do ogniowej odporności elementów przenoszących obciążenie. Jakkolwiek ulega ono nadpaleniu i zwęgleniu, to utrzymuje ono zdolność do przenoszenia obciążeń dopóty, dopóki przekrój nie zostanie znacznie zredukowany. Profile z blachy stalowej nagrzewają się bardzo szybko i tracą sztywność.
W Ameryce Północnej stosuje się dwa rodzaje materiałów drewnopochodnych jako poszycie konstrukcji szkieletowych: sklejkę wodoodporną i płytę wiórową o ukierunkowanych włóknach (OSB). Oba te materiały wykazują podobną wytrzymałość mechaniczną i odporność na wilgoć w normalnym użytkowaniu, mimo że płyta wiórowa budzi swym wyglądem mniej zaufania. Płyta wiórowa zawiera znacznie więcej kleju niż sklejka wodoodporna, jak również wosk (dla odporności na wilgoć), co powoduje wydzielanie znacznych ilości dymu przy spalaniu.
Zespół stropowy, za wyjątkiem niewykończonych piwnic, jest poszyty od spodu płytą gipsowo-kartonową. W pożarze konstrukcja stropu, ograniczająca pomieszczenie od góry, jest znacznie bardziej narażona niż ta ograniczająca od dołu. Z tego względu odporność ogniową stropów wyznacza się przy ekspozycji od dołu.
Regulacje prawne i normy dotyczące bezpieczeństwa pożarowego
Bezpieczeństwo pożarowe konstrukcji budowlanych, a ogólnie budowli i budynków, jest jednym z ważniejszych zagadnień niezawodności budowli, którą w Prawie budowlanym postawiono na równi z nośnością i statecznością konstrukcji.
Normy nie stanowią aktów prawnych i ich stosowanie przez projektanta jest dobrowolne, chyba że zostały jawnie wskazane w akcie prawnym jako obowiązkowe. Część z tych norm została podniesiona do rangi prawnie obowiązujących poprzez powołanie w ustawie lub rozporządzeniu.
Klasyfikacja odporności ogniowej
Odporność ogniowa jest ściśle zdefiniowana standardowym badaniem i jest mierzona czasem spełniania określonych warunków przez badany element wystawiony na działanie „standardowego” pożaru (wg normy ISO 834 lub analogicznej normy krajowej). Dla przykładu, od kolumn wymagana jest jedynie nośność obciążenia, podczas gdy dla stropów wymagane są wszystkie trzy warunki.
Należy mieć na uwadze, że pożar pożarowi nie równy, i że rzeczywiste pożary mogą się znacznie różnić od „standardowego”, i że czas uzyskany w badaniu nie musi być identyczny z odpornością na rzeczywisty pożar. Niemniej jednak, jakaś miara jest potrzebna i odporność uzyskana w badaniu jest dobrym względnym miernikiem.
Wymagania dla budynków mieszkalnych
Dla budynków jednorodzinnych nie jest wymagana żadna klasa odporności pożarowej, a w konsekwencji budynków takich w zasadzie nie dotyczy tabela 20 (wraz z uwagami pod tą tabelą), z tym że zgodnie z § 272, ust. 2 budynki mieszkalne jednorodzinne, rekreacji indywidualnej oraz budynki mieszkalne zagrodowe i gospodarcze, ze ścianami i dachami z przekryciami nierozprzestrzeniającymi ognia, powinny być sytuowane w odległości nie mniejszej od granicy sąsiedniej, niezabudowanej działki, niż jest to określone w § 12.
Budynek mieszkalny jednorodzinny może być posadowiony w odległości od lasu mniejszej niż powyżej przedstawione odległości zabudowy od lasu 12 m i 16 m, ale wyłącznie w przypadku, gdy teren, na którym znajduje się granica lasu, przeznaczony jest w MPZP pod zabudowę niezwiązaną z produkcją leśną, np.: zabudowa mieszkalna jednorodzinna; lub w przypadku braku MPZP, jeżeli grunty leśne są objęte zgodą na zmianę przeznaczenia na cele nieleśne.
Odległość budynku ZL od zbiornika podziemnego oleju opałowego, przykrytego warstwą ziemi o grubości nie mniejszej niż 0,5 m, powinna wynosić co najmniej 3 m, a od urządzenia spustowego, oddechowego i pomiarowego tego zbiornika - co najmniej 10 m.
Przez budynek rozumiemy cały budynek lub jego część, stanowiącą odrębną strefę pożarową w rozumieniu przepisów techniczno-budowlanych. Częścią budynku, stanowiącą strefę pożarową jest także jego kondygnacja, jeżeli klatki schodowe i szyby dźwigowe w tym budynku są obudowane, zamykane drzwiami o klasie odporności ogniowej co najmniej EI 30, wyposażonej w urządzenia zapobiegające zadymieniu lub służące do usuwania dymu.
Powierzchnia strefy pożarowej jest obliczana jako powierzchnia wewnętrzna budynku lub jego części, przy czym wlicza się do niej także powierzchnię antresoli. Dopuszczalne powierzchnie stref pożarowych ZL, PM i IN oraz zasady ich powiększania określone zostały w przepisach oraz w odpowiednich tabelach.