ODPORNOŚĆ OGNIOWA PŁYT WARSTWOWYCH
BADANIA I KLASYFIKACJE

MGR INŻ. ARTUR KRZYWULSKI
KINGSPAN SP. Z O.O.
ARTUR.KRZYWULSKI@KINGSPAN.COM

STRESZCZENIE

Niniejsze opracowanie przedstawia ujęcie odporności płyt warstwowych w okładzinach z blach metalowych w kontekście metod badawczych oraz klasyfikacji odporności ogniowej, jak również aspekt wymagań stawianych przez polskie przepisy budowlane stawiane tymże elementom.

Słowa kluczowe: odporność ogniowa, reakcja na ogień, płyta warstwowa, BROOF, PUR, PIR.

1. WPROWADZENIE

Niniejsze opracowanie dotyczy klasyfikacji ogniowej płyt warstwowych w okładzinach metalowych stosowanych jako elementy przekryć dachowych. Zakłada się, że szczegóły konstrukcji dachowych płyt warstwowych są znane Czytelnikowi, oraz że posiada ogólną orientację o konstruowaniu dachów z wykorzystaniem płyt warstwowych. Tak jak każdy z elementów budynku płyta warstwowa musi spełniać konkretne wymagania stawiane przez przepisy Prawa Budowlanego [1] oraz Warunków Technicznych [2]. Ogólny zarys podejścia do zagadnienia bezpieczeństwa pożarowego, został nakreślony w Decyzji Komisji Europejskiej nr 305/2011 [3] ustanawiający zharmonizowane warunki wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych. Spośród 7 podstawowych wymagań jakie powinny spełniać wszelkie wyroby budowlane (w tym płyty warstwowe) na drugiej pozycji, po bezpieczeństwie konstrukcji, znajduje się bezpieczeństwo pożarowe.

Bezpieczeństwo pożarowe wg regulacji UE jest dodatkowo scharakteryzowane przez 5 aspektów jakie muszą zostać uwzględnione przy klasyfikacji wyrobu budowlanego w kontekście bezpieczeństwa pożarowego, są to:

a) nośność konstrukcji musi zostać zachowana przez określony czas trwania warunków pożaru;
b) powstawanie i rozprzestrzenianie się ognia i dymu w obiektach budowlanych musi być ograniczone;
c) rozprzestrzenianie się ognia na sąsiednie obiekty budowlane musi być ograniczone;
d) osoby znajdujące się wewnątrz muszą mieć możliwość opuszczenia zagrożonego obiektu lub muszą mieć możliwość zachowania życia i zdrowia w inny sposób;
e) musi być zapewnione bezpieczeństwo działania służb ratowniczych w trakcie trwania pożaru.
Powyższe wymagania podstawowe zostały przetransformowane na szereg parametrów technicznych, które na podstawie szczegółowo opisanych procedur badawczych oraz analiz, składają się na tzw. klasyfikację ogniową wyrobu budowlanego.

W przypadku płyt warstwowych do zastosowań dachowych, wielkości opisujące klasyfikacje ogniową są szczegółowo określone w normie zharmonizowanej PN-EN 14509:2013 [4], a obejmują one następujące wielkości:

1. Odporność ogniowa,
2. Reakcja na działanie ognia zewnętrznego na dachy.

Bardzo ważnym jest, aby zaznaczyć, że w przypadku klasyfikacji pożarowej wyrobów budowlanych metody badań oraz sposób wyznaczania poszczególnych parametrów klasyfikacji ogniowej odbywają się ściśle według zharmonizowanych norm europejskich, natomiast wymagania stawiane poszczególnym wyrobom, aby mogły być zastosowane (wbudowane) w konkretnym obiekcie/budynku, są określone przez krajowe przepisy Prawa Budowlanego – a w szczególności w rozporządzeniu [2] w dziale VI: „Bezpieczeństwo pożarowe”. Innymi słowy nie znajdziemy w regulacjach europejskich, konkretnych parametrów ogniowych jakie muszą spełniać wyroby budowlane, aby mogły być stosowane w danych obiektach – jest to obszar regulowany jedynie przez kraje członkowskie UE. Stąd też mogą się zdarzyć takie sytuacje, w których ten sam wyrób budowlane opisany poprzez konkretne parametry klasyfikacji ogniowej, wyznaczone w oparciu o zharmonizowane normy europejskie, w niektórych krajach może być stosowany na danym typie obiektów, a w innym kraju UE już nie.

