Sustavi zaštite čeličnih konstrukcija – Kako odabrati?

Nosive čelične konstrukcije

Moderni globalni trendovi u građevinarstvu, neovisno o tipu objekta, kreću se u smjeru povećane upotrebe čelika . Čelik nudi mnogobrojne prednosti u svim fazama izgradnje, i to u vidu proizvodnje, građevinarstva, arhitekture, ali ponajprije zbog činjenice da omogućuje gotovo stopostotnu iskoristivost.

Unatoč tome što uz navedeno čelik zahtijeva manje održavanja, postoje određena obilježja koja ga čine manje idealnim za upotrebu u građevinarstvu. Osjetljivost na koroziju te slaba nosivost dva su najvažnija nedostatka čelika kao građevnog materijala.

Iako se čelik klasificira kao nezapaljiv materijal, pri visokim temperaturama dolazi do deformacija i brzog rušenja čeličnih konstrukcija. (GRAF 1)

Grafikon modula vlačne čvrstoće i elastičnosti u ovisnosti o temperaturi ugljikovih čeličnih konstrukcija
Grafikon modula vlačne čvrstoće i elastičnosti u ovisnosti o temperaturi ugljikovih čeličnih konstrukcija

Bitno je pitanje pri protupožarnoj zaštiti čeličnih konstrukcija kako određeno vrijeme održati temperaturu čelika pod određenim ograničenjima te time zadržati potrebnu nosivost i spriječiti deformacije i istezanja u slučaju povećanja temperature do kojeg dolazi pri požaru. Projektant protupožarne zaštite mora odrediti osnovne zahtjeve požarne sigurnosti objekta. Ako odluči izvesti projekt u skladu s europskim propisima, za čeličnu konstrukciju može biti potrebna nosivost npr. R 30, R 60, R 90, R 120, R 180 itd. Oznaka R pritom osigurava nosivost čelične konstrukcije u navedenom vremenu, izraženo u minutama.

Odabir odgovarajućeg sustava za protupožarnu zaštitu čeličnih konstrukcija

Danas su za protupožarnu zaštitu čeličnih konstrukcija dostupna određena rješenja, od kojih prevladavaju sljedeća 3: protupožarne boje (premazi), oblaganje protupožarnim pločama i protupožarne žbuke. Najveći udio zauzimaju protupožarni premazi s otprilike 70 %, oblaganje pločama pokriva otprilike 25 %, a protupožarne žbuke otprilike 3 % (podaci za Veliku Britaniju, proizvođač Tata Steel, Protupožarna zaštita čeličnih konstrukcija u 2013. godini). Osim prethodno navedenih postoje i druge metode, poput oblaganja vatrootpornim oblogama, zalijevanje čeličnih stupova betonom, djelomično zalijevanje betonom, punjenje stupova opekom od pjenastog betona i betoniranje nosivih elemenata do polovine u betonski krov. Primjena tih metoda je u padu.

Reakcija protupožarnih premaza pri gorenju

Protupožarni premazi

Reakcija protupožarnih premaza pri gorenju

Protupožarni premazi najčešće su primjenjivan način protupožarne zaštite čeličnih konstrukcija, i to zbog sljedećih značajki:

  • Predstavljaju najpovoljniju metodu zaštite.
  • Nanose se u tankom sloju.
  • Omogućuju zadržavanje izvornog izgleda čelične konstrukcije.
  • Estetski su prihvatljivi.

Mogu se nanositi u radionici ili na mjestu gradnje, ovisno o vrsti premaza i vremenskim uvjetima.

