Dřevostavby pohledem požární bezpečnosti. Zamyšlení nad limitní výškou nebo možnostmi použití požárně inženýrského přístupu

V posledních letech se v architektonické a stavební komunitě rozmohl intenzivní zájem o udržitelnost konstrukcí s důrazem na vliv těchto konstrukcí na životní prostředí. Otázkou často ale zůstává, jak se nově navrhované udržitelné konstrukce budou chovat při požáru a jak s nimi po požáru dále nakládat. Jedním z materiálů, který v této diskusi je čím dál více zmiňován, je dřevo. Pro svou obnovitelnost a schopnost vázat během růstu uhlík se dřevo jeví jako významný materiál v ekologicky udržitelné architektuře. Dřevo při porovnání s tradičními stavebními materiály, jako je ocel nebo beton, vyniká lepším poměrem vazby CO2, což snižuje celkovou uhlíkovou stopu (při zohlednění ocelových konstrukcí je nutné vzít do úvahu recyklovatelnost ocele). Přestože je dřevo obnovitelným materiálem s mnoha výhodami, v oblasti požární bezpečnosti představuje určité výzvy. Lze zmínit trend směrem k dřevěným konstrukcím pro rodinné domy i pro výškové budovy. Současně s těmito trendy se vynořují otázky týkající se požární bezpečnosti.

V České republice, stejně jako v mnoha jiných zemích, existují normy pro požární bezpečnost, které omezují maximální výšku dřevostaveb. Tento fakt omezuje využití dřeva ve výškových budovách, což je v kontrastu s praxí v zemích jako Norsko nebo Rakousko, kde jsou postaveny mnohem vyšší „dřevěné“ stavby.

V případech jako Mjøstårnet v Norsku (Obrázek 1) nebo HoHo Wien v Rakousku (Obrázek 2) byl pro návrh budovy použitý tzv. inženýrský přístup, který se zaměřuje například na detailnější pochopení chování dřevěných konstrukcí při požáru vytvořením pokročilých numerických modelů. Pro představu, numerické modely v tomto případě lze využít pro zkoumaní chováni dřevěné konstrukce, ověření množství uvolněného kouře ohrožující unikající osoby nebo na vytipování detailu dřevěného spoje, který by bylo vhodné podrobit požárnímu experimentu.

V rámci diskuse o materiálech a technikách pro zlepšení požární bezpečnosti dřevostaveb je důležité zmínit, že vysoké dřevěné konstrukce obvykle kombinují dřevo s dalšími materiály a technologiemi. Přístupy, jako jsou impregnace dřeva, použití požárně odolných materiálů a návrh stavby s ohledem na požární rizika, jsou klíčové pro zajištění bezpečnosti těchto konstrukcí.

Dále je vhodné zaměřit se na porovnání chování dřevěných konstrukcí s ocelovými a betonovými konstrukcemi v kontextu požární bezpečnosti. Každý z těchto materiálů má své specifické výhody a nevýhody, které je třeba zvážit při návrhu bezpečných a udržitelných stavebních projektů.

V tomto článku se budeme zabývat již výše nastíněnými oblastmi dřevostaveb s ohledem na udržitelnost i požární bezpečnost. Dřevo jako stavební materiál nabízí mnoho výhod z hlediska udržitelnosti a estetiky, ale je třeba pečlivě přistupovat k jeho navrhování ve stavbách.

Požární odolnost dřevěných konstrukcí ve srovnání s betonovými či ocelovými

Když vypukne požár v budově, konstrukce musí čelit nejen vysokým teplotám, ale také dalším náročným podmínkám. Dřevostavby v tomto kontextu přinášejí jedinečné výzvy. Ačkoliv betonové a ocelové konstrukce mohou být teoreticky odolnější během požáru a nepřispívají k jeho rozvoji nebo produkci kouře, dřevo může dosahovat srovnatelné požární odolnosti až do 60 minut. Je však důležité si uvědomit, že hlavním cílem požární bezpečnosti staveb je chránit životy lidí a zvířat, minimalizovat škody na majetku, zabránit šíření požáru na okolní objekty, a zároveň umožnit bezpečný a rychlý zásah hasičů.

