SIGURA: Solutii concrete pentru protectia eficienta la foc a sarpantelor inalte din lemn ale cladirilor istorice din Transilvania

Legat de recentul incendiu care a distrus o cladire istorica de patrimoniu din Oradea (Palatul episcopal) – constructie de referinta in peisajul arhitectonic al orasului – cred ca se impune sa facem un scurt istoric al politicii de (ne)prezervare a valorilor nationale, politica ce a marcat si marcheaza atitudinea statului nostru actual. Subiectul este vast si, pornind chiar de la incendiul care a distrus Palatul episcopal din Oradea, ma voi referi aici doar la protectia la foc a sarpantelor inalte din lemn ale cladirilor istorice (laice sau de cult) din Transilvania.

M-am nascut si am crescut in Sibiu, un alt oras transilvan bogat in asemenea cladiri. Prin natura profesiei si preocuparilor mele, problema protectiei la foc a cladirilor istorice transilvane a primit o atentie speciala si am incercat, pe cat posibil, sa contribui efectiv (sau macar sa dau o orientare corecta) solutionarii unor asemenea preocupari – dovada este experimentul Bruckenthal din 2006. 

Ce spune legislatia?

Potrivit actualelor acte normative in domeniu (in principal, Normativul de siguranta la foc a constructiilor – indicativ P118-99), cladirea Muzeului National Bruckenthal din Sibiu este o cladire pentru cultura, incadrata in categoria A-B de importanta.

In aceasta situatie, art. 4.2.64 din normativul P-118/99 stipuleaza ca: „Se recomanda ca prin alcatuirea cladirilor pentru cultura sa se asigure gradele I, II si III de rezistenta la foc, in functie de importanta si valorile de patrimoniu adapostite…”

In mod evident, in aceasta situatie, cladirea Muzeului National Bruckenthal din Sibiu trebuie incadrata in categoria I de siguranta la foc. Din pacate, atat conformarea planseelor, cat si sarpanta din lemn nu permit acest lucru. De asemenea, nu se respecta nici ariile admise construite pentru compartimentele de incendiu. In aceasta situatie, se poate incerca asigurarea elementelor minime necesare posibile pentru incadrarea in gradul II de rezistenta la foc.

Avand in vedere si prevederile art. 1.1.4, care spune ca: „Pentru constructiile monumente istorice sau de arhitectura, prevederile prezentului normativ au caracter de recomandare, urmand a fi luate, de la caz la caz, numai masuri de imbunatatire a sigurantei la foc posibil de realizat, fara afectarea caracterului monumentului…” se poate accepta ca, in cazurile speciale ale cladirilor istorice si de patrimoniu, sa se aplice masuri compensatorii care nu trebuie, neaparat, sa asigure incadrarea lor in gradele de rezistenta la foc impuse de Normativul P 118-99 dar care sa asigure, totusi, solutii compensatorii eficiente pentru imbunatatirea sigurantei al foc a acestora.

Nu exista o solutie absoluta, dar combinarea unor tratamente termospumante la lemn cu un sistem eficient de detectie in intreg spatiul poate reduce riscul cu cateva ordine de marime!

Trebuie facute, de la inceput, cateva precizari:

• Prima precizare se refera la istoria acestor cladiri istorice transilvane (ridicate aici de populatiile conlocuitoare de sasi sau maghiari in ultimele 6-700 de ani) care au toate o caracteristica comuna: acoperisuri foarte inalte, cu sarpante din lemn solide, asezate pe structuri masive din caramida sau piatra (foto 1).

Pentru cunoscatori, aceste structuri din lemn reprezinta adevarate structuri spatiale autoportante, care au rezistat secolelor prin stiinta mesterilor constructori dar si prin norocul amplasarii lor in zonele neseismice ale tarii. Astfel incat, in trecerea timpului, singurul lor dusman de moarte a fost focul.

