Rakenteiden sisältämät palokuormat ja niiden suojaaminen. Esko Mikkola KK-Palokonsultti Oy

Transkriptio

1 Rakenteiden sisältämät palokuormat ja niiden suojaaminen Esko Mikkola KK-Palokonsultti Oy

2 Taustaa Rakennusten paloturvallisuussuunnittelun lähtökohtana ovat rakennusten paloluokat, jotka rajoittavat niiden kokoa ja käyttötapaa Käyttötapaan liittyy oletuksia rakennuksen tai sen osan palokuormista Rakennusten tiukentuneet energiatehokkuusvaatimukset ovat kasvattaneet eristekerrosten paksuutta Muita tapahtuneita muutoksia viimeisten vuosikymmenien aikana ovat ainakin seuraavat: Irtaimiston määrä ja laatu (lisää herkemmin syttyviä) Uusia rakennustuotteita on tullut markkinoille Rakenne- ja tilaratkaisut ovat muuttuneet/kehittyneet Rakennuksissa monia käyttötapoja ja muodostavat usein suuria kokonaisuuksia

3 Irtain ja kiinteä palokuorma kerrostaloasunnoissa Muille kuin asuntojen kiinteille palokuormille on saatu seuraavia tuloksia: Liiketilat: MJ/m 2 (alle 20 % kokonaispalokuorman tiheydestä) Hotellit (majoitustilat): 265 MJ/m 2 (48 % kokonaispalokuorman tiheydestä) Hotellit (vastaanotto): 139 MJ/m 2 (25 % kokonaispalokuorman tiheydestä) Sairaalat: 158 MJ/m 2 (46 % kokonaispalokuorman tiheydestä)

4 Lämmöneristeiden merkitys palokuormassa Lämmöneristeiden käytön muutokset Vertailtavissa rakenteissa U-arvotasoihin perustuvat eristepaksuudet, jotka oli laskettu siten, että seuraavat U-arvotasot toteutuvat: Vuoden 1976 määräystaso (US 0,40 W/m 2 K; YP 0,35 W/m 2 K) Vuoden 2003 määräystaso (US 0,25 W/m 2 K; YP 0,16 W/m 2 K) Vuoden 2010 määräystaso, nykytaso (US 0,17 W/m 2 K; YP 0,09 W/m 2 K) Vuoden 2020 arvioitu määräystaso (US 0,14 W/m 2 K; YP 0,08 W/m 2 K) Passiivitaso ( US 0,09 W/m 2 K; YP 0,07 W/m 2 K) Betoni 150 mm Kivivilla 38 kg/m : 55 mm 2003: 100 mm 2010: 160 mm 2020: 205 mm Pass: 330 mm Kivivilla 30 mm/ 110 kg/m 3 Betoni 150 mm EPS 1976: 45 mm 2003: 90 mm 2010: 145 mm 2020: 180 mm Pass: 295 mm Kivivilla 30 mm/ 110 kg/m 3 Betoni 150 mm PIR 1976: 55 mm 2003: 95 mm 2010: 140 mm 2020: 170 mm Pass: 260 mm

5 Palokuorma (MJ/m 2 ) Palokuorma (MJ/m 2 ) Lämmöneristeiden palokuorma/lattia-m 2 asuinkerrostaloissa Ulkoseinän eristeiden palokuorma/lattia-m 2 asuinkerrostaloissa kun eristeet osallistuvat suojaamattomina paloon EPS - 1 ulkoseinä Yläpohjan eristeiden palokuorma/lattia-m 2 asuinkerrostaloissa kun eristeet osallistuvat suojaamattomina paloon 140 EPS - 3 ulkoseinää PIR - 1 ulkoseinä PIR - 3 ulkoseinää Kivivilla - 1 ulkoseinä EPS PIR Lasivilla 60 Kivivilla - 3 ulkoseinää Passiivi Passiivi

6 Paloteknisen käyttäytymisen luokkiin liittyvät palokuormat Palokuorman ja palotehon raja-arvoja eri luokkien suojaamattomille 200 mm paksuille lämmöneristeille (lämmöneristeet oletettu täysin suojaamattomiksi) Luokka ja lämmöneristeen tiheys Palokuorma (MJ/m 2 ) Paloteho (kw/m 2 ) 900 s keskiarvo Lämpöarvooletuksia A2-s1, d0; kg/m < 20 A2:n raja 3 MJ/kg B-s1, d0; kg/m < MJ/kg D-s2, d2; kg/ m < MJ/kg E F; kg/ m MJ/kg