Srovnávat dřevo s betonem a ocelí z hlediska požární odolnosti 180 minut není realistické. Nicméně konstrukce, které splňují požadavky IV. stupně požární bezpečnosti, zohledňující například využití prostorů, požární zatížení nebo výšku objektu, mohou být použity pro stavby do výšky 30 metrů při zanedbání typu konstrukčního systému.

Je důležité si uvědomit, že samotná konstrukce nemá přímý vliv na vznik požáru; konstrukce sama o sobě nezačne hořet. Mezi příčiny požárů lze zmínit například technickou závadu nebo nedbalost člověka. Tato skutečnost vyvolává otázku, zda bychom se neměli více soustředit na prevenci požárů a v případě dřevěných konstrukcí navrhovat bezpečnější řešení, například s přísnějšími kritérii pro evakuaci osob nebo složitějšími podmínkami pro požární zásah.

V současné normě jsou dřevostavby, respektive stavby s hořlavým konstrukčním systémem, povoleny do požární výšky 12 m, přičemž v případě, že není v objektu navržena chráněná úniková cesta, je limit snížen na 9 m. To omezuje použití dřeva ve výškových budovách, ale zároveň otevírá prostor pro inovace a bezpečnější návrhové techniky, které by umožnily širší využití dřeva v moderním stavitelství, přičemž by byla zachována požární bezpečnost.

K tomuto lze využít inženýrský přístup, který je definovaný zákonem. V rámci požárně inženýrského přístupu je umožněno se odchýlit od normového postupu a použít například zahraniční standardy nebo nové vědecké poznatky z hlediska chování staveb.

Zároveň nesmí být stavba jako celek podhodnocena. Samozřejmě se v tomto případě jedná o velmi náročnou a precizní disciplínu, která je náročná nejen na čas a zkušenosti inženýra, ale také na cenu finálního projektu stavby. Každopádně se jedná o stav, kdy se posuzuje specifická oblast, která je obtížně přenositelná mezi stavbami.

Než se ponoříme do tématu návrhu dřevostaveb vyšších než obvyklých 12 metrů, pojďme se zamyslet nad výzvami, kterým čelí ocelové, betonové a dřevěné konstrukce. Pro tento příklad uvažujme o stavbě vysoké 18 metrů, spadající do IV. stupně požární bezpečnosti s požadovanou požární odolností 60 minut. Při tomto srovnání se může zdát, že ocelová konstrukce je nejméně vhodná, především pokud není chráněna. Nechráněná ocel často nevykazuje požadovanou požární odolnost. To může být obzvláště rizikové pro bezpečnost osob opouštějících budovu v případě požáru.

Ochrana ocelových konstrukcí ale není složitá – lze je efektivně chránit pasivně pomocí požárních nástřiků či nátěrů, nebo aktivně pomocí hasicích systémů. I když může být instalace aktivního hasicího systému nákladná, vzhledem k bezpečnosti a výsledné výši pojistného se jeví jako výhodná.

Zajímavý je také pohled na ocelové konstrukce po požáru. Mnozí si dokážou představit, jak vypadá ocelová skladovací hala po rozsáhlém požáru, kdy teploty dosahují extrémních hodnot a hašení může trvat i několik dní. Co se ale stane s touto konstrukcí po požáru, když vykazuje výrazné deformace nebo dokonce dojde k jejímu kolapsu? Odpověď je poměrně jednoduchá – ocel je snadno recyklovatelná, což z ní činí z hlediska udržitelnosti materiálů velmi přijatelnou volbu. Navíc jsou ocelové konstrukce lehké, vzdušné a rychlé na výstavbu, což představuje další významnou výhodu.

Při pohledu na betonovou konstrukci si lze představit její schopnost odolávat požárům po dlouhou dobu. Pokud je betonová konstrukce správně navržena a nevykazuje žádné známky poškození, jako je například odpadnutí krycí vrstvy ocelové výztuže, může být velmi odolná vůči požáru. V mnoha případech může oprava betonové konstrukce po požáru znamenat pouze její vyčištění a obnovu omítek.

