BEZPIECZEŃSTWO POŻAROWE OBIEKTÓW BUDOWLANYCH

Stan prawny w Polsce w zakresie bezpieczeństwa pożarowego nie odzwierciedla obecnego kształtu budownictwa z uwagi na rozwiązania zarówno techniczne, jak i funkcjonalno-przestrzenne. Od blisko 20 lat są doraźnie poprawiane przepisy wprowadzone rozporządzeniem [5] odzwierciedlającym stan, poziom techniczny i kształt budownictwa w Polsce w latach 70. ubiegłego stulecia. O jakości tych przepisów świadczy fakt, że nie robiąc dużego błędu, można ocenić, że niemal 100% dużych przestrzeni handlowych, a także dworce podziemne i budynki o bardziej skomplikowanych rozwiązaniach, jest budowanych na podstawie odstępstw.

hab. inż. Mirosław Kosiorek
Prof. w Szkole Głównej Służby Pożarniczej

Podstawy prawne obowiązującego systemu bezpieczeństwa pożarowego i ochrony przeciwpożarowej uregulowane są w trzech ustawach: prawie budowlanym [1], ustawie o ochronie przeciwpożarowej [2] oraz ustawie o zmianie ustaw regulujących warunki dostępu do wykonywania niektórych zawodów [3]. Dotychczas sprawy bezpieczeństwa pożarowego i ochrony przeciwpożarowej obejmowały nieco inny obszar. Obecnie wprowadzono sformułowania niejasne.

Pułapki systemu prawnego

Mogą powstać konflikty, w jakim obszarze należy uzyskać odstępstwo od obowiązujących przepisów, a w jakim uzgodnić z komendantem wojewódzkim PSP rozwiązania zamienne. Jednak najbardziej niebezpieczna jest możliwość cofnięcia uzgodnienia projektu podczas procedury dopuszczania do użytkowania, pomimo że budynek został wykonany zgodnie z projektem i pozwoleniem na budowę. Według ustawy Prawo budowlane jeżeli budynek został wykonany zgodnie z projektem, inwestor powinien uzyskać pozwolenie na użytkowanie budynku pomimo cofnięcia uzgodnienia. Następnie rozpoczyna się procedurę dotyczącą budynku istniejącego. Inwestor może ponieść olbrzymie straty, pomimo że cały proces budowlany przebiegał zgodnie z prawem. Rozwiązań dotyczących bezpieczeństwa pożarowego budynku nie można skonsultować z komendą wojewódzką PSP na etapie projektowania, w związku z czym zagrożenie związane z cofnięciem uzgodnień rzeczoznawcy powstaje, gdy budynek jest gotowy i zgłoszony do użytkowania. Za projekt odpowiada projektant. Rzeczoznawca nie jest uczestnikiem procesu budowlanego. Otwiera się tutaj duży obszar do działań prawników.

Rozporządzeniem w sprawie uzgadniania projektu budowlanego pod względem ochrony przeciwpożarowej [4] zmieniono zakres obowiązków rzeczoznawcy. Dotychczas rzeczoznawca uzgadniał projekt budowlany na podstawie materiałów przekazanych przez projektanta. W procesie projektowania mógł być doradcą zatrudnionym przez projektanta, jeżeli zachodziła taka potrzeba. W przypadku prostych rozwiązań przedstawionych na rys. 1. na ogół takiej potrzeby nie było. Obecnie (§ 5) uzgodnienie projektu polega na współpracy projektanta z rzeczoznawcą w trakcie sporządzania projektu budowlanego. Obowiązek narzucony rozporządzeniem nie wynika z ustawy Prawo budowlane. Rola rzeczoznawcy w procesie projektowania polega często nie na doradztwie technicznym, lecz na umiejętności poruszania się po polu minowym stworzonym przez przepisy.

Przepisy techniczno-budowlane

Podstawowym problemem dotyczącym przepisów techniczno-budowlanych, tj. rozporządzenia Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [5] jest to, że są one stosowane bezpośrednio wyłącznie do projektów budynków o prostych rozwiązaniach architektoniczno-przestrzennych typu pomieszczenie – korytarz – klatka schodowa (rys. 1.).

