comportarea la ac ţiunea focului a elementelor de plac ări...

Comportarea la acţiunea focului a elementelor de placări exterioare cu termoizolaţie din polistiren utilizate la reabilitarea termică a

construcţiilor

Ing. Octavian LaluIng. Lăpădat Bubulete

Ing. Daniela Stoica

Laboratorul de cercetare și încercări securitatea la foc a construcțiilor

1. Stadiul actual privind placările exterioare

2. Performanța la acțiunea focului

3. Prevederile normativelor de securitate la incendiu P118/99 și P188/2013(proiect)

4. Prevederi în țările europene privind utilizarea polistirenului în construcții

5. Propagarea focului pe verticală la construcții multietajate

6. Modelarea proceselor de transfer de căldură

7. Modelarea proceselor de ardere a elementelor de construcții

8. Teste la scară naturală conform BS 8414-1

Cuprinsul prezentării

Sistemele de fațade ventilate sunt des utilizate datorită aspectului plăcut pe care îl au.Caracteristici:� Necesită forță de muncă calificată pentru

punerea în operă;� Durată redusă de execuție;� Nu aduce încărcări considerabile structurii;� Sistem eficient din punct de vedere energetic;� Soluție de placare cu costuri ridicate fața de

sistemul ;� Estetic din punct de vedere arhitectural;

Sistem de fa țadă ventilat ă – execu ție

Stadiul actual privind placările exterioarePlacări exterioare uscate – sisteme compozite de tip fa țade ventilate

Stadiul actual privind placările exterioare

Placări exterioare umede – sisteme compozite cu termoizol ație din polistiren (ETICS)

Sistemele de placări exterioare cu polistiren sunt foarte des întâlnite la reabilitarea termică a construcțiilor, în România. Majoritatea utilizatorilor aleg acest sistem

datorită costurilor reduse.

� Legislația europeană impune reducerea consumului de energie (directiva 2010/31/UE);

Reabilit ări termice: � S-au reabilitat 2000 de blocuri de locuit în

București, până în 2013;� Urmează reabilitarea a 5000 de blocuri;� Nu există studii detaliate privind comportarea

în timp;� Nu există studii privind comportarea la

acțiunea focului.

Stadiul actual privind placările exterioare

Placări exterioare umede – detalii de alc ătuire

Caracteristici:� Sistem ușor de pus în operă;� Nu aduce încărcări considerabile

structurii;� Sistem eficient din punct de vedere

energetic;� Soluție de placare exterioară cu costuri

reduse fața de placările uscate cu vată minerală bazaltică;

Pentru o executare corectă a sistemelor compozite de placări exterioare, în România, s-au adoptat următoarele reglementări tehnice:� „Ghidul privind proiectarea și executarea

lucrărilor de reabilitare termică a blocurilor de locuințe” – indicativ GP 123-2013;

� „Soluții cadru pentru reabilitarea termo-higro-energetică a anvelopei clădirilor de locuit existente” – indicativ SC 007-2013.

Stadiul actual privind placările exterioareVerificarea suprafe țelor suport, înainte de aplicare

Metoda I:Verificarea se poate efectua „in situ” aplicând pe suprafața suport un strat de adeziv înglobat în plasă de armare pentru a verifica aderența la stratul suport. După 72 de ore de la aplicare se poate efectua încercarea,așa cum este prezentat în imagini.

Tratarea suprafe țelor suport neaderenteLipsa aderenței la stratul suport se va remedia prin următoarele operațiuni: � se vor decoperta tencuielile neaderente și se vor rașcheta rosturile de mortar;� înlăturarea placajelor din produse ceramice sau alte materiale până la stratul suport

portant;� înlăturarea tencuielilor degradate urmare a atacurilor biologice (mucegai, mușchi,

ciuperci);� spălarea cu jet de apă și detergenți adecvați a petelor de grăsimi sau a altor

substanțe care ar împiedica aderența termoizolației pe perete;� desprăfuirea suprafețelor constă în înlăturarea prin periere manuală sau mecanică a

prafului, a exfolierilor, a eflorescențelor și a zonelor friabile;� rectificarea suprafețelor prin aplicarea unui strat de tencuială de mortar compatibil

pentru nivelare.

