Řešení problematiky požární bezpečnosti vícepodlažních dřevostaveb ve vybraných zemích Evropy

Úvod

V posledním období roste zájem o možné uplatnění vícepodlažních dřevostaveb, především v bytové výstavbě. Tyto stavby jsou předmětem rostoucího zájmu developerů, architektů, stavebních inženýrů a veřejnosti především díky tomu, že nabízejí alternativní způsob výstavby s velkým ekologickým přínosem. Další jejich předností je rychlost výstavby a malé nároky na zařízení staveniště.

e věstníku č. 12 Úřadu pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví ÚNMZ bylo již v prosinci 2023 zveřejněno prohlášení agentury ČAS, HZS ČR a UCEEB ČVUT, že požárně inženýrský přístup je u nás možné použít pro dřevostavby bez omezení požární výšky. Následně byla zpracována k normě ČSN 73 0802:2003 příloha K „Specifické ­požadavky pro stavby s hořlavým konstruk­čním systémem“, podle které bude možné za určitých podmínek pro vícepodlažní dřevostavby použít normativní přístup až do požární výšky max. 22,5 m. Tato příloha je v současnosti předmětem připomínkového řízení.

 Pro vícepodlažní dřevostavby je to první krok k jejich možné realizaci. Důležité však je zajistit nejen jejich požární bezpečnost, ale i únosnost a tuhost. Při jejich realizaci tak nebude používáno pouze dřevo. Budou podle potřeby využívány různé betonové a ocelové prvky, či v zájmu tuhé stropní konstrukce kompozitní dřevobetonové stropy. V případě vícepodlažních dřevostaveb se tak vždy bude jednat o hybridní konstrukci.

V následujícím textu jsou proto vedle předpisů požární bezpečnosti představeny i způsoby, jak realizaci vícepodlažních dřevostaveb postupně řešily země se stejnou stavební kulturou, jako má Česká republika.

Rakousko

Požadavky požární bezpečnosti jsou obsaženy ve směrnicích OIB Richtlinie 2, které vypracoval Rakouský institut pro stavební techniku (Österreichisches Institut für Bautechnik – OIB). Spolkové země následně tyto požadavky zahrnuly do svých příslušných zemských stavebních předpisů.

Směrnice OIB v zásadě umožňují až sedmipodlažní dřevěnou konstrukci, obecně s minimální požární odolností 60 min. (R60) všech dílců. Konstrukce, které oddělují požární úseky, musí mít požární odolnost minimálně R90 a konstrukce v nejvyšším podlaží minimálně R30. Budovy se řadí do tříd GK 1–5 podle počtu a plochy nadzemních podlaží, výšky stavby, příp. i počtu bytů nebo obchodních jednotek. Tyto třídy jsou obdobou stupňů požární bezpečnosti užívaných v ČR. V Rakousku však toto rozdělení platí pro celé stavby, nikoliv pro jednotlivé požární úseky.

Zrevidované OIB směrnice byly publikovány v roce 2015. Cílem této revize bylo snížit náklady na stavby pro bydlení a zredukovat určitou diskriminaci některých stavebních materiálů. Se změnou směrnice byl navýšen počet podlaží v dřevěné konstrukci na sedm podlaží při maximální požární výšce 22 m a byl zvětšen požární úsek pro bytové domy.

Důležité je ale vědět, že proces používání dřeva na vícepodlažní dřevostavby byl v Rakousku nastartován již v roce 2001. Následně proběhly diskuse se zástupci stavebních úřadů a hasičského záchranného sboru, které potvrdily význam otevřené výměny názorů pro dosažení vzájemného porozumění. Zástupcům stavebnictví a dřevařského průmyslu přitom bylo dáno jednoznačně na vědomí, že musí znát a chápat pochybnosti a obavy přicházející od hasičů a stavebních úřadů. Vzájemně konstruktivní přístup k řešení této problematiky byl potom východiskem pro jednání a představoval základ pro bezpečné navrhování vícepodlažních dřevostaveb (tj. staveb v třídě GK5) v Rakousku.  

V rámci řešení problematiky vícepodlažních dřevostaveb byl od roku 2009 realizován výzkumný projekt LifeCycle Tower, který byl rozdělen do tří etap:

• Výzkumný projekt „8+“ zkoumal technickou proveditelnost výškové budovy, jejíž stavební materiál je založen převážně na dřevu.