Obecnie nie można jednoznacznie określić sposobu użytkowania budynku i przyporządkowania do klasy zagrożenia ludzi. W budynkach biurowych oraz mieszkalnych na parterach sytuowane są restauracje i punkty usługowe. Ze sposobem użytkowania budynku nie są związane również rozwiązania architektoniczno-przestrzenne (rys. 2.).

Tradycyjne rozwiązania pokazane na rys. 1. w przypadku budynków mieszkalnych, szkół, szpitali, budynków biurowych – były dominujące. Obecnie związek między przeznaczeniem budynku a rozwiązaniami przestrzennymi nie zawsze występuje.

Stan prawny w Polsce w zakresie bezpieczeństwa pożarowego nie odzwierciedla obecnego kształtu budownictwa z uwagi na rozwiązania zarówno techniczne, jak i funkcjonalno-przestrzenne. Od blisko 20 lat są doraźnie poprawiane przepisy wprowadzone rozporządzeniem [5] odzwierciedlającym stan, poziom techniczny i kształt budownictwa w Polsce w latach 70. ubiegłego stulecia. O jakości tych przepisów świadczy fakt, że nie robiąc dużego błędu, można ocenić, że niemal 100% dużych przestrzeni handlowych, a także dworce podziemne i budynki o bardziej skomplikowanych rozwiązaniach, jest budowanych na podstawie odstępstw. Dopuszczalne powierzchnie stref pożarowych w średniowysokich budynkach tego rodzaju wynoszą od 5 do 15 tys. m2, w rzeczywistości strefy pożarowe w galeriach handlowych mają po kilkadziesiąt tysięcy m2. Wymagania dotyczące odporności ogniowej konstrukcji budynków nie mają nic wspólnego z realnymi oddziaływaniami pożaru. Nie jedynym, ale podstawowym czynnikiem obok wentylacji decydującym o oddziaływaniach pożaru na konstrukcję jest gęstość obciążenia ogniowego. W tabeli 1. przedstawiono porównanie 20% kwantyli gęstości obciążenia ogniowego wg rozkładu Gumbella podane w Eurokodzie 1 [6] w budynkach zaliczonych do kategorii ZL I, natomiast w tabeli 2. podano porównanie gęstości obciążenia ogniowego z wymaganiami podanymi w przepisach techniczno-budowlanych dotyczących budynków zaliczonych do różnych kategorii zagrożenia ludzi.

Z przytoczonych zestawień wynika, że wymagania dotyczące odporności ogniowej nie mają nic wspólnego z gęstością obciążenia ogniowego i realistycznym oddziaływaniem pożaru na konstrukcję budynku. W budynkach zaliczonych do tej samej kategorii zagrożenia ludzi (tab. 1.) gęstość obciążenia ogniowego w bibliotece jest blisko 15 razy większa niż w terminalu lotniczym lub na dworcu kolejowym. Przebieg pożaru zależy od gęstości obciążenia ogniowego i wentylacji, a nie sposobu użytkowania. Przebieg pożaru na kondygnacji nie zależy od wysokości budynku. Wysokość budynku trzeba jednak uwzględnić przy formułowaniu wymagań z uwagi na konsekwencje zniszczenia.

Wymaganie dotyczące klasy odporności ogniowej R 240 nie ma żadnego uzasadnienia, natomiast powoduje poważne problemy w przypadku budynków bardzo wysokich. Przykładem jest budynek biurowy Warsaw Spire o wysokości 180 m (bez anten). Pomimo wymaganej klasy odporności ogniowej konstrukcji R 240 uzyskano odstępstwo od przepisów pozwalające na zastosowanie konstrukcji R 120. Odstępstwo to uzyskano na podstawie oceny równoważnego czasu oddziaływania pożaru na konstrukcję i niezbędnego czasu ewakuacji.

W podobnych przypadkach ocena czasu ewakuacji nie jest potrzebna do uzasadnienia odstępstwa dotyczącego odporności ogniowej, gdyż klasa odporności ogniowej konstrukcji wynikająca z obliczonego równoważnego czasu oddziaływania pożaru zapewnia przetrwanie konstrukcji przez cały czas trwania pożaru.

Równoważny czas oddziaływania pożaru to czas oddziaływań ogniowych określonych krzywą standardową potrzebny do osiągnięcia takich samych efektów oddziaływań termicznych na konstrukcję budynku, jak oddziaływania pożaru w rozpatrywanym budynku. Na tej podstawie można określić odporność ogniową konstrukcji niezbędną do przetrwania pożaru, a następnie niezbędną klasę odporności ogniowej. Sposób obliczania podano w Eurokodzie I [6].