Stadiul actual privind placările exterioareDegradarea în timp a pl ăcilor de polistiren neacoperite

� Placările cu polistiren neacoperite cu masă de șpaclu se degradează în timp și acest lucru poate afecta calitatea materialului și comportarea în timp a acestuia;

� Comportarea la acțiunea focului, după acoperirea plăcilor degradate, poate fi influențară;� Parametri cum ar fi: rezistența la impact, rezistența la compresiune, care influențează durabilitatea în

timp pot fi de asemenea afectați;

Recomand ări: � Se recomandă acoperirea imediată cu un strat de masă de șpaclu a plăcilor de

polistiren puse pe poziție;� Se recomandă ca pe durata execuției plăcile de polistiren puse pe poziție să fie

protejate de razele ultraviolete;

Prevederile constructive de securitate la incendiu P118/2013(proiect)

Exemplific ări privind plac ările exterioare pentru cl ădiri de locuit conform P118/2013(proiect)

Bordarea golurilor cu materiale A2-s1,d0 Secțiunea A-A în zona de fereastră

Bordarea în zona planșeelor cu materiale A2-s1,d0

Secțiunea B-B în zona de planșeu

Prevederile constructive de securitate la incendiu SC 007-2013

Exemplific ări privind plac ările exterioare pentru cl ădiri de locuit conform SC 007-2013

Bordarea golurilor cu materiale A2-s1,d0

Bordarea în zona planșeelor cu materiale A2-s1,d0

Bordarea golurilor cu materiale A2-s1,d0

Prevederi din țările europene privind utilizarea polistirenului în construcții

� Suedia este singura dintre Țările Nordice care impune teste la scară naturală a elementelor de placări exterioare pentru construcțiile cu mai mult de 3 niveluri (norm ă SP FIRE 105) .

� În Germania se utilizează un sistem de certificare denumit Ü-mark impus de reglementările naționale (paralel cu normele europene de clasificare a produselor pe baza testelor de reacție la foc).

� În Anglia cerințele privind performanța la foc a elementelor de placări exterioare sunt strâns legate de limitele de proprietate ale clădirilor și de regimul lor de înălțime. Pe baza rezultatelor testelor la scară naturală, descrise în norma BR 135, se permite utilizarea sistemelor termoizolante fără restricții. Testele se efectuează după standardul BS 8414-1.

� Instrucțiunea tehnică IT 249 din Fran ța impune un test la scară naturală, pentru soluțiile de reabilitare termică, numit LEPIR II. Nu se restricționează utilizarea polistirenului dacă sistemul constructiv utilizat se dovedește a fi eficient împotriva propagării focului pe verticală.

� În România se impun reglementări clare și restrictive privind utilizarea sistemelor termoizolante cu polistiren. Nu sunt acceptate teste la scară naturală.

� Pe baza testelor la scară naturală și a analizelor de risc se permite optimizarea sistemelor termoizolante din punct de vedere al raportului preț/ performanță la foc.

Exemple bariere incombustibile utilizate la sistemel e termoizolante cu polistiren ETICS (Fran ța, Germania)

Bariere incombustibile - fațadă Bariere incombustibile – bordarea ferestrelor

Propagarea focului pe verticală la construcții multietajate

Situa ții de expunere la foc pentru sistemele de plac ări exterioare

Situația de expunere la un foc din interiorSituația de expunere la un foc din exterior

� Expunerea la un foc din interior sau incendiul de compartiment este considerată ca fiind cea mai defavorabilă situație de incendiu pentru sistemele de placări exterioare.

