Eurokody

2008-11-18 13:54

Europejskie standardy ochrony przeciwpożarowej będą realnie obowiązywały w Polsce najpóźniej od końca 2009 roku. Biorąc pod uwagę fakt, że proces inwestycji budowlanych trwa wiele lat, są to wytyczne już dotyczące wszystkich projektantów.

Ideą powstania Eurokodów było efektywne wykorzystanie wiedzy inżynierskiej, prawodawstwa i standardów w krajach EWG, a następnie Unii Europejskiej. Pomysł zrodził się w latach 70., aby pod koniec lat 80. wydać opracowania pierwszej generacji - postanowiono przezwyciężyć techniczne przeszkody w przepływie towarów i usług pomiędzy tymi krajami. W Polsce Eurokody nie są jeszcze obowiązujące. To jedynie dobra praktyka i standard oparty na rzetelnej wiedzy inżynierskiej. Z powodu braku czasu i permanentnego pościgu za zmieniającymi się przepisami, technologiami i rzeczywistością nie są powszechnie stosowane. A szkoda.

W 1990 r. wydany został pierwszy Eurokod: EN 1990 Eurocode: Basis of structural design (podstawy do projektowania konstrukcji), który stał się podstawą do wydania kolejnych:

EN 1991 Eurocode 1: Actions on structures (oddziaływanie na konstrukcje);
EN 1992 Eurocode 2: Design of concrete structures (projektowanie konstrukcji z betonu);
EN 1993 Eurocode 3: Design of steel structures (projektowanie konstrukcji stalowych);
EN 1994 Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures (projektowanie konstrukcji stalowo-betonowych);
EN 1995 Eurocode 5: Design of timber structures (projektowanie konstrukcji drewnianych);
EN 1996 Eurocode 6: Design of masonry structures (projektowanie konstrukcji murowych);
EN 1997 Eurocode 7: Geotechnical design (projektowanie geotechniczne);
EN 1998 Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance (projektowanie konstrukcji poddanych oddziaływaniom sejsmicznym);
EN 1999 Eurocode 9: Design of aluminium structures (projektowanie konstrukcji aluminiowych).

Wszystkie powyższe standardy zostały w latach 2004-2008 wydane w naszym kraju jako Polskie Normy nakładem Polskiego Komitetu Normalizacyjnego. Niestety, część z nich nie została przetłumaczona i ich treść jest prezentowana w języku angielskim. Jest to niezrozumiałe, że jedne z najważniejszych i najbardziej pomocnych (również dla polskich projektantów) standardów w budownictwie, prezentowane są w języku obcym.
Autorzy Eurokodów opracowali wszystkie rodzaje konstrukcji budowlanych stosowanych w Europie. Każdy ze standardów zawiera wiele tematycznych zeszytów (części) prezentujących warunki i reguły ogólne, obciążenia wiatrem, śniegiem, obciążenia wywołane przez pracę dźwigów i maszyn oraz inne reguły uzupełniające.
Wszystkie Eurokody opisujące poszczególne rodzaje konstrukcji (czyli Eurokody 1-6 oraz 9) zawierają część - zeszyt z dodatkowym numerem 1-2, który omawia projektowanie danej konstrukcji w warunkach pożaru (np. PN-EN 1992-1-2:2008 Eurokod 2: Projektowanie konstrukcji z betonu - Część 1-2: Reguły ogólne - Projektowanie z uwagi na warunki pożarowe).
Zeszyty te są kompendium wiedzy dla projektantów i omawiają warunki oraz obciążenia, jakim jest poddana konstrukcja lub jej elementy podczas pożaru. I najważniejsze: Eurokod 1 w części 1-2 prezentuje zasady procesu projektowania konstrukcji dzięki, którym można zminimalizować pojawienie się błędów związanych z bezpieczeństwem pożarowym. Polska Norma PN-EN 1991-1-2:2006 nie tylko zawiera treść Eurokodu, ale wzbogacona jest o załącznik krajowy uzupełniający wiadomości o specyfikę warunków krajowych, na przykład klimatycznych.