2. ODPORNOŚĆ OGNIOWA

Klasyfikacja odporności ogniowej dachowych płyt warstwowych jest dokonywana w oparciu o zasady przedstawione w normie [6] PN-EN 13501-2, która określa jakie parametry są elementami opisu wyrobu. W przypadku płyt warstwowych dachowych następujące parametry są przedmiotem klasyfikacji:

• R – nośność ogniowa, czyli zdolność elementu do wytrzymania oddziaływania ognia przy określonych oddziaływaniach mechanicznych, przez określony czas – bez utraty właściwości nośnych. Jako kryterium wykorzystuje się odkształcenia elementu – ugięcia – prędkość narastania ugięć i stan graniczny.

• E – szczelność ogniowa, czyli zdolność elementu do powstrzymania ognia do przejścia na stronę nie poddaną działaniu pożaru lub przeniesienia płomienia w inny sposób (np. poprzez gorące gazy). W tym parametrze ocena polega na obserwacji elementu czy występują pęknięcia lub otwory przez które przedostaje się płomień, lub czy przedostają się gorące gazy (palny tampon bawełniany).

Elementy dachowe klasyfikuje się w następujących zakresach minut: RE15, RE20, RE30, RE45, RE60, RE90, RE120, RE180, RE240 i RE360.

Badanie odporności ogniowej dachowych płyt warstwowych wykonuję się oparciu o procedurę badawczą według PN-EN 1365-2:2014.

Badania odporności ogniowej elementów nośnych – część 2: Stropy i dachy. Przykładowe stanowisko z badanymi płytami warstwo-wymi przedstawia Fot.1.

Jak zostało zaznaczone – kryterium nośności ogniowej (R) uwzględnia konkretne oddziaływania mechaniczne w trakcie badania – jak to jest widoczne na fotografii powyżej. W przypadku płyt dachowych jest niezbędne zadanie obciążenia płyt dachowych symulującego standardowe obciążenia elementów dachowych (śnieg, lub inne instalacje na dachu – np. instalacje PV). Wielkość obciążenia mechanicznego określana jest indywidualnie przez zlecającego, w oparciu o warunki środowiskowe lub warunki konkretnego projektu. Parametry obciążenia mechanicznego stanowią integralną część klasyfikacji odporności ogniowej płyt dachowych. Przedstawiane są w postaci wartości momentu zginającego oraz sił tnących od powiadających konkretnej wartości otrzymanego parametru RE. Sposób analizy oraz możliwość przeliczania klasyfikacji ogniowej zawarty jest w odrębnym opracowaniu.
Fot. 1. Stanowisko badawcze płyt dachowych wg PN-EN 1365-2
(źródło mat. własne)

3. REAKCJA NA DZIAŁANIE OGNIA ZEWNĘTRZNEGO NA DACHY – BROOF

Klasyfikacja reakcji na działanie ognia zewnętrznego na dachy jest wielkością opisującą rozprzestrzenianie się ognia po powierzchni dachu oraz na sąsiednie budynki. Klasyfikacja dachowych płyt warstwowych odbywa się w oparciu o normę klasyfikacyjną PN-EN13501-5:2016[7] – na podstawie wyników badań przeprowadzonych zgodnie z procedurami opisanymi w normie [8] (PKN-CEN/TS 1187:2014). Klasyfikacja zakłada możliwość opisania reakcji na działanie ognia zewnętrznego w 4 podstawowych metodach (4 metody badań):

a) badanie 1 (t1) – z płonącymi żagwiami,
b) badanie 2 (t2) – z płonącymi żagwiami i wiatrem,
c) badanie 3 (t3) – z płonącymi żagwiami, wiatrem i dodatkowo promieniowaniem cieplnym,
d) badanie 4 (t4) – dwuetapowa metoda, łącząca badanie z płonącymi żagwiami, wiatrem i dodatkowo z promieniowaniem cieplnym.