� Temperatura gazelor fierbinți și înălțimea flăcărilor variază în funcție de densitatea sarcinii termice aflate în compartiment (pentru clădiri de locuințe 780 Mj/mp), factorul de deschidere al compartimentului, dimensiunile golurilor și de aportul de oxigen din încăpere.


Pentru modele avansate de calcul la foc se poate ut iliza curba parametric ă de foc - SR EN 1991-1-2 Anexa A

�� 345�� 8 ∙ � � 1 � ��

�� 1325 1 � 0,324 ∙ ��,�∙�∗� 0,204 ∙ ��,�∙�

∗� 0,472 ∙ ��∙�

∗ Unde, �∗ � � ∙ Γ– timpul corectat

Γ �

�

!

","#

$$%"

! - factor de corecție ce ține cont de factorul de

forma (O) și de absorbtivitatea pereților incintei


Pentru determinarea acțiunii termice a focului provenit dintr-un compartiment, asupra elementelor de placări exterioare, Eurocodul 1-2 oferă o metodă de calcul simplificat pentru determinarea caracteristicilor focului și flăcărilor. Metoda de calcul este aplicabilă atât pentru situația de incendiu de compartiment fără ventilație forțată cât și pentru situația sub ventilație forțată. Dimensiunile flăcării în situa ția fără ventilație forțată

Secțiune orizontală Secțiune verticală (situație cu perete deasupra)

Secțiune verticală (situație fără perete deasupra)

Secțiune orizontală Secțiune verticală

Dimensiunile flăcării în situa ția cu ventilație forțată

wt – lărgimea ferestrelor;heq – înălțimea ferestrelor;LH – proiecția pe orizontală a flăcării;LL – lungimea flăcării în lungul axei;L1 – lungimea flăcării la ieșirea pe golul de fereastră


Secțiune orizontală Secțiune verticală (situație cu perete deasupra)

Secțiune verticală (situație fără perete deasupra)

Secțiune orizontală Secțiune verticală

Dimensiunile flăcării în situația fără ventilație forțată Dimensiunile flăcării în situația cu ventilație forțată

Debitul de căldură

: � min;<∙=<,>

?@; 3,15 1 � ��

","B%� ∙ CD ∙

EFGHI

/�

[MW]

Debitul de căldură

: �;<∙=<,>

?@[MW]

Temperatura gazelor din compartiment

ST � 6000 1 � �V ",$

� ∙ W$! ∙ 1 � ��,��XY∙Z � S� [K]

Temperatura gazelor din compartiment

ST � 1200 ∙;<∙=<,>

�,\�]V",""!!^∙_ � S� [K]

Înălțimea flăcării

ab � 1,9 ∙d

ef

!B � g]= [m]

Înălțimea flăcăriiab � 0,628 ∙

d

;h$/! � g]= [m]

Lungimea flăcării în lungul axei

aT � ab �EFG

�[m]

Lungimea flăcării în lungul axei

aT � ab� � ak

�$! [m]

Temperatura la fereastrăSe �

\��

��,l��\∙ b<∙mfn

� S� [K]

Temperatura la fereastrăS �

\��

��,oo�\p<∙ qh

$!

n

� S� [K]

Temperatura flăcării în lungul axei

Sr � Se � S� 1 � 0,4725 as ∙ef

d� S� [K]

Temperatura flăcării în lungul axei

S � 1 � 0,3325bt∙ ;h

$!

dSe � S� � S� [K]


Exemplificări privind propagarea focului pe verticală la clădiri multietajate din România

Propagarea focului pe verticală

Fațada după acțiunea focului

Picături arzânde

În Târgu Mureș, în 2012, a avutloc un incendiu la un bloc delocuințe reabilitat termic cusistemul compozit de placăriexterioare cu termoizolație dinpolistiren. Incendiul a ponit de laun depozit situat la parterulblocului, deci a fost supus uneisituații de expunere la un foc dinexterior. În foarte scurt timp,după aprinderea materialelorcombustibile din depozit,incendiul s-a propagat peîntreaga fațadă a blocului delocuințe. Din declarațiilemartorilor a rezultat că timpul încare incendiul de la parter aajuns la ultimele etaje a fost sub10 minute. Pe parcursulincendiului s-au înregistratpicături arzând și desprindereastratului de tencuială decorativădin componența sistemului.



