TOIMINNALLINEN PALOMITOITUS

Transkriptio

1 TOIMINNALLINEN PALOMITOITUS TkT Jukka Hietaniemi Aluejohtaja Palotekninen insinööritoimisto MARKKU KAURIALA Oy

2 TOIMINNALLINEN PALOMITOITUS TkT Jukka Hietaniemi Aluejohtaja Palotekninen insinööritoimisto MARKKU KAURIALA Oy

3 PALOTURVALLISUUSSUUNNITTELU VAADITTUJEN TOIMINTAKRITEERIEN JA TURVALLISUUDEN SAAVUTTAMISEKSI TkT Jukka Hietaniemi Aluejohtaja Palotekninen insinööritoimisto MARKKU KAURIALA Oy

4 SISÄLLYS PUU JA PALOTURVALLISUUS PALOTURVALLISUUS MITÄ SE ON JA MITEN SEN TOTEUMINEN OSOITETAAN PALOTURVALLINEN PUURAKENTAMINEN YHTEENVETOA

5

6 Puu: CH 1.7 O 0.7 N Hiiltä ja vetyä sisältävä materiaali, jota laajalti käytetään polttoaineena Ei välttämättä syty kovin herkästi, etenkin jos lämmölle altistuva kappale on paksu Ei välttämättä levitä paloa nopeasti, etenkin jos palaminen tapahtuu vapaassa tilassa Kuitenkin: puu on aina palava materiaali, myös kemiallisesti palosuojattuna: tällöin syttyvyys ja palaminen yleensä ovat vähäisempää, mutta riittävän voimakkaassa lämpörasituksessa palosuojattukin puu palaa 6

7 Mielipide: puun palavuutta ei tule vähätellä Incombustible wood: Such a material just does not exist! BUT Wood that can be designed to fulfill all fire safety requirements: This is 100 % true!

8 Mielipide: puun palavuutta ei tule vähätellä 5-kerroksisen puukerrostalon tulipalo Ruotsissa 2013 Brand i flerbostadshus av trä Analys, rekommendationer och FoU-behov Birgit Östman, SP & Lars Stehn, LTU SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut SP Technical Research Institute of Sweden SP Rapport 2014:07 8

9 Mielipide: kun puun palavuus otetaan huomioon, puusta voidaan rakentaa yhtä turvallisia kerrostaloja kuin muitakin rakennusmateriaaleja käyttäen 9

10

11 PALOTURVALLISUUS PELASTUSLAKI Rakennuksessa olevat henkilöt pystyvät tulipalossa tai muussa äkillisessä vaaratilanteessa poistumaan rakennuksesta tai heidät voidaan pelastaa muulla tavoin Pelastustoiminta on tulipalon sattuessa mahdollista ja pelastushenkilöstön turvallisuus on otettu huomioon Tulipalon syttymisen ml. tahallinen sytyttäminen vaara on vähäinen Tulipalon aiheuttamat omaisuusvahingot ml. keskeytysvahingot ja muut välilliset vahingot eivät ole suhteettoman suuria 11

12 PALOTURVALLISUUS PALOTURVALLISUUDEN OLENNAISEN TEKNISEN VAATIMUKSEN OSA-ALUEET: RakMK E1, 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. 12

13 E VAATIMUKSEN TÄYTTYMISEN OSOITTAMINEN: E1, 1.3 Paloturvallisuusvaatimuksen katsotaan täyttyvän, mikäli rakennus suunnitellaan ja rakennetaan noudattaen näiden [E1 + ohjeet] määräysten ja ohjeiden paloluokkia ja lukuarvoja. E Paloturvallisuusvaatimuksen katsotaan täyttyvän myös, mikäli rakennus suunnitellaan ja rakennetaan perustuen oletettuun palonkehitykseen, joka kattaa kyseisessä rakennuksessa todennäköisesti esiintyvät tilanteet. Vaatimuksen täyttyminen todennetaan tapauskohtaisesti ottaen huomioon rakennuksen ominaisuudet ja käyttö. 13

14 Onko paloluokkien ja lukuarvojen mukainen 100 % paloturvallinen? Sen katsotaan olevan... Esimerkki: Suomen betonikerrostalojen palonkestävyys Ominaisuudet: Palokuorman tiheys, RakMK osa E1, luku 2: 600 MJ/m 2 Paloluokka P1, RakMK osa E1: Luku 3: Paloluokkaan P1 kuuluvan rakennuksen kantavien rakenteiden oletetaan pääsääntöisesti kestävän palossa sortumatta Luku 6: Luokkavaatimukset lähtevät siitä, että henkilöturvallisuuden takaamiseksi ja vahinkojen rajoittamiseksi P1-luokan yli kaksikerroksiset rakennukset eivät sorru palon ja jäähtymisvaiheen aikana. Niiden runkorakenteen oletetaan kestävän rakennuksessa tai sen osassa olevien kaikkien palamiskykyisten aineiden palamisen ilman sammuttamista Luokkavaatimus,, RakMK osa E1, taulukko 6.2.1: R60 fysikaalisesti tämä tarkoittaa, että rakenteet mitoitetaan kestämään niihin 60 minuutin standardipalossa kohdistuva lämpörasitus eli A. korkein lämpötila 945 o C B. rakenteita kuumentava kokonaisenergiamäärä noin 330 MJ/m 2 14

