Máme ověřeno. Dřevěné obložení zvyšuje požární odolnost ocelové konstrukce

Téma požární ochrany dřevěných staveb je u nás stále velmi živé a stále se o něm velmi málo ví. Knihu Požární odolnost dřevěných konstrukcí vydali mladí výzkumníci z ČVUT Jakub Šejna s Lukášem Blesákem letos na konci léta a do několika týdnů byla vyprodaná. Po podobně srozumitelných publikacích, které dávají dohromady aktuální poznatky z celého světa, je zkrátka hlad.

Jakou jste měl hlavní motivaci pro napsání knihy Požární odolnost dřevěných konstrukcí?

Zastávám názor, že je nutné informace předávat. Když jsem se začal detailněji zabývat dřevěnými konstrukcemi při požáru, nastudoval jsem mnoho zahraniční literatury. Cílem tedy bylo shrnout na jednom místě nové poznatky z hlediska navrhování dřevěných konstrukcí při požáru, vytvořit opět ucelenou monografii, která pomůže studentům nebo i projektantům častěji využít pokročilejší metody při jejich práci. V zahraniční literatuře a praxi je často použit při návrhu budovy za požáru pokročilý návrh, a to nejen ocelových, ocelobetonových a betonových konstrukcí, ale stále častěji i u dřevěných konstrukcí.

Ty jsou pro zjednodušené řešení nejjednodušší, ale pro pokročilé nejsložitější.

Cítíte, že současná doba zájmu o dřevo jako konstrukční materiál nahrává? Že je čas, kdy by se mohly „pohnout ledy“?

Nenazval bych nynější dobu „průlomovou“, ani bych nehovořil o „prolamování ledů“. Ale ano, zvýšený zájem o dřevostavby můžeme pozorovat. Na druhou stranu je nyní možné plně začít využívat pokročilých modelů pro detailní návrh dřevěných konstrukcí při požáru. Pokročilé modely požární odolnosti dřevěných konstrukcí je složité téma, kdy je třeba zkoumat vše od chemie hoření dřeva, které přispívá k rozvoji požáru, až po změnu rychlosti šíření rychlosti plamene po povrchu dřeva a rychlost odhořívání. Pokročilé složité modely lze díky rozvoji informatiky simulovat v přijatelném čase, tzn. pro výpočet s nynější technikou stačí týdny, a ne měsíce či roky.

Do měsíce byl celý náklad vaší knihy rozebraný a museli jste řešit dotisk. Čím si vysvětlujete tak enormní zájem?

Když jsme se dohodli se spoluautorem Lukášem Blesákem, že knihu napíšeme, udělali jsme si průzkum trhu, kdy a co bylo naposledy vydáno z hlediska požární odolnosti konstrukcí. Zjistili jsme, že již delší dobu zde taková kniha nevyšla.

Poznatky o dřevěných konstrukcích se rychle vyvíjejí. Nejen pro potřeby studentů bylo třeba rozšířit klasickou učebnici autorů kolem profesora Walda z roku 2005 z doby nástupu první řady evropských návrhových norem. Také kniha o návrhu dřevěných konstrukcí za zvýšené teploty při požáru Buchanan Structural design for fire safety vyšla podruhé doplněná o poslední poznatky. Naším cílem bylo napsat knihu čtivou, jež shrnuje poznatky pomocí vhodně vybraných zdrojů. Čtenář tak získá potřebné informace na jednom místě. Doufám, že se nám to povedlo.

Máte konkrétní zpětnou vazbu od projektantů, kteří Požární odolnost dřevěných konstrukcí četli?

Zpětnou vazbu dostáváme, a to nejen od projektantů. Často mi Lukáš, spoluautor, píše, že byl na jednání ve firmě o statickém řešení, a kniha již byla na stole projektanta. Volají mu přátelé ze Slovenska, že kniha už je i v Popradě a ještě dál. Nejcennější zpětná vazba pro nás je, když nám ji dají lidé, kteří si knihu koupí, protože je toto téma zajímá. Píšou nám, že našli knihu, kterou potřebovali, že pro ně byla velkým přínosem, našli v ní to důležité.