• Následný výzkumný projekt „LifeCycle Tower“ se zaměřil na vývoj konstrukčního systému budovy s možnými až 20 podlažími. Jednalo se o pilotní projekt zaměřený na realizaci inovativního stavebního systému vyznačujícího se vysokým stupněm průmyslové prefabrikace. Projekt zkoumal vzorovou budovu o půdorysu 25 x 38 m, ve které 18 „dřevěných“ podlaží spočívá na dvoupodlažním železobetonovém suterénu (obr. 1).

• Třetí fází byla realizace LCT ONE.

Realizace prototypu budovy LCT ONE probíhala za úzké spolupráce odborníků z oborů architektury, stavebního inženýrství a dalších.

Následně stavební společnost CREE GmbH vyvinula licencovaný ­systémový způsob výstavby (systém LCT) za použití prefabrikovaných dílců. Výstavba LCT ONE byla zahájena v září 2011. Montáž prefabrikovaných dílců na připravený železobetonový základ trvala osm dní.  Osm podlaží obepínalo betonové schodišťové jádro, které muselo být použito z důvodu požární bezpečnosti a bylo kompletně provedeno za 10 dní. To umožnilo vyzkoušet systémovou metodu výstavby v reálných ­podmínkách.

Betonové jádro se dvěma schodišti, výtahy a požárním výtahem zajišťuje též příčnou tuhost budovy a přenos vodorovného zatížení. Tuhosti stropní desky je dosaženo použitím speciálních prefabrikovaných kompozitních dřevobetonových panelů (obr. 2).

Tyto panely jsou nasunuty na ocelové trny vyčnívající ze sloupů z lepeného lamelového dřeva (obr. 2). Sloupy s roztečí 2,70 m jsou integrovány do fasádních prvků. Svislé síly jsou potom přímo přenášeny prostřednictvím těchto sloupů na železobetonové překlady stropní konstrukce . Tímto provedením konstrukce se zabrání nežádoucímu namáhání dřeva kolmo k vláknům. Mezi viditelná žebra stropu z lepeného lamelového dřeva jsou poté zavěšeny prefabrikované obslužné prvky s integrovaným vytápěním, chlazením, sprinklery a v některých případech i osvětlením při splnění akustických požadavků. Podařilo se též docílit toho, že spotřeba stavebních materiálů může být příznivá a že oproti konvenčním stavebním metodám lze výrazně snížit spotřebu surovinových zdrojů i spotřebu primární energie. Bylo také prokázáno, že prefabrikace umožňuje zkrátit dobu výstavby o jednu třetinu. Prototyp budovy LCT ONE, ve které je i sídlo firmy CREE, byl dokončen v roce 2012 v Dornbirnu (obr. 3).

V Rakousku existuje i unikátní komplex vícepodlažních dřevostaveb s hybridní konstrukcí HoHo Wien, který se skládá z pěti budov o 6 až 24 podlažích (obr. 4) a byl podrobně představen v časopisu Stavebnictví 01–02/2024.

Jeho součástí je i donedávna nejvyšší dřevostavba na světě výšky 84 m s 24 nadzemními podlažími. Velmi důležité je ale vědět, že v rámci tohoto komplexu budov byla nejprve postavena šestipodlažní budova (vlevo na obr. 4), která sloužila k testování konstrukčního systému celého komplexu a pochopení metodiky výstavby.

Německo

Německo je federální země skládající se z 16 spolkových zemí, které si udržují omezenou suverenitu. Každá země je odpovědná za stavební předpisy pro dané území, proto předpisy nejsou jednotné. Pro harmonizaci požadavků existuje modelová stavební norma sestavená na konferenci všech spolkových ministrů zastřešujících stavebnictví.

Modelová stavební norma Musterbauordnung (MBO) z roku 2002, která do ­současnosti doznala různých úprav (naposledy v roce 2020), stanovila 5 tříd bytových či administrativních budov a budov pro speciální účely (nemocnice, hotely, průmyslové budovy, sklady aj.). ­Norma také definovala požadavky na požární bezpečnost pro dané třídy. Tyto požadavky byly na bázi nařízení rozšířeny o informace týkající se obecných požadavků na požární bezpečnost a také možného použití pokročilého návrhu, založeného na užitných ­vlastnostech (požárně inženýrský přístup PBD).

Obecně je možné konstatovat, že požadavky na dřevostavby včetně vícepodlažních byly v Německu a v Česku vždy historicky velmi podobné. U budov, které měly více než pět podlaží (s hranou podlahy nejvyššího podlaží nad 13 m), musela být nosná konstrukce z nehořlavých stavebních materiálů, obdobně jako v České republice. To prakticky vylučovalo použití dřeva. V individuálních případech však bylo možné získat souhlas úřadů pro stavby, které se odchylovaly od těchto normativních požadavků, pokud byla zavedena příslušná zvýšená protipožární opatření. Mezi taková opatření patřily sprinklerové systémy, zapouzdření hořlavých materiálů nebo zajištění dalších únikových cest.

