PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU

Transkriptio

1 PUUKERROSTALON PALOSUUNNITTELUOHJE TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU Päivi Myllylä PALOTEKNINEN INSINÖÖRITOIMISTO MARKKU KAURIALA OY PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT , Hanasaaren kulttuurikeskus

2 Suunnitteluohje Kohderyhmänä ensisijaisesti palotekniset suunnittelijat ja viranomaiset Voidaan käyttää myös oppimateriaalina Julkaistaan yhdessä tausta-aineiston kanssa FWR:n ja Puuinfon nettisivuilla veloituksetta Hankkeen on rahoittanut Finnish Wood Research (FWR)

3 TAUSTA Suunnitteluohje tausta-aineistoineen on laadittu tutkimushankkeessa, jossa on selvitetty puukerrostalojen erityispiirteitä paloteknisessä suunnittelussa Esimerkkien kautta tuodaan esille, minkälaisilla tarkasteluilla voidaan osoittaa puukerrostalojen paloturvallisuus, mikäli ei haluta tehdä suunnittelua RakMK osan E1 lukuarvojen pohjalta Yhdessä viranomaisten kanssa on kehitetty hyväksymiskriteeristöä puukerrostalojen paloturvallisuussuunnitteluun

4 OHJAUS- JA PROJEKTIRYHMÄ Ohjausryhmä Jouni Hakkarainen Metsä Wood, Ohjausryhmän puheenjohtaja Simo Hostikka Aalto-yliopisto Pekka Mutikainen Pirkanmaan pelastuslaitos Timo Laitinen Tampereen rakennusvalvontavirasto Annika Alppi Tampereen rakennusvalvontavirasto Pertti Tamminen Tampereen kaupunki Vuores-projekti Ilpo Leino SPEK Topi Helle Finnish Wood Research Oy Työ on tehty Palotekninen insinööritoimisto Markku Kauriala Oy:ssä Suunnitteluohje on ollut kommenttikierrokselle suurempien kaupunkien rakennusvalvonta- ja pelastusviranomaisilla, paloteknisessä insinööritoimistossa ja YM:ssä.

5 SUUNNITTELUOHJEEN SISÄLTÖ Johdanto Käytettävät menetelmät ja ohjelmat Suunnittelun lähtötietoja Hyväksymiskriteerit Rakenteiden suunnittelu Automaattiset sprinklerilaitteistot Palotekniset laitteistot Poistumisturvallisuus Talotekniikka Paloteknisen suunnittelun tulokset ja suunnitelman tarkistaminen

6 TAUSTA-AINEISTON SISÄLTÖ Kirjallisuustarkastelu eri maiden palomääräyksistä Toimistorakennuksen palokuorman ominaisuudet Varmuuskertoimen arviointi Huonepalon lämpötilan laskemisesta Lasin rikkoutuminen tulipalossa Hiiltymän määrittäminen luonnollisessa palossa Kipsilevyjen laskennallinen tarkastelu Pelastushenkilöstön turvallisuuden ja toimintamahdollisuuksien tarkastelu Monte Carlo laskentamenetelmän kuvaus

7

8 JOHDANTO Käydään lyhyesti läpi Kuinka vaatimusten täyttyminen voidaan RakMK osan E1 mukaan osoittaa? Miten määräyksiä luetaan? Kirjallisuustarkastelussa esitetään muissa maissa julkaistuja suunnitteluohjeita Eri maiden palomääräysten vertailu

9 VAATIMUSTEN TÄYTTYMISEN OSOITTAMINEN

10 MITEN MÄÄRÄYKSIÄ LUETAAN? Paloturvallisuuden olennaisista teknisistä vaatimuksista (RakMK E1, kohta 1.2.): Rakennuksen kantavien rakenteiden tulee palon sattuessa kestää niille asetetun vähimmäisajan; Palon ja savun kehittymisen ja leviämisen rakennuksessa tulee olla rajoitettua; Palon leviämistä lähistöllä oleviin rakennuksiin tulee rajoittaa; Rakennuksessa olevien henkilöiden on voitava palon sattuessa päästä poistumaan rakennuksesta tai heidät on voitava pelastaa muulla tavoin; Pelastushenkilöstön turvallisuus on rakentamisessa otettava huomioon.