Projektowanie z uwagi na stany krytyczne bezpieczeństwa pożarowego

Odpowiedź budynku na pożar w danej chwili t = tp jest określona przez:
– stan konstrukcji,
– stan środowiska.

Stan konstrukcji jest określony przez pole temperatury konstrukcji w chwili t = tp, które można określić, jeżeli znane są oddziaływania termiczne. Konstrukcję można zaprojektować, uwzględniając dowolny poziom oddziaływań termicznych; jest to tylko kwestia kosztów.

Zasady projektowania konstrukcji z uwagi na oddziaływania pożaru podane są w każdej części drugiej Eurokodów konstrukcyjnych. Nie obejmują one wszystkich konstrukcji (np. konstrukcji cięgnowych czy powłokowych). Obecnie przygotowywana jest druga, poprawiona edycja. Obejmie ona prawdopodobnie także konstrukcje szklane.

Z uwagi na użytkowników należy natomiast tak zaprojektować budynek i instalacje, aby w określonym czasie trwania pożaru (niezbędnym do ewakuacji) lub przez cały czas trwania pożaru (jeżeli ewakuacja nie jest możliwa) w określonych obszarach nie został przekroczony stan krytyczny środowiska (rys. 3.).

Można więc odpowiedź budynku rozpatrywać z uwagi na dwa, rozłączne z uwagi na wartości krytyczne oddziaływań cieplnych oraz inne czynniki oddziaływujące na konstrukcję i użytkowników, stany krytyczne. Stan krytyczny konstrukcji i stan krytyczny środowiska z uwagi na oddziaływanie na użytkowników.

Podejście takie udało się wprowadzić w rozporządzeniu dotyczącym metra [7]. Stan krytyczny środowiska pożaru określono tam w następujący sposób:
– temperatura θ na wysokości h ≤ 1,8 m, θ ≤ 60°C,
– gęstość strumienia promieniowania o wartości q = 2,5 kW/m2 przez czas dłuższy niż 30 s (odpowiada to w przybliżeniu 35 m drogi ewakuacyjnej),
– temperatura dymu powyżej 200°C na wysokości h ≥ 2,5 m,
– zawartość tlenu poniżej 15%,
– zasięg widzialności poniżej 10 m na wysokości h ≤ 1,8 m.

Wprowadzono pojęcia krytycznego czasu ewakuacji, tj. czasu do osiągnięcia stanu krytycznego środowiska oraz przewidywanego czasu ewakuacji jako iloczynu obliczonego czasu ewakuacji i współczynnika bezpieczeństwa (nie mniej niż 1,3).

Można byłoby macierz określającą stan krytyczny środowiska sformułować nieco lepiej, ale nie to jest istotne. Jest to wyłom w formułowaniu przepisów. Podejście to nie znalazło jednak zastosowania w podstawowym rozporządzeniu dotyczącym budynków [5], jest natomiast powszechnie stosowane do uzasadniania odstępstw; funkcjonuje niejako w drugim obiegu. Wykorzystuje się przy tym różnego rodzaju normy oraz wytyczne (amerykańskie, angielskie, australijskie), jak i różnej wartości oprogramowania. Opracowania trafiają drogą administracyjną do urzędów, które nie są przygotowane do ich merytorycznej oceny. Na prace normalizacyjne (poza normami CEN) tworzące podstawy funkcjonowania gospodarki nie sposób znaleźć źródła finansowania. Założenie, że prace takie będzie finansował przemysł, jest w polskich warunkach fikcją.

Z powodzeniem za to rozwija się biurokratyczny system kontroli i nadzoru oraz kolejne nowelizacje przepisów. Wprowadzono w nich w ostatnich latach bardzo niebezpieczne, nietechniczne sformułowania, jak: bezpieczna ewakuacja, bezpieczne opuszczenie strefy objętej pożarem. Otóż projektant nie ma możliwości zapewnienia bezpiecznej ewakuacji. Może tylko zapewnić warunki umożliwiające ewakuację. Określenia takie, bez podania, jakie warunki uważa się za bezpieczne podczas pożaru, obciążają projektanta odpowiedzialnością za spełnienie wymagania niemożliwego do spełnienia.