Při dodržení popsaných normativních požadavků se tak v Německu v minulých letech podařilo realizovat pilotní projekty vícepodlažních dřevostaveb. Prvním projektem byl sedmipodlažní bytový dům „e3“, který byl postaven v proluce v Berlíně v roce 2008 (obr. 5).

Tato budova je první sedmipodlažní dřevostavbou v Evropě postavenou v městské zástavbě. Záměrem bylo realizovat budovu v kontrastu s typickou výstavbou Berlína. Schodiště je umístěno v betonové konstrukci, která je oddělena od vlastní budovy a stojí vedle stěny sousední budovy. S jednotlivými byty je schodiště propojeno konzolovými lávkami. Tím je zajištěna požární ochrana a také dodatečné prosvětlení vnitřních prostor. Fasáda je omítnuta a zapadá tak do stávající berlínské zástavby. Nosnou konstrukci budovy tvoří těžký skelet z lepeného lamelového dřeva se spoji provedenými ocelovými styčníkovými plechy. Stropní konstrukce je kompozitní dřevobetonová. Ztužení budovy pro zajištění její příčné tuhosti je provedeno CLT ­panely fasády v kombinaci s Ondřejskými kříži z ploché oceli. Ve dvorní části budovy jsou ocelové balkony. Podlahový systém těchto balkonů je proveden z ocelových nosníků, které jsou na jedné straně připojeny k nosnému skeletu budovy a na druhé straně zavěšeny na táhlech ukotvených do ocelových konzol na střeše budovy. Sedmipodlažní dřevostavba byla realizována na výjimku oproti platným požárním předpisům, a to použitím požárně inženýrského přístupu (PBD) za úzké spolupráce projektantů a statiků s odborníky na požární bezpečnost staveb. Přitom bylo prokázáno, že vhodnou kombinací konstrukčních a technických opatření lze dosáhnout úrovně požární bezpečnosti tradiční zděné budovy.

Pilotní projekt „e3“ se tak stal v Německu praktickou implementací nových přístupů, které jsou nyní k dispozici jako nástroj navrhování pro všechny inženýry, architekty, dodavatele staveb a stavebníky.

Na pilotní projekt „e3“ navázala v roce 2011 výstavba osmipodlažní dřevostavby H8 v Bad Aiblingu u Mnichova (obr. 6).

Celá nosná konstrukce budovy je dřevěná, pouze jádro pro schodiště a výtah je z důvodu ochrany proti požáru provedeno z betonu (obr. 7). Také fasáda je zhotovena z velké části ze dřeva a místy doplněna omítnutými plochami. Dřevo je „přiznáno“ i v interiéru částečně viditelnými dřevěnými stropy a stěnami. Pečlivě byla provedena účinná protipožární ochrana. Opláštění dřevěné konstrukce je ze sádrovláknitých desek Fermacell, které zaručují její zapouzdření K₂60 a jsou vhodné pro realizaci vícepodlažních dřevostaveb a nástaveb. V rámci vývoje a optimalizace použitých stavebních dílců byly provedeny požární zkoušky, které potvrdily jejich možné bezpečné použití. Všechna podlaží budovy jsou potom přístupná po betonovém schodišti a výtahem. Otevřená pavlač (obr. 6), která spojuje schodiště s byty, eliminuje zaplnění schodiště kouřem a optimalizována je i úniková cesta v případě požáru. Podesta pavlače je z betonu a je vykonzolována z betonového jádra (obr. 7).

Díky všem zmíněným aktivitám na prosazení vícepodlažních dřevostaveb v Německu je v současnosti použití dřeva normativně povoleno i v případě budov s požární výškou podlaží do 22 m. Omezením ale je, že do požární výšky 22 m lze použít pouze masivní dřevěné nosné konstrukce z křížem vrstveného dřeva (CLT) nebo z lepeného lamelového dřeva (GLT). Použití dřevostaveb s lehkou dřevěnou rámovou konstrukcí (a to pouze za předpokladu, že dutiny jsou vyplněny minerální izolací), je v současné době nicméně stále omezeno jen na 13 m. Od roku 2022 jsou však požárně bezpečnostní požadavky na vícepodlažní dřevostavby dále upřesňovány obdobně jako v České republice.

Švýcarsko

V roce 2015 se ve Švýcarsku změnily předpisy požární bezpečnosti, jež nahradily požární předpisy z roku 2005, které dovolovaly bytové domy ze dřeva jen o šesti podlažích. Nové předpisy přinesly zásadní změny v přístupu k dřevostavbám. Například nyní je možné použít dřevo i pro vícepodlažní a výškové budovy.

