BEZPIECZEŃSTWO POŻAROWE KONSTRUKCJI DREWNIANYCH
Wysoka jakość projektu, materiału i wykonawstwa jest w stanie zapewnić obiektom drewnianym oczekiwany poziom bezpieczeństwa pożarowego. Stosowany tylko w naszym kraju wymóg dotyczący parametru nierozprzestrzeniania ognia odgrywa tu jednak niewielką rolę. Pod lupę bierzemy więc inne, znacznie istotniejsze czynniki.
Bezpieczeństwo pożarowe obiektów o konstrukcji drewnianej jest potwierdzone licznymi badaniami – zarówno europejskimi, jak i światowymi. Wymaga wszakże zapewnienia wysokiej jakości projektowej, materiałowej i wykonawczej [1], [2], [3]. Trzeba przy tym wiedzieć, że wymagane wyłącznie polskimi przepisami zapewnienie NRO (nierozprzestrzenianie ognia) – które zostało w Polsce powiązane z obligatoryjnym podniesieniem klasy reakcji na ogień do minimum „B”, z dodatkowymi parametrami s i d – w praktyce ma niewielki związek z faktycznym bezpieczeństwem pożarowym.
W niniejszym artykule prezentujemy wobec tego wymagania związane z faktycznym uzyskaniem podniesionej klasy reakcji na ogień, dotyczące projektu oraz wykonawstwa. Jedynie łączne spełnienie istniejących wymogów – a więc opracowanie kompleksowego projektu oraz właściwy dobór wyrobów i ich wbudowanie w obiekt –pozwala na stwierdzenie, że zapewniono bezpieczeństwo pożarowe.Dlatego tak duże znaczenie ma (postulowane zarówno przez Stowarzyszenie EDG, jak i Instytut TechnikiBudowlanej) wprowadzenie do nowego Rozporządzenia w sprawie warunków technicznych, jakim powinnyodpowiadać budynki i ich usytuowanie [4] przepisu, że zapewnienia bezpieczeństwa pożarowego konstrukcji drewnianych wymagają nie tylko elementy konstrukcyjne, lecz także ich połączenia.
W przypadku impregnacji w celu podniesienia klasy reakcji na ogień –jeśli dokonuje jej producent przedprowadzeniem wyrobu do obrotu –niezbędne jest spełnienie wymagańSystemu 1 oceny i weryfikacji stałościwłaściwości użytkowych. Jeżeli natomiast impregnacja taka dokonywanajest in situ, należy szczegółowo udokumentować protokolarnie zapewnieniewysycenia wymaganego dla danegośrodka, wraz ze spełnieniem wszystkich warunków brzegowych jego zastosowania. Ani deklaracja właściwościużytkowych preparatu impregnującego, ani „deklaracja producenta”, ani „karta impregnacji” nie stanowią dokumentów odbiorowych, które faktycznie zapewniałyby podniesienie klasy reakcji na ogień.
Jak podnieść klasę reakcji na ogień
Zgodnie z Załącznikiem nr 3 do Rozporządzenia [4] w brzmieniu właściwym na czerwiec 2026 r.:
2.1. Nierozprzestrzeniającym ognia elementom budynku odpowiadają elementy:
–wykonane z wyrobów klasy reakcji na ogień, zgodnie z Polską NormąPN-EN 13501-1: A1; A2-s1, d0 A2-s2,d0; A2-s3, d0; B-s1, d0; Bs-2, d0 orazBs-3, d0;
–stanowiące wyrób o klasie reakcji naogień, zgodnie z Polską Normą PN-EN13501-1: A1; A2-s1, d0; A2-s2, d0; A2-s3, d0; B-s1, d0; B-s2, d0 oraz B-s3,d0, przy czym warstwa izolacyjna elementów warstwowych powinna miećklasę reakcji na ogień co najmniej E.
Zarówno konstrukcyjne drewno lite (norma zharmonizowana EN14081-1+A1:2011), drewno lite łączone nazłącza klinowe (norma zharmonizowana EN:15497: 2014), jak i drewno klejone warstwowo (normazharmonizowana EN 14080:2013) mają przypisaną klasę reakcji na ogień Ds-2, d0 jako możliwą do deklarowania bez badań. Stosowne postanowienia znajdują się w przywołanych normach zharmonizowanych. Wyższe klasy wymagają potwierdzenia badaniami. Pamiętać przy tym należy, że o ile normy EN 14080:2013 i EN 15497:2014 wskazują w każdym przypadku System 1 (oceny i weryfikacji stałości właściwości użytkowych), otyle norma EN 14081-1+A1:2011 podaje System 2+, ale wyłącznie przy deklarowaniu klas reakcji na ogień C-F.Zastosowanie ma tu Decyzja Komisji1999/454/EC z dnia 22 czerwca 1999 r.w sprawie procedury zaświadczaniazgodności wyrobów budowlanych napodstawie art. 20 ust. 2 dyrektywyRady 89/106/EWG (znowelizowanaw 2001 roku Decyzją 2001/596/EC)i wskazany w niej System 1. [5].