15 Huoneistot kokojakauma palon hapensaanti aukkotekijä ilmanvaihtotekijä Paajanen, A., Hakkarainen, T. & Tillander, K., Onnettomuusvahingot pelastustoimen riskianalyysityössä. Helsinki: Helsingin kaupungin pelastuslaitos. 88 s. (Helsingin kaupungin pelastuslaitoksen julkaisuja.) Mikkola, E., Karhula, T., Grönberg, P. & Ryynänen, J Yksinkertaistetut vaatimukset P2-paloluokan asuin- ja työpaikkakerrostalon palo-osaston kantavien rakenteiden suojaukselle ja toiminnallisen palomitoituksen ohjeiden selkeytys. TUTKIMUSRAPORTTI VTT-R

16 HUONEPALON LÄMPÖTILAN LASKENTA: Lien ja Harmathyn malli validointi hyvä malli!

17 Laskennan tulokset Palon korkein lämpötila 945 o C ylittyy 7:ssä tapauksessa 10:stä Palon ajallinen kesto palo palaa yli tunnin 6:ssa tapauksessa 10:stä 17

18 Rakenteita kuumentava lämpöenergia luokitusraja ylittyy 3:ssa tapauksessa 10:stä 18

19 Siis onko paloluokkien ja lukuarvojen mukainen betonikerrostalo 100 % palonkestävä? EI OLE Ja tulos olisi vielä rajumpi, jos otetaan huomioon se, että palokuorman tiheys ei ole 600 MJ/m 2, vaan vaihtelee hyvin pienestä aina 1500 MJ/m 2 :een MUTTA MIKSI KOLMANNES PALOTALOISTA EI SITTEN SORRU? Luokkiin ja lukuarvoihin perustuvan suunnittelun olettamukset eivät päde: Kaikki tilassa oleva palokuorma ei pala täydellisesti (E1 määritelmä), vaan vain osa ja sekin epätäydellisesti Kerrostalopaloon palokunta ehtii käytännössä aina vain aniharvoin ei käy näin Kaikki palot eivät kehity täysin kehittyneiksi niitä on suuruusluokkaa 10% 19

20 Onko toiminnallisesti mitoitettu rakennus 100 % paloturvallinen? EI OLE SEKÄÄN MUTTA TÄSSÄ MENETTELYSSÄ RISKIT MÄÄRITETÄÄN JA SITTEN LAADITAAN SUUNNITELMAT SITEN, ETTÄ RISKIT OVAT SIEDETTÄVÄN PIENET ESIM. PALONKESTÄVYYDEN SUUNNITTELUSSA ON MIELESTÄNI PAREMPI EDETÄ ILMAN OLETUSTA SORTUMATTOMUUDESTA VAIKKA KAIKKI PALOKUORMA PALAA POIS EIKÄ KUKAAN SAMMUTA/RAJOITA PALOA TÄLLÖIN SIEDETTÄVÄ SORTUMISRISKI ON SUUNNITTELUN TULOS Eurocode 1990 määrittelee siedettävän riskitason: seuraamusluokassa C2 (mm. asuinnot ja toimistot) noin kerran vuodessa seuraamusluokassa C3 (suuret kohteet) noin kerran vuodessa Näitä pienempiä riskitavoitteita voidaan toki asettaa ja saavuttaa 20

21 Vielä yksi asia palonkestävyyden mitoittamisesta... UUDEN YMPÄRISTÖOPAS 39:n KOMMENTTIVERSIOSSA SANOTAAN SEURAAVAA: On myös otettava huomioon, että useimmissa tapauksissa palon kehitystä pystytään suhteellisen luotettavasti ennustamaan vain palon alkuvaiheessa, tyypillisesti luokkaa minuuttia. Kantavien rakenteiden palonkestävyysaikavaatimus on yleensä pidempi, myös enintään kaksikerroksisten rakennusten osalta, joten oletettuun palonkehitykseen perustuvaan rakenteiden mitoitukseen tulisi olla erityiset perusteet. MINUSTA ASIA ON TÄYSIN ERILAILLA: Palon kehityksen luotettava arviointi (emme ennusta) palon alkuvaiheessa on vaativaa työtä, jossa pitää käydä läpi paljon polttokokeiden tuloksia Kun aikaskaalana on kantavien rakenteiden palonkestävyyden aika, niin palonkehityksen kuvaaminen on helppoa, koska meillä on tiedossa palokuorma eli paljonko lämpöenergiaa palossa voi vapautua mitoituspalo polttaa kaiken tämän palokuorman palon korkein paloteho voi vaihdella eikä sitä välttämättä pystytä arvioimaan, mutta tähän ei ole mitään tarvettakaan, koska voimme tarkastella monia erilaisia vaihtoehtoja ja katsoa, mikä niistä on pahin 21