În București, în 2013, în zonaColentina, un incendiu a izbucnitla o un bloc de locuințe P+10E,nereabilitat termic. Situația deincendiu a fost aceea deexpunere a elementelor defațadă la un foc din interior. S-aales acest exemplu pentru apune în evidență modul deacțiune al flăcărilor pe fațadă însituația apariției unui incendiuîntr-un apartament la un bloc delocuințe.

După acțiunea focului

După acțiunea focului

Incendiu la MBC Armeneasc ă - 2009

Situația unui foc din exterior

Incendiu la Office Building, Lujerului - 2011

Situația unui foc din interior




Exemplificări privind propagarea focului pe verticală la clădiri multietajate

Al Tayer Tower -Sharjah 2012

Mermoz Roubaix - Franța 2012

Clădire multietajată (18 etaje)placată cu materiale combustibile.Sistemul de placări exterioare utilizateste de tip fațadă ventilată. Incendiu afost inițiat la etajul 1 și s-a propagat în12 minute până la ultimul etaj. Nu s-auînregistrat victime.

Clădirea de locuințe cu 43 de etaje a fost placatăcu materiale combustibile. Incendiu a pornit de laetajul 9 al construcției. Se observă cum sedesprind părți aprinse ale fațadei, ceea ce acondus la propagarea focului pe fațadă la etajeleinferioare. Elementele de placări exterioarecombustibile au favorizat propagarea focului peverticală. Nu s-au înregistrat victime.



Polat Tower – Istanbul 2012

Tamweel Tower - Dubai, 2012� Sistemele de placări exterioare uscate (fațade ventilate) trebuie să fie proiectate astfel încât să se reducă efectul de horn (engl.

chimney effect). Prin poziționarea unor bariere incombustibile în interiorul sistemului se întârzie propagarea focului pe verticală șise limitează aportul suplimentar de aer.

� De asemenea este important ca panourile compozite utilizate la placările exterioare ale clădirilor multietajate să se încadrezeîntr-o clasă de reacție la foc corespunzătoare. Picăturile arzânde pot duce la extinderea incendiului la partea inferioară aconstrucției și la construcțiile învecinate. Pentru a îndeplini aceste criterii parametrul d din clasificarea reacției la foc trebuie să fielimitat astfel încât să nu existe picături arzânde pe durata de acțiune a focului (limitarea se face la d0).

Clădirea multietajată a avut anvelopa realizată pesistem de pereți cortină și sistem de fațadăventilată. Incendiul alimentat de panourile defațadă combustibile s-a propagat pe toatăînălțimea de 150m (42 de etaje) a construcției. Nuau fost înregistrate victime.



Oraș - Krasnoyarsk, Rusia, Sept 2014

Sistem de placări exterioare – fațadă ventilată;Regim de înălțime – 25 de etaje;Expunere – Incendiu de compartiment;Tip construcție – Bloc de locuințe;Victime – fără.

Încerc ări nestandardizateFațade ventilate

Pentru evaluarea comportării la acțiunea unui foc din interior:se urmăresc: - Propagarea focului pe verticală; - Înălțimea flăcărilor;- Picături arzând; - Desprinderea elementelor structurale ale sistemului; - Propagarea flăcărilor în cavitatea din spatele suprafeței

exterioare a epruvetei;Soluții pentru sistemele compozite de izolare termică cu aer ventilat

Testarea performanței la foc a sistemelor compozite de tip fațade ventilate

Testarea performanței la foc a sistemelor compozite cu termoizolație din polistiren (ETICS)

Sisteme de placări exterioare cu termoizolație din polistiren – pe durata execuției

