Požární odolnost lehkých skládaných plášťů při zkoušce ve Veselí nad Lužnicí

• Foto

DŮVODY POUŽITÍ SKLÁDANÝCH LEHKÝCH OBVODOVÝCH PLÁŠŤŮ (LOP)
Podobně jako při experimentu Mokrsko 2008 bylo i zde nutno uzavřít celý objekt 9 × 12 m tak, aby pláště odolaly požáru více jak 90 minut, v celistvosti až 120 min. Tyto parametry běžně nelze docílit sendvičovými panely ani s minerální vatou, kde hrozí nebezpečí prošlehnutí plamene spárou. Již získané zkušenosti a dosavadní požární zkoušky a měření na Kazetovém systému ROCKPROFIL potvrdily velikou požární odolnost především v celistvosti pláště, logicky padla volba na něj. Navíc dispozice ocelové konstrukce se vzdálenostmi sloupů 3,0; 6,0 a 9,0 m v rámci celého 1. NP nabídla další unikátní možnost: na reálné konstrukci ověřit za požáru chování skládaného pláště na velké rozpětí přes 6,0 m, které se dnes již vyskytují na některých stavbách. V Mokrsku v roce 2008 se odzkoušela dvě pole na 6,0 m a nejnovější požární zkušební pece v ČR i SR mají pro stěnové konstrukce max. vzdálenost sloupů 5,0 m. Proto bylo rozhodnuto upravit pomocným sloupkem rozpětí hlavního pole plné podélné stěny v ose 3 na 7,5 m, což odpovídá v praxi největším používaným modulům pro LOP.

POUŽITÉ SESTAVY OBVODOVÝCH PLÁŠŤŮ
Plánovaný průběh požární zkoušky v horním podlaží byl z hlediska obvodových plášťů nezajímavý – očekávaly se jen nízké „nenormové“ teploty. Proto byl zvolen nejlevnější typ kazetové stěny, tedy nikoliv systém Rockprofil, ale pouze lehkou izolací 120 mm vyplněná kazeta K 120 a klasický svisle orientovaný trapézový plech. I tak tento plášť splnil veškeré úkoly pro danou zkoušku.

SESTAVY PLÁŠŤŮ V DOLNÍM PODLAŽÍ
Pole I –7,5 m: Kazetový systém Rockprofil – klasický, silnější typ kazety kvůli rozpětí

• Nosné kazety K 130/600/0,88 mm, kotvené 5 ks samovrtného šr. ∅ 5,5 mm na každé podpoře, podélně sešroubované samovrtným šr. ∅ 4,8 mm á 0,5 m
• Airrock ND pro Rockprofil 165 mm
• Trapézový plech TR 35/207/0,75 svisle, kotvený distančními šrouby SFS intec 5,5 × 63 mm 

V ostatních polích (kromě VIII) se jako vnitřní část stěny použil jednotný typ kazety a izolace:

• Nosné kazety K 120/600/0,75 mm, kotvené min. 4 ks samovrtného šr. ∅ 5,5 mm na každé podpoře, podélně sešroubované samovrtným šr. ∅ 4,8 mm á 0,5 m
• Airrock ND pro Rockprofil 155 mm 

A veškeré odlišnosti v dalších polích jsou ve vnějším plášti: 

Pole II –3,0 m: Kazetový systém Rockprofil – s vnější fasádní lamelou

• Svislé modulové lišty kotveny pomocí distančních šroubů SFS intec ∅ 5,5 × 63 mm
• Vodorovné lamely, šířka 300 mm, upevněné do modulových list 

Pole II –3,0 m: Kazetový systém Rockprofil – s vnější fasádní kazetou

• Svislé omega profily kotveny pomocí distančních šroubů SFS intec ∅ 5,5 × 63 mm
• Fasádní kazety KP-FORM+ modulová výška 500 mm 

Pole IV –6,0 m: Kazetový systém Rockprofil – s vnější vyztuženou fasádní kazetou

• Svislé omega profily kotveny pomocí distančních šroubů SFS intec ∅ 5,5 × 63 mm
• Fasádní kazety KP-FORM XL+ modulová výška 1 000 mm, vyztuženy vlepenou spec. sádrovláknitou deskou Knauf Vidiwall 10 mm nebo minerální deskou F-Rock 30 mm (druh vlepení kombinován v rámci zkoušeného pole)

Pole V, VI a VII
– se požárně neměřila, pouze u pole V. a VII. se porovnávalo chování vnějšího plechu buď 0,63 mm nebo 0,75 mm.

