1. Definicje:

• Pożar (41) - niekontrolowane w czasie i przestrzeni samopodtrzymujące się spalanie.

• Ogień (40) - (kontrolowane) samopodtrzymujące się spalanie, które jest zaplanowane w sposób przemyślany w celu dostarczenia użytecznych efektów i którego rozmiary w czasie i przestrzeni są kontrolowane.

1. Zgodnie z ustawą o ochronie przeciwpożarowej w zakresie bezpieczeństwa pożarowego budowli Państwowa Straż Pożarna uczestniczy:

• w opiniowaniu projektów budowlanych, w odniesieniu co do których jest to ustawowo wymagane,

• w odbiorze zrealizowanych obiektów, w przypadkach jak wyżej,

• w profilaktyce obiektów pod względem ochrony przeciwpożarowej.

• gaszeniem pożarów - to około 50% jej całej działalności -uczestniczy we wszystkich akcjach ratowniczych.

1. Wyroby budowlane powinny pozwalać na wznoszenie obiektów, które przy uwzględnieniu czynników ekonomicznych, są odpowiednie do zamierzonego użytkowania (jako całość oraz podzielone na części) i które spełniają w związku z tym podane niżej wymagania podstawowe :

• Nośność i stateczność

• Bezpieczeństwo pożarowe

• Higiena, zdrowie i środowisko

• Bezpieczeństwo użytkowania

• Ochrona przed hałasem

• Oszczędność energii i izolacyjność termiczna

1. Obiekty budowlane muszą być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby w przypadku pożaru:

• nośność konstrukcji mogła być zapewniona przez założony czas,

• powstawanie i rozprzestrzenianie się ognia i dymu w obiektach było ograniczone,

• rozprzestrzenianie się ognia na sąsiednie obiekty było ograniczone,

• mieszkańcy mogli opuścić obiekt lub być uratowani w inny sposób,

• uwzględnione było bezpieczeństwo ekip ratowniczych.

1. Podział budynków:

• niskie (N) - do 12 m włącznie nad poziomem terenu lub mieszkalne o wysokości do 4 kondygnacji nadziemnych włącznie,

• średniowysokie (SW) - ponad 12 m do 25 m włącznie nad nad poziomem terenu lub mieszkalne o wysokości ponad 4 do 9 kondygnacji nadziemnych włącznie,

• wysokie (W) - ponad 25 m do 55 m włącznie nad poziomem terenu lub mieszkalne o o wysokości ponad 9 do 18 kondygnacji nadziemnych włącznie,

• wysokościowe (WW) - powyżej 55 m nad poziomem terenu.

1. Obciążenie ogniowe – suma energii termicznych uwalnianych w przestrzeni przy spalaniu wszystkich materiałów palnych (zawartość budynku i elementy budowlane).

Gęstość obciążenia ogniowego - obciążenie ogniowe przypadające na powierzchnię podłogi q_f lub odniesione do całkowitego pola powierzchni wszystkich elementów ograniczających, włącznie z otworami q_t.

Obciążenie ogniowe - ilość ciepła, które może być wydzielone w wyniku całkowitego spalenia wszystkich palnych materiałów w danej przestrzeni, łącznie z okładzinami wszystkich ograniczających ją powierzchni.

Gęstość obciążenia ogniowego - obciążenie ogniowe na jednostkę powierzchni podłogi.

• R -nośność ogniowa (w minutach), określona zgodnie z Polską Normą dotyczącą ustalania klas odporności ogniowej elementów budynków,

• E -szczelność ogniowa (w minutach), określona jw.,

• I -izolacyjność ogniowa (w minutach), określona jw..

Odporność ogniowa - zdolność obiektu do spełnienia w ustalonym okresie czasu wymagań co do stateczności i/lub szczelności ogniowej i/lub izolacyjności ogniowej i/lub innych oczekiwanych warunków, określonych w normowym badaniu odporności ogniowej.

Utrata stateczności / nośności - zmiana w elemencie próbnym podczas normowego badania odporności ogniowej, która jest dostatecznie duża, by spowodować jego pęknięcie lub zawalenie się w bardzo krótkim czasie.

Płomień (60) - strefa spalania w fazie gazowej, zwykle z emisją światła.