Wyszczególnione metody badań są alternatywne, oznacza to, że poszczególne kraje członkowskie mają możliwość wyboru jedną, lub więcej, metod z wymienionych badań do klasyfikacji krajowej. Na obszarze Polski stosowana jest klasyfikacja wg badania 1(t1). Jako kryterium klasyfikacyjne przyjmuje się następujące obszary obserwacji:

a) rozprzestrzenianie ognia po powierzchni,
b) penetrację ognia i płonące krople i odpady stałe,
c) zasięg zniszczeń w poszczególnych warstwach.

W przypadku płyt warstwowych, dachowych, w okładzinach metalowych wprowadzanych na rynek na podstawie normy zharmonizowanej [4] istnieje możliwość deklarowania reakcji na działanie ognia zewnętrznego na dachy BROOF – BEZ KONIECZNOŚCI WYKONYWANIA BADANIA.

Decyzja Komisji Europejskiej z dnia 6 września 2006 nr 2006/600/WE [9] – określa w załączniku wykaz wyrobów budowlanych, które spełniają wszystkie wymogi w zakresie właściwości związanych z odpornością na działanie ognia zewnętrznego, bez potrzeby przeprowadzania badań:

Klasy odporności na oddziaływanie ognia zewnętrznego dachowych płyt warstwowych z dwiema okładzinami metalowymi
Wyrób1 Szczegółowy opis wyrobu Materiał rdzenia o minimalnej gęstości Klasa
Dachowe płyty warstwowe
z okładzinami ze stali,
stali nierdzewnej lub aluminium
Zgodnie z normą PN-EN 145091 PUR min. 35 kg/m3

lub

BROOF (t1)
MW (lamele) min. 80 kg/m3

Lub

BROOF (t2)
MW (płyty o pełnej szerokości) min. 110 kg/m3 BROOF (t3)

(1)  Płyty warstwowe z profilowanym zewnętrznym pokryciem metalowym posiadającym:

• minimalną grubość nominalną 0,4 mm, w przypadku pokryć wykonanych ze stali lub stali nierdzewnej;
• minimalną grubość nominalną 0,9 mm, w przypadku pokryć wykonanych z aluminium;
• przy każdym podłużnym połączeniu dwóch paneli zakładkę zewnętrznego pokrycia metalowego przebiegającą przez całą koronę i sięgającą przynajmniej 15 mm w dół w kierunku przeciwległej strony korony, nakładkę metalową całkowicie przykrywającą koronę łączeniową przy połączeniu podłużnym lub podniesiony rąbek wzdłuż połączenia;
• przy każdym poprzecznym połączeniu dwóch paneli, zakładkę zewnętrznego pokrycia metalowego o długości co najmniej 75 mm;
• ochronną zewnętrzna powłokę organiczną zawierającą stosowaną w postaci płynnej farbę z polichlorkiem winylu o maksymalnej nominalnej grubości suchej powłoki 0,200 mm, PCS (potencja-le cieplnym brutto) nie większym niż 8,0 MJ/m2 i maksymalnej suchej masie 300 g/m2;
– lub jakąkolwiek inną cienką powłokę organiczną o wartościach niższych niż wyżej określone;
• minimalną klasę reakcji na ogień D-s3, d0 bez zabezpieczenia krawędzi, zgodnie z normą EN 13501-1;

Przedstawione powyżej kryteria specyfikacji materiałowej, powodują, że praktycznie każda płyta dachowa dostępna na rynku w Polsce nie wymaga przeprowadzania badań laboratoryjnych w celu wyznaczenia reakcji na ogień zewnętrzny dla dachów. Warto nadmienić, że opisany w tabelce materiał rdzenia PUR – zgodnie z wyjaśnieniem zawartym w [4] obejmuje również rdzeń izolacyjny wykonany z pianki poliizocyjanurowej PIR.