Jak je to se zodpovědností projektanta za případný požár budovy s dřevěnou konstrukcí, kterou navrhoval, pakliže se rozhodl jít cestou využívající poznatky výzkumu i mimo rámec stávajících norem?

Zákon nikterak nezbaví odpovědnosti projektanta, ba naopak. Zákon 133/1985 Sb., § 99, udává, že musí být docíleno alespoň stejného výsledku, jako kdyby bylo použito příslušné normy, tedy nesmí dojít ke zhoršení stavu. Je třeba odůvodnit, jak se k návrhu došlo, například výpočet musí být opatřen komentářem opírajícím se o odpovídající poslední poznatky. V případě problému si projektant musí svůj přístup obhájit. Tedy ve zkratce, musí stále ctít normy, ale pokud je lze zpřesnit pomocí řešení pokročilým modelem, lze tento postup využít. Stále za to ale projektant plně odpovídá.

O jaké výzkumy se projektant může opřít (pokud chce jít „nad normy“)? Jaké zdroje byste mu doporučil?

V první řadě bych doporučil literaturu podle jednotlivých materiálů nebo výpočetních postupů. Dá se říct, že v návaznosti na tato poznání shrnutá v literatuře jsou zpracovány normy, které shrnují konzervativnější metody, a monografie, jež shrnují normové poznatky i poslední výzkum a jsou pro studium nejpříjemnější. Z nejvýznamnějších monografií bych vyzdvihl první tři z uvedeného seznamu. Pokud by si projektant rád prohloubil oblast znalosti požární odolnosti dřevěných konstrukcí, například z hlediska rychlostí zuhelnatění, jsou v naší monografii doporučeny články od kolegů ze Skandinávie nebo Slovinska (4. až 7. položka ze seznamu).

Jak vidíte budoucnost většího využívání dřeva jako stavebně-konstrukčního materiálu v Česku? Jsou hlavní limity v normách, respektive maximální požární výšce 12 metrů? Nebo je tu i nějaký společenský blok vůči dřevostavbám? Mění se podle vás situace v posledních letech?

Pokud se budeme soustředit na udržitelnost ve stavebnictví, dřevo se jeví s ocelí jako vhodná volba, například když zohledníme tzv. vázanou energii. Lze sledovat postupný nárůst počtu dřevostaveb v Česku. Z hlediska českých norem jsou dřevostavby mnohem více omezeny, než je tomu například ve Skandinávii. 

Já s tímto omezením souhlasím, ale zároveň i jasně říkám, že s ním lze pracovat, například postupnou úpravou výšky těchto budov. Dnes jsou dřevostavby z hlediska požárního návrhu velmi citlivé téma.

Z hlediska požární bezpečnosti rozhodují detaily, které v případě požáru mohou velmi zhoršit chování celé stavby. Můžeme začít diskusi, zda neuvolnit omezení o jedno nadzemní podlaží, při využití nejnovějších poznatků vědy a výzkumu. A zda nepodmínit takový návrh nutností aplikace „inženýrského přístupu“. Důležité je nepřestat informovat o rozvoji poznání odbornou veřejnost.

Jaké jsou na katedře ocelových a dřevěných konstrukcí FSv ČVUT možnosti z hlediska požárních zkoušek? Co vše jste schopni udělat?

Výhoda naší katedry je, že se neskládá jenom z jednoho typu odborníků, specialistů. Nejsme tým složený jenom ze  statiků věnujících se statickému návrhu pozemních konstrukcí ze dřeva a oceli za běžné teploty, ale z odborníků na požární odolnost konstrukcí nebo odborníků přes mosty atd. Naši experti pracují v evropských projektových týmech a komisích na návrzích za běžné teploty i požárních návrzích konstrukcí od zatížení po konstrukční materiály, tj. ocel, ocelobeton, dřevo i sklo. Můžeme nabízet expertní a konzultační činnost doplněnou o experimentální činnost. Jsme schopni provádět zatěžovací zkoušky mostů včetně vyhodnocení při požáru.