Lemnul este vechi si uscat iar in aceste spatii uriase, in caz de incendiu se formeaza curenti de aer foarte puternici care amplifica focul si ii dau un caracter inspaimantator, cu zgomote puternice caracteristice (vezi arderea sarpantei de la Oradea –  foto 2).

Aceste poduri au inaltimi foarte mari. De exemplu, Palatul Episcopal din Sibiu (foto 3) are o sarpanta cu inaltimea la coama de 14 m si imi aduc aminte ca pentru a realiza, in 1971, releveul acestei cladiri, efortul depus de studentii anului IV de la Arhitectura a fost remarcabil.

• A doua precizare se refera la cele cateva principii fundamentale ale organizarii Securitatii la incendiu si ale fenomenologiei incendiului:

1. Conceptul de securitate la incendiu trebuie sa fie eficient si real. Ce inseamna, insa, o protectie la foc eficienta si reala?

EFICIENTA este o problema conceptuala si depinde de:

1. a) nivelul minim general acceptat si impus legal pe plan national, cu legatura directa dintre acest nivel si organizarea respectivei societati (concept economic, social, putere financiara etc.);
2. b) nivelul de exigenta al Asiguratorului.

REALITATEA ei este o problema practica si depinde de:

1. a) realizarea corecta a intregului concept proiectat, aprobat ulterior de organele abilitate;
2. b) pastrarea functionalitatii permanente si perfecte in exploatarea
3. Ansamblul de masuri care compun acest concept se structureaza in 3 categorii:
4. a) Protectia constructiva / structurala (pasiva) cu masuri care tin de cladire, de tip pasiv;
5. b) Protectia tehnica (activa) cu masuri care tin de sistemele tehnologice implementate, de tip activ;
6. c) Protectia organizationala (proceduri si instruiri), cu masuri care tin de implementarea in comportamentul oamenilor a unui concept coerent si eficient de securitate la incendiu, in scopul evitarii erorii umane. Aceasta directie reprezinta, de fapt, controlul eficientei implementarii primelor doua directii.

• A treia precizare se refera la politica de evitare a aparitiei si dezvoltarii unui incendiu, care cuprinde doua etape:

– prima – pana la aparitia lui – in care masurile de preventie (operationale) sunt salutare si, in majoritatea cazurilor, elimina cauzele incendiului iar acesta nu mai are loc. Responsabilitatea aplicarii masurilor aferente acestei etape apartine Beneficiarului si Asiguratorului, cu suportul Pompierilor locali (in cazul Oradea, un sistem termospumant si o detectie puteau evita dezastrul);

– a doua – de la declansarea lui si pana la stingere, etapa in care interventia masurilor active (tehnice) si pasive (constructive) este hotaratoare. Responsabilitatea aplicarii masurilor aferente acestei etape apartine Beneficiarului (care trebuie sa asigure functionarea ireprosabila a sistemelor pasive si active ale cladirii, printr-o mentenanta corecta in exploatare) si echipelor de interventie (proprii sau prin conventie).

In fiecare dintre aceste etape, aplicarea masurilor corespunzatoare este cruciala si face diferenta intre un incendiu banal si un dezastru.

Realitatea din Romania demonstreaza, insa, ca:

– Asiguratorii „nu exista” practic in aceasta ecuatie, rolul lor trebuind, insa, sa fie unul esential in asigurarea unei politici eficiente nationale de prevenire a incendiilor;

– Beneficiarii nu sunt constienti de responsabilitatile ce le revin (in pofida legislatiei clare, care stipuleaza obligatiile lor);

– Activitatea de prevenire a ISU locale se rezuma, de multe ori, la controale de rutina, fara consultanta de specialitate sau indrumare profesionala competenta.

Toate acestea concura „cu succes” la alcatuirea jalnicului tablou actual al organizarii unei politici nationale de securitate la incendiu in Romania, in special in domeniul despre care discutam – domeniu care, in plus, este poate si cel mai sarac la capitolul finantare dintre toate domeniile de activitate in tara noastra!