Czy trzeba zatem nakłaniać projektantów do czytania norm do poduszki? Tak, bo warto propagować dobre praktyki i zasady właściwego projektowania obiektów budowlanych oraz ich bezpiecznej eksploatacji.
Trzeba zastanowić się, ile razy podczas wykonywania projektów architektonicznych, zadaje się sobie i innym rozmaite pytania, na przykład takie:

Czy dana ściana powinna mieć odporność ogniową?
Dlaczego nie można w danym miejscu zastosować stali?
Czemu jedno pomieszczenie ma być wydzielone pożarowo, a inne sprawiające wrażenie podobnego, nie?
Czy ściana z cegły kratówki może mieć odporność ogniową REI 120? A może lepiej zastosować żelbet. Jeśli tak, to jakiej grubości? Jaka ma być otulina zbrojenia?
Czy drewno nadaje się na element konstrukcyjny?
Dlaczego pomieszczenie wentylatorni jest inaczej zabezpieczane niż rozdzielni elektrycznej?

Takich pytań można przytoczyć bardzo dużo. Wynikają one przede wszystkim z braku wiedzy i nieobecności inżyniera bezpieczeństwa pożarowego w zespole projektowym na samym początku procesu planowania i projektowania inwestycji. Ale... są też efektem braku znajomości Eurokodów.

Scenariusz pożarowy - doskonała podstawa właściwego projektowania

W Eurokodzie 1 zauważa się, że przy projektowaniu obiektów budowlanych zalecany jest wybór właściwych scenariuszy pożarowych. Zgodnie z prezentowaną w nim definicją, pod pojęciem scenariusza pożarowego rozumie się:
"Jakościowy opis przebiegu pożaru w czasie, podający kluczowe zdarzenia, które go charakteryzują i odróżniają od innych możliwych pożarów. Typowy scenariusz opisuje proces zapalenia i rozwoju pożaru, fazę pełnego rozwoju, fazę zaniku oraz charakteryzuje środowisko budowlane i systemy, które wpływają na przebieg pożaru."
W Polsce, dokument o nazwie scenariusz pożaru najczęściej zawiera podstawowe informacje o potencjalnym przebiegu pożaru i wykonywany jest sporadycznie na potrzeby przygotowania scenariusza ewakuacji, i to najczęściej dopiero wtedy, gdy dany obiekt budowlany jest już eksploatowany.
Poza granicami kraju funkcjonuje dokument o angielskiej nazwie "Fire fighting philosophy", co w prostym tłumaczeniu oznacza "Filozofię zabezpieczeń przeciwpożarowych". Jest on wykonywany na poziomie koncepcji projektu architektonicznego i stanowi kompendium wiedzy dla architektów, konstruktorów, instalatorów oraz specjalistów ds. bhp oraz ochrony środowiska. Jest także drogowskazem dla użytkowników danego budynku lub określonej strefy pożarowej.

Scenariusz pożarowy z prawdziwego zdarzenia powinien zawierać:

podstawowy opis budynku i jego otoczenia;
dokładny opis sposobu użytkowania budynku, liczby przebywających w nim osób, procesów technologicznych występujących w budynku oraz składowanych w nim materiałów;
spis wszystkich podstawowych substancji palnych znajdujących się w budynku;
opis najważniejszych możliwych źródeł zapłonu;
prawdopodobny przebieg pożaru, w tym: czas jego trwania, występujące zjawiska termiczne, przypuszczalny poziom zadymienia, rodzaje substancji, które mogą się wydzielać oraz potencjalne straty;
zagrożenia wybuchami na ww. zasadach;
wytyczenie dróg ewakuacyjnych (poziomych i pionowych);
sposoby zabezpieczeń pasywnych i technicznych, które przeciwdziałają wystąpieniu pożaru lub wybuchu oraz minimalizują ich skutki;
analizę ryzyka, która określa czy ryzyko wystąpienia opisanego wcześniej pożaru oraz poziom potencjalnych strat jest akceptowalny zarówno przez prawo jak i ubezpieczyciela, a także przez użytkowników (jeśli nie, to należy, albo zredukować przyczyny wystąpienia pożaru, albo jego skutki, czyli wyeliminować potencjalne źródła zapłonu i materiały palne, wzmocnić zabezpieczenia);
analizę ryzyka wpływu zjawiska pożaru na otoczenie zewnętrzne, tj. na sąsiednie obiekty budowlane oraz na środowisko naturalne.