Spalanie (23) - reakcja egzotermiczna substancji z utleniaczem

Dym (150) - widzialna część lotnych produktów spalania.

Odporność ogniowa - zdolność konstrukcji, części konstrukcji lub elementu do spełnienia wymaganych funkcji (nośnej i/lub oddzielającej) przy określonym poziomie obciążenia, dla określonego oddziaływania pożaru i przez określony czas

Funkcja nośna (R) - zdolność konstrukcji lub elementu do przejęcia określonych oddziaływań podczas odpowiedniego pożaru, zgodnie z określonymi kryteriami.

Szczelność - zdolność oddzielającego elementu konstrukcji budowlanej, poddanego działaniu pożaru po jednej stronie, do zapobieżenia przedostawaniu się płomieni i gorących gazów oraz do zapobiegania przed wystąpieniem płomieni na stronie nienagrzewanej.

Izolacyjność - zdolność oddzielającego elementu konstrukcji budowlanej, poddanego działaniu pożaru po jednej stronie, do ograniczenia wzrostu temperatury powierzchni nienagrzewanej poniżej określonych poziomów

1. Strefę pożarową stanowi budynek albo jego część oddzielona od innych budynków lub innych części budynku elementami oddzielenia przeciwpożarowego, o których mowa w § 232 ust 4, bądź też pasami wolnego terenu o szerokości nie mniejszej niż dopuszczalne odległości od innych budynków,

Strefa pożarowa - zamknięta strefa, która może być wewnątrz podzielona, oddzielona od przylegających przestrzeni w budynku elementami konstrukcyjnymi o określonej odporności ogniowej.

1. Drogi ewakuacyjne – warunki:

• Z pomieszczeń przeznaczonych na pobyt ludzi powinna być zapewniona możliwość ewakuacji w bezpieczne miejsce na zewnątrz budynku lub do sąsiedniej strefy pożarowej, bezpośrednio albo drogami komunikacji ogólnej, zwanymi dalej „drogami ewakuacyjnymi”.

• Wyjścia z pomieszczeń na drogi ewakuacyjne powinny być zamykane drzwiami.

• Drzwi stanowiące wyjścia ewakuacyjne z budynku przeznaczonego dla więcej niż 50 osób powinny otwierać się na zewnątrz (nie dotyczy zabytków).

• W pomieszczeniach, od najdalszego miejsca, w którym może przebywać człowiek do wyjścia ewakuacyjnego na drogę ewakuacyjną lub do innej strefy pożarowej albo na zewnątrz budynku, powinno być zapewnione przejście, zwane dalej „przejściem ewakuacyjnym”, o długości nie przekraczającej:

- 1) w strefach pożarowych ZL - 40 m,

- 2) i 3) w strefach pożarowych PM 75 lub 100 m - w zależności od gęstości obciążenia ogniowego.

• Szerokość przejścia ewakuacyjnego w pomieszczeniu przeznaczonym na pobyt ludzi, z zastrzeżeniem § 261, należy obliczać proporcjonalnie do liczby osób, do których ewakuacji ona służy, przyjmując co najmniej 0,6 m na 100 osób, lecz nie mniej niż 0,9, a w przypadku przejścia do ewakuacji do 3 osób - nie mniej niż 0,8 m.

1. Usytuowanie budynków z uwagi na bezpieczeństwo pożarowe:

• Jeżeli jedna ze ścian zewnętrznych usytuowana od strony sąsiedniego budynku lub przekrycie dachu jednego z budynków jest rozprzestrzeniające ogień, wówczas odległość określoną w ust. 1 należy zwiększyć o 50%, a jeżeli dotyczy to obu ścian zewnętrznych lub przekrycia dachu obu budynków - o 100%.

• Jeżeli ściana zewnętrzna budynku ma na powierzchni nie większej niż 65%, lecz nie mniejszej niż 30%, klasę odporności ogniowej (E), określoną w § 216 ust. 1 w kolumnie 5 tabeli, wówczas odległość między tą ścianą a częścią zewnętrzną drugiego budynku należy zwiększyć w stosunku do określonej w ust. 1 i 2 o 50%.

1. Definicje:

• Pożar jest to niekontrolowany w czasie rozkład termiczny materiałów palnych.

