Seminarski radTema: Protivpozarni premazi

Profesor: Zoran KarastojkovicStudent: Stefan GagicBroj indeksa: 34/2012

Maj, 2015UvodPod pojmom poar se podrazumeva nekontrolisano gorenje ijom se vatrom ugroavaju materijalne vrednosti i ljudski ivoti. Dejstvo poara je stihijsko i zavisi od velikog broja parametara. Prema zvaninim podacima u svetu u poarima godinje strada 2-6% stambenih zgrada, 40-50 hiljada ljudi izgubi ivot i nastanu ogromne materijalne tete. Dugi niz godina se smatralo da je primena noseih konstrukcija od elika sa stanovita dejstva poara mnogo nepovoljnija u odnosu armiranobetonske konstrukcije. Primenom savremenih metoda i u oblasti elinih konstrukcija mogu se postii vrlo strogi zahtevi u pogledu poarne otpornosti, uz smanjenje uea zatite od poara u ukupnoj ceni objekta. Slika 1a - posledica poara na jednom hotelskom objektu Slika 1b posledica pozara na industrijskom objektu

-1-Pravilan pristup zatiti od poara podrazumeva projektovanje objekata na na in koji obezbeuje da u sluaju pojave poara ne doe do njegovog irenja koje bi ugrozilo ljude u poetnim stadijumima ili izazvalo ruenje konstrukcije, ime se omoguava bezbedna evakuacija korisnika objekta. Osnovni cilj bezbednosti od poara je smanjenje rizika od gubitka ljudskih ivota i materijalnih dobara. Dobar i prikladan koncept sigurnosti od poara podrazumeva primenu kako sistema aktivne zatite (npr. rano otkrivanje poara, gaenje poara i sl.), tako i sistema pasivne zatite (npr. obezbeenje zahtevane poarne otpornosti konstrukcije, pregraivanje objekta na posebne poarne sektore itd.).Mere primarne zastite povoljno oblikovanje prostora objekta sa stanovita poarne otpornosti, upotreba materijala sa manje izraenim poarnim osobinama, primena elemenata nose e konstrukcije sa pove anom poarnom otporno u (me uspratne konstrukcije od profilisanih limova sa ispunom od betona, eli ni stubovi sa betonskom ispunom ili oblogom, upotreba spoljnih stubova i dr.), podela objekta na posebne poarne sektore primenom poarnih zidova, obezbe enje bezbednih puteva za evakuaciju, postavljanje otvora za odvod gasova i toplote, instaliranje ureaja za otkrivanje i gaenje poara (sprinkler sistemi).Protivpoarna zatita elinih konstrukcijaDejstvo pozara na konstrukcijePoarna otpornost graevinske konstrukcije, ili dela konstrukcije, definie se kao vremenski period tokom koga ona ispunjava postavljene funkcionalne zahteve. Ti zahtevi mogu se postaviti u pogledu: funkcije nosivost (element nosi optereenje), funkcije celovitosti (element ne dozvoljava prolaz poaru) i funkcije izolacije (element usporava irenje toplote provo enjem). Dostizanje graninog stanja pri dejstvu poara zapravo predstavlja trenutak kada konstrukcija ili njen element vie ne zadovoljava jednu od navedene tri funkcije, to je posledica pada mehanikih svojstava materijala ugraenih u elemente konstrukcije. U veini zemalja, poarna otpornost konstrukcija se definie preko otpornosti pojedinih elemenata. Dokazivanje otpornosti konstrukcije, odnosno elementa konstrukcije pri dejstvu poara moe se predstaviti kroz zadovoljenje sledeeg uslova: tz tu-2-gde je: - tz zahtevano vreme poarne otpornosti (klasa poarne otpornosti), - tu utvreno vreme poarne otpornosti, koje moe biti odreeno eksperimentalnim putem, primenom analitikih metoda ili primenom tabela, dijagrama ili empirijskih formula.Tabela 1. klase pozarne otpornosti Klase pozarne otpornosti

Trajanje otpornosti prema pozaru

Oznaka

F 30 30 Zadrzava pozar

F 60 60Otporan na pozar

F 90 90

F 120 120Visoko otporan na pozar

F 180 180

Sistemi zatite od poara Najee korieni sistemi za postizanje poarne otpornosti elinih konstrukcija obuhvataju upotrebu: nezatienih (izloenih) elinih elemenata velike masivnosti ili izraene otpornosti, elinih profila integrisanih u tavanice ili zidove objekta, izolacije, spregnutih elemenata od elika i betona i sistema hlaenja vodom