• In sfarsit, ultima precizare se refera la specificul comportarii lemnului in caz de incendiu.

Principial, la structurile din lemn, caldura induce un proces de piroliza, continuat de unul de carbonizare a lemnului, ajungandu-se, astfel, la pierderea capacitatii portante a structurii care, dupa incendiu, trebuie refacuta. Etapele succesive ale acestui fenomen sunt exemplificate in figura 1.

In mod evident, in aceasta situatie, sectiunea portanta de lemn sanatos initiala (A2) s-a redus in asa masura (pana la A1) incat ea nu mai poate asigura criteriul de rezistenta din proiect (vezi figura 2, in care: – A2 este sectiunea transversala initiala a elementului din lemn, care va fi supusa arderii; – A1 este sectiunea finala ramasa portanta, dupa ardere. Se observa ca A2 > A1).

Acesta este exact fenomenul care s-a produs la incendiul de la Oradea si care a condus la distrugerea totala a sarpantei din lemn a cladirii (foto 4).

Avand in vedere cele de mai sus, sa analizam un caz concret – propunerea noastra din 2006 de protectie la foc a sarpantei din lemn a Muzeului Bruckenthal din Sibiu (foto 5).

Scopul acestei propuneri a fost elaborarea unei modalitati concrete, economice si cu eficienta verificabila de crestere a gradului de siguranta la foc al sarpantelor din lemn a trei cladiri din cadrul Centrului istoric al orasului Sibiu (Palatul Bruckenthal, Muzeul de Istorie Naturala si Casa Albastra), pe baza:

• unei aplicari reale (cu respectarea tuturor recomandarilor producatorului si in regim strict de Asigurarea Calitatii) a unui sistem termospumant performant si
• efectuarii „in situ” a unor teste ulterioare de ardere reala asupra sarpantei astfel protejata.

Sistemul termospumant propus atunci (anul 2006) era compus din*:

• vopsea UNITHERM® 38303;
• amorsa INTERFACE (Unitherm 38031) in cazul existentei pe suportul din lemn a unor straturi mai vechi de vopsea aderenta, incompatibila chimic cu sistemul UNITHERM® si a caror indepartare nu este posibila sau ar cere un volum foarte mare de munca;
• lac de protectie Top Coat UNITHERM® 38202

*Echivalentele actuale ale numelor comerciale ale acestor produse le gasiti la finalul articolului.

Sistemul are o stabilitate exceptionala, motiv pentru care eficienta acestuia nu se diminueaza in timp si, practic, daca nu se schimba conditiile de mediu, rezista un interval egal cu durata suportului pe care este aplicat. In consecinta, nu necesita, practic, nicio refacere pe toata durata de exploatare.

De asemenea, sistemul UNITHERM® prezinta si puternice calitati fungicide, ceea ce inseamna ca sistemul preia si aceasta functie, nemaifiind necesara o tratare speciala si separata fungicida a suportului lemnos.

Aplicarea acestui sistem termospumant are ca efect:

1. Intarzierea aprinderii lemnului;
2. Reducerea vitezei de propagare a flacarii pe suprafetele de lemn;
3. Limitarea la maximum a zonelor carbonizate – care conduc la reducera drastica a capacitatii portante a sarpantei si, in final, la prabusirea ei (sau macar la obligativitatea inlocuirii ei dupa incendiu, din motive de siguranta);
4. Reducerea cantitatii de fum emise in cadrul incendiului – problema de protectie a oamenilor aflati in zona de incendiu (atat ca vizibilitate la evacuare, cat si ca pericol de intoxicare).

S-a incercat si sa se reduca la maximum pretul aplicarii, in conditiile pastrarii eficientei sistemului UNITHERM® de protectie la efectele unui incendiu a suportului din lemn pe care a fost aplicat. Intrebarile la care a trebuit sa raspunda aceasta aplicatie au fost urmatoarele:

1. Daca este posibila aplicarea sistemului UNITHERM® peste straturile de substante deja existente (cu aspect de var), cu indepartarea pe cale mecanica numai a zonelor neaderente ale acestora si fara aplicarea amorsei INTERFACE?
2. Care este eficienta, in caz de incendiu, a acestei aplicari?