Impregnacja
Dostępne środki służące podnoszeniu klasy reakcji na ogień różnią się pod względem wymaganego wysycenia oraz często również metody aplikacji, pozwalającej lub nie na uzyskanie takiej klasy reakcji na ogień, która umożliwia zadeklarowanie NRO.
Impregnację podnoszącą klasę reakcji na ogień drewna oraz wyrobów drewnopochodnych można wykonywać metodą powierzchniową (np. poprzez natrysk, malowanie czy kąpiel) lub wgłębną (ciśnieniowo).
Właściwe zabezpieczenie konstrukcji z drewna do stopnia nierozprzestrzeniania ognia, a więc podniesienie klasy reakcji na ogień z klasy D do klasy B, jest zagadnieniem złożonym. Dla zobrazowania w tabeli 1. przedstawiono zestawienie przykładowych pięciu środków podnoszących klasę reakcji na ogień, z wyszczególnieniem zakresu i obszaru stosowania oraz uzyskiwanej klasy.
W pierwszej kolejności należy zwrócić uwagę na rodzaj zabezpieczanego materiału. Przykładowo spośród wybranych środków preparat N można zastosować tylko w przypadku drewna, a już nie materiałów drewnopochodnych, takich jak sklejka. W większości przytoczonych przykładów wykluczone zostało drewno egzotyczne. W przypadku wybranych impregnatów producenci podają różne minimalne grubości zabezpieczanych elementów. Dla preparatów V, X i Z wskazano tu 12 mm, dla preparatu Y jest to 16 mm. W odniesieniu do środka W wprowadzono rozgraniczenie w zależności od rodzaju materiału –minimalną grubość 12 mm dla sklejki oraz 20 mm dla drewna.
Kolejnym z aspektów jest możliwa do osiągnięcia klasa reakcji na ogień. W świetle polskich przepisów i wymagań co do osiągnięcia przez konstrukcję stopnia NRO minimum stanowi klasa reakcji na ogień B. Tymczasem spośród ujętych w tabeli 1. środków dwa z impregnatów pozwalają na osiągnięcie klasy reakcji na ogień B lub C, w zależności od sposobu impregnacji. W przypadku preparatu V osiągana klasa reakcji na ogień zależy od stężenia impregnatu – wyższe pozwala osiągnąć klasę B, niższe jedynie klasę C. Z kolei w przypadku preparatu W klasa reakcji na ogień zależy od sposobu nanoszenia impregnatu. Tylko metoda kąpieli pozwala na osiągnięcie klasy B, malowanie – klasy C.
Warunki pracy konstrukcji a dobór impregnatu
Warunki pracy elementów impregnowanych dotyczą nie tylko wilgotności środowiska, lecz także przeznaczenia obiektu. Oczywiście środowisko pracy konstrukcji należy tu do najistotniejszych czynników –choćby to, czy elementy drewnianebędą narażone na działanie wilgotności właściwej dla klasy 3. użytkowania(np. pomieszczenia wilgotne z wykraplającą się na ścianach wodą), czy nie.Impregnatów przeznaczonych do wewnątrz nie można stosować na elementach pracujących w warunkachzewnętrznych z uwagi na ryzyko wypłukania środka, a tym samym osłabienie lub wręcz zniwelowanie jegozamierzonego działania. Jednak niebez znaczenia jest również przeznaczenie pomieszczenia, w którym wbudowano zaimpregnowane drewno.Preparaty stosowane do zabezpieczenia przeciwogniowego to środkichemiczne potencjalnie nieobojętnedla otoczenia. Wiele preparatów nie może mieć kontaktu z użytkownikami pomieszczeń albo z żywnością. W takich przypadkach po spełnieniu wymagań dotyczących bezpieczeństwa pożarowego konstrukcji może zajść konieczność dodatkowego odizolowania zabezpieczonych elementów.