Avšak, co se stane, pokud je poškození betonové konstrukce příliš rozsáhlé a statik rozhodne, že musí být odstraněna? V takovém případě se recyklace starého betonu stává náročným úkolem. Současný výzkum zkoumá možnosti, jak recyklovat starý beton, například jeho využití jako plniva do nového betonu. Tento recyklovaný beton sice nemusí mít stejnou pevnost jako nový, ale lze ho efektivně použít v méně náročných aplikacích, jako jsou například betonové propustky v silničních stavbách. Přesto v mnoha případech končí poškozený beton na skládkách, což není ideální z hlediska udržitelnosti materiálů.

Je také důležité zmínit, že existují metody pro opravu a zesílení poškozených betonových konstrukcí. Tyto techniky umožňují prodloužit životnost betonových konstrukcí a přispívají k udržitelnosti stavebních materiálů. Navíc, pro některé stavby, zejména ty s vysokým požárním zatížením nebo zvláštními bezpečnostními požadavky, bude beton vždy nutnou variantou z důvodu jeho vlastností a odolnosti.

Jedním z fascinujících aspektů dřevěných konstrukcí je jejich chování v průběhu požáru a po něm. Ve srovnání s ostatními materiály mohou dřevěné konstrukce vykazovat dobrou požární odolnost, a to díky procesu vytváření zuhelnatělé vrstvy na povrchu hořícího dřeva. Tato vrstva je v podstatě dále již nehořlavou vrstvou fungující jako ochranná bariéra, která zpomaluje prostup tepla a brání dalšímu hoření dřeva. Zuhelnatělá vrstva však není schopna hoření zcela zastavit, a navíc je velmi křehká. Při mechanickém namáhání může praskat a odpadávat, což odhaluje nezasažené dřevo a umožňuje tak znovu rozšíření požáru či rozhoření dřeva.

Z pohledu statiky představuje dřevo při požáru materiál s několika zajímavými vlastnostmi. Přestože celková pevnost dřeva může být požárem ovlivněna, dřevo má schopnost postupně odhořívat a tím měnit své vlastnosti pomalu. Zuhelnatělá vrstva pomáhá zpomalovat přenos tepla do konstrukce. Tato zuhelnatělá vrstva vzniká při teplotách dřeva okolo 300 °C. Pod zuhelnatělou vrstvou se nachází vrstva pyrolýzy, což je proces tepelného rozkladu dřeva. V této oblasti je pevnost dřeva snížená. Výzkumy ukazují, že tloušťka vrstvy pyrolýzy se pohybuje v rozmezí 5 a 8 mm. Pod touto vrstvou zůstává teplota ve dřevě maximálně 120 °C, což je způsobeno tím, že pro zahájení pyrolýzy musí být nejprve z dřeva odpařena voda, znázorněno na obrázku 3.

Zajímavé je, že dřevo, které ztratí svou vlhkost, se může zdát pevnější. Avšak s tímto tvrzením je nutné zacházet opatrně, jelikož proces odhořívání a pyrolýzy snižuje celkovou pevnost dřeva. Přesto, i když dřevo hoří, stále může zůstat dostatečně masivní část, která není teplotně degradovaná a zachovává si své původní vlastnosti.

Například, pokud by odhořelo z každé strany původního dřevěného sloupu o čtvercovém průřezu 200 mm přibližně 24 mm a přidali bychom 7 mm pro vrstvu pyrolýzy (jak předpokládá norma), stále by zůstal účinný průřez sloupu o šířce 138 mm. Tento sloup by mohl být i po 30 minutách požáru stále dostatečně únosný na to, aby přenesl působící mechanické zatížení.

Při srovnání dřevěných konstrukcí po požáru s ostatními typy konstrukcí se nabízí zajímavé úvahy o jejich opravitelnosti. Můžeme se například zamyslet nad situací, kdy je potřeba ohořelý dřevěný sloup obnovit do jeho původních rozměrů. Jednou z možností je vyměnit celý sloup, což by mohlo být jednodušší řešení ve srovnání s betonovou variantou.

Alternativně by se také mohlo uvažovat o opravě zesílením průřezu, a to například dřevěnými příložkami. V tomto případě by se zajištění přenosu zatížení mohlo řešit pomocí správného mechanického spojení mezi stávajícím a novým dřevem. Samozřejmě, v takovém případě by bylo nutné odstranit původní zuhelnatělou vrstvu a provést celkové ošetření ohořelého sloupu.

