GRADBENI l i l GLASILO ZVEZE DRUŠTEV GRADBENIH INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE IN MATIČNE SEKCIJE GRADBENIH INŽENIRJEV PRI INŽENIRSKI ZBORNICI SLOVENIJE Navodila avtorjem za pripravo člankov in drugih prispevkovGlavni in odgovorni urednik: Pro f. d r. Janez DUHOVNIK Lektorica: A le n ka RAIČ - BLAŽIČ Lektorica angleških povzetkov: D a rja OKORN Tehnični urednik: D an ije l TUDJINA Uredniški odbor: M ag. G o jm ir ČERNE G orazd HUMAR Doc. dr. Ivan JECELJ J a n K r is t ja n JUTERŠEK A n d re j KOMEL J a n ja PEROVIC-MAROLT M a rja n PIPENBAHER M ag. Č r to m ir REMEC P ro f.d r . F ra n c i STEINMAN P ro f.d r . M iha TOMAŽEVIČ D o c .d r. B ra n ko ZADNIK Tisk: TISKARNA LJUBLJANA d.d. Naklada: 2750 izvodov Revijo izdajata ZVEZA DRUŠTEV GRAD­ BENIH INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE, Ljubljana, Karlovška 3, telefon/ faks: 01 422-46-22 in MATIČNA SEKCIJA GRADBENIH INŽENIRJEV pri INŽENIRSKI ZBORNICI SLOVENIJE ob finančni pomoči Ministrstva RS za šolstvo, znanost in šport, Fakultete za gradbeništvo in geodezijo Univerze v Ljubljani ter Zavoda za gradbeništvo Slovenije. Podatki o objavah v reviji so navedeni v bibliografskih bazah COBISS in ICONDA (The International Construction Database). http://www.zveza-dgits.si Letno izide 12 številk. Letna naročnina za individualne naročnike znaša 5500 SIT; za študente in upokojence 2200 SIT; za gospodarske naročnike (podjetja, družbe, ustanove, obrtnike) 40.687,50 SIT za 1 izvod revije; za naročnike v tujini 100 USD. V ceni je vštet DDV. Poslovni račun se nahaja pri NLB, d.d. Ljubljana,številka: 0 2 0 1 7 - 0 0 1 5 3 9 8 9 5 5 1. U redništvo spre jem a v objavo znanstvene in strokovne članke s področja gradbeništva in druge prispevke, pom em bne in zan i­ mive za gradbeno stroko. 2. Znanstvene in strokovne članke pred objavo pregleda najmanj en anonimen recenzent, ki ga določi glavni in odgovorni urednik. 3. Besedilo prispevkov mora biti napisano v slovenščini. 4. B esedilo m ora biti izp isano z dvojnim presledkom med vrsti­ cami. 5. Prispevki m orajo im eti naslov, im en a in p riim ke avto rjev ter besedilo prispevka. 6. Besedilo člankov m ora obvezno imeti: naslov članka (velike črke); imena in priimke avtorjev; naslov PO VZETEK in povzetek v s lo ­ v e n š č in i; n a s lo v S U M M A R Y , naslov članka v angleščini (velike črke) in povzetek v angleščini; naslov UVOD in besedilo uvoda; n as lo v n a s le d n je g a p o g la v ja (velike črke) in besedilo poglavja; n a s lo v ra z d e lk a in b e s e d ilo razdelka (n eo b vezn o );..., naslov SKLEP in besedilo sklepa; naslov ZAHVALA in b esed ilo zahvale (n e o b v e zn o ); n as lo v L ITE R A ­ T U R A in s e z n a m lite ra tu re ; naslov D O D A T EK in b esed ilo d o d a tk a (n e o b v e z n o ). Č e je dodatkov več, so dodatki ozna­ čeni še z A, B, C, itn. 7. Po g lav ja in ra zd e lk i so lahko oštevilčeni. 8. Slike, preglednice in fotografije morajo biti vključene v besedilo prisp evka , o š te v ilč e n e in o p ­ rem ljene s podnapisi, ki pojas­ njujejo njihovo vsebino. Slike in fotografije, ki niso v elektronski o b lik i, m o ra jo b iti p r ilo ž e n e prispevku v originalu. 9. Enačbe m orajo biti na desnem robu o z n a č e n e z z a p o re d n o številko v okroglem oklepaju. 10. U p o ra b lje n a in c itira n a d e la m o ra jo b iti n a v e d e n a m ed besedilom prispevka z oznako v obliki [priim ek prvega avtorja, le to o b ja v e ] , V is tem le tu o b jav ljen a de la isteg a avtorja m o ra jo b iti o z n a č e n a še z oznakam i a, b, c, itn. 11. V p o g la v ju L IT E R A T U R A so u p o ra b lje n a in c it ira n a d e la opisana z naslednjimi podatki: priim ek, ime avtorja, priimki in im ena drugih avtorjev, naslov dela, način objave, leto objave. 12. Način objave je opisan s podatki: knjige: založba; revije: ime revije, založba, letnik, številka, strani od do; z b o rn ik i: naziv ses tan ka , o rg a n iz a to r , kra j in d a tu m s e s ta n k a , s tra n i od do; ra z is k o v a ln a p o ro č ila : v rs ta p o ro č ila , n a ro č n ik , o z n a k a pogodbe; za druae vrste virov: kra tek opis, npr. v zaseb n e m pogovoru. 13. Pod č rto na prvi s tra n i, pri prispevkih, krajših od ene strani pa na koncu prispevka, morajo biti navedeni obsežnejši podatki o avtorjih: znanstveni naziv, ime in p r iim e k , s tro k o v n i n a z iv , p o d je tje ali zavod, navadni in elektronski naslov. 