11 KIRJALLISUUSTARKASTELU Esitellään aiheeseen liittyvää kirjallisuutta maailmalta Eri maiden palomääräysten vertailua Suomen ja muiden pohjoismaiden (pl. Tanska) palomääräykset mahdollistavat puun käytön kerrostalojen rakenteissa suhteellisen hyvin verrattuna muihin tarkasteltuihin maihin

12

13 Ohjelmat Palosimulointiohjelmat Fire Dynamics Simulator (FDS) Vyöhykemalliohjelmat Suljetussa muodossa olevat mallit Rakenteiden analysointi SAFIR ANSYS ABAQUS Ohjelmien välinen tiedonsiirto

14

15 PALOKUORMAT Esitetty palokuormajakaumat asuinrakennuksille, työpaikkarakennuksille, liikerakennuksille ja liiketiloille sekä eri käyttötarkoitusryhmiin kuuluvien tilojen palokuormia

16 VARMUUSKERTOIMET Esitetään kuinka varmuuskerroin voidaan laskea vaaratekijän ja kapasiteetin jakaumien perusteella Sprinklattu kohde Sprinklaamaton kohde 16

17 HUONEPALON LÄMPÖTILAT Automaattisen vesisammutusjärjestelmän rajoittamassa palossa lämpötilat ovat alhaisia Esitetään parametrinen menetelmä (Harmathy & Lie) täysin kehittyneen huonepalon lämpötilojen laskentaan 17

18 IKKUNOIDEN RIKKOUTUMINEN Rakenteiden palonkestävyyttä uhkaavan palotilanteen syntyminen vaatii lähes poikkeuksetta ikkunoiden rikkoutumisen Ikkunoiden rikkoutumiseen palossa liittyy merkittäviä epävarmuustekijöitä 18

19 KIPSILEVYN SUOJAUSVAIKUTUS SFS-EN :n yksinkertaiset laskentamenetelmät soveltuvat käytettäväksi ainoastaan standardipalorasituksessa Toiminnallista palomitoitusta käytettäessä on syytä tarkastaa, että suojaverhotun puurakenteen suojaverhousluokka on riittävä (K 2 30 tai K 2 10) Tarkastus voidaan tehdä vertailulla standardipalokäyrään tai kehittyneillä laskentamenetelmillä Kantavien rakenteiden suojaverhouksena voidaan käyttää myös puuta, kun tehdään toiminnallinen palomitoitus, jossa otetaan huomioon suojaverhouksen palamisesta syntyvä lisäys palokuormaan ja suojaverhous täyttää K 2 - luokan suojaverhoukselta vaaditut ominaisuudet 19

20

21 KANTAVIEN RAKENTEIDEN PALONKESTÄVYYS Yli 2-kerroksinen rakennus ei yleensä sorru palon eikä jäähtymisvaiheen aikana tai Enintään 2-kerroksinen rakennus ei sorru poistumisen turvaamiseen, pelastustoimintaan ja palon hallintaan saamiseen tarvittavana aikana Palorasituksena käytetään oletetun palonkehityksen mukaisia olosuhteita siten, että palorasitus todennäköisesti kattaa kyseisessä rakennuksessa esiintyvät tilanteet Kantavien puurakenteiden analysointi palotilanteessa perustuu pääasiassa tehollisen poikkileikkauksen menetelmään 21

22 HIILTYMÄN MÄÄRITTÄMINEN LUONNOLLISESSA PALOSSA SFS-EN :n (EC5) liite A:ssa esitetty laskentamenetelmä, jolla voidaan määrittää hiiltymä luonnollisessa palossa (soveltuvuus, liian suuret lämpötilat kevytrakenteisilla pinnoilla?) EC5:n liite B:ssä annetaan ohjeistusta kehittyneiden laskentamenetelmien käyttämisestä hiiltymissyvyyden (300 o C:een isotermi) laskentaan (materiaaliominaisuudet soveltuvat vain standardipaloon) Tässä tutkimuksessa johdettiin muokattu materiaalimalli, joka antoi hyviä tuloksia koetuloksiin verrattaessa