Velké a výškové stavby s větším využitím dřeva v České republice a zamyšlení se ohledně inženýrského přístupu

Sendvičové konstrukce s dřevěnými sloupky kombinují tradiční materiál, jakým je dřevo, s moderními stavebními metodami přináší řadu výhod. Tyto konstrukce jsou ceněny pro svou efektivní izolaci, jak z hlediska tepla, tak i zvuku, což umožňuje vytvořit v interiéru příjemné klima a zároveň snížit náklady na energie. Zároveň se jedná lehký systém, což usnadňuje rychlou a efektivní montáž, přičemž pevnost a stabilita konstrukce zůstávají zachovány.

Nicméně, i když dřevěné sloupky přispívají k celkové strukturální integritě a mohou být esteticky přitažlivé, pokud jsou viditelné, v mnoha sendvičových konstrukcích zůstávají skryty uvnitř izolačních vrstev. Další výzvou může být omezení, která přináší použití dřeva v konstrukcích vyžadujících velké rozpony nebo specifické architektonické prvky, což může vést k potřebě komplexnějších řešení nebo zvýšení nákladů.

U sendvičových panelů je nutné zmínit, že při výstavbě jsou náchylnější k poruchám, pokud není dodržen přesný pracovní postup. Zároveň lze velmi snadno narušit jejich požární odolnost jejich provrtáním. Tento systém se například výborně hodí na malé objekty, typicky rodinné domy.

Těžké dřevěné skelety představují další zajímavou možnost využití dřeva ve stavbách. Tyto konstrukce jsou známé svou robustností a schopností nést vysoké zatížení, což je činí ideální volbou pro velké budovy, jako jsou haly, vícepatrové obytné domy nebo veřejné budovy. Využití těžkých dřevěných skeletů umožňuje vytvářet prostory s velkými rozpětími bez nutnosti mnoha mezipodpěr, což otevírá dveře kreativitě v designu a architektuře. Především, pokud je využito dřevo lepené, které může být vyrobeno velkou přesností a dle potřeb projektanta.

Jednou z hlavních výhod těžkých dřevěných skeletů je jejich vysoká pevnost a odolnost v kombinaci s relativně nízkou hmotností ve srovnání s tradičními stavebními materiály, jako je ocel nebo beton. Navzdory těmto pozitivům, těžké dřevěné skelety přinášejí i určité výzvy. Mezi ně patří potřeba pečlivého plánování a přesné výroby, aby se zajistilo, že všechny části konstrukce perfektně zapadají do sebe, výzvu v náročných detailech spojů či konstrukčních spár, které výrazně mohou při špatném provedení snížit únosnost celé konstrukce. Z hlediska požární odolnosti oproti sendvičovým konstrukcím jsou u těžkých skeletů hlavní výzvou detaily, například spoje. U sendvičových konstrukcí jsou spoje dřevěných prvků chráněny krycí deskou, často nehořlavou.

Pojďme se podívat na možnosti využití dřeva ve výstavbě vysokých staveb, jako jsou mrakodrapy. Jak bylo zmíněno v předchozích částech, normy omezují výšku dřevěných konstrukcí bez speciálního inženýrského zásahu na 12 metrů. To však neznamená, že vyšší dřevěné stavby nejsou možné – klíčem je již zmíněný požárně inženýrský přístup.

Ale co přesně znamená tento inženýrský přístup? Odpověď není vůbec jednoduchá. Zahrnuje pokročilé výpočty a numerické modely, které mohou analyzovat chování dřevěných spojů při požáru, odhadovat změny teplot a posoudit zvýšená rizika nejen například pro evakuaci lidí, včetně paniky a zvýšené produkce kouře hořením dřevěných konstrukcí. Tyto postupy nám umožňují přesněji předvídat, jak se budovy zachovají v kritických situacích a jak zajistit celkovou požární bezpečnost.

Použití inženýrského přístupu sice může být časově náročné a dražší, ale v případě vysokých dřevěných konstrukcí, které jsou komplikované, je tato detailní péče naprosto nezbytná. Každé zvýšení rizika pro osoby ve stavbě, ať už kvůli kouři nebo neočekávanému selhání konstrukce, je nepřijatelné.