Sistem 1 – ETICS cu tratamente de ignifugare

(polistiren grafitat B-s2,d0)

Sistem 2 – ETICS fără tratamente de ignifugare și cu barieră incombustibilă A2-s1,d0 (d=30cm)


Sisteme de placări exterioare cu termoizolație din polistiren – pe durata execuției

Sistem 3 – ETICS cu tratamente de ignifugare și cu barieră incombustibilă

A2-s1,d0 (d=50cm)

Sistem 4 – ETICS cu tratamente de ignifugare și cu barieră incombustibilă

A2-s1,d0 (d=30cm)


Sisteme de placări exterioare cu termoizolație din polistiren – pregătirea pentru testare


Sisteme de placări exterioare cu termoizolație din polistiren – pe durata testului

Sistem 1 Sistem 2 Sistem 3 Sistem 4

Încerc ări nestandardizate


Sisteme de placări exterioare cu termoizolație din polistiren – rezultate

Sistem 3 Sistem 4

35 cm

35 cm

35 cm

50 cm

50 cm

38 cm

Sistem 1

Sistem 2

Modelarea proceselor de ardere a elementelor de construcțiiDimensionarea și poziționarea optimă a barierelor incombustibile

y = -96.29ln(x) + 627.02

R² = 0.9953

y = -88.44ln(x) + 582.4

R² = 0.9932

y = -129.5ln(x) + 814.84

R² = 0.9973

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

0100200300400500600700800

Ina

ltim

i [c

m]

Temperatura [°C]

Valorile temperaturilor inregistrate pe inaltimea sistemului

Temp. axa sistem 1

Temp. axa sistem 2

Temp. axa sistem 3

Temp. axa sistem 4

Lim. Aprindere

Lim. Aprindere

h=0-50cm

h=50-100cm

h=100-150cm

Log. (h=0-50cm)

Log. (h=50-100cm)

Log. (h=100-150cm)

Barier ă incombustibil ă

Modelarea proceselor de ardere a elementelor de construcțiiReprezentarea grafică a răspunsului sistemelor compozite de placări exterioare în zona de

fereastră la solicitarea de incendiu de compartiment

Sistem compozit de placări exterioare ETICS

Fisurarea stratului de tencuială decorativă

Polistirenul arde după oprirea sursei de flacără

Polistiren topit curs pe glaful golului de fereastră și

picături arzânde

Propagarea focului pe verticală, prin interiorul

sistemului compozit

Direcția de acțiune a focului

Modelarea proceselor de ardere a elementelor de construcțiiSchemă de principiu a răspunsului la acțiunea unui foc din interior pentru construcțiile

multietajate

Modelarea proceselor de ardere a elementelor de construcțiiPropunea unor solu ții constructive în scopul limit ării propag ării focului pe vertical ă

Sistem panou compozit utilizat ca barieră incombustibilă pentru limitarea propagării focului pe verticală la construcțiile multietajate

Modelarea proceselor de ardere a elementelor de construcții

Sistem de panou compozit – pe durata execuției

Propunea unor solu ții constructive în scopul limit ării propag ării focului pe vertical ă

Sistem de placări exterioare cu panou compozit – pregătit pentru testare

Poziționarea panoului compozit – pe durata execuției

Teste la scară naturală conform BS 8414-1Testele pentru elementele de placări exterioare au avut loc in Croația

min 3 min 8

min 14 min 34

Teste la scară naturală conform BS 8414-1Rezultatele vizuale în urma testelor efectuare

Sistem I Sistem II Sistem III

Pregătiri pentru teste la scară naturală

Construc ție din beton armat dedicat ă pentru testarea elementelor de plac ări exterioare

Pregătiri pentru teste la scară naturală

Modelarea incendiilor de compartiment Distribu ția sarcinii termice 300 secunde

500 secunde 900 secunde

Vă mulțumesc pentru atenție!

comportarea la ac ţiunea focului a elementelor de plac ări...

Documents