In ce a constat aplicarea

Explicatii si fotografii

Pentru aplicatia demonstrativa s-a ales un element orizontal al sarpantei din lemn (grinda) (foto 6), pe care s-au executat doua tipuri de aplicari cu produse din gama de vopsele intumescente UNITHERM®, conform schemei din figura 3.

Scopul Aplicarii tip I a fost verificarea posibilitatii de aplicare a sistemului UNITHERM® direct pe straturile de vopsea veche existente si daca, in caz de incendiu, aceasta aplicare se comporta corect (nu se desprinde de suport, spumeaza suficient si protejeaza suportul din lemn).

Scopul Aplicarii tip II a fost obtinerea unei aplicari standard a sistemului UNITHERM®, in conditiile optime recomandate de producator, direct pe lemnul curatat complet de straturile existente de vopsea veche. Aceasta aplicare a avut rolul de „aplicare-martor”, in vederea analizarii comparative a Aplicarii tip I si a confirmarii eficientei acesteia in caz de incendiu.

S-au aplicat straturi succesive, conform schemei din figura 3, dupa o prealabila pregatire a suprafetelor din lemn.

Aceasta pregatire a insemnat:

1. Curatarea mecanica usoara (cu peria de sarma, numai a partilor neaderente din straturile vechi de substante ignifuge aplicate in timp) si desprafuire – in cazul Aplicarii tip I;
2. Curatare completa (cu perie de sarma si disc abraziv) a straturilor vechi de substante ignifuge aplicate in timp, pana la lemnul curat. S-a efectuat si o usoara slefuire si desprafuire. Suprafata a rezultat uscata, fara praf, urme de murdarii, grasimi, ceara etc. – in cazul Aplicarii tip II.

Dupa operatiile de pregatire descrise mai sus, aspectul grinzii de lemn a ajuns ca cel din foto 7.

Testele de ardere s-au efectuat cu un arzator cu butan, care respecta temperaturile de ardere in cazul unui incendiu real. Sub efectul caldurii, vopseaua UNITHERM® incepe sa spumeze, formand un strat gros de cenusa aderenta termoizolatoare. Dupa indepartarea arzatorului, spuma se autostinge si nu formeaza jar.

In ambele aplicari se decupeaza o zona pentru verificarea grosimii, densitatii si a aderentei spumarii pe suport. Se observa ca spuma este densa, omogena, groasa si aderenta pe suport.

Se aplica, din nou, flacara si se observa ca vopseaua continua sa spumeze, chiar in zona decupata – ceea ce demonstreaza rezervele mari de spumare / protectie la actiunea focului ale sistemului UNITHERM®.

Dupa o noua indepartare a spumei din zona de aplicare se constata:

• vopseaua a inchis complet discontinuitatile suportului, evitand patrunderea flacarii in adancimea lemnului (incendiu de profunzime);
• exista inca rezerve de spumare pentru protectia in continuare a suportului;
• spuma este groasa, densa, omogena si aderenta pe suport, demonstrand posibilitatea aplicarii sistemului UNITHERM® in acest mod (numai dupa o curatare mecanica usoara, cu peria de sarma, a partilor neaderente din straturile vechi de substante ignifuge aplicate in timp si desprafuire – in cazul Aplicarii I);
• suportul de lemn nu este deloc carbonizat, sectiunea de rezistenta a lemnului nu se reduce.

La cererea Beneficiarului s-a testat si eficienta ignifugarii existente (de tip apa de var). Se constata ca solutia aplicata anterior nu asigura nicio protectie impotriva actiunii focului iar testul confirma inceperea imediata a fenomenului de carbonizare a lemnului, cu reducerea sectiunii de rezistenta a acestuia (foto 10).