Izbor efikasnog sistema zatite od poara zavisi, pre svega, od tipa objekta i konstruktivnog sistema. Kratak pregled razliitih sistema zatite i mogunosti postizanja poarne otpornosti pojedinim sistemima, prikazan je u tabeli.-3-Tabela 2.- sistemi zatite od poaraSistem zastite od pozaraMoguca postignuta pozarna otpornostKomentar

Nezasticeni celikMoguce je postici pozarnu otpornost 30, cak i 60 min, u zavisnosti od nivoa opterecenja I faktora preseka A/VUobicajena oblast primene je kod zgrada manje spratnosti, otvorenih garaza,krovnih konstrukcija I spoljnih elemenata

Integrisani celicni elementiVisoka pozarna otpornost sve do 120 minOvaj sistem je cesto jeftiniji od konvencionalnog sistema nanosenja izolacionog materijala

IzolacijaMoze se ostvariti bilo koja ISO klasa pozarne otpornostiUobicajeni sistem zastite

Spregnuti elementiMoze se ostvariti bilo koja ISO klasa pozarne otpornostiVeci kapacitet nosivosti omogucava primenu vitkijih elemenata

Hladnjenje vodomMoze se ostvariti bilo koja ISO klasa pozarne otopornostiVeoma slozen sistem

Nezatieni elikSa porastom temperature dolazi do pada mehanikih svojstava elika. Za ra unske svrhe, definisana je temperatura od 1200 C za koju se uzima da odgovara efektivnoj granici razvla enja fy=0. U stvarnosti, meutim, granica razvlaenja ne pada do nule sve do temperature topljenja elika (1500 C), a takva temperatura se nikada ne javlja tokom poara.Napon konstrukcijskog elementa u poarnom proraunu obino ne prelazi 50% njegove granice razvlaenja na sobnoj temperaturi. Usled toga, elementi izloeni ravnomernom zagrevanju pri poaru, a koji nisu izloeni izvijanju, osta e stabilni sve do kritine temperature od 550 C pa i vie, to zavisi od konstrukcijskog sistema i nivoa optereenja u uslovima poara.Dodavanjem, na primer, hroma, molbidena ili nekih drugih legirajuih elemenata eliku, moe se ublaiti pogoranje mehanikih svojstava elika.Japanska elina industrija je proizvela legirani konstrukcioni elik, takozvani vatrootporni elik, sa

-4-garantovanom vrednou granice razvlaenja na temperaturi od 600 C od 2/3 standardne granice razvlaenja na sobnoj temperaturi. Tehnika proizvodnje elika sa poboljanim mehanikim svojstvima na povienim temperaturama, prema tome, ne predstavlja problem. Problem predstavljaju visoki trokovi proizvodnje takvog produkta.Stubovi, koji se zagrevaju na sve etiri strane i koji imaju A/V < 50 m1, mogu se koristiti bez dodatne izolacije za klasu poarne otpornosti 1/2h.

Slika 2. Uticaj faktora preseka na poarnu otpornost stubova

Integrisani strukturni elementiObino su elini elementi, na ovaj ili onaj nain, vezani za druge elemente objekta.Oni mogu biti delimino ili totalno integrisani, na primer u zidovima ili tavanicama od betona, a to se moe iskoristiti kao prednost, s obzirom na njihova izolaciona svojstvaPoarna otpornost dobijena na ovaj nain moe biti prilino visoka i to do 120min. Nekoliko primera ovakvog sistema zatite elinih elementa od poara prikazano je na slikama 3a i 3b.