Obecnie istnieją dobre podstawy techniczne do wprowadzenia metody stanów krytycznych do przepisów i otworzenia ich w kierunku projektowania z uwagi na bezpieczeństwo pożarowe.

Projektowanie konstrukcji z uwagi na odporność ogniową i nośność w warunkach pożaru jest ujęte w Eurokodach konstrukcyjnych (obecnie jest opracowywana druga wersja).

Są dobrze sformułowane warunki krytyczne środowiska pożaru z uwagi na ewakuację. Istnieją dobre programy zarówno do obliczeń konstrukcyjnych w warunkach pożaru, rozprzestrzeniania się dymu w budynku oraz ewakuacji z uwzględnieniem zróżnicowanej struktury użytkowników i ich zdolności motorycznych.

Garaże samochodów osobowych

Na przykładzie garaży pokazano, jak za pomocą tych samych wymagań można realizować różne cele użytkowe oraz nieprzystosowanie przepisów do zmieniających się rozwiązań budowlanych.

Wentylacja pożarowa garaży

Garaże o pewnych powierzchniach, niezależnie od tego, ile osób może w nich przebywać i jakie są warunki ewakuacji, należy oddymiać. Aby zapewnić odpowiednie warunki ewakuacji, stosowano wentylację nawiewno-wyciągową. Aby spełnić wymagania zawarte w przepisie, można zastosować także wentylację strumieniową. Wentylacja strumieniowa stosowana pierwotnie w obiektach liniowych (tunele) coraz częściej używana jest w garażach. Dym spychany jest w kierunku kanałów wyciągowych usytuowanych w pionie komunikacyjno-instalacyjnym, co utrudnia ewakuację. Taką wentylację stosuje się w celu ułatwienia dostępu straży pożarnej. Straż pożarna nie zgłaszała takiej konieczności. Wentylacja strumieniowa garaży może być skuteczna z uwagi na warunki ewakuacji tylko w niektórych garażach o dużej długości. Wyniki demonstracji działania wentylacji strumieniowej w garażu krakowskiego centrum Bonarka były negatywne. Należy także wziąć pod uwagę możliwość awarii niektórych wentylatorów, co spowoduje niekontrolowane zadymienie garażu.Garaże-magazyny, tzw. stackery Z uwagi na brak miejsca w centrach zachodnioeuropejskich miast, zarówno pod budynkami istniejącymi, jak i nowo budowanymi, do garażowania samochodów od wielu lat stosuje się rodzaj magazynów (układarek), w których ustawia się samochody osobowe bez udziału kierowcy (rys. 4.). Tego rodzaju rozwiązania stosowane są samodzielnie lub w połączeniu ze zwykłymi garażami. W tym przypadku, jeżeli takie magazyny są wydzielone, nie ma problemu z zadymieniem i ewakuacją. Jest tylko kłopot z wydzieleniem i dostępem straży pożarnej. Nie mamy w tym zakresie żadnych przepisów. Z całą pewnością nie można ich traktować jak garaży o gęstości obciążenia ogniowego do 500 MJ/m2.

Parkingi wielopoziomowe

W ostatnim okresie rozpowszechniają się wielopoziomowe parkingi o konstrukcji stalowej bez ścian zewnętrznych i wewnętrznych oraz niekiedy bez dachu. Według ustawy Prawo budowlane nie są to budynki. Na podstawie symulacji komputerowych ocenia się, że oddziaływania pożaru nie zagrażają konstrukcji, w związku z czym nie ma potrzeby wykonywania zabezpieczeń ogniochronnych konstrukcji stalowej. W przypadku potraktowania takiego rozwiązania jak budynku PM o gęstości obciążenia ogniowego do 500 MJ/m2, powstaje konieczność zabezpieczenia konstrukcji i stropów do klasy odporności ogniowej. W przypadku budynku niskiego do R 30, a średniowysokiego do R 60, przy czym wysokość parkingu bez dachu liczy się do ostatniego poziomu parkowania, a parkingu z dachem – z uwzględnieniem dachu. Problemem jest tutaj zabezpieczenie stropów z blachy stalowej. Odporność ogniową stropów określa się przy działaniu ognia „od dołu”. W tym przypadku należy ocenić także nośność stropu przy oddziaływaniach realistycznego modelu pożaru na strop „od góry”. Strop taki przy działaniu ognia „od góry” według krzywej standardowej nie uzyska odpowiedniej klasy odporności ogniowej, a jego zabezpieczenie nie jest możliwe. Można natomiast wykazać, że przy zastosowaniu odpowiedniej grubości blachy i realistycznych oddziaływaniach pożaru strop taki przy działaniu ognia „od góry” nie ulegnie zniszczeniu. Odbiór takiego obiektu zależy od stanowiska odpowiedniej komendy PSP.