Se confirma, astfel, concluzia ca sistemul se poate aplica direct pe suporturile existente, in toate cazurile similare, cu aceeasi eficienta de protejare la actiunea focului ca si la curatarea completa a acestora.

Alte concluzii

• Prin spumare sub efectul caldurii focului, sistemul UNITHERM® acopera toate fisurile / crapaturile din suportul de lemn – astfel incat previne patrunderea focului in adancimea sectiunii de lemn, formarea de jar si transformarea incendiului intr-un incendiu mocnit, de adancime, necontrolabil.
• Sistemul UNITHERM® trebuie aplicat in structura recomandata de producator, respectiv cu lac de protectie – pentru a avea garantia eficientei sistemului nedefinit in timp (egala cu durata de viata a suportului, in situatia mentinerii conditiilor de la aplicare si a absentei factorilor de stress mecanic, de umiditate sau termici).
• Pentru a avea garantia atingerii performantelor teoretice garantate, aplicarea sistemului UNITHERM® trebuie facuta numai de catre un aplicator autorizat si agreat de producator, cu respectarea tuturor conditiilor de temperatura, umiditate etc. recomandate.

CONCLUZII

Experimentul Brukenthal 2006 a dovedit ca exista solutii reale si eficiente de protectie la actiunea focului pentru sarpantele vechilor cladiri istorice si de patrimoniu. Solutia prezentata respecta toate prevederile legislatiei romanesti in domeniu si este folosita pe scara larga in toata lumea (in special in Europa, unde cladirile istorice vechi de sute de ani sunt extrem de numeroase). Din pacate, Beneficiarii acestor cladiri, care cunosc aceste solutii si doresc sa le aplice, nu au fondurile necesare. In prezent, Romania beneficiaza, insa, de fonduri europene alocate special acestui scop – prezervarea monumentelor istorice de patrimoniu. Realitatea ne arata, insa, ca tot nu este suficient, intrucat Palatul Episcopal din Oradea (care a ars recent) se afla intr-o etapa de restaurare cu fonduri europene, care insa, prin proiectul romanesc, NU PREVEDEA SI PROTECTIA LA FOC A SARPANTEI DIN LEMN!!! Daca ar fi beneficiat de protectia descrisa in acest material, dezastrul nu ar mai fi avut loc sau ar fi avut pierderi locale minime. Utilizarea sistemului termospumant, impreuna cu o detectie eficienta, in spatiul podului (cu aspiratie) ar fi anulat sau ar fi redus paguba la o valoare neinsemnata.

Noua legislatie europeana obliga (inca din aprilie 2007) ca, la proiectarea structurilor din lemn, sa se tina cont si de efectul incendiului de proiect – asadar obliga la aplicarea EUROCODE-ului 5 (armonizat si in Romania sub denumirea SR EN 1995 1-2).

Intrebarea este, insa: Cati ingineri proiectanti romani il aplica azi si cati reprezentanti ai ISU stiu sa le verifice calculele?

Situatia actuala este deosebit de grava, din mai multe motive:

1. Problema este de amploare si aplicabila intregii tari (lista monumentelor istorice de patrimoniu, laice si bisericesti, din Transilvania, Maramures si Moldova numai) care au asemenea sarpante din lemn, confirma afirmatia; in plus, nimeni nu poate evalua exact periculozitatea ei, avand in vedere ca nu exista nicio evidenta corecta a constructiilor din lemn din aceasta categorie si a tratamentelor de protectie la foc aplicate lor in timp;
2. Autoritatile nu au dat si nu dau niciun semn ca ar constientiza aceasta problema, desi incendiile au fost suficiente ca numar si amploare, incat sa provoace o reactie a acestora (incendiul de la Oradea este numai cel mai recent si puternic mediatizat si, daca nu se reactioneaza prompt, nu va fi nici ultimul!);
3. Lipsa de reactie a autoritatilor face ca, in continuare, si ceea ce se construieste in prezent sa intre sub aceeasi „umbrela” a riscului de incendiu!