Taki scenariusz pożarowy powinien być wykonany w momencie przygotowywania projektu architektonicznego (z pewnością przed projektem budowlanym). Powinien nad nim pracować zespół następujących specjalistów:

inżynier bezpieczeństwa pożarowego;
technolog lub inny reprezentant inwestora mający pełną wiedzę na temat planowanych procesów technologicznych realizowanych w danym obiekcie;
architekt;
konstruktor;
projektanci poszczególnych instalacji;
specjalista ds. bhp;
specjalista ds. ochrony środowiska
opcjonalnie reprezentant ubezpieczyciela.

Dokument finalnie powinien zostać zaopiniowany przez rzeczoznawcę ds. zabezpieczeń ppoż., Państwową Straż Pożarną, Państwową Inspekcję Pracy oraz ubezpieczyciela.

Scenariusz pożaru - dodatkowy koszt, czy szybko zwracająca się inwestycja

Powyższy proces wydaje się złożony, pracochłonny i zapewne drogi. Jeśli jednak zostanie on właściwie przygotowany i przeprowadzony, to zastąpi wiele późniejszych spotkań uczestników procesu inwestycyjnego, natomiast wydany dokument zagwarantuje, że budynek będzie zaprojektowany zgodnie z prawem i sztuką budowlaną. Nie będzie zbędnych dyskusji i problemów z jego odbiorem przez poszczególne służby. Podczas tworzenia scenariusza pożaru wszystko zostanie omówione, dzięki czemu zminimalizuje się liczbę późniejszych zmian w dokumentacji oraz kosztownych poprawek podczas samej budowy.
Podam prosty przykład:
mało kto na etapie projektu przejmuje się prawidłowym wytyczeniem poziomych i pionowych dróg ewakuacyjnych. Ale jak można bez scenariusza pożaru właściwie zaprojektować wydzielenie tych dróg, oznaczyć je, rozmieścić oświetlenie ewakuacyjne i zapewnić brak zadymienia? Przeważnie więc robi się to "na oko" sądząc, że rozporządzenie "Warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie" zawiera wyczerpującą i kompletną odpowiedź na pytanie, jak należy wykonać drogi ewakuacyjne. Ale na końcu okazuje się, że występują problemy przy odbiorze budynku. Strażak lub ubezpieczyciel nakazuje je skrócić, wydzielić lub oświetlić. Odbiór się przesuwa, przebudowa kosztuje, a inwestor rozmawia z prawnikiem.

Dokument ten może okazać się także doskonałym załącznikiem do wniosku o odstępstwo lub o wydanie warunków zamiennych oraz do negocjacji z ubezpieczycielem, gdyż kompleksowo prezentuje wszystkie zagrożenia oraz sposoby przeciwdziałania. Podsumowuje też skutki pożaru poprzez analizę ryzyka.