• Podstawowym procesem zachodzącym podczas pożaru jest przebiegająca z dużą prędkością reakcja utleniania (spalania), której towarzyszy wydzielanie znacznej ilości ciepła.

• Pożar rozpoczyna się gdy źródło ognia (niedopałek, zapałka, łuk elektryczny) dostarczy energii wystarczającej do zapalenia się następnego materiału.

• Warunkiem zainicjowania oraz podtrzymania pożaru (spalania) jest jednoczesna obecność trzech czynników:

ciepła, tlenu, materiału palnego (paliwa, źródła ognia).

• Spalanie jest reakcją chemiczną, podczas której zachodzi utlenianie gazów wydzielających się z substancji palnych na skutek pirolizy.

• Działanie wysokiej temperatury powoduje wydzielanie się z materiałów palnych gazów (proces pirolizy).

• Spalaniu ulegają zwykle nie same materiały, lecz gazy wydzielające się z materiału pod wpływem energii cieplnej.

• Spalaniu fazy gazowej towarzyszy płomień.

• Piroliza - część nieodwracalnego procesu chemicznego, spowodowana wyłącznie przez przyrost temperatury

• Spalanie (23) - reakcja egzotermiczna substancji z utleniaczem.

• Spalanie płomieniowe (72) - spalanie fazy gazowej, zwykle z emisją światła.

• Płomień (60) - strefa spalania w fazie gazowej, zwykle z emisją światła

• Ogień (40) - (kontrolowane) samopodtrzymujące się spalanie, które jest zaplanowane w sposób przemyślany w celu dostarczenia użytecznych efektów i którego rozmiary w czasie i przestrzeni są kontrolowane

1. Można przyjąć następujące poziomy oddziaływań termicznych podczas pożaru:

• małe źródło ognia (np. papieros, zapałka),

• pojedyncze przedmioty (kosz na śmieci, mebel)

• pożar rozwinięty

Następnie pożarem zostaje objęte cale pomieszczenie – rozgorzenie gdy dostateczny dopływ powietrza.

Po rozgorzeniu następuje faza pożaru rozwiniętego

Rozgorzenie następuje w temperaturze 500-600 ^oC.

Po rozgorzeniu temperatura może przekraczać 1000 ^oC.

W niekorzystnych warunkach rozgorzenie może wystąpić nawet po 3 minutach

1. Kontrola pożaru:

• Pożar kontrolowany przez paliwo – dopływ powietrza jest wystarczający do pełnego spalenia wszystkich palnych materiałów w pomieszczeniu.

• Przy mniejszym dopływie powietrza – pożar kontrolowany przez wentylację.

• Chwilowy niedostatek tlenu może wywołać tzw. stan zawieszonego ożywienia pożaru, który w momencie dostarczenia powietrza (otwarcie drzwi, pęknięcie szyb) przeobraża się w gwałtowny wybuch – ponowne rozgorzenie. Aby tego uniknąć – chłodzenie: tryskacze, usuwanie dymu.

1. W dużych przestrzeniach wewnętrznych o małym obciążeniu ogniowym pożar nie obejmuje całej powierzchni, ponieważ na skutek mieszania się spalin z chłodnym powietrzem dym ulega schłodzeniu.

- Ciepło nie dociera do sufitu. -Pożar najczęściej ma charakter lokalny.

1. Oddziaływania pożaru

• W wyniku pożaru następują zmiany:

• warunków termicznych (wzrost temperatury),

• ciśnienia,

• składu chemicznego atmosfery (zmniejszenie zawartości tlenu, toksyczność produktów spalania),

• zakresu widzialności (zadymienie).

1. Oddziaływania pożaru na użytkowników obiektów

• Termiczne - przez promieniowanie i konwekcję

• Temperatura 120 ^oC powoduje oparzenia I stopnia po około 8 min.

• Temperatura 200 ^oC – po około 2-3 minutach.

• W temperaturze powyżej 200^oC następują oparzenia dróg oddechowych. Przez dłuższy czas człowiek znosi promieniowanie cieplne o natężeniu 2 kW/m², ale promieniowanie 3,5 kW/m² już tylko prze około 60 s.

• Wynikające ze zmiany składu atmosfery:

- fizjologiczne

- związane z ograniczeniem widzialności.