7 Kantavan rungon palokuormia Puurakenteiden sisältämiä arvioituja kokonaispalokuormia ja ensimmäisen 60 min aikana vapautuvia energiamääriä seinän pinta-alayksikköä kohti: Massiivinen 100 mm paksu rakenne: Suuruusluokka 750 MJ/m 2 Tästä vapautuu energiaa 60 minuutissa: Suojaamaton rakenne: 300 MJ/m 2 30 min suojattu rakenne: 150 MJ/m 2 Rankarakenne: Suuruusluokka 100 MJ/m 2 Tästä vapautuu energiaa 60 minuutissa: Suojaamaton rakenne: 40 MJ/m 2 30 min suojattu rakenne: 20 MJ/m 2

8 Palokuorman vaikutuksia henkilöturvallisuudelle ja omaisuuden suojalle sisäpuolisessa palossa Palokuorman luonne ja sijainti Vaikutus henkilöturvallisuuteen alkaa* Palokuorma omaisuuden turvan kannalta Irtaimiston palokuorma 0 min Sisältyy palokuormaoletukseen Kiinteä palokuorma Paloteknisen käyttäytymisen luokat E - F D C B Suojaamaton 0 min 1 min 5 min 10 min (Rajallinen määrä) sisältyy palokuormaoletukseen** 10 min suojaus A2/B-s1, d0 30 min suojaus A2-s1, d0 60 min suojaus A2-s1, d0 10 min 11 min 15 min 20 min (Rajallinen määrä) sisältyy palokuormaoletukseen** 30 min 31 min 35 min 40 min Ei osallistu paloon, jos oletuksena <600 MJ/m 2 60 min 61 min 65 min 70 min Ei yleensä osallistu paloon * Eri luokkien tuotteiden paloon osallistumisen alkamisen aika on saatu puolittamalla pienessä huoneessa tapahtuvan (2,4 m x 3,6 m) lieskahtamisen alarajan aika [9]. ** Lämpöarvoltaan 15 MJ/m 2 tuotetta voi olla keskimäärin noin 5 mm tilan kaikilla sisäpinnoilla (suuruusluokaltaan 200 ± 50 MJ/m 2 huonetilan koosta riippuen).

9 Palokuorman määrittelyn ja suojaustason ehdotuksia Palokuorma voidaan jakaa palo-osaston sisäiseen palokuormaan irtain palokuorma, kiinteiden kalusteiden ja rakenteiden sisäpintojen palokuorma palo-osaston rakenteisiin sisältyvään palokuormaan suojaus määritellään rakennuksen paloluokan ja palokuormaryhmään liittyvän osastoivuusvaatimuksen mukaan Palorasitus pienempi kuin sisäpuolella P1 luokan rakennukset ja yli kaksikerroksiset P2 luokan rakennukset sisäpuolista paloa vastaan suojaavat rakenteet: pääosin vähintään A2-s1, d0 luokan tarvikkeista (paitsi P2 luokan rakennuksia koskevat poikkeukset) ulkopuolista paloa vastaan suojaavat rakenteet: pääosin vähintään B-s1, d0 luokan tarvikkeista (paitsi P2 luokan rakennuksia koskevat poikkeukset) A = puolet tilan osastoivalta rakenteelta vaaditusta palonkestävyysajasta B = sisäpuolen suojausvaatimus vähennettynä 15 minuutilla (paitsi sisätilan EI30 tapauksessa pintakerrosvaatimus)

10 Ehdotus seinän rakenteissa olevan palokuorman (joka ei vähintään B-s1, d0 luokkaa) suojaustasoiksi sisäpuolisessa palorasituksessa (asuinrakennukset ja toimistot). Vaatimukset koskevat sisäpuolisia ja aukkojen ympärillä olevia suojaavia rakenteita. P1 luokan rakennus Osastoivuus 1-2 krs 3 4 krs 5 8 krs 9 16 krs yli 16 krs EI60 K 2 30/EI30 K 2 30/EI30 K 2 30/EI30 K 2 30/EI30 1 EI90 EI45 EI45 EI45 EI45 1 EI120 K 2 60/EI60 K 2 60/EI60 K 2 60/EI60 K 2 60/EI60 1 EI30 K 2 10 P2 luokan rakennus EI60 K K 2 30/EI30 2 EI90 K K 2 30/EI30 2 EI120 K K 2 30/EI30 2 EI30 K 2 10/EI15 3 P3 luokan rakennus 1 Rakennustarvikkeet pääosin A2-s1, d0 luokkaa, vähäisiä osia voi olla B-s1, d0 luokkaa 2 Automaattinen sammutuslaitteisto ja eristeet vähintään A2-s1, d0 3 Tai pintakerrosvaatimuksen kautta noin 10 min suojaus

