Konstrukcje drewniane cieszą się coraz większą popularnością dzięki swoim właściwościom estetycznym, ekologicznym oraz łatwości obróbki. Mimo że drewno jest materiałem palnym, odpowiednie projektowanie, impregnacja oraz zabezpieczenia pozwalają znacznie zwiększyć jego odporność ogniową. W niniejszym artykule omówimy, na czym polega odporność ogniowa konstrukcji drewnianych, jakie czynniki ją determinują oraz jakie rozwiązania stosuje się w celu poprawy bezpieczeństwa pożarowego.
Co to jest odporność ogniowa konstrukcji drewnianych?
Odporność ogniowa konstrukcji to zdolność elementu budowlanego do zachowania nośności, szczelności i izolacyjności cieplnej podczas pożaru przez określony czas. W przypadku konstrukcji drewnianych odporność ogniowa zależy od takich czynników jak:
- Grubość i rodzaj elementów drewnianych: Im masywniejszy element, tym wolniej się nagrzewa i spala.
- Rodzaj drewna: Drewno lite, klejone warstwowo czy materiał kompozytowy mają różną odporność na ogień.
- Zabezpieczenia przeciwogniowe: Impregnaty, powłoki ogniochronne czy okładziny zwiększają czas odporności ogniowej.
Zachowanie drewna podczas pożaru
Drewno, mimo że jest materiałem palnym, charakteryzuje się przewidywalnym zachowaniem w wysokich temperaturach:
- Powstawanie warstwy zwęglonej: Pod wpływem ognia na powierzchni drewna tworzy się warstwa zwęglona, która działa jak izolator, spowalniając dalsze przenikanie ciepła i ognia do wewnętrznych warstw.
- Stała prędkość zwęglania: W zależności od rodzaju drewna prędkość zwęglania wynosi od 0,5 do 0,8 mm/min. Dzięki temu można precyzyjnie określić, jak długo element drewniany zachowa nośność w warunkach pożaru.
- Nośność resztkowa: Nawet częściowo zwęglone elementy drewniane mogą zachować zdolność przenoszenia obciążeń.
Czynniki wpływające na odporność ogniową konstrukcji drewnianych
- Grubość i masywność elementów
Im grubszy element, tym wolniejszy proces zwęglania. Konstrukcje wykonane z drewna klejonego warstwowo czy belek o dużych przekrojach mają wyższą odporność ogniową niż cienkie elementy. - Rodzaj drewna
- Drewno lite: Naturalne, nielakierowane drewno zachowuje przewidywalne właściwości w trakcie pożaru.
- Drewno klejone warstwowo (glulam): Dzięki równomiernej strukturze i klejeniu cechuje się wyższą odpornością ogniową niż drewno lite.
- Materiały drewnopochodne: Płyty OSB, MDF czy sklejka mają niższą odporność ogniową, ale mogą być zabezpieczone powłokami ogniochronnymi.
- Zabezpieczenia przeciwogniowe
- Impregnaty ogniochronne: Środki chemiczne, które zmniejszają palność drewna i opóźniają zapłon.
- Powłoki pęczniejące: Farby, które pod wpływem wysokiej temperatury tworzą na powierzchni drewna izolującą warstwę.
- Okładziny gipsowe: Stosowane jako warstwa ochronna, np. w ścianach i sufitach.
- Obciążenie konstrukcji
Elementy poddane większym obciążeniom tracą nośność szybciej niż te, które przenoszą mniejsze obciążenia.
Klasy odporności ogniowej konstrukcji drewnianych
Odporność ogniowa konstrukcji drewnianych jest klasyfikowana zgodnie z normami europejskimi (EN 13501-2) i określana w minutach, np. REI 30, REI 60, REI 90, gdzie:
- R – nośność (resistance) konstrukcji, czyli zdolność do przenoszenia obciążeń.
- E – szczelność (integrity), zapobieganie przedostawaniu się płomieni i dymu.
- I – izolacyjność cieplna (insulation), zdolność do ograniczenia przepływu ciepła.
Przykład: Ściana drewniana klasy REI 60 musi przez 60 minut zachować nośność, szczelność i izolacyjność w warunkach pożaru.
Jak poprawić odporność ogniową konstrukcji drewnianych?
- Zastosowanie materiałów masywnych
Konstrukcje z drewna o dużych przekrojach, takie jak dźwigary klejone, charakteryzują się większą odpornością ogniową niż cienkie deski. - Impregnacja ogniochronna
Impregnaty chemiczne zmniejszają palność drewna, opóźniają moment zapłonu i spowalniają proces spalania. - Powłoki ogniochronne
Specjalne farby pęczniejące, które pod wpływem wysokiej temperatury tworzą na powierzchni izolującą warstwę ochronną. - Okładziny ochronne
Stosowanie płyt gipsowo-kartonowych, gipsowo-włóknowych lub cementowych, które zwiększają czas potrzebny do zapłonu drewna. - Zastosowanie systemów gaśniczych
Automatyczne systemy zraszające (np. tryskacze) skutecznie ograniczają rozwój pożaru.
Zalety i wady konstrukcji drewnianych pod kątem odporności ogniowej
Zalety:
- Drewno charakteryzuje się przewidywalnym zachowaniem w ogniu.
- Warstwa zwęglona chroni wewnętrzne warstwy drewna przed szybkim nagrzewaniem.
- Możliwość poprawy odporności ogniowej dzięki impregnacji i powłokom ochronnym.
Wady:
- Drewno jest materiałem palnym, co wymaga dodatkowych zabiegów ochronnych.
- Konstrukcje drewniane wymagają starannego projektowania w celu spełnienia wymogów przeciwpożarowych.
- Elementy cienkie są bardziej podatne na szybkie zniszczenie w ogniu.