14. P r is p e v k e je tre b a p o s la ti g la v n e m u in o d g o v o rn e m u u re d n ik u p ro f. dr. J a n e z u D u h o v n ik u na n as lo v : F G G , Jam ova 2 ,1 0 0 0 LJUBLJANA oz. janez.du hovn ik@ fg g .un i-lj.s i. V sprem n em dopisu m ora avtor č lan ka nap isati, kakšna je po n je g o v e m m n e n ju v s e b in a č la n k a (p re težn o zn an stven a , pretežno strokovna) ozirom a za katero rubriko je po njegovem m n e n ju p r is p e v e k p r im e re n . Prispevke je treba poslati v enem izvodu na papirju in v elektronski obliki v formatu MS W ORD. Uredniški odbor GRADBENI VESTNIK GLASILO ZVEZE DRUŠTEV GRADBENIH INŽENIRJEV IN TEH­ NIKOV SLOVENIJE IN MATIČNE SEKCIJE GRADBENIH INŽENIRJEV PRI IN ŽEN IR S KI ZBORNICI SLOVENIJE U D K - U D C 0 5 : 6 2 5 ; I S S N 0 0 1 7 - 2 7 7 4 L J U B L J A N A , M A R E C 2 0 0 3 L E T N I K L i l S T R . 4 9 - 7 2 VSEBINA - CONTENTS A r t ic le s , s tu d ie s , p ro c e e d in g s S t r a n 5 0 R. K le m e n č ič ______________________________________ ZA BOLJŠE IN VARNEJŠE GRAJENO OKOLJE TOWARD A BETTER AND SAFER BUILT ENVIRONMENT S t r a n 5 5 M . H a jd u k o v ič ____________________________________ POŽARNOZAŠČITNI PREMAZI ZA JEKLENE KONSTRUKCIJE INTUMESCENT COATINGS FOR STEEL­ WORK fyk(T )....................m eja plastičnosti jek la pri določeni temperaturi fy k(20 °C ).a p|.... m eja plastičnosti jek la pri tem peraturi 20 °C a , ...................... faktor oblike profila Profil “pi I 1,14□ 1,18□ 1,26O 1,27■ 1,50• 1,70 S t r a n 5 9 R. M la k a r , V. M a rk e l j , B .S . B e d e n ik _____________ NATEZNI TRAKOVI PRI MOSTOGRADNJI STRESS-RIBBON BRIDGES R. KLEMENČIČ: Za boljšo in varnejšo gradnjo ZA BOLJŠE IN VARNEJŠE GRAJENO OKOLJE TO WAR O A BETTER ANO SAFER BUILT ENVIRONMENT STROKOVNI ČLANEK UDK 624,9 : 699.8 RON KLEMENČIČ P Q \ / 2 E T E K Prispevek obravnava problematiko grajenja visokih stavb, ki se je pojavila po napadu na WTC v New Yorku 11. septembra 2001, Posebej so obravnavana vprašanja v zvezi z integriteto konstrukcij, zasilnimi izhodi iz stavb, zaščito pred požarom in pripravljenostjo na nepričakovane dogodke. S U M M A R Y The t0 P'cs’ emerging after the attack on the WTC in New York, are discussed in the paper. Particularly the questions on the integrity of structures, building egress (exit stairs), fire protection, and emergency preparedness are treated. A v to r : Ron K le m e n č ič , M .S c ., B .S c ., R E ., p re d se d n ik C ouncil on Tall B u ild ings and U rb a n H a b ita t CCTBUH), d ire k to r S k illing W ard M a g n u sso n B a rk s h ire , 1 3 0 1 F if th Avenue, S u ite 3 2 0 0 , S e a t t le W A 9 8 1 0 1 - 2 6 9 9 KJE JE UPORABNIK? Gradbeništvo je med vsemi industrijami nekaj posebnega. Redke med njimi izde­ lajo vsako leto na tisoče prototipov stavb, med katerimi je vsak nekaj posebnega. Ti prototipi so v gradbeništvu regulirani s pravili, določenimi v gradbenih predpi­ sih. Namen teh predpisov je zagotoviti minimalno raven varnosti in uporabnosti zgrajenih stavb. Druga edinstvena lastnost gradbeništva je, da nima učinkovitega sistema za zbi­ ranje povratnih informacij. Ker snovanje, načrtovanje in gradnja večje stavbe trajajo več let, so uporabnikove povratne informacije pogosto prepozne in ne mo­ rejo pomembno vplivati na lastnosti stav­ be, na katero se nanašajo. Zato je mo­ goče želje uporabnikov upoštevati ie z več let trajajočim poskušanjem in popra­ vljanjem. Načrtovalci drugih potrošniških izdelkov, kot so vnaprej pripravljena hrana, avto­ mobili in elektronski izdelki, imajo veliko bolj neposreden mehanizem povratnih in­ formacij, ki lahko stalno vpliva na njiho­ vo delo. Dejansko so izdelki, ki jih kupujemo vsi, rezultat povratnih informa­ cij potrošnikov. Povratne informacije se pojavljajo v različnih oblikah, prihajajo iz ciljnih skupin, inšpekcij, anket in konč­ no iz števila prodanih izdelkov. Ali ta proces obstoji tudi za stavbe? Take­ ga, da bi bil merljiv, ni. Za stavbe je značilna še ena posebnost, ki se je pokazala po 11. septembru 2001 (porušitev WTC v New Yorku). Uporab­ niki stavb so v splošnem slabo ali celo napačno obveščeni o okolju, v katerem živijo in delajo. Varnost stavb se zdi za­ gotovljena. Za razliko od avtomobilske industrije, ki vsako leto porabi za ra­ ziskave, preskušanje in poročanje o var­ nosti avtomobilov na m ilijone dolarjev, da bi b ili potrošniki dobro informirani, ko bodo naslednjič kupovali avto, o kakem Poročilu uporabnikov zgradb ni sledu. Kako naj ob neobveščenem uporabniku in neučinkovitem mehanizmu za povrat­ ne informacije vemo, katere določbe v gradbenih predpisih naj bi se spremeni­ le ali dodale kot posledica 11. septem­ bra? Nobenega dokaza ni, ki bi sledil iz raziskav po 11. septembru, da je bilo v predpisih nekaj v temelju narobe. Nebo­ tičnika WTC sta se glede na nevarnost obnašala herojsko. Kako zagotoviti poučen dialog glede sprememb gradbenih