23 PALAVASTA PUUSTA SYNTYVÄ LISÄYS PALOKUORMAAN SFS-EN : palokuormaan sisältyy kaikki palava rakennuksen irtaimisto ja rakennuksen asianomaiset palavat osat, mukaan lukien verhoukset ja pinnoitteet Laskelmissa on siis osoitettava, kuinka paljon mahdollisesta puun palamisesta syntyy lisäystä palokuormaan iteratiivinen laskenta Palokuorma Toistetaan kunnes lisäys palokuormaan on hyvin pieni Hiiltymissyvyys (palokuorman tiheys) Palokuorman tiheys (hiiltymissyvyyden funktio)

24 RATKAISUN HYVÄKSYTTÄVYYDEN OSOITTAMINEN Perustuen absoluuttisiin arvoihin Toiminnallisen palomitoituksen perusteella arvioitu riski Riskin vertaaminen siedettävään riskitasoon Perustuen suhteellisiin arvoihin Toiminnallisen palomitoituksen perusteella arvioitu riski Taulukkomitoituksen perusteella arvioitu riski Edellä mainittujen riskien vertailu

25 VERTAILU SIEDETTÄVÄÄN RISKITASOON SFS-EN 1990 opastavan liitteen B mukaiset seuraamusluokat CC1, CC2, CC3 ja niitä vastaavat luotettavuusluokat RC1, RC2, RC3

26 VERTAILU RakMK osan E1 taulukkomitoituksen mukaiseen ratkaisuun Esitettyä rakennetta verrataan RakMK E1:n taulukkomitoituksen mukaiseen ratkaisuun, jonka oletetaan aina täyttävän yhteiskunnan asettamat paloturvallisuustavoitteet

27 MUITA HYVÄKSYMISKRITEEREJÄ Palon ja savun kehittymisen ja leviämisen rajoittaminen Palon leviämisen rajoittaminen lähistöllä oleviin rakennuksiin Pelastushenkilöstön turvallisuuden huomioon ottaminen Poistumisturvallisuus ja pelastaminen ASET RSET menetelmä Riskiperustainen lähestymistapa

28

29 MASSIIVISET PUURAKENTEET Tarkastellaan edellytyksiä puun käytölle sisäpinnoissa Esimerkeissä CLT-rakenne sekä pilaripalkkirunko liima- tai kertopuusta

30 LUOTETTAVUUSTEKNISTEN MENETELMIEN SOVELTAMINEN Tarkastellaan liimapuupalkin palonkestävyyttä

31 VIHERKATOT Tarkastellaan viherkaton palo-ominaisuuksia, palon pinta-alaa ja säteilylämmönsiirtoa viherkatosta uhattuun kohteeseen

32 PUUJULKISIVU Referoitu VTT:n tutkimusta Puujulkisivujen paloturvallisuus lähiökerrostaloissa (2004) Kerrostalojen palojen lukumäärä ja niiden leviäminen Paloskenaariot Lieskahtanut huoneistopalo Parvekkeella syttynyt palo Ulkopuolinen syttyminen Rakennuksen ominaisuuksien vaikutus Mikäli halutaan käyttää puujulkisivua enemmän kuin mihin RakMK osan E1 taulukko antaa mahdollisuuden, on tehtävä kohdekohtainen toiminnallinen palomitoitus, jossa otetaan huomioon julkisivumateriaalin lisäksi mm. rakennuksen ja asuntojen geometria

33 LASITETUT PARVEKKEET Laskentaesimerkissä tarkastellaan voidaanko lasitetun parvekkeen rakenteissa jättää puupintoja näkyviin

34 PUURAKENTEINEN HISSIKUILU Laskentaesimerkissä tarkastellaan puurakenteisen hissikuilun paloa kun: Pelkkä hissi palaa Hissi palaa ja osa näkyvästä puupinnasta osallistuu paloon

35 PORRASHUONEEN PALOVAAROJEN TARKASTELU Esimerkki sisältää kuvauksen paloriskianalyysista, tulipalosta, palohälytyksestä, alkusammutuksesta, sprinklerilaitteistosta, palokunnan toiminnasta