Připravujeme materiálové zkoušky za běžné i zvýšené teploty při požáru. Umíme simulovat a odhalit poškození konstrukcí. V požární odolnosti dřevěných a ocelových konstrukcí umíme posoudit, zda daná konstrukce po požáru může přenášet zatížení bez vlivu na svou funkčnost. Umíme navrhnout opatření, aby konstrukce nemusela být demontována.

Pokud se jedná o výzkum a zkoušení ocelových a dřevěných konstrukcí, a to nejen při požáru, ale i po něm, na čem aktuálně pracujete?

Nyní pracuji na dvou hlavních tématech. V oblasti požární bezpečnosti dřevěných konstrukcí se s týmem zabývám přirozeným požárem. Zohledňujeme například i chladnoucí fázi požáru a možné následné znovu rozhoření. Tedy jde o možnost co nejlépe popsat chování dřevěné konstrukce při požárech, kdy ještě nehoří celý požární úsek, případně se požár šíří postupně. Poznatky bude možné využít pro pokročilé modelování při „inženýrském přístupu“.

Moje doktorská práce pod vedením profesora Walda je zaměřena na ochranu ocelové konstrukce proti účinkům požáru obkladem ze dřeva nebo materiálem na bázi dřeva. Při tomto výzkumu narážíme na omezení v rámci českých norem. Obložení ocelové konstrukce dřevem oddaluje její zahřívání, tedy zvýší její požární odolnost. České normy v tomto případě lze vyložit i tak, že se jedná o hořlavý konstrukční systém a řešení zhoršuje požární bezpečnost celé budovy. Dle provedených experimentů a validovaných modelů se přitom ukázala tato ochrana jako velmi funkční.

Z hlediska českých norem jsou dřevostavby mnohem více omezeny, než je tomu například ve Skandinávii. Já s tímto omezením souhlasím, ale zároveň i jasně říkám, že s ním lze pracovat.

V době konání našeho rozhovoru se chystáte na pracovní cestu do Slovinska na University of Ljubljana, Faculty of Civil and Geodetic Engineering, pro další pokračování výzkumu dřevěných konstrukcí za požáru. Co si od této cesty slibujete?

Nejvíce mě potěšila spolupráce v projektu Grantové agentury České republiky s kolegy ze Slovinska. Jsou v oblasti na světové špičce. Řeší například modely prostupu vodní páry dřevěným prvkem v případě požáru. Vyvíjejí pravděpodobnostní modely hoření, které mohou dále pochopit a popsat chování dřeva při požáru a být aplikovány v návrhových normách. Jedná se tedy o další krok v poznání k omezení z hlediska dřevostaveb v Česku.

V čem se přístup Slovinska liší? Mají více dřevěných staveb? Jde tam výzkum protipožární ochrany dřevěných konstrukcí podobnou cestou jako u nás?

Spíše bych uvedl rozdíly v přístupu k výzkumu a odbornosti kolegů. Rozdíly dávají dobré základy ke společné mezinárodní spolupráci. Proto i v jiných oborech vypisují Evropské grantové agentury většinu projektů jako mezinárodních.

A v čem je tedy základní rozdíl?

Kolegové ze Slovinska, se kterými spolupracuji, se zabývají více pravděpodobnostním přístupem a my numerickými modely. Společným základem jsou experimenty na obou pracovištích.

Jaké země jsou pro váš obor nejinspirativnější?

Nelze uvést jeden stát, vždy se jednalo a bude jednat o více zemí. Často ty nejpřevratnější nebo nejdůležitější výzkumné otázky řeší mezinárodní týmy. Ale abych byl přesnější, na začátku jsem čerpal ze Skandinávie a Velké Británie, nyní v požární problematice velmi úzce spolupracujeme s kolegy ze Slovinska, Francie a Finska.