22 PALOKESTÄVYYDEN MITOITUSPALOT KORKEA PALOTEHO ERILAISIA VÄLIMUOTOJA TARVITTAVA MÄÄRÄ PITKÄÄN JATKUVA PALO

23

24 GRAVEYARD ENGINEERING TEKNIIKAT MUUTTUVAT, TURVALLISUUSMENETTELYT EIVÄT: Prescriptive design can at its worst lead to graveyard engineering, a term used by US railroad safety engineers, because in GE the prescriptions are changed only after a major accident, which after all could have been prevented if the risks involved would have subjected to quantified analysis i,e,. if a performancebased approach would have been applied to establish whether the particular safety system actually achieves its performance criteria LUOKKIIN JA LUKUARVOIHIN NOJAUTUVA SUUNNITTELU ON REAKTIIVISTA: SUUNNITTELUA MUUTETAAN VASTA, KUN JOTAIN PAHAA ON SATTUNUT TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU ON PROAKTIIVISTA: SUUNNITTELUSSA ANALYSOIDAAN RISKIT JA NE ELIMINOIDAAN ENNEN KUIN JOTAIN PAHAA PÄÄSEE TAPAHTUMAAN 24

25 PITÄÄKÖ TEKNIIKOIDEN SITTEN MUUTTUA? NE MUUTTUVAT, KUN MAAILMA MUUTTUU tekniikka, talous, yhteiskunta, jne... SUUNNITELLAAN NIIN KUIN ENNENKIN RAUTABETONI SORTUMISIA! MUUTETAAN SUUNNITTELU TEKNIIKAN MUKAISEKSI ONGELMA POISTUU PUURAKENTAMINEN HIDASTAA ILMASTONMUUTOSTA SE ON OSA LAAJAA KAIKKIEN TEKNIIKOIDEN MUUTOSTA, JOILLA ILMASTONMUUTOS VOIDAAN PYSÄYTTÄÄ LYHYEMMÄLLÄ TÄHTÄIMELLÄ TARJOAA TYÖTÄ JA HYVINVOINTIA, JOTA MAASSAMME KIPEÄSTI KAIVATAAN 25

26 Kattilassa ollut öljy syttyi Palo levisi poistoputken kautta ullakolle Puukerrostalon palo Ruotsissa Putki sytytti ullakon palavat materiaalit ilmeisesti eritys fuskasi Ullakko kehittyi lieskahtavaan paloon ja tuhoutui ei ollut osastoitu/osiin jaettu Palo levisi myös pitkin julkisivua sopimattomien materiaalien vuoksi Talo täytti Ruotsin palomääräykset 26

27 Puukerrostalon palo Ruotsissa MIKSI NOIN KÄVI PALOTEKNISET YKSITYISKOHDAT EIVÄT OLLEET ASIANMUKAISET Tämä saattaa johtua siitä, että puukerrostalo oli suunniteltu perinteiseen tapaan eli niin kuin se olisi betonielementtitalo Eli: vaikka tekniikka oli muuttunut, suunnittelua ei muutettu Siksi tässä saattaisi olla piirteitä graveyard engineering - lähestymistavasta TOIMINNALLISESSA PALOTURVALLISUUSSUUNNITTELUSSA KOHTEET SUUNNITELLAAN NIIDEN OMINAISUUKSIEN MUKAISESTI RAKMK OSAN E1 MUKAISESTI...OTTAEN HUOMIOON RAKENNUKSEN OMINAISUUDET JA KÄYTTÖ ELI PUUTALOT SUUNNITELLAAN OTTAEN HUOMIOON NIIDEN KAIKKI ERITYISPIIRTEET PIENEMPIÄ DETALJEJA MYÖTEN 27

28 LOPUKSI Oikein suunniteltuna ja toteutettuna puutalo on aivan yhtä paloturvallinen kuin muista rakennusmateriaaleista tehty talo Puisen asuin- tai tyäpaikkakerrostalon voi 8-kerrokseen asti suunnitella käyttäen RakMK osan E1 luokkiin ja lukuarvoihin perustuvaa lähestymistapaa Käytännössä voi nousta esiin ongelmia, kuten 26 m korkeusraja: etenkin toimistorakennuksissa m 2 pinta-alarajoitus muiden käyttötaparyhmien tilat, esim. kivijalkamyymälät, -kahvilat, yms. liittymät esim. P1-taloihin Toiminnallinen eli palonkehitykseen perustuva suunnittelun lähestymistapa tarjoaa keinon ratkaista nämä ongelmat Ja avaa mahdollisuudet tehdä uudenlaisia puutaloja kaikkiin muihinkin käyttötaparyhmiin Ja turvallisesti, koska toiminnallisessa mitoituksessa riskejä joudutaan arvioimaan ja eliminoimaan, koska siinä ei turvauduta oletettuun turvallisuustasoon