Projektowanie konstrukcji z Eurokodami

Dostawcy elementów prefabrykowanych są zobligowani do wykonania wielu badań, w tym związanych z odpornością ogniową. W przypadku elementów konstrukcji czy oddzieleń wykonywanych na budowie, takich możliwości nie ma. Bardzo często padają zapytania, czy dana ściana, strop czy filar ma odporność ogniową REI 120 czy EI 60?
Eurokody 2 i 4 wydane w Polsce jako PN-EN 1992-1-2 oraz PN-EN 1994-1-2 dostarczają właściwych i kompletnych odpowiedzi na powyższe pytania.
Opisują one zjawiska, jakie zachodzą w tych konstrukcjach podczas pożaru, jak wpływają one na parametry konstrukcyjne i kiedy następuje ich przekroczenie. Dzięki zamieszczonym wzorom można policzyć odporność ogniową każdego elementu konstrukcyjnego lub wydzielającego z dokładnością do minuty (np. belki, kolumny, żelbetowej ściany nośnej czy tak dziś popularnego stropu płytowego wylewanego na blachę trapezową). Otrzymuje się nie tylko minimalną grubość elementu, ale również minimalną grubość otuliny zbrojenia oraz parametry materiałowe. Dla typowych rozwiązań przewidziano gotowe wyniki w załączonych tabelach.
Eurokod 5 wydany przez PKN jako PN-EN 1995-1-2 opisuje jak podczas pożaru zachowują się elementy konstrukcji drewnianych. Informuje o tym, że konstrukcja drewniana może posiadać odporność ogniową. Dostajemy też gotową receptę jak zwymiarować, np. drewnianą belkę stropową, by miała ona odporność ogniową R 60.
W podobny sposób opisane są pozostałe konstrukcje wraz z ich odmianami, np. przy konstrukcjach murowych do wyboru są ściany z cegieł pełnych ceramicznych, kratówek czy silikatów.
Eurokody 3 oraz 9 opisują zasady projektowania i wymiarowania konstrukcji metalowych, które powszechnie stosowane są w budownictwie przemysłowym. Trudno wyobrazić sobie magazyny wysokiego składowania czy hale produkcyjne bez zastosowania konstrukcji stalowych. Podobnie jak elewacje nowoczesnych budynków, które wykonuje się w systemach fasadowych opartych na profilach aluminiowych. Należy jednak zwrócić uwagę na jedną wspólną cechę tych konstrukcji - nie mają one odporności ogniowej. Elementy metalowe, dzięki bardzo dużej przewodności cieplnej oraz potężnej redukcji parametrów granicznych podczas przyrostu temperatury, nie są w stanie przenosić wymaganych obciążeń w temperaturach już powyżej 450^oC. Zeszyty PN-EN 1993-1-2:2007 (konstrukcje stalowe) oraz PN-EN 1999-1-2:2007 (konstrukcje aluminiowe) opisują powyższe zjawiska i prezentują teoretyczną możliwość osiągnięcia minimalnej odporności ogniowej przez elementy konstrukcji metalowych wraz z obniżaniem wartości tzw. współczynnika masywności U/A, gdzie U stanowi obwód powierzchni narażonej na działanie ognia i/lub promieniowania cieplnego, natomiast A - pole powierzchni przekroju danego elementu. Niestety, w codziennym projektowaniu ma to niewielkie możliwości zastosowania. Autorzy Eurokodów zauważają, że najlepszą metodą osiągnięcia odporności ogniowej przez elementy konstrukcji metalowych jest ich dodatkowe zabezpieczenie materiałami o wymaganej odporności ogniowej, takimi jak np.: płyty silikatowo-cementowe, z wełny mineralnej czy gipsowo-kartonowe. Ma to zastosowanie przede wszystkim w przypadku konstrukcji stalowych, gdyż od fasad oczekuje się przede wszystkim odporności ogniowej na poziomie izolacyjności "I" i szczelności "E", którą osiąga się poprzez zastosowanie odpowiednich szyb oraz płyt z wełny mineralnej lub styropianu.
Projektowanie z użyciem Eurokodów jest więc nie tylko bardzo wygodne, ale również bezpieczne, gdyż potwierdzone przez notyfikowane biura.

Eurokody dostarczają nie tylko gotowe rozwiązania, ale również - a może przede wszystkim - wiedzę umożliwiającą zrozumienie zjawisk wpływających na daną konstrukcję podczas pożaru. Zwracam na to szczególną uwagę. Inżynieria bezpieczeństwa pożarowego nie jest tylko kolejną branżą. Mimo, iż projektanci najczęściej postrzegają ją wyłącznie poprzez instalacje lub wydzielenia pożarowe, system sygnalizacji pożaru jest częścią zwykłej instalacji elektrycznej, natomiast ściana oddzielenia pożarowego - prostym elementem budowlanym.

Inżynieria bezpieczeństwa pożarowego, podobnie jak BHP czy ochrona środowiska, mają za zadanie systemowo opisywać zagrożenia, przeciwdziałać ich występowaniu i minimalizować ich skutki. Aby były skuteczne, specjaliści ds. bezpieczeństwa pożarowego muszą przede wszystkim brać udział w początkowej fazie projektowania, a nie tylko być zapraszani na odbiór lub by ratować sytuację.
Jeśli wykona się scenariusz pożaru, dobrze wykorzysta wiedzę, którą dostarczają Eurokody oraz doświadczenie pozostałych uczestników procesu projektowania, to nie wystapią potem żadne problemy przy odbiorze budynku, a odbierający obiekt specjalista ds. bezpieczeństwa pożarowego wypije tylko szampana z okazji przekazania budynku do użytkowania.

Przydatny link - Eurokody wprowadzenie do zbioru Polskich Norm:
http://www.pkn.pl/var/resources/1/1/768/Eurokody_wprowadzanie_tabela_1.pdf

listopad 2008 r.

Robert Kopciński