predpisov, če upo­ rabniki v njem ne sodelujejo dejavno? NUJA NOVIH GRADBENIH PREDPISOV Zdi se, da bi bilo treba napisati nove gra­ dbene predpise. Toda katera naj bi bila ti- sta nevarnost, na katero naj bi se nanaša­ li? Udarec letala v stavbo? Padec mete­ orja? Tovornjak - bomba, podobna tiste­ mu v Oklahoma Cityju? Katere nevarnosti naj obravnavamo kot sprejemljiva tveganja in katere ne? Pred katero nevarnostjo želimo, da bi nas zaščitile naše stavbe in pri kateri naj bi se kar najbolje obnašale. Naj bi se novi predpisi nanašali na vse stavbe ali le na visoko rizične? Kje naj bo taka ločnica med stavbami? Odgovori na ta vprašanja zadevajo vse lju­ di in zato je pred odgovori potrebna širša razprava. Stroški, ki bodo vplivali na naš žep in osebno svobodo, bodo lahko viso­ ki. Preden se bodo arhitekti, inženirji in gradbene oblasti enostransko odločili za vse nas, kaj je najboljše, je nujna javna razprava. Ker ni učinkovitega mehanizma za zbiranje povratnih informacij o željah uporabnikov stavb, je politika lahko edini učinkovit nosilec te razprave. Pri tem je pomemb­ no, da bodo imeli pri usmerjanju in obveš­ čanju v tej razpravi vodilno vlogo arhitek­ ti, inženirji in gradbene oblasti, ki lahko zagotovijo razumevanje dejstev, preden bodo predpisani novi ukrepi. TEKOČE RAZISKAVE Trenutno se po vsem svetu namenja pre­ cejšnja sredstva za raziskave določenih problemov, opaženih po 11. septembru. Vse raziskave so dobronamerne in imajo za cilj gradnjo boljših in varnejših stavb. Vsi se strinjamo, da so boljše in varnejše stavbe dobra stvar. Toda za kakšno ceno? Rezultati teh raziskav lahko vodijo do bo­ dočih sprememb predpisov in zato je po­ membno razumeti, kaj se raziskuje. To bo prispevalo k poučnemu dialogu in vpliva­ lo na rezultat. Med številnimi ustanovami izvajajo raziskave tudi: • • ZDA -CTBUH, ICC, NIBS, NIST, NFPA, ASCE, AISC • VB-BRE • Europa- CIB • Japonska - AIJ • Koreja - AIK Tematika, ki jo raziskujejo navedene usta­ nove, je zelo obširna, v splošnem pa jo lahko razvrstimo v naslednja področja: • Integriteta konstrukcij • Zasilni izhodi iz stavb • Zaščita pred požarom • Pripravljenost na nepričakovane do­ godke. Na kratko si oglejmo vsakega od teh področij. Integriteta konstrukcij Najvažnejše, kar se raziskuje, je pro­ gresivno rušenje. Ker se je WTC poru­ šil zaradi posledic udara, eksplozije in neznansko velikega požara, se je poja­ vila skrb glede integritete konstrukcije stavbe med izjemnimi dogodki. Ali je treba konstrukcije zato ojačiti? Ali so določene vrste konstrukcij bol j obču­ tljive za porušitev kot druge? Katero ne­ varnost moramo upoštevati? Nedavna delavnica, ki sta jo podprla NIBS in NIST, se je osredotočila tudi na ta vprašanja. Mnenja udeležencev so se precej razlikovala. Nekateri so menili, da ni potrebna nobena takojšnja akcija, drugi, da so potrebne takojšnje spre­ membe predpisov glede ojačenja stavb. Celo med priznanimi inženirji ni bilo soglasja. Pred nadaljevanjem raziskav o progre­ sivni porušitvi in integriteti konstrukcij je pomembno, da se dogovorimo gle­ de narave nevarnosti, ki jih obravnava­ mo. Če stavbo ogrožajo tovornjaki - bombe, je med najbolj cenovno ugod­ nimi ukrepi preprečenje dovoza. Če to lahko učinkovito dosežemo, ni potreb­ no ojačenje konstrukcije. Kako lahko dosežemo soglasje o nara­ vi nevarnosti, pred katero bi se radi zaščitili z ojačenjem stavbe, če bodoče nevarnosti ne poznamo? V tem prime­ R. KLEMENČIČ: Za boljšo in varnejšo gradnjo ru je še posebej pomemben javen dia­ log in celo javna politika, ki morata pos­ taviti usmeritve, preden konstrukcijski inženirji in gradbene oblasti uveljavijo dobronamerne, toda potencialno zgre­ šene predpise. Zasilni izhodi iz stavb Po 11. septembru je bilo veliko pozorno­ sti namenjene zasilnim izhodom iz stavb in še posebej zasilnim stopniščem. Najpogostejša vprašanja so bila: • Ali mora biti več zasilnih stopnišč? • Ali morajo biti zasilna stopnišča šir­ ša, da bi omogočala dvosmerni promet? • Ali morajo biti zasilna stopnišča znot­ raj stavbe ali na obodu? • Ali morajo biti stopnišča obdana z utrje­ nim obodom? • Ali je treba izboljšati razsvetljavo? • Ali morajo biti stopnice varne proti zdrsu? • Je postopna evakuacija pravi način iz­ hoda ali je množična evakuacija nov način, ki ga je treba upoštevati pri na­ črtovanju? Na podlagi proučevanja dejstev ob 11. septembru lahko ugotovimo, da je le malo dokazov, če sploh so, da bi izhod­ na stopnišča ne delovala dobro. Nedav­ na študija nahajališč in usod WTC upo­ rabnikov je ugotovila, da je 98 % vseh, ki so uspeli priti do zasilnih stopnišč, lahko zapustilo zgradbo. Ljudje, ki so umrli, so b ili večinoma v eni od treh