Extinderea inchiderii cladirilor prin mansarde cu sarpanta din lemn, precum si cresterea numarului cladirilor construite cu structura din lemn, impun sporirea exigentelor privind siguranta la foc.
Rezistenta la foc minima este influentata de timpul de alarmare necesar sesizarii incendiului, de timpul pentru supravietuirea oamenilor din cladire si de timpul minim de interventie a protectiei active.
PROTECTIA LA FOC CU PLACI DIN IPSOS ARMAT
Placile din ipsos pot fi armate: cu foi de carton la exterior sau, dispers in masa de ipsos, cu fibre de sticla, iar din insumarea celor doua armari rezulta placile antifoc.
Rezistenta la foc a protectiei cu placi din ipsos armat (fig. 1) este influentata de urmatorii factori: compozitia chimica si incombustibilitatea ipsosului intarit, izolarea termica a acestuia (valoarea redusa a lui l) precum si de armarea miezului cu fibra de sticla, ceea ce conduce la intarzierea fisurarii.
MECANISMUL DE IZOLARE LA FOC A IPSOSULUI ARMAT
Comportarea eficienta la foc a ipsosului armat este motivata de faptul ca ipsosul intarit este un sulfat de calciu cu doua molecule de apa CaSO4.2H2O (placa de ipsos armat in grosime de 15 mm contine 3 litri de apa la m2).
Sub actiunea caldurii provocate de incendiu, ipsosul armat sufera o transformare chimica, rezultat al unei reactii endotermice. Aceasta va conduce la absorbtia caldurii, neutralizand, astfel, efectele distructive ale actiunii focului, eliminand apa legata chimic prin ruperea legaturii moleculare.
Reactia este dubla:
Sub actiunea caldurii provocate de incendiu, se consuma o cantitate importanta de energie (circa 170 kcal/kg de ipsos).
Sub actiunea caldurii dezvoltate de incendiu, placile din ipsos armat „transpira“, deci elimina prin evaporare apa legata chimic (2%) din structura moleculara, consumand o energie suplimentara de circa 130 kcal pentru 200 g de apa provenita dintr-un kg de ipsos intarit.
La eliberarea apei de cristalizare – in proportie de 20% – din compozitia ipsosului intarit, se consuma o energie care va diminua intensitatea focului care actioneaza asupra protectiei din ipsos armat (8.400 kJ pentru fiecare m2 de placa din ipsos armat).
Comportarea buna la foc este determinata si de faptul ca ipsosul armat este un material incombustibil dar si, suplimentar, pentru ca protectia cu placi din ipsos armat micsoreaza fluxul de caldura provocat de foc. Aceasta va realiza si o protectie prin izolare termica, datorata coeficientului de conductivitate termica redus l=0,41 W/mK ipsos de constructii si l=0,1 W/mK ipsos rezistent la foc, in comparatie cu alte materiale de constructie cum ar fi betonul greu l=2,2 W/mK sau materialul ceramic l=1,7 W/mK.
Ipsosul armat va indeplini un rol de ecran la foc pana in momentul epuizarii procesului de eliberare si evaporare a apei din interiorul ipsosului intarit. Dupa deshidratare, semihidratul CaSO4.1/2H2O va retine, un timp, lipite placile de armare din carton, de miezul din ipsos.
In timpul acestui proces de deshidratare, pe partea opusa a placilor de ipsos armat, temperaturile vor fi de minim 110 0C, la limita cu elementele de lemn.
Putem mentiona ca proprietatile de rezistenta (la intindere) si de deformare (modul de elasticitate) nu prezinta modificari mari pana la temperatura de 200 0C.
In cazul placilor antifoc, miezul din ipsos se armeaza cu fibre de sticla. Armarea va intarzia fisurarea ipsosului si, ulterior, marirea acestor fisuri, intarziindu-se, astfel, patrunderea caldurii spre elementul structural din lemn protejat si marindu-se rezistenta la foc a protectiei cu placi din ipsos armat.
DETERMINAREA REZISTENTEI LA FOC A ELEMENTELOR STRUCTURALE DIN LEMN
Protejarea elementelor din lemn, prin imbracarea suprafetei expusa la foc cu placi din ipsos armat, va conduce la o crestere a rezistentei la foc, deci a timpului necesar aprinderii, precum si la o reducere a raspandirii flacarilor.
Temperatura ridicata din timpul incendiului va afecta rezistenta si rigiditatea lemnului necarbonizat.
Determinarea timpului necesar pentru atingerea acestei valori critice reprezinta rezistenta la foc a elementului structural din lemn (fig. 2).
In cadrul relatiei rezistentei la foc, factorul de incarcare (f) se determina cu ajutorul diagramei din figura 3 in functie de incarcarea ce solicita elementul din lemn si factorul KL/B.
Rezistenta la foc a elementului de lemn protejat cu ipsos armat depinde de: tipul placilor de ipsos carton (rezistente la foc sau antifoc) si de grosimea acestora (placa de 10 mm are rezistenta la foc de 10 minute; 12,5 mm – 15 minute; 18 mm – 20 minute; doua placi de 10 mm – 25 minute).
Rezistenta la foc a scheletului de lemn depinde de pozitia elementului (stalp, grinda), la care se adauga numarul laturilor expuse la foc.
Rezistenta la foc a elementelor din lemn este exprimata prin timpul in care componenta necarbonizata poate prelua incarcarea, fiind influentata de viteza de carbonizare, de variatia rezistentei si rigiditatii functie de temperatura.
Viteza de carbonizare este influentata de esenta, continutul de umiditate si densitatea lemnului. Lemnul umed si dens conduce la o micsorare a vitezei de carbonizare (2,5 cm/ora) iar lemnul uscat si cu densitate redusa mareste aceasta viteza pana la dublu (cca. 5 cm/ora).
Necesitatea protectiei la foc a elementelor structurale din lemn cu placi din ipsos armat conduce la o marire a rezistentei la foc care este proportionala cu insumarea grosimii placilor de protectie din ipsos armat.
BIBLIOGRAFIE
(1) CIORNEI, AL., Noi elemente de constructie civile din ipsos armat, Iasi, Ed. Junimea, 2004;
(2) CIORNEI, AL., DIACONU, B. R., Rezistenta la foc a elementelor de constructie din lemn, Revista Constructiilor, Nr. 74, Septembrie 2011.
…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 80 – aprilie 2012, pag. 56
Autor:
prof. univ. dr. ing. Al. CIORNEI, drd. ing. B. DIACONU, Universitatea Tehnica „Gheorghe Asachi” Iasi
Daca v-a placut articolul de mai sus
abonati-va aici la newsletter-ul Revistei Constructiilor
pentru a primi, prin email, informatii de actualitate din aceeasi categorie!
Lasă un răspuns