Wykończenie konstrukcji
Wpływ na odporność ogniową ma także planowane wykończenie konstrukcji. W przypadku wielu środków producenci zastrzegają, że nie zagwarantują deklarowanych właściwości ogniochronnych, jeżeli na dane elementy oprócz środka impregnującego zostanie nałożona dodatkowa powłoka np. farby lub lakieru. Wynika to z faktu potencjalnej interakcji pomiędzy impregnatem a powłoką wykańczającą, której istnienia nie można wykluczyć bez przeprowadzenia stosownych badań. W przypadku ryzyka potencjalnego osłabienia właściwości uniepalniających przez taką dodatkową powłokę producenci najczęściej nie zezwalają na swobodne łączenie impregnatów z farbami czy lakierami. Niektórzy jednak wychodzą naprzeciw zapotrzebowaniu i dostarczają własne kompletne systemy, pozwalające oprócz zabezpieczenia ogniochronnego uzyskać również żądane wykończenie powierzchni zapewniające wymaganą trwałość. Wyłącznie takie właśnie, systemowe podejście daje szansę realnego i trwałego uniepalnienia oraz zabezpieczenia drewna.
Projektowanie z myślą oodporności ogniowej
Powszechnie obserwowanym negatywnym zjawiskiem w projektowaniu konstrukcji drewnianych, które wymagają udokumentowania podwyższonej odporności ogniowej, jest weryfikacja jedynie elementów konstrukcyjnych –bez uwzględnienia połączeń i stężeń. Czasem nawet nie sprawdza sięwszystkich elementów. Tymczasem –podobnie jak w projektowaniu konstrukcji – na stany graniczne nośnościi użytkowania również w projektowaniu z uwzględnieniem warunków pożaru wpływają właśnie połączenia.To one mogą determinować parametry przekroju poprzecznego w aspekcie zapewnienia wymaganej nośności.Należy pamiętać, że stal w warunkachpożaru stanowi słabe ogniwo układukonstrukcyjnego i pozostawienie niezabezpieczonych bądź nieodpowiednioukształtowanych połączeń poskutkujebrakiem deklarowanej klasy odporności ogniowej.
Wspomnieć tu warto, że w budowanych w Europie i na świecie wielokondygnacyjnych obiektach o konstrukcji drewnianej bez problemu zapewniana jest 90- lub 120-minutowa odporność ogniowa, np. w obiektach budowanych w oparciu o system słupowo-ryglowy (Bergen, 14 kondygnacji, 90 min, oraz Brumunddal, 18 kondygnacji, 120 min).
Poprawne zaprojektowanie połączenia drewnianych elementów konstrukcyjnych wymaga uwzględnienia pracy łączników o zmniejszonej długości, tak by można było je zabezpieczyć drewnem (fot. 1.), rozwiązania detali w kontekście obudowy całego połączenia drewnem (fot. 2.) i właściwego opisu celem zabezpieczenia odpowiednimi powłokami stali pozostawionej jako widoczna.
Wykonawstwo a klasa reakcji na ogień
Przywołane wymagania dotyczące procedur i czynności związanych z podnoszeniem klasy reakcji na ogień drewna konstrukcyjnego oraz wyrobów konstrukcyjnych na bazie drewna trzeba uwzględniać również w procesie wykonawczym. W szczególności dotyczy to elementów konstrukcyjnych zaimpregnowanych fabrycznie, które następnie są docinane i obrabiane na placu budowy. Drewno jako materiał konstrukcyjny ma tę zaletę, że umożliwia łatwą obróbkę na miejscu budowy – na przykład wykonanie docięć w celu spasowania ze sobą elementów konstrukcji. Należy jednak podkreślić, że takie działania powodują ingerencję w ciągłość powłoki impregnującej, jeżeli elementy konstrukcyjne zostały dostarczone na budowę jako zaimpregnowane.
Każda taka sytuacja wymaga zatem zaimpregnowania powierzchni dociętych z zastosowaniem tego samego środka, który został zastosowany fabrycznie, oraz zapewnienia wysycenia właściwego dla danego preparatu. Zachować trzeba wszystkie wytyczne producenta preparatu. Dotyczy to na równi zużycia preparatu w przeliczeniu na 1 mkw. powierzchni, liczby warstw oraz zachowania koniecznych przerw technologicznych pomiędzy nakładaniem kolejnych warstw, jeżeli zostały wskazane w dokumentacji technicznej produktu. Niezbędne jest również zwrócenie uwagi na to, czy zastosowany preparat impregnujący umożliwia wykonanie impregnacji w warunkach budowy. Na przykład wskazany w tabeli 1. preparat V pozwala uzyskać klasę reakcji na ogień B tylko w przypadku impregnacji za pomocą kąpieli. Malowanie daje jedynie klasę C, co oznacza, że uzyskanie klasy B w warunkach placu budowy jest niemożliwe. Podkreślmy – konstrukcja zaimpregnowana w warunkach produkcyjnych (poprzez kąpiel), w której zostanie naruszona ciągłość powłoki z uwagi na docinanie elementów na placu budowy, nie będzie finalnie spełniać warunku nierozprzestrzeniania ognia.