naslednjih skupin: nahajali so se v ali nad napadenim nadstropjem; bili so med reševalci, ki so v stavbo prihajali po napadu; bili so na trgu zunaj nebotič­ nikov. Največ pozornosti je danes posvečeno medsebojni oddaljenosti med stopnišči. Nekateri pravijo, da bi v primeru, da bi vsa tri zasilna stopnišča ne bila name­ ščena v jedru nebotičnikov, morda kate­ ro od njih ostalo ob napadu nepoškodo­ vano. Tako bi omogočili ljudem nad na­ padenim nadstropjem, da bi se umaknili na varno. Nihče ne more z gotovostjo R. KLEMENČIČ: Za boljšo in varnejšo gradnjo trditi, da to drži. Večina stavb ima običaj­ no le dve stopnišči. Oglejmo si tisoče visokih stanovanjskih stavb v severni Ameriki, Evropi, Avstra­ liji in Aziji, ki imajo kot zasilni izhod upo­ rabljene škarjaste stopnice (scissor stairs). Te stopnice so zgrajene v obliki spirale. Dvoje različnih izhodnih vrat, ki niso skupaj, vodi iz iste etaže v dve ločeni stopnišči, ki se spiralno ovijata eno ob drugo. Ta vrsta stopnišč je priljubljena zato, ker zahteva najmanj prostora, je pa zelo ranljiva v primeru poškodbe kon­ strukcije v bližini stopnišča. Kakšne ekonomske posledice bi imela prepoved uporabe te vrste stopnic? Kaj storiti s tisoči starejših stavb, v katerih so zgrajena taka stopnišča? Ni videti, da bi bila zahteva po več stop­ niščih ali da bi bila ta širša podprta z do­ kazi. Ekonomske posledice dodatnih stopnišč in njihove večje širine bi ne bile zanemarljive. Požarna varnost Požarni varnosti je bilo namenjenih največ preiskav in raziskav. V ZDA jih je večino vodila NFPA. Obravnavali so tudi vprašanja, kot so: Projektni požar naj bi se po predpisih razvil na 160 m2, požar v WTC pa je bil na 16.000 m2. Ali bi bilo treba projek­ tni požar ponovno preučiti? Kakšne,bi bile ekonomske posledice povečanja projektnega požara? Po 11. septembru je postala vprašljiva tudi brizgana protipožarna zaščita jek­ lene konstrukcije. Ob udaru letala v stav­ bo in kasnejših eksplozijah se je olu­ ščila navedkih površinah. Ali bi morala biti debelejša? Ali bi bilo treba razviti nove obloge z večjo oprijem ljivostjo? Vprašljiva je postala požarna odpornost gradbenih elementov. Običajni katalo­ gi izdelkov z 1 -urno, 2-urno, 3-urno ali 4-urno požarno odpornostjo ne zagota­ vlja jo, da bo stavba enako dolgo pre­ našala požar. Ta odpornost pove le, koliko časa zdrži element v kontrolira­ nih razmerah pri laboratorijskem požaru. Potrebni so drugačni katalogi kot tudi izobraževalni programi. Preučuje se tudi primernost postopne­ ga izhoda v primerjavi z množičnim. Ta problem je bolj psihološki kot fizični, saj je povezan z odzivom uporabnikov stavbe med zaznano ali dejansko krizo. Psihološki vpliv se bo zelo verjetno sčasoma spremenil. Katera izmed omenjenih strategij je primernejša? Vse navedeno je bilo preučevano in preiskovano, rezultati pa naj bi šele sledili. Pripravljenost na nepričakovane dogodke Čeprav to ni predmet gradbenih predpi­ sov, so prizadevanja za povečanje pripra­ vljenosti po 11. septembru doživela ve­ like premike. Med ukrepe sodi, kot sledi: U sposabljan je ga s ilce v Gasilci naj bi bili seznanjeni z osnovami konstrukcijskega inženirstva, kar naj bi jim omogočilo bolj razumno odločanje ob posegih v nevarnih situacijah. Gasilci na­ vadno delajo v življenjsko nevarnih razme­ rah. Če bi za vsak korak potrebovali nasvet konstrukcijskega inženirja, bi bilo gašenje prepočasno, nasveti pa tudi ne bi bili učinkoviti, ker bi gasilci ne upoštevali sva­ ril. Poznavanje osnov konstrukcijskega inženirstva bi izboljšalo osebno varnost gasilcev in jim omogočilo hitrejše napre­ dovanje v nevarnih situacijah. D ostopnost načrtov stavb Če bi lahko gasilci ob klicu na pomoč imeli vpogled na daljavo v elektronsko shranjene načrte stavbe, bi se lahko poučili o vrsti stavbe, preden bi prispeli na prizorišče požara. Stroški in trud, ki bi bili potrebni za pripravo teh podatkov, so veliki, toda primerljivi s prednostmi. N ačrti ukrepov ob nez­ godah Lastnike in upravljavce stavb bi bilo tre­ ba spodbujati k pripravi formalnih pisnih navodil za ravnanje ob nezgodah. Upora­ bniki stavb bi jih morali poznati in vaditi njihovo uporabo. Varnost uporabnikov bi se s tem bistveno povečala. ODZIV CTBUH V času po napadu na WTC in Pentagon se je izkazalo, da gradbeništvo potrebuje neko vodilno organizacijo. Javnost zahteva več informacij glede varnosti in načrtovalci hočejo vedeti, kako naj se temu odzovejo. Soočeni s temi potrebami, smo na Svetu za visoke stavbe in urbano okolje (Coun­ cil on Tall Buildings and Urban Habitat- CTBUH) ugotovili priložnost za prevzem vodenja potrebnih dejavnosti. To ni le priložnost, ampak tudi dolžnost vseh načr­ tovalcev in