Ce ar trebui facut acum?

1. – Constientizarea pericolului de catre autoritati si de catre corpul tehnic al inginerilor proiectanti de structuri din lemn. Ca in majoritatea domeniilor-cheie ale societatii (unde ecuatia sociala cuprinde mai multi factori) si aici intervine inca un factor – FACTORUL EDUCATIE! Daca o educatie de calitate nu exista, va rezulta o lipsa de adevarati profesionisti si, implicit, nu vor exista persoane responsabile care apoi sa se implice activ in viata societatii.

Analiza comparativa a societatii romanesti cu toate societatile avansate de pe glob a aratat, fara niciun dubiu, ca factorul educational este predominant/esential in „fasonarea” unei societati moderne, capabile sa faca fata provocarilor lumii de maine – o lume mult mai descentralizata si mai participativa, o societate mai diversificata fata de cea actuala. In paralel fie spus, lumea de maine a inceput deja sa apara de azi, cu o rapiditate de dezvoltare infricosatoare si pe care cei mai multi dintre contemporanii nostri de pe plaiurile mioritice nu o realizeaza inca. In acest context, factorul educational se dovedeste, din ce in ce mai mult, factorul-cheie intr-o asezare a societatii romanesti pe o pozitie onorabila, in toate domeniile lumii de azi si de maine. Astfel, scopul nostru trebuie sa fie acela ca oamenii sa ne ceara sprijinul nu din frica (de amenzi) ci din convingere! Doar asa, vom lucra nu numai cu clienti, ci vom avea si parteneri de viziune asupra societatii, pe care o vom putea modela mai usor impreuna!

2. Acceptarea provizorie „ca atare” a constructiilor deja existente legal, cu obligatia efectuarii, pe parcursul urmatorilor 3-5 ani, a unor expertize ale acestora, functie de importanta lor. Expertizarea cladirilor istorice de patrimoniu ar trebui sa reprezinte o prioritate absoluta!
3. Declararea unui moratoriu de 1 an, perioada in care:
   • sa se poata proiecta in continuare fara aplicarea Eurocode-ului 5;
   • sa se asigure formarea unui prim esalon de ingineri proiectanti pentru structuri din lemn, care:
   – sa stie sa aplice Eurocode-ul 5 si care
   – sa verifice toate structurile din lemn care se proiecteaza legal in Romania;
   • stabilirea unor sanctiuni aspre pentru cei care, dupa acest moratoriu, nu vor aplica Eurocode-ul 5.

In acest context, ASI, prin Scoala PROMETEU, isi declara disponibilitatea de a asigura cursuri intensive de familiarizare a inginerilor structuristi proiectanti de structuri din lemn cu prevederile Eurocode-ului 5, astfel incat Romania sa dispuna – in cel mai scurt timp – de esalonul minim necesar de specialisti. Asteptam solicitari in acest sens pentru a putea organiza grupele de studiu.

Echivalentele actuale ale numelor produselor utilizate in articol sunt urmatoarele:

Nume vechi / Nume nou

Vopsea UNITHERM® 38303 – Sika® Pyroplast® Wood P

Amorsa INTERFACE (Unitherm 38031) – Sika® Pyroplast® Wood P Primer

Lac de protectie Top Coat UNITHERM 38202 – Sika® Pyroplast® Top W

Cei interesati de problematica acestui articol pot obtine detalii de la Grupul de firme SIGURA, Drum Balta Arin 4a, Bucuresti, Sector 3

• Persoana de contact: arh. Horia Mihai NICOLESCU
• Telefoane: mobil: 0740 255 744, fix: 021 312 3132, fax: 021 314 4537
• E-mail: horia.nicolescu@sigura.ro

Autor:
arh. Horia Mihai NICOLESCU – vicepresedinte ASI, director Scoala PROMETEU 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 152 – octombrie 2018, pag.62