-5-a)b)Slika 3a i 3b - Integrisane eline grede i stuboviIzolacija Izolacija elinih elemenata je trenutno najee korieni nain njihove zatite od poara.Kada konstrukcioni elini elementi treba da zadovolje stroge zahteve poarne otpornosti, mogu se zatiti slojem izolacionog materijala, tako da elik nije direktno izloen poaru. Takav materijal mora imati visok izolacioni kapacitet, poeljno je da bude nezapaljiv i da ostane neporemeen tokom normalne eksploatacije, a pre svega, tokom celog perioda zagrevanja.Materijal za izolaciju od poara treba da ima slede a svojstva:1. da ne proizvodi dim i toksine gasove na povienim temperaturama,2. dokazane izolacione karakteristike prema ISO-834 ili relevatnom nacionalnom standardu, nisku toplotnu provodljivost i toplotni kapacitet,3. otpornost na atmosferske uticaje, u slu aju spoljne primene,-6-4. odgovaraju u mehaniku otpornost kako na sobnoj, tako i na povienim temperaturama,otpornost na udar I,5. mogunost dobrog vezivanja ili prijanjanja za elini element, kako usled porasta temperature i deformacije elementa ne bi dolo do odvajanja ili pucanja zatitnog materijala.6. da je ekonomian sa niskom cenom primene, da ima zavrnu povrinu koja ne iziskuje dodatnu obraduMaterijali za izolaciju od poara se mogu podeliti na:1. -zolacione table, 2. - sprej-obloge, 3. - protivpoarne premaze, 4. - sputene plafone i zidne panele, 5. - titove od toplotnog zraenja i beton, koji se moe koristiti i samo zbog ublaavanja efekata temperaturnog porasta bez sprezanja sa elinim elementom.Izolacione table mogu biti od: - gipsa, - mineralnih vlakana, -lakih agregata kao to su perlit i vermikulit i - silikatnih vlakana.Izolacione table se fiksiraju za eline elemente: - lepljenjem, - spojnicama ili - zarafljivanjem.

Slika 5. Izolaciona ploca-7-

Slika 6. Izolacione table

Slika 7. Izolacione table

Sprej oblogeSprej-obloge (slika8) predstavljaju malter na bazi gipsa, mineralnih vlakana, ili lakih agregata kao to su perlit i vermikulit.Njihovo nanoenje je brzo i pogodno za prekrivanje kompleksnih oblika i spojeva. Nanose se u vlanom stanju, to moe predstavljati problem u zimskim uslovima. Nanoenje sloja se moe vriti direktno na povrinu elika, ili na metalnu mreu fiksiranu za elik.-8-

Slika 8. Sprej oblogeCena im je i do 50% nia u odnosu na izolacione table. Mana im je lo izgled.Ukoliko relativna vlanost vazduha nije visoka, primena ovog sistema zatite od poara eliminie potrebu za primenom posebne zatite od korozije. U uslovima stalne vlanosti, osnovni rizik ne predstavlja opasnost od korozije, ve potencijalni gubitak zatitnih svojstava zatitnog sloja.Protivpoarni premazi predstavljaju supstance sline bojama koje se nanose u tankom sloju, debljine od oko 1mm, pa su pogodni za zatitu vidljivih i istaknutih elemenata od elika.Na niim temperaturama su inertni, ali sadre komponentu koja na temperaturama od oko 150-300C oslobaa gas. Ovaj gas naduvava premaz u debelu karbonsku penu, debljine i do nekoliko santimetara, koja obezbeuje toplotnu izolaciju elika koji se ispod nje nalazi (slika9).

Slika 9a i 9b. Formiranje zastitne pene-9-

Slika 9c i 9d. formatiranje zastitne pene

a) b) Slika 10. Protivpozarni premaziOsnovni premaz ovog sistema zatite nanosi se preko premaza za pripremu povrine koji obezbeuje dobru atheziju osnovnog premaza za elik. Preko osnovnog premaza nanosi se pokrivni premaz koji sistem titi od vlage tokom eksploatacionog veka konstrukcije.Prema potrebi, preko ovako uraenog sistema moe se naneti jo jedan dekorativni premaz.Protivpoarni tanki premazi, debljine do 5mm, na bazi rastvaraa ili vode, obezbeuju poarnu otpornost od 30min i vie, mada se najee primenjuju za vatrootpornosti do 60min. Primena veine ovakvih premaza je ograniena na unutranje elemente, mada postoje sistemi prilagoeni i za primenu na otvorenom.-10-Protivpoarni debeli premazi, debljina od 3 do 50mm, na bazi epoksidnih smola, prevashodno se koriste kod hidrokarbonskih poara (sa hidrokarbonskim tipom goriva), sa mnogo otrijim reimom zagrevanja u odnosu na poar kod standardnih konstrukcija. Primenu nalaze i u uslovima poveane vlanosti (npr. kod bazena), s obzirom da su vodootporni.Obezbeuju poarnu otpornost do 2h. Mana im je velika debljina i vrlo visoka cena, koja se kree i do etiri puta vie od cene sprej-obloge.Primena ovakvog sistema zatite, s obzirom da se u potpunosti moe naneti u radionici, omoguava znatne utede u vremenu izgradnje objakata.Mogunost automatskog nanoenja, - visok nivo kontrole kvaliteta, - mala debljina u odnosu na druge sisteme, - eliminacija problema vezanih za rad na gradilitu naroito u sluaju nepristupanih delova konstrukcije, predstavljaju dodatne prednosti ovakvog sistema zatite od poara.

