Požární bezpečnost dřevostaveb

Dřevostavby jsou v současnosti předmětem rostoucího zájmu developerů, architektů, stavebních inženýrů a veřejnosti. Je to především díky tomu, že jsou alternativním způsobem výstavby s velkým ekologickým přínosem. Jejich předností je též rychlost výstavby a většinou malé nároky na zařízení staveniště. V Evropské unii platí v oboru stavebnictví soubor společných evropských technických norem. Jedná se jednak o Eurokódy pro navrhování a realizaci stavebních konstrukcí a dále o technické normy pro materiály a výrobky, které se na ně používají. Každý stát si ale sám reguluje požadavky na stavby s ohledem na jejich bezpečnost a v případě požární bezpečnosti pak zavádí příslušné národní technické normy.

Tvorba ryze národních technických norem (označených pouze zkratkou ČSN) tvoří v současné době velmi malou část (5 %) ročně vydávaných nových norem. Většina, tj. více než 1 500 každoročně vydávaných nových technických norem, jsou převzaté evropské (EN) a mezinárodní (ISO) normy, na jejichž tvorbě se prostřednictvím ÚNMZ více či méně podílíme. Tyto normy mají zkratku ČSN EN a ČSN ISO. Převzetí evropských norem je povinné a vyplývá z členství v evropských normalizačních organizacích. Na základě tzv. Vídeňské dohody lze také do soustavy evropských a národních norem zavádět mezinárodní normy ISO. Jejich zavedení je ale dobrovolné a řídí se zejména národními potřebami. Každá ryze česká technická norma může existovat pouze v oblastech, ve kterých neexistují normy evropské, například se jedná o normy, jejichž předmětem je požární bezpečnost, která je zatím ve všech zemích Evropy v národní kompetenci. V ČR se jedná o technické normy ČSN 73 08xx. Nejednotnost požárně bezpečnostních norem v Evropě je v současnosti předmětem řešení v rámci evropské platformy European Wood Policy Platform, která má pět pracovních skupin a na jejíž činnosti se podílí i Česká republika. Pracovní skupina Building si klade za cíl řešit využití dřeva ve stavebnictví se zaměřením na požární předpisy, vývoj stavebních technologií, legislativu související s veřejnými zakázkami atd.

Obr. 1 – Možné zuhelnatění lepených výrobků – CLT (vlevo), GLT (vpravo).

Aktuální stav technické normalizace pro dřevostavby je následující. Vedle již v současnosti platných norem ČSN, ČSN EN a ČSN ISO je dokončena 2. generace Eurokódu 5 pro navrhování a provádění dřevěných konstrukcí. Nyní bude následovat proces přípravy na převzetí na národní úrovni včetně zpracování Národních příloh. Vstoupit v platnost a nahradit stávající 1. generaci by 2. generace Eurokódu 5 měla v březnu 2028. Na národní úrovni potom byla dokončena první úprava norem požární bezpečnosti, abychom vytvořili lepší podmínky pro uplatnění dřevostaveb ve stavebnictví.

CHOVÁNÍ DŘEVA A VÝROBKŮ NA BÁZI DŘEVA ZA POŽÁRU

Dřevo a výrobky na bázi dřeva jsou sice zápalné a hořlavé, ale jejich únosnost a tuhost za požáru jsou velmi dobré. Při vystavení prvků ze dřeva a výrobků na bázi dřeva požáru jejich povrch nejprve vzplane a hoří, ale jen do té doby, než se na jejich povrchu vytvoří zuhelnatělá vrstva dřevní hmoty. Tato vrstva zabraňuje přístupu vzduchu do vnitřních částí průřezů prvků, tlumí hoření a má též dobré tepelněizolační vlastnosti. Proto zůstává teplota ve zbytkovém průřezu prvků již v malé vzdálenosti zhruba 25 mm od jejich povrchu nezměněna. Kromě toho téměř nedochází ke změně jejich fyzikálních a mechanických vlastností a úbytek únosnosti prvků je dán pouze redukcí jejich průřezu účinkem požáru.

Obr. 2 – Zuhelnatění rámové konstrukce lehkého dřevěného skeletu.

Zvýšenou pozornost však musíme věnovat deskovým výrobkům ze dřeva, které vznikají vrstvením dýh, prken a fošen za použití různých lepidel a jejich chování za požáru (překližky, křížem vrstvené dřevo CLT a lepené lamelové dřevo GLT), viz obr. 1.