1. Podstawowe związki toksyczne zawarte w dymie to: (śmiertelne stężenia po 3 minutowej ekspozycji)

• tlenek węgla CO (3,75 mg/m³),

• cyjanowodór HCN (16 mg/m³),

• dwutlenek węgla CO₂ (196 mg/m³),

• dwutlenek azotu NO₂ (0,205 mg/m³),

• chlorowodór HCl (1,0 mg/m³).

Przy bezpłomieniowym rozkładzie termicznym, spowodowanym brakiem tlenu spalanie jest niecałkowite. Wtedy stosunek CO₂/CO jest bliski jedności. W takich warunkach, przy słabej wentylacji dochodzi do tzw. zaczadzenia. Podobnie jest w wyniku wystąpienia cyjanowodoru HCN. W początkowej fazie pożaru zwykle występuje duży dopływ powietrza i związki toksyczne (CO i HCN) spalają się. W rozwiniętej fazie pożaru (rozgorzenie) zwykle występuje niedobór tlenu i wtedy produkty rozkładu termicznego są bardzo toksyczne. Ze względu na nadciśnienie produkty rozkładu termicznego mogą rozprzestrzeniać się w budynku, powodując zagrożenie w dużych obszarach.

1. Oddziaływania pożaru na na konstrukcję budynków:

• Termiczne (promieniowanie, konwekcja)

• Mechaniczne (wzrost ciśnienia, odkształcenia);Chemiczne

1. Zabezpieczanie obiektów – ostrzeganie:

• Elementy sygnalizacji pożarowej i sterowania procesami automatycznego gaszenia

• Elementy automatycznego gaszenia

1. NORMOWE MODELE POŻARU

• Prognozowanie rzeczywistego przebiegu pożaru jest bardzo trudne, a często nawet niemożliwe W celu przeprowadzenia analizy konstrukcji konieczne jest określenie hipotetycznego scenariusza pożaru.Na tej podstawie możliwe jest przyjęcie tzw. pożaru obliczeniowego, czyli ustalonego modelu rozwoju pożaru, przyjmowanego do celów projektowania.

• Przy prowadzeniu analiz zwykłych obiektów, często są wykorzystywane normowe krzywe temperatura-czas. Opisują one wzrost temperatury gazu w pomieszczeniu ogarniętym pożarem jednostrefowym, tzn. takim, w którym zakłada się równomierny, zależny od czasu rozkład temperatury w całej strefie.

1. Bezpieczeństwo pożarowe – terminologia:

• Scenariusz pożaru (58) - szczegółowy opis warunków, łącznie ze środowiskiem, jednego stadium lub większej liczby stadiów, od czasu przed zapłonem do czasu zakończenia spalania, w ogniu rzeczywistym o określonym usytuowaniu lub symulacji w skali rzeczywistej.

• Model pożaru (51) - procedura lub proces, który ma reprezentować, prognozować lub odtwarzać jedną lub więcej faz ognia lub przejście między tymi fazami.

• Pożar obliczeniowy (1.5.3.2) - ustalony rozwój pożaru przyjmowany do celów projektowania

W normach i piśmiennictwie oprócz prostych zależności służących do prognozowania wzrostu temperatury gazów podczas pożaru można również znaleźć wytyczne, w których podano bardziej zaawansowane modele tego zjawiska. Są to między innymi:

• parametryczne krzywe temperatura-czas, zapewniające możliwość uwzględnienia wielu aspektów dotyczących opisu pomieszczenia, w którym rozpatrywany jest przebieg pożaru,

• wytyczne do precyzyjnego prognozowania oddziaływania pożaru na elementy zewnętrzne,

• opis modelu pożaru lokalnego – tzn. takiego, w którym obciążenie ogniowe występuje jedynie na ograniczonej powierzchni dużego pomieszczenia,

• modele dwustrefowe, w których zakłada się wyższą warstwę, z zależną od czasu grubością i temperaturą oraz niższą warstwę z niższą temperaturą,

• modele zaawansowane, oparte na numerycznej analizie mechaniki płynów.