Další změny zahrnují zjednodušení zatřídění budov podle počtu podlaží (nízkopodlažní, vícepodlažní a výškové) a jejich použití, které jasně stanovuje požadavky na jejich požární bezpečnost.

• Nízkopodlažní budovy (≤ 11 m):

   Požadovaná doba požární odolnosti konstrukcí, požárních úseků a únikových cest je mezi 30 a 60 min. V některých případech budov s hasicím systémem je možné snížení o 30 min. Nosné a dělicí konstrukce mohou být zcela nebo částečně ze dřeva. Ovšem protipožární dělicí konstrukce a vertikální únikové cesty musí být provedeny z konstrukcí RF1.

• Vícepodlažní budovy (≤ 30 m):

   Platí totéž, co pro nízkopodlažní budovy. Požadovaná doba požární odolnosti konstrukcí je však zvýšena až na 90 min.

• Výškové budovy (≤ 100 m):

   Platí totéž, co pro nízkopodlažní a vícepodlažní budovy. Požadovaná doba požární odolnosti konstrukcí je však zvýšena až na 120 min. Pro výškové budovy potom ale platí i další specifické požadavky.

Je však třeba poznamenat, že v současnosti neexistuje žádná všeobecně přijímaná definice vícepodlažních dřevostaveb, a jejich kategorizace z hlediska výšky či počtu podlaží není v jednotlivých zemích Evropy jednotná.

Předpisy požární bezpečnosti ve Švýcar­sku cílí na majitele a uživatele budov, zařízení a vybavení, plus na všechny osoby, které se zabývají stavbou, obsluhou nebo údržbou budov. Dřevo jako konstrukční materiál může být použito ve všech kategoriích budov. Pokud jde o požadavky na požární bezpečnost, není žádný rozdíl mezi hořlavými a nehořlavými konstrukčními prvky. Platí požadavky na požární odolnost, celistvost a izolaci REI a dále požadavky na požárně ochrannou účinnost obkladů K a specifikaci reakce materiálů na oheň RF (reaction to fire), viz obr. 8 a tab. 1.

Obytné budovy, administrativní budovy a školy, stejně jako průmyslové a ­komerční budovy mohou tak být navrženy jako dřevěné konstrukce až do výšky 30 m (nízkopodlažní a vícepodlažní budovy). Pro výškové budovy je použití dřevěné konstrukce za určitých podmínek zapouzdření též možné.

Pro požární návrh dřevěných budov švýcarský dřevozpracující průmysl publikoval rozsáhlou dokumentaci, která je považována požárními autoritami za současný stav poznání. Tato dokumentace o požární bezpečnosti budov ze dřeva reprezentuje důležitý nástroj plánování a projektování pro architekty, inženýry, požární autority a dodavatele.

V současnosti je ve Švýcarsku v řešení jedna z nejvyšších dřevostaveb na světě, stometrová budova komplexu ­Rocket&­Tigerli. Komplex budov je navrhován tak, aby vytvořil dominantu pro atraktivní čtvrť švýcarského Winterthuru (obr. 9). Budova Rocket má 32 podlaží a budova Tigerli má sedm podlaží. Cílem tohoto projektu je nová forma městského bydlení za použití dřeva. Ve spodní části výškové budovy mají být komerční prostory, sociální bydlení a hotel.

Závěr

Z uvedeného přehledu přístupů k realizaci vícepodlažních dřevostaveb ve vybraných zemích Evropy vyplývá, že jsou si velmi podobné. Obdobně jako v těchto zemích i v České republice v současnosti řešíme normativní podmínky pro větší využití dřeva ve stavebnictví, především pokud se jedná o vícepodlažní dřevostavby. Snahou Evropské unie je příprava jednotného evropského kodexu norem požární bezpečnosti, jako je tomu v případě evropských norem řešících požární zatížení a požární odolnost konstrukcí. Za tím účelem již byla vytvořena platforma European Wood Policy ­Platform, na jejíž činnosti se podílí i Česká republika.

Poděkování

Tento článek byl zpracován na základě poznatků získaných v rámci řešení rozborového úkolu České agentury pro standardizaci „Vytvoření normativních podmínek požární bezpečnosti pro větší využití dřeva ve stavebnictví“, jehož řešitelem je UCEEB ČVUT.

Odborné posouzení

Ing. arch. Josef Smola, konzultant v oblasti moderních dřevostaveb, pasivních domů a energetických konceptů staveb.