Hořlavost dřeva a výrobků na bázi dřeva lze však potlačit jejich zapouzdřením například pomocí desek na bázi sádry nebo jiných podobných materiálů. Zápalnost dřeva ovlivňuje i jeho hustota. Čím je hustota větší, tím dojde k zapálení dřeva později a též pomaleji hoří. Hořlavost dřeva ovlivňuje i jeho vlhkost.

Lze též konstatovat, že dřevěné prvky nelze jednoduše zapálit. Pro jejich samovznícení, tzn. zapálení bez přítomnosti zdroje zapálení, je potřeba povrchová teplota více než 400 °C působící v krátkém až středně dlouhém časovém úseku. I v případě přítomnosti zdroje zapálení musí být povrchová teplota po určitou dobu větší než 300 °C. Protože dřevo vykazuje ve většině případů přijatelné riziko zapálení, je obvykle používáno jako srovnávací materiál pro požární zatřídění jiných materiálů.

Chování prvků na bázi dřeva za požáru je výrazně ovlivněno i jejich tvarem, povrchem, obvodem a celkovými rozměry průřezu. Hořlavost závisí na poměru povrchu k objemu prvků. To se projevuje nejvíce u lehkých dřevěných skeletů s ohledem na subtilnost jejich rámové konstrukce. Z provedených požárních zkoušek víme, že zuhelnatění sloupků a stropnic je přitom velmi rozdílné, viz obr. 2.

Nové výpočty zuhelnatění dřeva podle 2. generace EC 5 se snaží v co největší míře zohlednit vše, co zuhelnatění dřeva ovlivňuje (hustota a orientace vláken dřeva, mezery mezi prvky, spojovací prostředky, rozměry konstrukčních prvků atd.).

Oheň v dřevostavbě se též šíří rychleji, pokud je povrch dřevěných prvků drsný a má mnoho ostrých hran. Z tohoto důvodu se dřevěné prvky někdy hoblují a zaoblují se jejich hrany. S rostoucí výškou dřevostavby je potom vyžadován sprinklerový systém.

 

Obr. 3 – Zkouška požární odolnosti dřevostavby ve velkém měřítku.

NORMATIVNÍ PODMÍNKY
PRO DŘEVOSTAVBY U NÁS

V minulém roce byl na UCEEB ČVUT v Praze ve spolupráci s GŘ HZS, PAVUS, TNK 27, FBI VŠB TUO dokončen dílčí rozborový úkol České agentury pro standardizaci (ČAS) s názvem „Vytvoření normativních podmínek požární bezpečnosti pro větší využití dřeva ve stavebnictví“, na který v současnosti navazuje další dílčí rozborový úkol zaměřený na řešení revize třídění do druhu konstrukčních částí DP1, DP2 a DP3. V zájmu vytvoření těchto podmínek byly vyhodnoceny poznatky o chování dřevostaveb za požáru včetně zkoušek provedených ve středním a velkém měřítku. Na obr. 3 je zobrazena zkouška požární odolnosti dřevostavby na bázi lehkého dřevěného skeletu na požární odolnost 30 minut. Na obr. 4 je potom zkouška sálání tepla z hořící dřevostavby na bázi lehkého dřevěného skeletu s ohledem na možný přenos požáru na sousední objekty.

V zájmu vytvoření podmínek pro větší využití dřevostaveb ve stavebnictví byly maximálně využity i možnosti, které umožňuje evropský a mezinárodní systém požární bezpečnosti a příslušné EN a ISO normy, zavedené do soustavy českých norem. Například ČSN EN 13501-2, která by mohla umožnit náhradu druhů konstrukčních částí DP klasifikací stavebních výrobků a konstrukcí K. Za tímto účelem již bylo provedeno několik požárních zkoušek podle ČSN EN 14135, viz obr. 5. Při požární zkoušce podle této normy se měří teplota na dřevěné desce za protipožárním obkladem dřevostavby. Po ukončení zkoušky je zkušební těleso položeno do vodní lázně a potom je odtržen obkladový materiál, aby se zjistilo, jestli byla dřevěná deska požárem zasažena. Zkoušky v požární laboratoři UCEEB a následně v požární zkušebně PAVUS ve Veselí nad Lužnicí byly provedeny ve spolupráci s firmou Rigips.