Podsumowanie i wnioski

Przepisy dotyczące bezpieczeństwa pożarowego funkcjonują tylko w odniesieniu do najprostszych rozwiązań przestrzennych budynków, utrudniają proces inwestycyjny, hamują innowacyjność firm, są przyczyną nieuzasadnionych nakładów finansowych a przez instytucję odstępstw są w dużym stopniu obchodzone. Szczególnie groźna jest możliwość cofnięcia uzgodnienia projektu budynku zgłoszonego do odbioru.

Trudno przewidzieć kierunki zmian rozwiązań architektoniczno-budowlanych. Nie można także ocenić zmian rozwiązań technicznych. Z tego powodu w przepisach należy podać wymagania dotyczące właściwości użytkowych budynku w warunkach pożaru, czyli wymagania dotyczące stanów krytycznych konstrukcji i środowiska. W ten sposób będzie można zlikwidować biurokratyczną instytucję odstępstw, a także uniknąć ciągłych doraźnych nowelizacji w pogoni za zmianami rozwiązań architektonicznych i technicznych.

Obecnie są dostateczne podstawy naukowe, możliwości projektowe i obliczeniowe, aby takich zmian dokonać, a właściwie usankcjonować metody, które są stosowane w uzasadnieniach do wniosków o odstępstwa od przepisów.

Na przykładzie garaży pokazano, jak za pomocą tych samych wymagań można realizować różne cele użytkowe oraz nieprzystosowanie przepisów do zmieniających się rozwiązań budowlanych.

DOI: 10.5604/01.3001.0013.2442

Bibliografia
1. Ustawa Prawo budowlane (Dz.U. nr 89/1994, poz.414 z późniejszymi zmianami).
2. Ustawa z dnia 24 sierpnia 1991 r. o ochronie przeciwpożarowej (Dz.U. 81/1991, poz. 351 z późniejszymi zmianami).
3. Ustawa z dnia 5 sierpnia 2015 r. o zmianie ustaw regulujących warunki dostępu do wykonywania niektórych zawodów
(Dz.U. z 30 września 2015 r. poz. 1505).
4. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 2 grudnia 2015 r. w sprawie uzgadniania projektu budowlanego pod względem ochrony przeciwpożarowej (Dz.U. z 14 grudnia 2015 r. poz. 2117).
5. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. 75/2002, poz.690 z późniejszymi zmianami).
6. Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje Część 1-2: Oddziaływania ogólne. Oddziaływania na konstrukcje w warunkach pożaru.
7. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 17 czerwca 2011 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać obiekty budowlane metra i ich usytuowanie (Dz.U. 144/2011, poz.859).

Streszczenie: W artykule omówiono stan przepisów dotyczących bezpieczeństwa pożarowego, problem odstępstw od przepisów oraz zagrożenia wynikające z możliwości cofnięcia uzgodnienia w zakresie bezpieczeństwa pożarowego budynku wzniesionego zgodnie z przepisami. Omówiono rolę rzeczoznawcy ds. zabezpieczeń przeciwpożarowych i niezgodności między ustawą Prawo budowlane oraz przepisami wynikającymi z ustawy o ochronie przeciwpożarowej. Na przykładzie garaży samochodów osobowych pokazano, jak spełniając wymagania przepisów techniczno-budowlanych, można realizować różne cele użytkowe. Zaproponowano, aby znieść odstępstwa od przepisów, otworzyć je na projektowanie metodą stanów krytycznych, co zapoczątkowano w przepisach dotyczących metra. Metody obliczeniowe stosowane w procesie uzyskiwania odstępstw mogą być wprowadzone bezpośrednio w przepisach techniczno-budowlanych.

Słowa kluczowe: bezpieczeństwo pożarowe, przepisy, zagrożenia, stany krytyczne, projektowanie, garaże, wentylacja pożarowa, konstrukcja, nośność, stackery