Istotną informacją jest fakt, iż klasyfikacja reakcji na ogień zewnętrzny dla dachów jest również kryterium klasyfikacji elementów dachowych w zakresie rozprzestrzeniania ognia według polskich przepisów budowlanych. Zadeklarowana klasa reakcji na działanie ognia zewnętrznego BROOF(t1), zgodnie z załącznikiem 3, do Rozporządzenia [2] bezpośred-nio klasyfikuje przekrycie dachowe jako nierozprzestrzeniające ogień (NRO).

4. WYMAGANIA DOTYCZĄCE PŁYT WARSTWOWYCH STOSOWANYCH JAKO PRZEKRYCIA DACHOWE

Jak zaznaczono na wstępie, kwestia ustalenia wymagań jakie mają spełniać poszczególne wyroby budowlane – jest domeną krajów członkowskich UE. W kwestii wymagań jakie powinny spełniać wyroby budowlane na obszarze Polski wykładnią jest Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. 2002 nr 75 poz. 690 z późniejszymi zmianami) [2]. Wymagania w zależności od klasy odporności pożarowej budynku, zapisane w [2] – Dział VI, §216 – przedstawiają się następująco:

Klasa odporności pożarowej budynku Klasa odporności ogniowej elementów przekrycia dachu
„A” RE 30
„B” RE 30
„C” RE 15
„D” (-)
„E” (-)

Dodatkowo, dla powierzchni połaci dachowej większej niż 1000m2 – zgodnie z §219 [2] – przekrycie dachu winno być NRO. Jak wskazano w punkcie 3 niniejszego opracowa-nia wymóg ten spełniają wszystkie płyty warstwowe dachowe posiadające klasyfikacje BROOF(t1) w zakresie reakcji na ogień zewnętrzny dla dachów.

5. PODSUMOWANIE

Przedstawione w niniejszym opracowaniu szczegóły klasyfikacji ogniowej dachowych płyt warstwowych mają na celu przybliżenie użytkownikom zasad tworzenia tychże klasyfikacji. Zadanie opracowania klasyfikacji leży w całości po stronie Dostawcy czy Producenta – i są warunkiem niezbędnym do wprowadzenia wyrobu (płyty warstwowej dachowej) do obrotu (na rynek) i muszą być przedstawiane w sposób określony w przepisach szczegółowych na Deklaracji Właściwości Użytkowych. Dostępność i transparentność tych informacji pozwala projektantom oraz inwestorom na właściwy dobór produktów w swoich projektach i maksymalne wykorzystanie zalet płyt warstwowych jako przekrycia dachowe.

Literatura

  1. Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. – Prawo Budowlane (Dz.U. 1994 nr 89 poz. 414 z później-szymi zmianami).
  2. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. 2002 nr 75 poz. 690 z późniejszymi zmianami)
  3. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego I Rady (UE) nr 305/2011z dnia 9 marca 2011 r. ustanawiające zharmonizowane warunki wprowadzania do obrotu wyrobów budowla-nych i uchylające dyrektywę Rady 89/106/EWG
  4. PN-EN 14509:2013 Samonośne izolacyjno-konstrukcyjne płyty warstwowe z dwu-stronną okładziną metalową. Wyroby fabryczne. Specyfikacje
  5. PN-EN 13501-1:2019 Klasyfikacja ogniowa wyrobów budowlanych i elementów budynków. Część 1: Klasyfikacja na podstawie badań reakcji na ogień
  6. PN-EN 13501-2:2016 Klasyfikacja ogniowa wyrobów budowlanych i elementów budynków. Część 2: Klasyfikacja na podstawie wyników badań odporności ogniowej, z wyłączeniem instalacji wentylacyjnej
  7. PN-EN 13501-5:2016 Klasyfikacja ogniowa wyrobów budowlanych i elementów budynków. Część 5: Klasyfikacja na podstawie wyników badań oddziaływania ognia zewnętrznego na dachy
  8. PKN-CEN/TS 1187:2014 Metody badań oddziaływania ognia zewnętrznego na dachy,
  9. 2006/600/WE: Decyzja Komisji z dnia 4 września 2006 r. ustanawiająca klasy odporno-ści na oddziaływanie ognia zewnętrznego niektórych wyrobów budowlanych dotycząca dachowych płyt warstwowych z dwiema okładzinami metalowymi