1. METODY UZYSKIWANIA ODPORNOŚCI OGNIOWEJ ELEMENTÓW KONSTRUKCYJNYCH BETONOWYCH

W tablicach, w zależności od rodzaju elementu i jego wymaganej odporności ogniowej, są podane minimalne wymiary przekroju i minimalna odległość środka ciężkości przekroju zbrojenia od krawędzi przekroju elementu.

Generalnie można stwierdzić, iż prognoza dokonana za pomocą tablic jest bezpieczna (współczynnik η_f  = 0,7, krzywa standardowa jest bezpiecznym oszacowaniem przebiegu pożaru).

Korzystając z tablic trzeba mieć jednak świadomość, jaka jest istota odczytanych z nich parametrów.

Duże wymiary przekroju odgrywają decydującą rolę tylko wtedy, kiedy wyczerpanie nośności elementu może wystąpić na skutek zniszczenia betonu strefy ściskanej.

Wpływ otulenia zbrojenia decyduje natomiast tylko wtedy, kiedy wyczerpanie nośności elementu może wystąpić na skutek uplastycznienia prętów.

1. SPOSOBY PODWYŻSZANIA odporności ogniowej konstrukcji :

Potrzeba podwyższenia odporności ogniowej konstrukcji żelbetowych występuje najczęściej wtedy, kiedy są one remontowane, modernizowane lub zmienia się sposób ich wykorzystania.

• Rozwiązania proste, tradycyjne (omurowanie, obetonowanie)

• Rozwiązania nowoczesne, systemowe

  • okładanie elementami płytowymi: z wełny kamiennej, z materiałów mineralnych lub gipsowo-kartonowymi,

  • nanoszenie na powierzchnie elementów warstw ochronnych,

  • odizolowanie konstrukcji od wpływów pożaru.

Systemy zabezpieczenia przeciwpożarowego powinny być implementowane w całości, ze szczególną dbałością o przestrzeganie zalecanej przez producenta technologii wykonania. Nawet mało istotna zmiana może być przyczyną tego, że elementy zabezpieczające nie spełnią swej funkcji podczas pożaru.

1. KONSTRUKCJE STALOWE - w celu uzyskania odporności ogniowej muszą być izolowane:

• Zabezpieczenia pojedynczych elementów

• obetonowanie

• omurowanie

• tynki ogniochronne

• zabezpieczenia z płyt ogniochronnych

• zabezpieczenia natryskowe

• farby ogniochronne

• Zabezpieczenia grup elementów

• sufity podwieszone

• ściany działowe

Farby ogniochronne - zabezpieczenia aktywizowane termicznie

Powłoki pęczniejące

Pod wpływem temperatury wytwarza się porowata warstwa izolacyjna.

Proces pęcznienia rozpoczyna się w temperaturze 200 - 250 oC.

Warstwy:

• • podkładowa, antykorozyjna,

• • ogniochronna, pęczniejąca, o grubości zależnej od stawianych

• wymagań, często nakładana kilkoma warstwami,

• • nawierzchniowa (ochrona powłoki pęczniejącej, wykończenie)

Powłoki absorpcyjne

Pochłanianie energii przy przechodzeniu powłoki z fazy stałej w gazową

1. KONSTRUKCJE DREWNIANE

Drewno jest materiałem palnym - zwykłe drewno (650 kg/m³) - łatwopalnym, drewno twarde (800 kg/m³) - trudno zapalnym. W wyniku spalenia drewna tworzy się warstwa zwęglona - izolacyjna, bez właściwości wytrzymałościowych.

1. Odporność ogniowa konstrukcji drewnianych

• spadek właściwości mechanicznych na skutek wzrostu wilgotności i temperatury,

• redukcja wymiarów przekroju na skutek zwęglenia.

1. Działanie wysokiej temperatury na drewno

• Do temperatury 100 ^oC - proces endotermiczny ze względu na wilgotność drewna (wynosi przeciętnie 12 - 16 %).

• W temperaturze powyżej 125 ^oC zaczynają się wydzielać substancje lotne (piroliza).

• W temperaturze około 250^o C następuje zapłon powierzchni drewna.

• (wg ITB) przy wilgotności 10 - 14% - czas do zapłonu - 2- 4 min, przy wilgotności 18 - 26% - 5 - 6 min.