Pole VII –6,0 m: Nosné kazety s vnějším sendvičovým panelem na distančním roštu (nový kombinovaný plášť, s vysokou zvukovou neprůzvučností)

• Nosné kazety K 120/600/0,75 mm, kotvené min. 4 ks samovrtného šroubu ∅ 5,5 mm na každé podpoře, podélně sešroubované samovrtným šr. ∅ 4,8 mm á 0,5 m
• Airrock LD 120 mm
• Svislý systém Z-profilů 40 mm á 1 000 mm, přímo kotvených do kazet samovrtnými šrouby
• Mezi Z-profily Airrock ND 40 mm
• Sendvičové minerální panely Trimo 60 mm vodorovně položené, kotvené do Z-profilů

Pole IX –3,0 m: Kazetový systém Rockprofil – s vnější Al kompozitní deskou Alpolic®/fr

• Svislé omega profily kotveny pomocí distančních šroubů SFS intec ∅ 5,5 x 63 mm
• Hliníkové kompozitní panely tl. 4,0 mm – Alpolic®/fr v tabulích s viditelnou otevřenou spárou, připevněné do omega profilů přímým nýtováním pomocí hliníkových nýtů s velkou hlavou

MĚŘENÍ NA JEDNOTLIVÝCH POLÍCH
Měření prováděli technici PAVUS. Na ohřívané straně vzorku byly teploty měřeny plášťovými termočlánky typu K a zaznamenány v minutových intervalech. Měřící konce PTC byly rovnoměrně rozmístěné 100 mm od exponovaného povrchu vzorku. Teploty na neohřívaném povrchu byly měřeny diskovými TC typu K (viz foto, místa označená čísly) a opět zaznamenány v minutových intervalech. Veškeré měřené údaje se přenášely do měřící ústředny ALMEMO 5990-2. Velikost vodorovné deformace pole I se zaznamenávala uprostřed pole průhyboměrem D – viz obr. 2.

VÝSLEDKY ZKOUŠKY
Všechna pole překročila očekávanou požární odolnost 120 min: v parametru Celistvost a Izolace – průměrná teplota shrnuje vystavený protokol Pr-12-2.017n o zkoušce výsledek: 136 minut bez porušení. Pouze v jednom jediném místě na poli I vyskočila maximální teplota v oblasti jednoho čidla již v 48. minutě nad povolenou mez. Mezi 45. min, kdy čidlo č. 43 udávalo 88 °C a 49. min. kdy byla teplota 226 °C je to velmi rychlý skok. Přitom sousední TC č. 42 vykazovalo stále v 50. minutě teplotu 88 °C a v 60. min. 166 °C. Bylo to způsobeno pravděpodobně závadou čidla nebo rozestoupením desek izolace při nepřesné montáži.

Maximální deformace pole I se odehrála v úrovni terénu (obr. 4) a je důsledkem nestandardního zakončení stěny zkušebního objektu – nebyl zde klasický sokl, jen pomocné přikotvení zakončovacího profilu pomocí ocelových trnů do zeminy. Maximální hodnota deformace se po vychladnutí vzorku vrátila asi na třetinovou velikost a dokazuje, jak při zachování celistvosti je LOP pružný. Touto deformací jsou též zmenšeny membránové síly do sloupů, kterých jsme se zpočátku trochu obávali.

NADSTANDARNÍ DYNAMICKÉ MĚŘENÍ DEFORMACÍ 3D TERESTRICKÝM LASEROVÝM SKENOVACÍM SYSTÉMEM
Za účasti pracovníků a techniky Katedry speciální geodezie FSv ČVUT v Praze byly v průběhu požární zkoušky dvě pole (pole I a IV) skládaného pláště sledovány také 3D terestrickým laserovým skenovacím systémem (3D TLSS). Cílem tohoto měření bylo zachytit dynamické prostorové přetvoření sledovaných plášťů v průběhu požární zkoušky v celé jejich ploše.

Pro měření dynamického prostorového přetvoření byl použit 3D TLSS HDS3000 od firmy Leica měřící rychlostí 4 000 bodů za sekundu s přesností v prostorové poloze bodu 6 mm.

Měření bylo provedeno z jednoho stanoviska umístěného zhruba 10 m severozápadně od objektu, ze kterého byla zachycena obě pole. Měření probíhalo v pětiminutových etapách. Celkem bylo zaměřeno 30 etap, z čehož tři etapy proběhly před zahájením požární zkoušky a sloužily k určení počátečního tvaru sledované konstrukce (0. etapa). Měření bylo ukončeno 2 hodiny a 20 minut po zahájení zkoušky.

Při zpracování byly pro každou etapu vytvořeny trojúhelníkové sítě představující digitální modely povrchů sledovaných objektů. Dále byly vytvořeny rozdílové modely mezi trojúhelníkovou sítí 0. etapy a ostatními trojúhelníkovými sítěmi, které odpovídají jednotlivým etapám. Finálním výstupem z dynamického zaměření skládaných plášťů byly pro každé pole animace znázorňující vývoj deformací zaměřovaných stěn během požární zkoušky.