gradbenih oblasti. Nujna je vzgoja splošne javnosti o pričakovanem obnašanju stavb ob različnih nevarnostih in grožnjah. CTBUH je izdal dva priročnika: • Ocena varnosti stavb • Povečanje varnosti stavb Priročnik za oceno varnosti stavb je na­ menjen povprečnemu državljanu. Ponuja vpogled v različne varnostne sisteme v so­ dobnih stavbah in kakšno obnašanje sta­ vb se pričakuje pri nevarnostih, kot so požari, eksplozije, biokemijski napad ter naravne nezgode kot so viharji in potresi. V bistvu je za stavbe ta priročnik to, kar je za gospodinjske stroje in avtomobile Con­ sumer Reports Magazine. Povprečen uslužbenec, podjetnik ali stanovalec v večji stavbi lahko primerja varnostne vi­ dike različnih stavb in se usposobi za bolj­ še osebne odločitve. Priročnik za povečanje varnosti stavb naj bi uporabljali lastniki stavb, direktorji in načrtovalci. Vsebuje opise možnih izbolj­ šav na podlagi zahtev gradbenih predpi­ sov, ki jih je mogoče uporabiti pri načrto­ vanju neke stavbe. Pomembno je pouda­ riti, da CTBUH v tej publikaciji ne podpira spremembe pred-pisov, ki vsebujejo pre­ dstavljene izboljšave. Nasprotno, CTBUH podpira na obnašanju temelječe načrto­ vanje (Performace Based Design). Z drugimi besedami, vsako stavbo je tre­ ba ovrednotiti glede na dejanske okolišči­ ne in predvideno ogroženost. Ko se ugo­ tovi posebnosti, se lahko sestavi primer­ ne kriterije za izdelavo načrtov. IZVEDBA IZBOLJŠAV STAVB PO 11. SEPTEMBRU V osemnajstih mesecih po razdejanju 11. septembra so bili številni lastniki stavb pri­ pravljeni izvesti fizične izboljšave svojih stavb z namenom, da bi se povečala var­ nost njihovih uporabnikov. Izvedba teh izboljšav je naključna, vrsta izboljšav pa je zelo pisana glede stroškov in učinkov. V gradbeništvu ni soglasja glede primernosti različnih izboljšav. Kot poseben primer naj navedemo, da so bila pri ducatu novih in obstoječih stavb izvedena ojačenja konstrukcije proti eksplo­ zijam v pritličju. Žal med načrtovalci ni soglasja glede jakosti eksplozije in njene oddaljenosti od stavbe. Pri vsaki od omenjenih stavb so glede tega velike razlike. Druge izboljšave, ki se izvajajo, vključujejo izboljšano požarno zaščito, kot je izboljšan protipožarni obrizg jeklenih konstrukcij, šir­ še izhodne stopnice, brezžične komunika­ cije za klic v sili z repetitorji za povečanje zanesljivosti signala, prestavitev odprtin za zajem zraka zaradi zaščite pred bioke­ mijskim napadom in mehanske ojačitve konstrukcij s kompoziti, navarjenimi ojači­ tvami in dodatnimi konstrukcijskimi ele­ menti. Večinoma so bile te izboljšave dodane z majhnimi stroški kot poskus za povečanje tržne zanimivosti posameznih stavb. La­ stniki stavb so skušali privabiti potencial­ ne najemnike z neko obliko varnostne izboljšave. Doslej žal ni načina, po katerem R. KLEMENČIČ: Za boljšo in varnejšo gradnjo bi lahko ugotovili, kako so se najemniki odzvali na te izboljšave. Ali so najemniki pripravljeni plačati več za te izboljšave ali lastniki te izboljšave kreditirajo iz stroškov trženja? Morda bomo sčasoma dobili od­ govor na to vprašanje. Vseeno je prese­ netljivo, da ob splošnem prizadevanju za varnost temu vprašanju ni bilo posvečeno več pozornosti. SKLEP Gradbeništvo se bo v naslednjih mesecih in letih soočilo z nekaterimi težavnimi izzivi. Dogovarjanje o tehničnih vprašanjih obse­ ga tudi socialna vprašanja. Med njimi so vprašanja neobveščenih ali napačno obve­ ščenih uporabnikov in neučinkovitega mehanizma za zbiranje povratnih informa­ cij ter vprašanja, proti katerim nevarnostim naj bi bile v naši družbi odporne stavbe. Predvidene spremembe predpisov so dol­ goročne, njihove posledice pa bodo po­ večanje stroškov gradnje in zmanjšanje osebne svobode. Pred izvedbo teh spre­ memb je treba nujno usposobiti uporabnike stavb in se vključiti v javni dialog o bodočih usmeritvah. Prevedel: Janez Duhovnik Opomba urednika: Rona Klemenčiča sem odkril na internetu, kjer se je njegovo ime pojavilo v zvezi s porušenim WTC v New Yorku. Ker se mi je zdel njegov priimek domač, sem ga po elektronski pošti povabil, naj o tem kaj napiše za Gradbeni vestnik. Povedal mi je, da je njegov praded prišel v Ameriko iz Hrvaške, vabilu pa se je odzval s tem prispevkom. Ron Klemenčič je direktor podjetja Skilling Ward Magnusson Barkshire Inc., s sedežem v Seattlu, Washington, ZDA. Podjetje je doslej prejelo številne nagrade za svoje delo in ima izvedene projekte v 43 državah. Ron Kle­ menčič je diplomiral 1.1985 na Univerzi Purdue, magistriral pa 1.1986 na Kalifornijski univerzi v Berkeleyu na področju konstrukcijskega inženirstva. Aktiven je v številnih poklicnih in strokovnih organizacijah, predava v gospodarstvu in na