Hlaenje vodomPrimena nezatienih elinih konstrukcija je atraktivna kako sa arhitektonskog tako i sa konstrukcijskog stanovita. Upotrebom sistema hlaenja vodom dobija se reenje koje omoguava, ak i pri veoma strogim zahtevima poarne otpornosti, primenu izloene eline konstrukcije.Da bi se postiglo hlaenje eline konstrukcije vodom u sluaju poara tj. uklanjanje toplote, a samim tim i odranje nosivosti, mogue je primeniti dva sistema: 1. uplji elini profili ispunjeni vodom i 2. spoljni rasprivai vode.U slu aju upljih eli nih profila ispunjenih vodom efekti hla enja vodom u uslovima poara se sastoje od slede ih fizi kih fenomena: Apsorpcija toplote: voda sadrana u konstrukcijskim elementima pove ava njihov toplotni kapacitet i na taj na in smanjuje temperaturu elika; Odvo enje toplote cirkulacijom vode: usled razlike u gustini tople i hladne vode, topla voda se kre e navie i biva zamenjena hladnom vodom koja dalje apsorbuje toplotnu energiju;

-11- Isparavanje vode: na povienim temperaturama dolazi do pojave isparavanja vode to tako e uti e na smanjenje temeperature elika, jer se meavina pare i vode, zbog svoje manje gustine u odnosu na istu vodu, kre e navie kroz sistem, a zatim se hladi i kondenzuje, npr. u vodenim cisternama na vrhu objekta.

U veini sluajeva, kombinuju se sva tri navedena efekta i mogue je svoenje maksimalne srednje temperature elika do oko 200 C (slika). Konstrukcijski elementi mogu biti ispunjeni vodom trajno ili samo u sluaju izbijanja poara. U prvom sluaju treba voditi rauna o zamrzavanju vode i korozionim aspektima. Kod sistema kod koga se konstantno vri cirkulacija vode, poarna otpornost je praktino neograniena. Spoljni rasprivai vode se mogu koristi bilo za hlaenje noseih elementa bilo za hlaenje neizloene strane sektora u kome je dolo do pojave poara, radi spreavanja njegovog daljeg irenja

Slika 11. Razvoj temperature upljih elinih profila ispunjenih vodom

-12-Poarna otpornost nezaticenih spregnutih betonskih ploca sa profilisanim limovima u velikoj meri zavisi od oblika profilisanog lima. Krece se od 30min za ploce sa profilisanim limom jednostavnog trapeznog oblika (slika a) do 90min za ploce sa sloenijim oblikom profilisanog lima.

Povecanje poarne otpornosti se moe postici merama kao to su vatrootporni sputeni plafoni, izolacione obloge ili dodatna celicna armatura (koja nema staticku funkciju u normalnim uslovima vec samo u uslovima poara). Na taj nacin moe se postici poarna otpornost i do 120 min.

Slika 12. Tipicni poprecni preseci spregnutih ploca sa profilisanim limovima

Celicne grede spregnute pomocu modanika sa armiranobetonskom ili spregnutom plocom mogu biti potpuno izloene i delimicno ili potpuno integrisane u beton. Moguce postignute poarne otpornosti dosta variraju I zavise od primenjenog sistema tj. od stepena izloenosti celika, kao i eventualne primenjene dodatne zatite izloenih delova preseka.

Slika 14. Poprecni preseci spregnutih greda

-13-Sadrzaj

1.0 Uvod21.1 Mere primarne zastite32.0 Protivpoarna zatita elinih konstrukcija32.1 Dejstvo pozara na konstrukcije32.2 Sistemi zatite od poara43.0 Nezatieni elik54.0 Integrisani strukturni elementi65.0 Izolacija75.1 Materijali za izolaciju od poara85.2 Izolacione table86.0 Sprej obloge97.0 Hlaenje vodom12

Literaturawww.google.comfirestop.comjugohem nova pazova