Dijele se na premaze u tankom sloju, najčešće na bazi vode ili otapala, i premaze u debelom sloju na bazi epoksidnih smola namijenjene zaštiti od ugljikovodičnih požara. Prevladava sustav protupožarnih premaza na bazi vode koji se nanose u tankom sloju, posebno zbog njihove ekološki prihvatljive proizvodnje i primjene te dobrih svojstava očvrsnulog sloja. Prije primjene primera čelični profili trebali bi se ispjeskariti do stupnja Sa 2.5. Kod primjene najprije treba nanijeti sloj kompatibilnog protukorozivnog primera (temeljne boje), a zatim slijedi protupožarni premaz i na kraju u većini slučajeva zaštitni ili gornji sloj, koji može biti komercijalno dostupna pokrivna boja za čelik, ali mora biti kompatibilna s protupožarnim premazom. Osim zaštite od vlage zaštitni sloj ima i estetsku svrhu i može biti u različitim nijansama.

Protupožarni premaz djeluje na sljedeći način: pri povećanju temperature struktura premaza, uz pomoć katalizatora poput fosforne kiseline, ekspandira i stvara ugljičnu pjenu koja se povećava u omjeru 1 : 50. Tipični sloj debljine 1 mm tako ekspandira do debljine od 50 mm. Uobičajena debljina suhog sloja ovisi o individualnim zahtjevima i može biti u rasponu od 100 do 5000 mikrona. Budući da je ugljična pjena dobar izolator, smanjuje se brzina prijenosa energije na čelični element, a posljedično se znatno produljuje i vrijeme u kojem dolazi do opasnog pregrijavanja.

Kao ograničenja primjene protupožarnih premaza možemo navesti njihovu osjetljivost na uvjete primjene, primjerice kada hrđa nije dovoljno uklonjena s nosivih elemenata, kad se premaz nanosi pri niskim temperaturama (na temperaturama nižim od 10 °C primjena gotovo više nije moguća), po kiši ili na temperaturi rosišta ili pri primjeni nekompatibilnog završnog premaza. Pri nanošenju treba upotrijebiti tehnologiju tlačnog prskanja ili ručnog premazivanja valjcima. Za veću razinu protupožarne otpornosti potrebno je nanijeti nekoliko slojeva. Vrijeme primjene može predstavljati ograničenje jer treba uzeti u obzir da je potrebno sušenje između nanošenja slojeva (obično 24 sata). Zajamčen vijek trajanja protupožarnih premaza ograničen je, a relativno su osjetljivi i na abraziju i udarce. Otpornost zaštitnih premaza na požar može iznositi od R30 do R180. Preporučuje se upotreba maksimalno R60. Naime, iznad te vrijednosti broj slojeva i debljina postaju neracionalni, a i stvarna pouzdanost u slučaju požara smanjuje se jer slojevi otpadaju. Potrebno je spomenuti i posebnost pri ispitivanju protupožarnih premaza. Naime, ispitivanja provedena na otvorenim I, H i U profilima ne mogu se primijeniti na šuplje profile i obrnuto. Potrebna je prethodna provjera koje od tih dvaju ispitivanja proizvođač provodi ili provodi oba ispitivanja istodobno. Kako bi se dopustila njihova uporaba u Hrvatskoj, protupožarni premazi moraju biti ispitani prema normi EN 13381-8, njihova gorivost mora biti klasificirana prema normi EN 13501-1 i mora se provesti klasifikacija otpornosti u skladu s normom EN 13501-2. Također moraju biti ispitani prema europskom sustavu tehničke procjene (ETA), odnosno ETAG 018, i moraju imati certifikat konstantnosti proizvoda (COC), što sve zajedno omogućuje izdavanje CE oznake, ili bilo koje druge dokaze u skladu sa Zakonom o građevinskim proizvodima.