V posledním období byl též vyvíjen velký tlak na vytvoření podmínek pro možnou realizaci vícepodlažních dřevostaveb. Ve věstníku č. 12 Úřadu pro normalizaci, metrologii a zkušebnictví ÚNMZ bylo proto již v prosinci 2023 zveřejněno prohlášení agentury ČAS, GŘ HZS a UCEEB ČVUT, že požárně-inženýrský přístup je v ČR možné použít pro dřevostavby bez omezení požární výšky. Požárně-inženýrským přístupem přitom rozumíme přístup, kterým je možné provést detailní analýzu posuzovaného objektu (budovy). Požárně-inženýrský přístup je definován třemi základními charakteristikami:

1. charakteristikou objektu (dispoziční členění, materiálové řešení, dimenze únikových cest, vnitřní prostředí),
2. charakteristikou evakuovaných osob (věkové složení, mobilita, reakce na pokyn k evakuaci),
3. charakteristikou požáru (hořící materiál, jeho chemické složení a množství).

V prosinci 2023 byly potom zavedeny vyhlášením i čtyři základní ISO normy požárně bezpečnostního inženýrství jako ČSN ISO. Na základě požadavku praxe byla následně v roce 2024 zpracována metodika pro navrhování vícepodlažních dřevostaveb, obsahující přehled postupů požárně bezpečnostního inženýrství, které lze použít:

1. postup podle přílohy I ČSN 73 0802,
2. postup v souladu s ISO normami,
3. postup odkazující se na srovnávací metodu INSTA 950, která se používá v severských zemích Evropy.

Protože požárně-inženýrský přístup je pro navrhování vícepodlažních dřevostaveb poměrně náročný, byla v rámci rozborového úkolu agentury ČAS zpracována Příloha K – Specifické požadavky pro stavby s hořlavým konstrukčním systémem (normativní), která je součástí Změny Z1 ČSN 73 0802 ed 2, jež byla vydána 1. 7. 2025 s účinností od 1. 8. 2025. Podle této přílohy je požární výška pro „čistou“ dřevostavbu (s hořlavým konstrukčním systémem) 18 m, místo dosud platných 12 m. Pro kombinovanou dřevostavbu, která má ve spodní části nehořlavý konstrukční systém a v horní části (o výšce max. 15 m) hořlavý konstrukční systém, je potom požární výška max. 22,5 m. Tímto způsobem byly vytvořeny podmínky realizovat obdobné stavby jako v Německu, Rakousku a Švýcarsku. Spodní část vysokých dřevostaveb bývá z betonu, mimo jiné z důvodu tzv. disproporčního kolapsu (kolapsu neúměrného příčině). Použita bývají i betonová jádra s výtahy a schodišti, která dávají budově příčnou tuhost. Nicméně je třeba si uvědomit, že zvýšení požární výšky je jen prvním krokem k možné realizaci vysokých dřevostaveb. Následně potom bude třeba komplexně zajistit jejich požární odolnost, únosnost, tuhost a též akustiku.

ZÁVĚR

Při realizaci novodobých dřevostaveb nebude používáno pouze dřevo. Podle potřeby budou využívány různé betonové a ocelové prvky, či v zájmu tuhé stropní konstrukce kompozitní dřevobetonové stropy. V případě vícepodlažních dřevostaveb se tak ve většině vždy bude jednat o kombinované/hybridní stavby.

Snahou Evropy je vypracovat jednotný evropský kodex norem požární bezpečnosti, jako je tomu v případě evropských norem, řešících požární zatížení a požární odolnost konstrukcí. Při výstavbě dřevostaveb mají s ohledem na jejich požární bezpečnost největší budoucnost masivní tyčové a deskové prvky. Postupy pro navrhování vícepodlažních dřevostaveb, a to až na požární odolnost 120 minut, jsou již zpracovány ve zmíněné 2. generaci Eurokódu 5.

PODĚKOVÁNÍ

Tento článek byl zpracován na základě poznatků získaných v rámci řešení rozborového úkolu České agentury pro standardizaci „Vytvoření normativních podmínek požární bezpečnosti pro větší využití dřeva ve stavebnictví“, jehož řešitelem bylo Univerzitní centrum energeticky efektivních budov ČVUT v Praze.

LITERATURA:

1. ČSN EN 13501-2 Požární klasifikace stavebních výrobků a konstrukcí staveb –
   Část 2: Klasifikace podle výsledků zkoušek požární odolnosti kromě vzduchotechnických zařízení,
   ČAS, Praha 2024.
2. ČSN EN 14135 Obklady – Stanovení požárně ochranné účinnosti, ČAS, Praha 2005.
3. ČSN 73 0802 ed. 2 ZMĚNA Z1 Požární bezpečnost staveb – Nevýrobní objekty, ČAS, Praha 2025.
4. INSTA TS 950 Fire Safety Engineering – Comparative method to verify fire safety design in buildings.