univerzah. V petnajstletni poklicni karieri se je uveljavil med strokovnjaki, ki se ukvarjajo z razvojem grajenega okolja, to je arhitekti in izvajalci, kot človek z idejami, kreativnimi inženirskimi rešitvami, inovacijami, ki povečujejo dodano vrednost in s prirojeno sposobnostjo videti celovitost nekega problema. Trenutno se ukvarja z načrtovanjem več visokih poslovnih in stanovanjskih stavb v Kaliforniji, Illinoisu in Washingtonu ter projekti v Koreji, Singapuru in Hong Kongu. M. HAJDUKOVIČ: Požarnozaščitni premazi za jeklene konstrukcije POŽARNOZAŠČITNI PREMAZI ZA JEKLENE KONSTRUKCIJE INTUMESCENT COATINGS FOR STEELWORK STROKOVNI ČLANEK UDK 624.014.2 : 699.81 : 667.63 MILAN HAJDUKOVIČ P O V Z E T E K Izpostavljene jeklene konstrukcije morajo biti požarno zaščitene, saj bi se drugače v požaru zrušile. Jekleni elementi so lahko zaščiteni proti segrevanju na različne načine. Eden od njih je intumescentni premaz, ki v požaru tvori sloj pene s toplotnoizolacijskim učinkom. S U M M A R Y Exposed steel structures need to be fire-protected in order not to loose their load-bearing capacity in case of fire. Steel components may be p ro tected against heat by d iffe ren t measures. One of them is intumescent coating, which in case of fire forms a foam layer having thus a thermal insulating effect. A v to r: M ilan H ajdukavič, Zavod za g ra d b e n iš tv o , P o ža rn i la b o ra to r ij , D im ičeva 1 2 , L jub ljana UVOD Investitorji in projektanti se predvsem za­ radi hitrosti in enostavnosti gradnje ved­ no pogosteje odločajo za gradnjo objek­ tov, ki imajo vidno jekleno nosilno kon­ strukcijo. Glede požarne varnosti je jeklena konstrukcija problematična. Čeprav je jeklo negorljivo, ima zelo nizko požarno odpornost. Požaru izpostavljena jeklena nosilna konstrukcija se zaradi velike to­ plotne prevodnosti in majhne specifične toplote razmeroma hitro segreje. Nosilnost jekene konstrukcije se s povišano tempe­ raturo hitro zmanjšuje, in ko je dosežena kritična temperatura, nastopi porušitev konstrukcije. Zato je treba jekleno kon­ strukcijo toplotno izolirati oziroma požarno zaščititi. To lahko naredimo z različnimi to- plotnoizolacijskimi oblogami, kot so ometi in plošče, votle elemente je možno napol­ niti z vodo, lahko pa se na izpostavljene jeklene dele nanese reakcijski požarno­ zaščitni sistem. To je premaz, ki se pri povišani temperaturi v požaru aktivira. Sestavljen je iz temeljne, protikorozijske barve, reaktivnega sloja in zaključnega, to je zaščitnega sloja. Reaktivna komponen­ ta je lahko intumescentni material, ki pri povišani temperaturi tvori peno, ablacijski material, ki pri reakciji porablja toploto, sublimacijski material, ki se vplinja, ali pa njihova kombinacija. Najbolj so se uvelja­ vili intumescentni premazi, ki se pri tem­ peraturi nad 200 °C začnejo peniti in moč­ no povečajo prvotno debelino ter tako tvo­ rijo toplotno izolacijsko peno. Intume­ scentni premazi so lahko narejeni na vod­ ni osnovi ali pa na osnovi topil. Nanašajo se s čopičem, valjčkanjem ali brizganjem v debelini, ki je odvisna od želene požarne odpornosti. V praksi se je izkazalo, da so intumescentni premazi primerni za požarno zaščito R 30 [prEN 13501-2], pri čemer je debelina premaza 500 mm do 800 mm. Za požarno odpornost R 60 bi bila potrebna debelina okoli 1500 mm in več, kar je zelo težko doseči, debela pena pa je dokaj nestabilna in v turbulentnih to­ kovih produktov gorenja podvržena odpa­ danju. DEJAVNIKI, KI VPLIVAJO NA POŽARNO ODPORNOST JEKLENIH KONSTRUKCIJSKIH ELEMENTOV KRITIČNA TEMPERATURA JEKLENE KONSTRUKCIJE Ocenjuje se, da element ni več požarnoodporen, ko je presežena najvišja dopustna temperatura elementa, ki je odvisna od obtežnih pogojev. To tempe­ raturo imenujemo “kritična temperatura” . To je temperatura, pri kateri pričakujemo, M, HAJDUKOVIČ: Požarnozaščitni premazi za jeklene konstrukcije _fyk(T)...............meja plastičnosti jekla pri določeni temperaturi f k(20 °C).ctp|.... meja plastičnosti jekla pri temperaturi 20 °C “pi' faktor oblike profila Profil «pl I 1,14 □ 1,18 □ 1,26 O 1,27 ■ 1,50 • 1,70 Slika 1: Padec meje plastičnosti konstrukcijskega jekla v odvisnosti od temperature po DIN 4102-4 fil, daljši čas je potreben za njegovo se- a = e - o ■ [(T t+273)4- ( T + 2 7 3 )4], (3) da pride do mejnega stanja nosilnosti konstrukcije za dani obtežni primer, ali drugače povedano, kritična temperatura je tista temperatura, pri kateri nastopi porušitev jeklene konstrukcije [Rebec, 1989], Pri statičnem izračunu nosilne kon­ strukcije z upoštevanjem običajnih var­ nostnih faktorjev je kritična temperatura med 350 °C in 650 °C. To temperaturo lahko določi le projektant