Pro představu si pojďme krátce představit některé případy pro možné posouzení inženýrským přístupem, například v 20 patrové budově. Bez jakýkoliv debat by v tomto případě musely být navrženy dvě a více chráněné únikové cesty zajišťující bezpečnou evakuaci. Tyto cesty by byly tvořeny například železobetonovými jádry se schodišťovými prostory, které by zároveň zajišťovaly přenos zatížení větrem do základů.

Chráněné únikové cesty by musely být přetlakově větrány, kdy strojovna vzduchotechniky pro požární větrání by byla velmi velká. Tento předpoklad je nutný, a dle názoru autorů z něj nelze upustit, protože takto by byla zajištěna bezpečná evakuace osob z objektu, ale také rychlý a účinný zásah hasičů, kteří by postupovali těmito schodišti směrem k požáru.

Pokud bychom se měli v tomto případě více podívat na tuto problematiku očima laika, tak se na chvíli oprostěme od základních požárních norem, a podívejme se na problematiku například bezpečného úniku ve výškové budově s chráněnými únikovými cestami. Konkrétně pro představu dvě chráněné únikové cesty tvořené železobetonovými jádry od prvního podlaží po poslední, zatímco ostatní konstrukce by byly realizovány z dřevěných CLT panelů (ztužení a problematiku zatížení větrem pomineme): zde vzniká otázka ohrožení lidí v nechráněných cestách na jednotlivých podlažích. Tedy možnost většího vývoje kouře, zvýšení rychlost šíření plamene po stěnách a stropu, kdy mohou být nechráněné cesty zataraseny plameny. Oproti tomu lidé již unikající v chráněné únikové cestě by byli chráněni před účinky požáru.

Problémem ale nastává v nutnosti zohlednění zvýšeného rizika například ohrožení osob v závislosti na délce únikové cesty a výškové poloze jejího začátku. Zde je nutné zmínit důležitou poznámku: požární normy představují minimální limit pro standardní požární bezpečnost, tedy pokud by byl navrhováno nestandardní řešení, bylo by vhodné přistoupit například k návrhu další chráněné únikové cesty, která by dle požárních standardů nebyla nutně požadována.

Zároveň je třeba vhodné poznamenat, že je v těchto případech vhodné udělat si rizikovou analýzu celého objektu a stanovit si vyšší standardy budovy, které budou splňovány nad limity normy. Zde lze uvést, že je potřeba překročit standardní požární normy a navrhnout dodatečná opatření, která by toto riziko kompenzovala, například instalací dalších aktivních požárně bezpečnostních zařízení.

V případě bytového domu v Norsku, o kterém byla zmínka v úvodu tohoto článku, byl například navržen duplicitní systém pro hašení, aby v případě výpadku jednoho systému zůstal funkční druhý. Tento přístup může snížit riziko ohrožení osob. V případě nedostatečné efektivity hašení požáru prvním systémem by mohl být aktivován druhý, nezávislý systém (zásahem člověka, nebo automaticky).

Nebo lze přistoupit k duplicitě navržení nezávislého systému pro detekci a varování, který by snižoval riziko nedostatečné reakce na požár v důsledku údržby nebo ignorování alarmu obyvateli. Tento druhý systém by mohl mít odlišný poplašný signál, což by lidi více přinutilo k evakuaci. Je důležité si uvědomit, že lidé mají tendenci nebezpečí přehlížet, pokud je přímo neohrožuje.

Doplňkové a duplicitní návrhy bezpečnostních zařízení mohou výrazně zvýšit finanční náročnost stavby. V určitých specifických případech, kdy je riziko ohrožení osob nebo zasahujících hasičů zvýšené, je však tato vyšší finanční investice odůvodněná a splňuje zvýšení požadavky na bezpečnost. Je také důležité zvážit, zda volba hořlavý materiálů v konstrukcích je přes zvýšené riziko vhodná, nebo jestli se již nevyplácí je nahradit nesnadno hořlavými materiály.

Rozhodovací proces o vhodnosti použití konkrétních materiálů je náročný a zahrnuje spolupráci mnoha odborníků z různých oborů. Tento proces může trvat dlouho a vyžaduje si definování a dodržování specifických kritérií přijatelnosti.