1. W zaawansowanej fazie spalania w przekroju elementu drewnianego można wyodrębnić 5 stref:

• niezwęglona część środkowa (jądro), temperatura < 100 ^oC,

• obrzeże części środkowej - temperatura 100-200 ^oC, rozpoczyna się proces pirolizy (emisja gazów),

• strefa temperatury 200-280 ^oC - rozpoczyna się zwęglanie, produkty rozkładu termicznego ulegają częściowemu zapaleniu,

• strefa całkowitego zwęglenia - temperatura powyżej 280 ^oC, drewno rozkłada się na węgiel i substancje lotne,

• obszar żarzenia - temperatura do 1100 ^oC, węgiel drzewny ulega spaleniu, wydzielając substancje lotne.

1. POŻAR JAKO WYJĄTKOWA SYTUACJA OBLICZENIOWA KONSTRUKCJI:

Etapy analizy elementu lub części konstrukcji

• Oddziaływania

• Scenariusz pożaru (model pożaru obliczeniowego)

• Pola temperatury

• Zmniejszenie wytrzymałości betonu

• Zmniejszenie wytrzymałości stali zbrojeniowej

• Obliczenie nośności

• Sprawdzenie nierówności SGN

1. METODA IZOTERMY 500 ^OC - ZAŁOŻENIA:

W obliczeniach pomija się tę część przekroju betonowego, której temperatura przekracza 500 ^oC

W części przekroju o niższej temperaturze nie uwzględnia się zmniejszenia wytrzymałości betonu na skutek wzrostu temperatury W ten sposób w metodzie "izotermy 500 ^oC" rozpatruje się przekrój o zredukowanych wymiarach, z wytrzymałością betonu taką samą jak w zwykłych warunkach

Zmniejszenie wytrzymałości stali zaleca się przyjmować na podstawie podanego wykresu, w zależności od temperatury prętów, niezależnie od tego czy są one usytuowane wewnątrz, czy na zewnątrz obszaru ograniczonego położeniem izotermy 500 ^oC

1. Podział ze względu na palność (stopień palności)

• Materiały niepalne

• Materiały palne: niezapalne, trudno zapalne, łatwo zapalne.

Toksyczność produktów spalania i dymotwórczość

• bardzo toksyczne (BT),

• toksyczne (T),

• umiarkowanie toksyczne (UT).

Właściwości dymotwórcze

• intensywnie dymiące (BD),

• średniej intensywności dymienia (D),

• małej intensywności dymienia (UD).

Rozprzestrzenianie ognia (ściany, okładziny, dachy, przewody)

• nierozprzestrzeniające ognia (mogą ulec spaleniu w obszarze działania ognia),

• słabo rozprzestrzeniające ogień,

• silnie rozprzestrzeniające ogień.

1. Prędkość zwęglania drewna

• Zależy od: gatunku drewna (lekkie, twarde), wilgotności,

• Według badań - przyrost warstwy węgla na powierzchni elementu spalanego zawiera się w przedziale od 0,5 - 0,9 mm/min

1. Odporność ogniowa konstrukcji drewnianych (REI)

• Funkcja nośna (R) - elementy prętowe - nośność elementu ulegającego zwęgleniu lub osłonięcie powierzchni elementu

• Funkcja oddzielająca (EI) - ściany, ścianki działowe, stropy - zazwyczaj elementy drewniane są osłonięte

1. ETAPY ANALIZY ELEMENTU LUB CZĘŚCI KONSTRUKCJI

• Określenie oddziaływań występujących w wyjątkowej sytuacji obliczeniowej pożaru, a następnie obliczenie wywołanych przez nie sił wewnętrznych

• Dokonanie wyboru scenariusza pożaru oraz ustalenie odpowiadającego mu modelu (pożaru obliczeniowego)

• Określenie pól temperatury w wybranych przekrojach elementów po założonym czasie trwania przyjętego modelu pożaru

• Uwzględnienie zmniejszenia cech wytrzymałościowych betonu na skutek działania wysokiej temperatury

• Uwzględnienie zmniejszenia cech wytrzymałościowych stali zbrojeniowej na skutek działania wysokiej temperatury

• Obliczenie nośności w najbardziej wytężonych miejscach konstrukcji

• Sprawdzenie nierówności SGN