Prikaz obloga čeličnog elementa s kalcijevim silikatnim pločama

Protupožarne ploče

Prikaz obloga čeličnog elementa s kalcijevim silikatnim pločama

Protupožarne ploče predstavljaju drugu metodu zaštite čeličnih konstrukcija. Obično su to mineralne ploče (npr. od kalcijeva silikata) ojačane vlaknima i punilima. Ovisno o proizvođaču, mogu biti otporne i na vlagu i mraz te mogu biti obrađene i/ili premazane dekorativnim bojama. Debljina ploča ovisi o proizvođaču i stupnju protupožarne zaštite, a može iznositi od 10 mm do 60 mm. Ploče se postavljaju na mjestu ugradnje i prikladne su za razine zaštite od R 30 do R 180, pri čemu se preporučuje upotreba od R60 nadalje, uglavnom zbog boljeg omjera zaštitnih svojstava i cijene. Postupci obrade i postavljanja relativno su jednostavni (rezanje pilom, pričvršćivanje vijcima, klamanje). Budući da nema specifičnih ograničenja u pogledu vremena i temperature, ploče se mogu postavljati tijekom cijele sezone. Protupožarne ploče najpouzdaniji su sustav zaštite čeličnih konstrukcija, što je dokazano i u stvarnim okolnostima. Protupožarne ploče moraju se ispitati u skladu s normom EN 13381-4, njihova gorivost mora biti klasificirana prema normi EN 13501-1, a njihova klasa vatrootpornosti prema normi EN 13501-2. Moraju biti ispitane i prema europskom sustavu tehničke procjene (ETA), odnosno ETAG 018, i moraju imati certifikat konstantnosti proizvoda (COC), što sve zajedno omogućuje izdavanje CE oznake, ili bilo koje druge dokaze u skladu sa Zakonom o građevinskim proizvodima.

Bočni pogled na protupožarnu membranu
Bočni pogled na protupožarnu membranu

Osim izravnog oblaganja moguće su i druge opcije postavljanja protupožarnih ploča. U praksi se često može dogoditi da oblaganje stropne konstrukcije bude previše složeno ili previše skupo. U tim slučajevima, ovisno o postojećoj situaciji, mogu se izvesti zaštitne membrane.

To je posebno korisno u slučaju prednapregnutih konstrukcija ili rešetkastih nosača, na kojima se zaštita uvijek teško izvodi. Pri odabiru takvih sustava potreban je oprez jer zaštitna membrana mora ispunjavati specifične zahtjeve i u slučaju vodoravne membrane mora biti ispitana u skladu s normom EN 13381-1 koja osigurava klasifikaciju nosivosti konstrukcije u klase R... ili ispitana u skladu s normom EN 1365-2, čime se osiguravaju nosivost i vatrootpornost REI...

Pozor: U tim slučajevima sustavi zaštitnih membrana ispitani prema normi EN 1364- 2 nisu dovoljni jer je njihova vatrootpornost EI … i ne osiguravaju nosivost konstrukcije.

Primjer čeličnog elementa obloženog protupožarnom žbukom

Protupožarne žbuke

Primjer čeličnog elementa obloženog protupožarnom žbukom

Protupožarne žbuke sastoje se od cementnih vlakana, vermikulita i gipsa. Posebno su pogodne za konstrukcije na kojima estetski izgled nije toliko bitan, iako se on može korigirati dodatnim završnim fasadnim slojem. Čelik se prije nanošenja može premazati temeljnom bojom, što nije nužno, ali je potreban vezivni sloj akrilnog kopolimera. Žbuka se nanosi strojno, na mjestu ugradnje, a debljina sloja iznosi od 10 do 70 mm. Mjesto rada može se pritom jako zaprljati. U slučaju debljih slojeva potrebno je dodatno ojačanje mrežom. Glavne su prednosti protupožarnih žbuka mala cijena i dobra apsorpcija zvuka. Protupožarne žbuke mogu osigurati vatrootpornost do R 240.

Tehnička pomoč Promat stučnjaka

Pomoć za vaš projekt

Tehnička pomoč Promat stučnjaka

Imate li još kakvih pitanja? Niste sigurni u vezi s odabirom pravog proizvoda za svoj projekt?

Obratite se našem tehničkom odjelu za savjet!