konstrukcije. Največkrat lahko predpostavimo, da je kritična temperatura okoli 500 °C. Če je element predimenzioniran, je njegova kritična temperatura višja, v nasprotnem primeru pa nižja. V sliki 1, povzeti iz DIN 4102-4, je prika­ zano razmerje med mejo plastičnosti konstrukcijskega jekla pri povišani tem­ peraturi in mejo plastičnosti pri sobni temperaturi oziroma faktor izkoriščenosti jekla, ki predstavlja le enega od možnih načinov določitve kritične temperature. TERMIČNI RAZTEZEK JEKLA Linearni toplotni raztezek konstrukcijskih jekel je 14.10-6 K'1 [ENV 1993-1- 2:1995], kar pomeni, da se 10 m dolg konstrukcijski element, segret na 500 °C, podaljša za približno 7 cm. Ta toplotni raztezek povzroči v jekleni konstrukciji dodatne napetosti ali pa celo porušitev podpor ali zidu, na katerega se naslanja. FAKTOR PROFILA Fp Faktor profila je razmerje med izposta­ vljeno površino in volumnom jekla. Za obložene elemente je to razmerje med notranjo površino izpostavljene obloge in volumnom jekla. Za linijske elemente lahko poenostavimo: faktor profila je raz­ merje med izpostavljenim obsegom pro­ fila in njegovim presekom. Faktor profila bistveno vpliva na hitrost segrevanja jek­ lenega elementa: čim manjši je faktor profila oziroma čim bolj masiven je pre­ grevanje do kritične temperature. Enač­ be za izračun faktorja profila so navede­ ne na sliki 2 [ENV 1993-1-2:1995], TEMPERATURA NEZAŠČITENEGA JEKLENEGA PROFILA [HASS, R., CLAUS MEYER-OTTENS, C., RICHTER, E., 1994] S poznavanjem temperaturnega poteka požara, prestopa toplote na izpostavljeno površino jekla in prevoda toplote v jeklu, lahko z rešitvijo Fourierjeve diferencial­ ne enačbe izračunamo nestacionarno temperaturno polje jeklenega profila. Za­ radi velike toplotne prevodnosti jekla lahko izračun poenostavimo tako, da pre­ dpostavimo enako temperaturo po celot­ nem preseku jeklenega profila in dobimo enačbo povišanja temperature jeklenega linijskega elementa v določenem času ( 1) : A 7 > — — ( T - T ) AZ , (1) C a ■ p a V kjer je: a = a c + a r : koeficient prestopa toplo­ te z upoštevanjem konvekcije in sevanja (W/m2K) a c = 25 W/m2K (konvekcija), a = q /(T - T ) (sevanje), (2) kjer je: e: emisijski koeficient (-) a: Štefan-Boltzmanova konstanta (5,67.10'8 W/m2K4) ca:specifična toplota jekla (600 J/kgK) ca = 425 + 0,773.Ta - 1 , 69-10-3T 2 + L22.10-6.T 3 (Pri 20°C 5 s), do­ bimo temperaturo golega jeklenega pro­ fila, izpostavljenega standardnemu poža­ ru, ki je navedena v preglednici 1. Iz preglednice 1 je razvidno, da je kritič­ na temperatura nezaščitenega jekla presežena že po desetih do dvajsetih mi­ nutah standardnega požara. M. HAJDUKOVIČ: Požarnozaščitni premazi za jeklene konstrukcije Slika 2: Faktor profila za požarno nezaščitene jeklene profile in profile s požarnozaščitnim premazom Cas T e m p era tu ra T e m p era tu ra jek la (°C) s fak to rjem profila (1/m ) ' p oža ra (°C) 30 50 100 150 200 250 300 0 20 20 20 20 20 20 20 20 10 678 142 209 345 442 509 555 586 20 781 316 448 630 700 725 733 737 30 842 4 8 3 632 739 788 816 827 831 40 885 6 2 0 733 842 870 876 878 879 50 918 716 803 902 910 912 913 914 60 945 7 56 893 935 939 941 942 942 70 968 842 943 960 963 965 965 966 80 988 9 17 972 982 984 985 986 986 90 1008 9 65 994 1000 1002 1003 1004 1004 Preglednica 1: Izračunana temperatura nezaščitenega jeklenega profila, ki je izpostavljen standardnemu požaru PREDNOSTI IN POMANJKLJIVOSTI INTUMESCENTNIH PREMAZOV Intumescentni premazi imajo nekaj pre­ dnosti pred ostalimi načini požarne zašči­ te jeklenih konstrukcij [Stewart, 2001]: • omogočajo hitro izvedbo požarne zaš­ čite konstrukcije, • vidna je oblika jeklene konstrukcije - dekorativen videz, • ne povečuje obsega jeklene konstruk­ cije, zaradi česar ostane več prostora za napeljave, ki gredo skozi ali ob jek­ leni konstrukciji, • s premazi za zunanjo uporabo je mož­ no izvesti požarno zaščito še pred zapi­ ranjem zgradbe, • so cenejši kot požarnozaščitne oblo­ ge, • manjše poškodbe ne vplivajo bistve no na zmanjšanje požarne odpornosti, • možno je enostavno popravilo poško­ dovanih delov. Glavna pomanjkljivost je vsekakor razme­ roma majhna požarna odpornost, ki jo je možno doseči z intumescentnimi prema­ zi, v nekaterih primerih pa tudi majhna trajnost in odpornost proti klimatskim spremembam. V vsakem primeru je kva­ liteta požarnozaščitnega intumescentne- ga sistema odvisna od kompatibilnosti temeljnega (antikorozijskega) premaza, intumescentnega sloja in zaključnega premaza. IZVEDBA POŽARNOZAŠČITNEGA. SISTEMA Jekleni konstrukcijski deli morajo biti pred začetkom nanašanja intumescentnega siste­ ma očiščeni s peskanjem. Temeljni premaz ima v intumescentnem