Požární odolnost dřevostaveb

Oheň lidé využívají již od nepaměti ke svícení, ohřívání, vaření a mnohým dalším činnostem. Dá se říci, že oheň je pro člověka velice dobrý sluha, avšak oheň, který přeroste v požár, se stává zlým pánem a je pro lidi obrovskou katastrofou, která nejenže ničí domovy, ale i lidské životy.¹ A jak je to s požární odolností u dřevostaveb?

V dějinách byla spousta požárů způsobena dřevem a to převážně z toho důvodu, že lidé uvnitř svých obydlí používali ke každodenním činnostem otevřený oheň. K požárům, více či méně katastrofálním, dochází i dnes a stále mnoho lidí svaluje jeho vznik na dřevo. A to i přes to, že k jednomu dosud z největších požárů došlo v budově banky v brazilském městě Sao Paolo v roce 1974, jejíž konstrukce byla tvořena pouze betonem, železem a sklem.¹

Dřevo je materiál, který na rozdíl od betonu, oceli a dalších stavebních hmot za přítomnosti hořlavého prvku, kyslíku a zdroje zapálení, vzplane.¹ Ale jednou z jeho obrovských výhod ve stavebnictví je, že hoří předvídatelně. Jsme tedy schopni na základě výpočtů přesně definovat, jak se bude konstrukce při požáru chovat.² Z hlediska stability vykazuje dřevo při správném dimenzování poměrně dobré vlastnosti. Ztráta jeho pevnosti je pomalejší než u oceli, která má vysokou teplotní roztažnost, takže například stropní konstrukce s ocelovými profily se při požáru rychle zhroutí, ale dřevěné trámy si zachovávají svůj tvar a často i únosnost.¹

Samotné vzplanutí masivní dřevěné konstrukce je dlouhotrvající proces, ke kterému jsou nutné, jak již bylo řečeno výše, tři zdroje. Jsou jimi dva zdroje látkové, mezi které patří hořlavý materiál a přítomnost kyslíku, a jeden zdroj energetický, do kterého patří samotný zdroj zapálení. Až za přítomnosti všech tří zdrojů nastává požár.¹ Pokud je tedy masivní dřevo vystaveno ohni, jeho teplota stoupá. Nejprve se z něj musí odpařit v něm obsažená voda, což nastává při teplotě cca 100 °C. Při teplotě 200 až 300 °C se začínají rozkládat chemické látky dřeva, a to má za následek uvolňování plynu, který při dodání kyslíku a teplotě 330 až 520 °C vzplane. Při hoření (bod hoření) dřeva se navíc na jeho povrchu vytváří zuhelnatělá vrstva, která působí jako tepelná izolace a chrání tak dosud nepoškozené dřevo. Je tedy potřeba dlouhého a intenzivního požáru, aby došlo ke zhroucení stavby.¹

Klasifikace hořlavosti materiálu

Zařazení materiálu mezi hořlavé látky závisí na řadě kritérií, která jsou zkoušena podle odpovídajících norem. Hořlavost dřeva je určována pomocí třech bodů, kterými jsou bod vzplanutí, bod hoření, bod zápalnosti a samotný termický rozklad dřeva. Jednotlivé body se udávají vždy v určitém teplotním rozpětí, a to v závislosti na druhu dřeva, jeho hustotě, chemickém složení a vlhkosti.⁴

Třída reakce na oheň stavebních výrobků je ukazatelem toho, jak výrobky přispívají svou hořlavostí k rozvoji a intenzitě vznikajícího požáru. Dle evropských norem je definováno 7 tříd s označením A1, A2, B, C, D, E a F (Tab. 1). Výrobky třídy A1 a A2 jsou definovány jako nehořlavé a zcela nepřispívající k požáru. Třídy B až F jsou výrobky s postupně rostoucí hořlavostí, to znamená, že výrobky třídy F jsou z materiálu, který se výrazně podílí na rozvoji a intenzitě požáru. V požární legislativě bývá u výrobku kromě třídy reakce na oheň uváděna také doplňková klasifikace. Jedná se o intenzitu vývoje kouře (označení s1, s2, s3) a intenzitu plamenně hořících kapek (označení d0, d1, d2). Vyšší číslo u klasifikací „s“ a „d“ znamená vyšší míru tvorby doprovodných komponentů hoření (kouře či plamenně hořících kapek).⁵ Dle evropské klasifikace hořlavosti stavebních výrobků spadá masivní dřevo do třídy D.

Tab. 1 viz Galerii níže – Třídy reakce na oheň stavebních výrobků⁵

V České republice jsou zavedeny 3 druhy konstrukčních částí a to DP1, DP2 a DP3 používané pro hodnocení nosných a požárně dělících konstrukcí. Smyslem této klasifikace je opět stanovení, jakým způsobem mohou materiály použité v konstrukci zvyšovat intenzitu požáru a zda mohou mít vliv na únosnost a stabilitu konstrukce (Tab. 2). Do druhu DP1 spadají konstrukce, které mají nosnou kostru a opláštění z nehořlavých výrobků třídy reakce na oheň A1 a A2. Do druhů DP2 a DP3 spadají převážně dřevostavby. U DP2 jsou dřevěné prvky konstrukce chráněny nehořlavým materiálem a u DP3 jsou tyto prvky chráněny méně hořlavým materiálem, než samotná dřevěná konstrukce nebo nejsou chráněny vůbec.⁵

Tab. 2 viz Galerii níže  – Členění konstrukcí dle požadovaných kritérií⁵

Dřevostavby z masivního dřeva i stavby, které mají nosnou konstrukci ze dřeva opláštěnou nehořlavým materiálem, jsou omezeny požární výškou, která v České republice činí 12 m.

U stavebních konstrukcí z hlediska požární bezpečnosti se požaduje, aby měly schopnost maximálně omezit riziko šíření požáru a zabránit ztrátám na životech a zdraví osob, ztrátám na životě a zdraví zvířat a ztrátám majetku. Z toho vyplývá, že při účincích požáru musí být zachována stabilita a únosnost konstrukce po dobu požadované požární odolnosti. Požární odolnost staveb je tedy doba, po kterou musí konstrukce plnit především nosnou funkci. Základní klasifikační doby jsou 15, 30, 45, 60, 90, 120 a 180 minut.⁵

Není možné dosáhnout nehořlavosti dřeva, ale je možné jej alespoň částečně konstrukčně ochránit před požárem. Důležitý je tvar, velikost a povrch daného dřevěného prvku. Například hladký ohoblovaný povrch vzplane později než drsný a nerovnoměrný. Nosné prvky ze dřeva se dimenzují tak, aby si zachovaly svou únosnost, stabilitu a celistvost po dobu stanovené požární odolnosti. Jak je znázorněno na obrázku 1, ve chvíli, kdy je dřevěný prvek umisťován do konstrukce, odpovídá jeho průřez „počátečnímu povrchu prvku“, při požáru po uplynutí požadované doby požární odolnosti je velikost průřezu po „okraj zbytkového průřezu“. Doba, po kterou nosný prvek ze dřeva plní svou funkci je tedy delší, než je požadovaná doba požární odolnosti.⁶

Obrázek 1 viz Galerii níže – Velikost účinného průřezu stropního trámu⁶

Jak již bylo řečeno, dřevo je hořlavý materiál, ale i tak dokáže působení ohně odolávat lépe něž například ocel. I přes to, že může zvyšovat intenzitu požáru, má vysokou odolnost vůči ohni a vytváří na svém povrchu zuhelnatělou vrstvu, která má při šíření požáru zpomalovací charakter. Proto se nemusíme dřevostaveb z požárního hlediska obávat.