Na fotografii 3. wskazano przykład błędnego wykonania impregnacji konstrukcji. Drewno przeznaczone do wykonania więźby dachowej zostało dostarczone jako zaimpregnowane. Podczas wykonywania konstrukcji dachu elementy zostały docięte w celu wykonstruowania połączeń. Docięte krawędzie nie zostały powtórnie zaimpregnowane, co powoduje powstanie nieciągłości w zabezpieczeniu. Warto zaznaczyć, że zastosowanie innego środka może powodować konflikt składników chemicznych i niekontrolowaną reakcję. Brak zapewnienia odpowiedniego wysycenia spowoduje natomiast, że deklarowana klasa reakcji na ogień nie zostanie zapewniona.
Jeżeli w obiekcie, w którym wymagane jest zapewnienie określonej klasy odporności ogniowej od elementów, nie zostaną poprawnie zaprojektowane i rozwiązane detale połączeń (w sposób jednoznaczny pokazane na rysunkach), lecz wystąpią przypadkowo dobrane i niezabezpieczone łączniki – odporność ta nie zostanie zapewniona. Dlatego tak ważne jest, wskazane we wstępie, uwzględnianie przez projektantów w obliczeniach ogniowych nie tylko samych przekrojów poprzecznych elementów, lecz także ich połączeń między sobą. W konstrukcjach drewnianych ten aspekt ma fundamentalne znaczenie.
Gdyby dla konstrukcji pokazanej na fot. 4. wymagana była odporność ogniowa – nie zostałaby zapewniona z powodu zastosowania niezabezpieczonych łączników typowych. W przypadku dokonywania odbioru obiektu, w którym konstrukcji drewnianej stawia się wymagania co do odporności ogniowej, należy zweryfikować, czy projekt uwzględnia rozwiązania detali wszystkich połączeń, czy połączenia te zostały wykonane zgodnie z projektem oraz czy nie zastosowano przypadkowych i niezabezpieczonych łączników przy braku projektu.
Ma to znaczenie szczególnie w przypadku stalowych łączników odkrytych, czyli znajdujących się w znacznej części na powierzchni elementów drewnianych – narażonych na działanie ognia, np. płytki kolczaste, a nie we wnętrzu drewna, np. wkręty. Doświadczenia badawcze wskazują, że choć elementy drewniane łączone na płytki stalowe charakteryzują się klasą odporności ogniowej np. R 30, to samo niezabezpieczone ogniowo połączenie często w ogniu traci nośność już po kilku (5–7) minutach, w zależności od długości kolców. Więcej informacji na ten temat można odnaleźć m.in. w pracach [6], [7] czy [8].
Literatura
[1] Kotwica E.I., Sulik P., Konstrukcje drewniane a bezpieczeństwo pożarowe w zakresie NRO i klasy reakcji na ogień – fakty, wymagania, ograniczenia, „Izolacje” 4/2024, s. 118–121.
[2] Kotwica E.I., Sulik P., Kotwica U., Beśka M., Budownictwo drewniane. Poradnik dla Wykonawcy, Ministerstwo Klimatu i Środowiska, 2022.
[3] Kotwica E.I., Sulik P., Kotwica U., Beśka M., Hikiert M.A., Budownictwo drewniane. Poradnik dla Projektanta, Ministerstwo Klimatu i Środowiska, 2022.
[4] Projekt nowelizacji Rozporządzenia w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, stan na maj 2026 r.
[5] Kotwica E.I., Sulik P., Podnoszenie klasy reakcji na ogień drewna konstrukcyjnego i wyrobów konstrukcyjnych na nim bazujących w świetle zapisów zharmonizowanych specyfikacji technicznych i innych dokumentów Unii Europejskiej, „Izolacje” 4/2026, s. 30–32.
[6] Sikora W., Wpływ zabezpieczenia przeciwogniowego lekkich drewnianych dźwigarów kratownicowych na ich pożarową utratę nośności. Rozprawa doktorska, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków 2020.
[7] Domański T., Kmiecik K. Fire resistance of timber joints with steel fasteners. „Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture”, t. XXXV, z. 65 (2/18), kwiecień-czerwiec 2018, s. 81–90.
[8] Harman K.A., A Study of Metal Truss Plate Connectors When Exposed to Fire, National Institute of Standards and Technology, USA, 2007.
Fot. U. Kotwica, E.I. Kotwica