Ačkoliv v současné době existují v České republice přísné normové limity pro výšku staveb z dřeva nebo s použitím hořlavých materiálů, je možné stavět velké objekty ze dřeva, kdy jejich realizace je podmíněna požárně inženýrským přístupem. Vzhledem k tomu, že pro inženýrský přístup nebo navrhování nových materiálů, jako je například dřevo a beton ve spřažených stropních konstrukcích, je nutné postupovat podle nejnovějších poznatků z výzkumu, klade tato situace vysoké nároky na zkušenosti projektantů a často vyžaduje zapojení odborníků z akademické obce. Spolupráce s akademickou obcí může zahrnovat konzultace nebo využití numerických modelů, což pomáhá zajistit, že návrh objektu bude bezpečný.

Z hlediska konstrukce a materiálů může být omezení viděno v absenci normových postupů pro některé materiály nebo jejich kombinace, jako jsou například spřažené dřevobetonové. Autoři se domnívají, že budoucí výškové budovy nebudou postaveny výhradně z lepeného lamelového dřeva nebo CLT panelů, ale spíše půjde o hybridní konstrukce, které využívají potenciál kombinace různých materiálů. Tyto kombinace mohou například zlepšit požární odolnost nebo zvýšit únosnost konstrukce při extrémních zatíženích, než jaké by bylo možné dosáhnout s čistě dřevěnými konstrukcemi. Tím se otevírá cesta pro inovativní a bezpečné využití materiálů v konstrukci výškových budov v České republice.

Výzvy v oblasti výzkumu dřevěných nebo hybridních konstrukcí, a co lze ještě zkoumat v oblasti hoření dřeva

Zabývání se dřevostavbami ve výzkumu představuje výzvu kvůli jejich komplexnosti, která neumožňuje omezit se pouze na jednu specifickou oblast. Tato komplexita vyplývá z rozmanitosti témat, jimiž se lze v rámci dřevěných konstrukcí zabývat.

Patří sem nejen otázky týkající se ohrožení osob při evakuaci, jako jsou množství a toxicita kouře, viditelnost během úniku, či rychlost šíření požáru mezi místnostmi, ale také problematiky spojené s vlastnostmi dřeva či jeho únosnosti. Zajímavé je zkoumat, jak může být ovlivněna rychlost hoření dřeva, jak se mění jeho průřez a schopnost přenášet zatížení, nebo jak ocelové spojovací prvky mohou ovlivnit celkovou únosnost konstrukce.

Výzkum může dále zahrnovat aspekty udržitelnosti staveb, včetně analýz zaměřených na emise, odpadové hospodářství, dopady na energetiku a provoz budovy v průběhu jejího životního cyklu, který je standardně předpokládán na minimálně 50 let.

V rámci výzkumu dřevostaveb se část výzev zaměřuje specificky na konstrukce a jejich mechanické chování při požáru. Bez tohoto specifického omezení by oblast výzkumu byla velmi složitá, zahrnující například studium hoření dřeva z chemického hlediska, tepelného rozkladu a rychlosti uvolňování tepla, analýzu rychlosti šíření požáru po hořlavé konstrukci a zajištění prostoru pro bezpečný únik atd.

Je prozkoumáváno několik klíčových oblastí, mezi něž patří parametrické požáry, zohlednění chladnoucí fáze požáru a vliv orientace požáru na reakci dřevěných konstrukcí během požáru. Uvědomujeme si, že mnoho dalších relevantních oblastí zde není zmíněno, a proto by bylo nutné celý článek o výzkumu dřevostaveb rozšířit o další rozsáhlé oblasti. Tento přístup poukazuje na nutnost multidisciplinárního přístupu v rámci výzkumu dřevostaveb či hoření dřeva.

Při projektování požární bezpečnosti staveb se obvykle vychází ze standardního modelu vývoje požáru, který je definován pomocí normové teplotní křivky. Tato křivka předpokládá neustále rostoucí teplotu požáru, například 738 °C po 15 minut, 842 °C po 30 minut a 945 °C po 60 minut. Hlavní výhodou tohoto modelu je jeho jednoduchost, neboť teplota závisí pouze na čase, a nezahrnuje chladnoucí fázi požáru nebo množství hořlavých látek.

V situacích, kdy je potřeba zohlednit specifické podmínky, jako jsou otvory v místnostech, nucené větrání, velikost a výška místnosti, a zejména chladnoucí fázi požáru, se nabízí využití tzv. parametrického požáru. Tento přístup umožňuje předpověď vývoje požáru v konkrétním prostředí, a tím lépe předpovídat chování dřevěných konstrukcí.