sistemu dvojno na­ logo: predvsem mora nuditi korozijsko zašči­ to, dodatno pa mora zagotoviti oprijemljivost intumescentnega premaza. Večinoma se uporabljajo dvokomponentni epoksidni pre­ mazi, vključno z epoksidi z dodatkom cinka, ki pa niso primerni za premaze na vodni osnovi [Stewart, 2001], Lahko se uporabljajo tudi hitro sušeči alkidni temelji, niso pa pri­ merni temelji z aluminijevim pigmentom, ker je pri povišani temperaturi oprijem slab. Če se uporablja temelj, ki ga ne dobavlja proizvajalec intumescentnega premaza, je treba preveriti kompatibilnost premazov. V nobenem primeru debelina temelja ne sme biti večja od 150/ m Zaključni sloj daje dekorativen videz in zaščiti intumescentni premaz pred vplivom okolja. Ker lahko vpliva na obnašanje intumescent­ nega premaza v požaru, je treba preskus požarne odpornosti opraviti s preskušanci, na katerih je nanesen celoten intumescentni sistem. PRESKUŠANJE POŽARNE ODPORNOSTI JEKLENIH KONSTRUKCIJ, NA KATERE JE NANESEN INTUMESCENTNI PREMAZ Po Pravilniku o obveznem atestiranju Gradbeni vestnik • letnik 52, marec, 2003 M. HAJDUKOVIČ: Požarnozaščitni premazi za jeklene konstrukcije elementov tipskih gradbenih konstrukcij, po katerem je ZAG Ljubljana pooblaščen za izvajanje certificiranja, bi bilo treba za vsak element neke zgradbe opraviti preskus požarne odpornosti po JUS U.J1.100 (stebri) in JUS U.J1.114 (no­ silci). To bi bila seveda neumnost, po­ vezana z ogromnimi stroški preskušanja. Zato smo v preteklosti preskušanje požarnozaščitne učinkovitosti intume- scentnih premazov izvajali v skladu z zahtevami nemškega pravilnika za izdajanje tehničnih soglasij za intume- scentne premaze [Brandschutz im Bau­ wesen, Heft 22], zadnje čase pa upošte­ vamo tudi nov EN standard [prENV 13381-4], Vsekakor je treba opraviti pres­ kus požarne odpornosti jeklenih ele­ mentov, ki imajo različne faktorje profi­ la in različne debeline nanosa. Po DIN 4102/2 je potrebno za eno debe­ lino premaza in za vse faktorje profila do 300 n r1 opraviti preskus požarne odpor­ nosti nosilca IPE140, ki ima faktor pro­ fila 291 m-1, ter stebra 139,7 x 3,6 s faktorjem profila 285 m-1. Poleg tega se opravi preskus na 5 mm debelih jeklenih ploščah velikosti 500 mm x 500 mm. Na enakih ploščah se opravi preskus tudi po dveh in petih letih staranja premaza. Standard prENV 13381-4 določa potreb­ no število preskušancev za preskus oprijemljivosti požarnozaščitnega premaza na obremenjenih in neobremenjenih ele­ mentih, poleg tega pa še množico krajših profilov z različnimi faktorji profila in različnimi debelinami premaza. Preskusne zahteve določa standard SIST EN 1363-1. KLASIFIKACIJA POŽARNE ODPORNOSTI Na podlagi rezultatov preskušanja se na­ redi klasifikacija požarne odpornosti v sk­ ladu s standardom prEN 13501-2, točka 7.4.6.5: Jekleni elementi zaščiteni s pre­ mazi ali oblogami. Rezultati ocene se na­ vajajo v obliki preglednic in diagramov za požarne odpornosti R 15, R 30, R 45, R 60, ... Vsaka preglednica ali diagram določa minimalno debelino požarnozaščitnega premaza, ki zagotavlja, da temperatura jek­ lenega profila 350 °C, 400 °C, 450 °C ... 750 °C, ni prekoračena. To pomeni, da lahko iz preglednice ali diagrama za zahte­ vano požarno odpornost jeklenega kon­ strukcijskega elementa določimo potreb­ no debelino požarno-zaščitnega premaza na jeklenem profilu, ki smo mu pred tem do­ ločili faktor profila in kritično temperaturo. CERTIFICIRANJE INTUMESCENTNIH PREMAZOV Za sedaj še ni harmoniziranega evropske­ ga standarda, ki bi določal postopek cer­ tificiranja požarnozaščitnih intumescent- nih premazov. Po Pravilniku o obveznem atestiranju elementov tipskih gradbenih konstrukcij bi bilo treba zaradi podaljše­ vanja veljavnosti izdanega certifikata pre­ skušanje požarne odpornosti opraviti vsake dve leti. To je verjetno nesmiselno, če se lahko s kontrolnimi preskusi dokaže, da je premaz enak premazu, ki je bil na prvem tipskem preskusu. Zato se v Požarnem laboratoriju ZAG Ljubljana ra­ vnamo po nemškem pravilniku in izvaja­ mo kontrolna preskušanja premaza tako, da ga v zahtevani debelini nanesemo na 5 mm debelo jekleno pločevino velikosti 50 cm X 50 cm in to ploščo izpostavimo standardnemu požaru. Če je penjenje premaza in povišanje temperature ploče­ vine enako, kot je bilo med prvim tipskim preskusom, je to zadosten dokaz, da se kakovost premaza ni spremenila. Poleg tega se na gradbiščih izvaja tudi kontro­ la debelin sistema. Certificiran intume- scentni sistem je treba označevati s cer- tifikacijskim znakom. Proizvod: Požarnozaščitni premaz / 02 \ S E J ' cpj Proizvajalec: xy Požarna odpornost: 30 minut Certifikat o skladnosti št. xxxx/LL Leto izdelave: 2002