11 Ehdotus ulkoseinän rakenteissa olevan palokuorman (joka ei vähintään B-s1, d0 luokkaa) suojaustasoiksi ulkopuolisessa palorasituksessa (asuinrakennukset ja toimistot). Vaatimukset koskevat ulkopuolisia suojaavia rakenteita. P1 luokan rakennus Osastoivuus 1-2 krs 3 4 krs 5 8 krs 9 16 krs yli 16 krs (sisätilojen) EI60 K 2 10/EI15 1 K 2 10/EI15 1 K 2 10/EI15 1 K 2 10/EI EI90 K 2 30/EI30 K 2 30/EI30 K 2 30/EI30 K 2 30/EI30 2 EI120 EI45 EI45 EI45 EI45 2 EI30 (10) 3 P2 luokan rakennus EI60 K K 2 30/EI30 4 EI90 K K 2 30/EI30 4 EI120 K K 2 30/EI30 4 EI30 (10) 3 P3 luokan rakennus 1 Lämmöneristeet voidaan suojata K 2 10/EI15edellyttäen, että lisäehdot eristeen paloluokitusta, paksuutta, palokatkoja (30 min) ja sijoitusta koskien toteutuvat, muuten K 2 30/EI30 2 Rakennustarvikkeet pääosin A2-s1, d0 luokkaa, vähäisiä osia voi olla B-s1, d0 luokkaa 3 Pintakerrosvaatimuksen kautta toteutuu noin 10 min suojaus 4 Sisäpuolella automaattinen sammutuslaitteisto ja eristeet vähintään A2-s1, d0

12 Palokuorman suojaustasojen todentaminen Olemassa olevien koemenetelmien käyttö ja EN luokitus Suojaverhous - EN Coverings - K 2 10, K 2 30, K 2 60 Osastoivuus - SFS-EN (seinät) SFS-EN (yläpohjat) EI15, EI30, EI45, EI60 Laskentamenetelmien soveltaminen Esim. SFS-EN / puutuotteiden hiiltymisnopeus; eristävyyden arvojen laskentamenetelmät puulevyille, kipsilevyille, kivivillalle ja lasivillalle Laskentatulokseen tulee liittyä myös tarvittavan kiinnitysmenetelmän ja saumojen toteutuksen ehdot Ison mittakaavan julkisivukoe Soveltuvaa eurooppalaista (EN) menetelmää ei toistaiseksi ole käytettävissä muut kokeet: ks. kohdekohtaiset tapaukset Kohdekohtaiset tapaukset - oletettuun palonkehitykseen perustuva mitoitus Ison mittakaavan koetulosten käyttö kokeella tulee olla kv. referenssejä (lämpörasitus tunnettu, riittävä koko mahdollisten mekaanisten vaurioiden ilmenemiseksi jne.) Muu perusteltu analyysi (esim. osastoivan seinän palonkestävyyskokeessa tehtyihin seinän sisäkerrosten lämpötilamittauksiin perustuen)

13 Tulosten soveltaminen Ehdotukset soveltuvat suoraan asuinrakennuksiin ja toimistoihin Hotellien, koulujen, päiväkotien ja hoitolaitosten osalta tulee ottaa huomioon mahdolliset poistumisaikoihin liittyvät viiveet ja siitä johtuen tarpeelliset suojausten vaatimustasojen tiukennukset Tuotanto- ja varastotilat: Soveltuu palokuormaoletusten rajoissa (tilat ja niiden palokuormat voivat usein olla varsin poikkeavia, jolloin erillinen tarkastelu tarpeen)

14 KIITOKSET Tutkimuksen rahoitti Finnisol ry. Kiitokset lisäksi Tuomo Rinteelle ja Peter Grönbergille, jotka osallistuivat tutkimuksen toteutukseen.