Další metodou pro určení teplot při požáru jsou lokální požáry, předpokládající, že požár se nerozšíří na celou místnost. Tato metoda je vhodná pro situace, kde se očekává omezené šíření požáru, ale z pohledu možnosti využití této metody je velmi komplikované ověřit, že požár nebude rozšířen. Použití postupů, jako je parametrický požár, je nicméně omezeno. Tyto metody se mohou aplikovat pouze v omezeném procentu objektů (studie uvádí do 10 % případů pro parametrický požár) kvůli definovaným kritériím, jako je maximální plocha požárního úseku nebo minimální a maximální podíl oken. Tato omezení značně snižují možnost jejich využití v praxi.

Co je nyní z hlediska chování dřevostaveb možné zkoumat, to jsou specifické typy požárů, které mohou vzniknout například v rozsáhlých prostorech, jako jsou otevřené kancelářské prostory typu „open space“. Představme si, že oheň vznikne u jednoho pracovního místa, kde může začít hořet stůl, počítač či židle, ale v první fázi se nemusí šířit dále. Toto postupné šíření požáru klade na stavební konstrukce specifické nároky, neboť jsou namáhány nerovnoměrně. Pro tyto situace je významné modelování přirozených, orientovaných (Obrázek 4) či putujících požárů, které spadají mezi pokročilé metody návrhu požární bezpečnosti. Tyto modely umožňují vědcům a inženýrům hlouběji proniknout do dynamiky šíření požáru a teplotních podmínek v místnosti, zohledňují přitom množství faktorů od velikosti místnosti, přes materiály použité na stěnách. Výzkum v této oblasti, včetně experimentů ve speciálně upravených testovacích místnostech, poskytuje cenné poznatky o chování dřeva při požáru (Obrázek 5).

Příprava a provedení těchto experimentů vyžaduje značné úsilí a čas, ale výsledky jsou přínosné pro pochopení procesů, které probíhají při hoření dřeva. Tyto pokročilé modely nám umožňují předvídat různé průběhy požáru a jeho dopady, což je nezbytné pro navrhování efektivnějších opatření na ochranu dřevěných konstrukcí před požáry, a takto poskytnout základy a poznatky, které by šly využít při používání inženýrského přístupu projektanty.

Shrnutí na závěr

V současné době se v architektonické a stavební branži klade velký důraz na udržitelnost a ekologickou stavitelnost, přičemž dřevo se ukazuje jako významný materiál díky své obnovitelnosti a schopnosti vázat uhlík.

Přestože dřevo nabízí mnoho výhod, požární bezpečnost představuje specifickou výzvu, zvláště ve vztahu k výškovým dřevostavbám. Normy v různých zemích se liší, v České republice je normami omezena výška budov s hořlavým konstrukčním systémem na 12 m, nebo je nutné využít inženýrský přístup, což může mít za následek zvýšení ceny za projekt. Inženýrský přístup a výzkum, zahrnující pokročilé numerické modely nebo i požární zkoušky, se ukazuje jako cesta pro postavení výškových staveb v česku s větším zastoupením dřeva v konstrukcích.

Využití pokročilých výpočtů umožňuje překonat současné normativní omezení a otevírá cestu k inovativnímu využití dřeva ve výstavbě. Zároveň výškové dřevěné konstrukce často využívají kombinaci dřeva s dalšími materiály a technologiemi, aby splnily požadavky na požární bezpečnost. Existuje proto potřeba dalšího výzkumu chování nejen dřevěných konstrukcí při požáru.

Doporučená literatura k přečtení

WALD, František. Výpočet požární odolnosti stavebních konstrukcí. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2005. ISBN 80-010-3157-8.
WANG, Y. C., I. BURGESS a F. WALD. Performance-based fire engineering of structures. 2012. Boca Raton: CRC Press, c2013. ISBN 978-0-415-55733-7.
ŠEJNA, Jakub a Lukáš BLESÁK. Požární odolnost dřevěných konstrukcí. Praha: Česká technika – nakladatelství ČVUT, 2022. ISBN 978-80-01-07012-3.

---

reklama

---