Požární odolnost dřevostaveb

Vzorem pro ČR může být mimo jiné země i Velká Británie, která ačkoliv má vlastní zdroje dřeva malé, ho v bytové výstavbě používá v neuvěřitelně velkém rozsahu. Ve Skotsku představují domy na bázi dřeva přibližně 70 % a v Anglii přibližně 25 % bytové výstavby. V zájmu ověření předpokladů pro větší využití dřeva v bytové výstavbě byl ve Velké Británii proveden rozsáhlý výzkum především požární odolnosti vícepodlažních budov na bázi dřeva, která je u těchto staveb klíčovou otázkou.

Výzkum požární odolnosti vícepodlažních budov na bázi dřeva
Zkoušky požární odolnosti dřevěné konstrukce vícepodlažní budovy se uskutečnily v rámci projektu Timber Frame 2000 (TF 2000). Na šestipodlažním lehkém skeletu obytné budovy systému Platform frame, viz obr. 1 a 2, byly kromě požárních zkoušek provedeny i zkoušky celistvosti při nárazu vozidla a při výbuchu.

Popis experimentální budovy
Na každém patře byly navrženy čtyři byty. Každý byt měl obývací pokoj a halu, dvě ložnice, kuchyň a koupelnu s WC. V budově byla výtahová šachta a dřevěné schodiště.
Vnější nosné stěny budovy tvořil plášť ze dvou vrstev sádrových desek tloušťky 12,5 mm a z OSB desek tloušťky 9 mm. Na stěnové sloupky stěny rozměru 38/89 mm bylo použito řezivo třídy pevnosti C16. Vzdálenost sloupků od sebe byla 600 mm. Prostor mezi sloupky byl vyplněn tepelnou izolací z minerálních vláken. Před vnějšími nosnými stěnami ve vzdálenosti 60 mm byla vyzděna cihelná obezdívka z lícového zdiva. Vnitřní nosné stěny byly stejného provedení jako vnější nosné stěny. Plášť vnitřní nenosné stěny tvořila pouze jedna vrstva sádrových desek tloušťky 12,5 mm. Stěny mezi byty byly zdvojeny a mezera mezi nimi byla vyplněna tepelnou izolací. Stropní konstrukce byla uzavřena podhledem ze dvou sádrových desek tloušťky 12,5 mm. Stropnice rozměru 38/225 mm byly navrženy z řeziva třídy pevnosti C16. Vzdálenost stropnic od sebe byla 600 mm a mezi nimi byla uložena tepelná izolace. Na stropnicích byl proveden záklop z OSB desky tloušťky 15 mm, na kterém spočívala tepelná izolace tloušťky 25 mm, sádrová deska tloušťky 19 mm a dřevotřísková deska tloušťky 18 mm. Jednotlivé místnosti stavby byly pro věrohodnost zkoušky plně kompletovány (obr. 3).
Hlavním cílem zkoušek na objektu TF 2000 bylo zjistit chování vícepodlažní dřevostavby vystavené velkému požárnímu zatížení, viz obr. 4 a 5.

¤ Obr. 1. Celkový pohled na experimentální budovu

¤ Obr. 2. Část severní fasády po požárních zkouškách

Zkouška požárního úseku
Jednotlivé požární úseky byly testovány na požární odolnost 60 minut. Požár byl založen v obývací části bytu s tím, že plně rozvinutý požár nastal přibližně po 24 minutách. Aby se vytvořily co nejlepší podmínky pro plně rozvinutý požár, byla v kuchyni rozbita okenní tabule. To se stalo v 21. minutě a 30. sekundě od založení požáru. Maximální teploty v bytě pak dosáhly přibližně 1000 ºC a zůstaly na této výši do ukončení zkoušky v 64. minutě od jejího zahájení. Maximální teploty uvnitř mezery mezi zdvojenými požárně dělicími stěnami se pohybovaly pod 100 ºC vyjma lokálních míst, kde dřevěné prvky byly po určitou dobu vystaveny požáru. Výsledky zkoušek konstrukce budovy v rámci celého požárního úseku potvrdily výsledky získané normovými zkouškami na jednotlivých konstrukčních dílcích. Výsledky požární zkoušky ukázaly, že podmínky při požáru v obývacím pokoji bytu představovaly expozici přibližně o 10 % náročnější než představuje šedesátiminutová požární zkouška konstrukčních dílců. Zkouška ukázala, že dřevěná kostra budovy splňuje funkční požadavky z hledisek šíření požáru uvnitř budovy a zachování konstrukční celistvosti.

¤ Obr. 3. Interiér budovy před požárem

¤ Obr. 4. Plně rozvinutý požár bytu

¤ Obr. 5. Interiér po šedesátiminutovém požáru

Požární zkouška schodiště
Dřevěné schodiště TF 2000 bylo uchyceno do stěn, které měly dřevěnou kostru. Na počátku zkoušky byly definovány požadavky na jeho užitné vlastnosti při požáru. Schodiště muselo být funkční pro zásah hasičů po počáteční evakuaci obyvatel bezprostředně ohrožených požárem a pro následnou evakuaci dalších obyvatel bytů, kterým bylo předtím doporučeno, aby zůstali ve svých bytech. Schodiště TF 2000 bylo navrženo se speciální netoxickou povrchovou protipožární ochranou a jednotlivé stupně měly zespodu sádrovou desku o tloušťce 12,5 mm. Po založení požáru došlo k jeho rychlému rozšíření. Požár trval přibližně 31 minut. Potom se požární zatížení zmenšilo a zůstalo jen pár ložisek žhavého popela. Celou dobu bylo schodiště pod dohledem hasičů, kteří však nezasáhli. Pro ověření funkčnosti schodiště potom hasiči v plné výzbroji schodiště použili a vystoupili po něm do vyšších pater. Navržené schodiště při výše uvedených požadavcích potvrdilo spolehlivost při požáru.

Hlavní poznatky
Během zkoušek byla ověřena požární odolnost dřevostavby 60 minut a byly získány poznatky z oblasti konstrukční celistvosti a šíření požáru mezi jednotlivými požárními úseky. Požární zatížení v požárním úseku bylo realistické, a tak byly získány objektivní poznatky o šíření požáru ve vícepodlažním lehkém skeletu. Potvrzena byla požární odolnost dřevěného schodiště. Výsledky zkoušek TF 2000 se promítly do legislativy. V současnosti je možné ve Velké Britanii používat hořlavé materiály v konstrukcích požárně dělicích stěn a vnějších stěn až do výšky 18 m, místo dřívějších 11 m.
Projekt TF 2000 potvrdil, že u vícepodlažních dřevostaveb je třeba věnovat pozornost přípojům plášťů ze sádrových, zejména vícevrstvých desek. Každá vrstva musí být připojena samostatně. Nedodržení těchto postupů vede ke snížení požární odolnosti konstrukce. V dutinách vnějšího pláště budovy se musí navrhovat požární zarážky, aby se zabránilo šíření požáru a narušení celistvosti pláště. Zvýšenou pozornost je také třeba věnovat šíření požáru po fasádě budovy okny a dalšími otvory.

Poděkování
Tento příspěvek byl zpracován za podpory výzkumného záměru ČVUT v Praze MSM 6840770005 Udržitelná výstavba.

Doc. Ing. Petr Kuklík, CSc.
České vysoké učení technické v Praze, Fakulta stavební