Na následující sérii obrázků (obr. 7 – 12) jsou zobrazena prostorová přetvoření pomocí hypsometrické škály pro vybrané etapy. Ve sloupci odchylky je uvedena hypsometrická škála vyjadřující změny panelu vůči stavu před požární zkouškou. Rozsah intervalu jednotlivých barevných stupňů hypsometrické škály je pro panel I 40 mm a pro panel IV 20 mm. Interval spolehlivosti metody na hladině významnosti 5 %, pro který nelze říci, že došlo k přetvoření je ±10 mm. Dále je uveden čas měření příslušného panelu od zahájení požární zkoušky a teplota uvnitř objektu určená průměrem z čidel TG22, TG23 a TG29.

ZÁVĚR
Použité konstrukce lehkých plášťů při tomto experimentu zcela splnily svůj úkol a z lehké ocelové konstrukce se spřaženým stropem vytvořily skutečný objekt. Byla dosažena a překročena očekávaná požární odolnost a všechny zvolené modifikace vnějšího pláště potvrdily, že Kazetový systém Rockprofil je výborným základem pro designem různě pojaté fasádní systémy. Netradiční geodetická metoda měření deformací 3D laserovým skenovacím systémem prokázala svoji další použitelnost u těchto velkých požárních zkoušek.

Příspěvek byl vypracován za podpory grantu RFCS COMPFIRE, Návrh přípojů na ocelobetonové sloupy se zvýšenou požární odolností.

ZDROJE INFORMACÍ: 

• Jána T., Wald F., Jirků J., Zíma P.: Požární zkoušky na dvoupodlažní experimentální budově, Konstrukce, 2011, roč. 10, č. 6, s. 57-59, ISSN 1213-8762
• Horová K., Jána T., Wald F.: Modelování požáru ve Veselí nad Lužnicí, Konstrukce, 2012, roč. 11, č. 1, s. 43-45, ISSN 1213-8762
• Bednář J., Jána T., Wald F.: Částečně chráněný strop při požární zkoušce ve Veselí n. L., Konstrukce, 2012, roč. 11, č. 2, s. 69-71, ISSN 1213-8762
• Jána T., Jirků J., Wald F.: Požární odolnost přípojů při zkouškách ve Veselí nad Lužnicí, Konstrukce, 2012, roč. 11, č. 3, s.41-47, ISSN 1213-8762
• Jirků J., Jána T., Wald F.: Ověření požární odolnosti žárově zinkovaných prvků zkouškou ve Veselí nad Lužnicí, Konstrukce, 2012, roč. 11, č. 4, s. 60-62, ISSN 1213-8762
• PAVUS, a.s.: Protokol o zkoušce požární odolnosti č. Pr-12-2.017n, 2012-02
• Kovové profily, spol. s r.o.: Systém Rockprofil – tech. vlastnosti, montáž, doplněné vydání 2011-07
• Vraný T., Szabo G., Egrtová J.: Určení únosnosti stěny z tenkostěnných kazet K120 a K130 při použití distančních šroubů SFS. Souhrnná výzkumná zpráva, ČVUT Praha 2005
• Vraný T.: Únosnost tenkostěnných kazet typu K120 a K130 s distančními šrouby SFS s vodorovnou pokládkou trapézového plechu. Výzkumná zpráva, ČVUT Praha 2008
• Lebr M.: Systémy skládaných LOP při větších rozponech a vyšších nárocích na tepelně - technické, požární a akustické vlastnosti, Sborník konference LOPFAS 2012 a Konstrukce, 2012, roč.11, č.4
• Wald F., a kol.: Fire Test on an Administrative Building in Mokrsko, 1. ed. Praha: CTU Publishing. House, 2010. 152 p. ISBN 978-80-01-04571-8.
• Koska B., Křemen T., Pospíšil J, Haličková J., Kyrinovič P.: Monitoring Lock Chamber Dynamic Deformation, Civil Engineering Surveyor. Vol. 12, no. 11, 2008, p. 41-44, ISSN 0266-139X.

Fire Resistance of Thin-walled Assembled Facade Claddings in fire Test in Veselí nad Lužnicí
The sixth article describes the behaviour of 6 modifications of light cladding Linear tray Rockprofil system used during 120 min. fire test on experimental building, as well as measurement methods. Also special geodetic 3D laser scanning system was successfully used. Expected fire resistance of wall systems was achieved.

Autoři

• Ing. Lebr Miloš CSc.
• Ing. Jána Tomáš
• Prof. Ing. Wald František CSc.
• Ing. Křemen Tomáš Ph.D.
• Ing. Smítka Václav