36 PUURAKENTEISET IV-KONEHUONEET Esimerkissä tarkastellaan voidaanko IV-konehuoneen rakenteissa jättää puupintoja näkyviin

37 MUUN KÄYTTÖTARKOITUKSEN TILAT RakMK osan E1 taulukkomitoituksen mukaan puurakenteisiin kerrostaloihin voidaan sijoittaa asumisen tilojen lisäksi myös työpaikkatiloja Tilojen, jotka kuuluvat johonkin muuhun käyttötaparyhmään sijoittaminen puurakenteiseen kerrostaloon, edellyttää AINA kohdekohtaista toiminnallista tarkastelua Esimerkissä tarkastellaan kuinka suuri palorasitus kerrostalon liiketilojen betonisiin rakenteisiin voi syntyä suhteessa standardipaloon (palokuorma 1000 MJ/m 2 )

38

39 SISÄLTÖ Tulipalosta ja sammutuslaitteistoista Sprinklerilaitteistojen yleiset vaatimukset puukerrostalossa Sprinklerilaitteiston suojauksen laajuus puukerrostalossa Sprinklerisuojauksen taso (sprinkleriluokka) puukerrostalossa Vaatimukset vesilähteille Vaatimukset sprinklerikeskuksen sijainnille ja mitoitukselle Automaattisten sprinklerilaitteistojen tyypit Perinteinen sprinklerilaitteisto Vesisumujärjestelmät (korkeapaine- ja matalapaine- ) Automaattisten sprinklerilaitteistojen kustannukset puutalokohteissa Sprinklerilaitteistojen luotettavuudesta

40

41 SISÄLTÖ Alkusammutuskalusto Alkusammutusta vaativat tilat / tilatyypit Sprinklauksen vaikutus alkusammutuskalustoon Kuivanousut Paloilmoitin Paloilmaisimia vaativien tilojen määrittely Sprinklauksen vaikutus Laitteistojen tyypit Savunpoisto Savunpoistoa vaativien tilojen määrittely Sprinklauksen vaikutus savunpoistoon Laitteistojen tyypit

42

43 SISÄLTÖ Poistumistiesuunnittelu ja mitoitus Uloskäytävät (leveys, kulkureitti) Poistumistieovet Pelastaminen Poistumisreittivalaistus ja poistumisopasteet Poistumisaikalaskenta (havaitsemis-, reagointi- ja siirtymävaihe, lähtötiedot, henkilömäärä, laskenta, tulokset) Simulex-laskentamalli ja sen käyttö (Simulex validointi)

44

45 SISÄLTÖ Lämpö, vesi ja ilmanvaihto (LVI) Sähkö Automaatio Palokatkot Erityispiirteenä taloteknisissä asennuksissa tulee ottaa huomioon välipohjan kerrososastoinnin sijainti Välipohjan kantavien rakenteiden suojaverhouslevyjen läpiviennit tulee toteuttaa siten, että palolta suojaava vaikutus ei niiden johdosta heikkene

46

47 Toiminnallisen paloteknisen suunnitelman sisältö 1/2 Rakennuksen ja siinä olevien paloturvallisuuslaitteiden kuvaus Rakennuksen käytöstä koko sen elinkaaren aikana tehdyt oletukset Palokunnan toimintamahdollisuuksista tehdyt oletukset Sovellusalueiden yksilöinti ja rajaus Perustelut kohteiksi valituille palotilanteille Vikaantumistarkastelu tarvittavassa laajuudessa perusteluineen Rakennuksen käytön aikana edellytettävät huolto- ja kunnossapitotoimet

48 Toiminnallisen paloteknisen suunnitelman sisältö 2/2 Käytettyjen menetelmien kuvaus, joka sisältää laskenta- ja koemenetelmien soveltuvuuden rajoituksineen sekä lähtötiedot ja tehdyt oletukset perusteluineen Saadut tulokset herkkyysanalyyseineen Hyväksymiskriteerit ja saatujen tulosten vertailu niihin Paloteknisen suunnitelman tarkastaminen Aina tarkastettava (itse tai kollega) Vaativissa kohteissa viranomainen usein edellyttää kolmannen osapuolen tarkastusta

49 KIITOS!