Lekkie konstrukcje wyjmowane – rozwiązanie dla gmachów grożących wybuchem

Normy budowlane regulują obowiązkowe stosowanie lekkich konstrukcji wyjmowanych w pomieszczeniach kategorii A oraz B zagrożenia wybuchowego oraz pożarowego. Najczęstszej to są obiekty górnictwa naftowego oraz gazowego, hutnicze, przemysłu chemicznego, przedsiębiorstwa kompleksu energetycznego, młyny, szpitale itp.

Lekkie konstrukcje wyjmowane: co to jest?

Zasada działania lekkich konstrukcji wyjmowanych polega na tym, żeby w razie wybuchu w środku lokalu szybko obniżyć zwiększające się ciśnienie przez rozhermetyzowanie się części przegród zewnętrznych.

Dla niektórych gmachów istnieje ryzyko, że ciśnienie podczas wybuchu może przekraczać 5 kPa.  W tym razie projektowanie lekkich konstrukcji wyjmowanych jest dokonane tak, żeby w sytuacji nadzwyczajnej rozhermetyzować część fasady albo dachu przy osiągnięciu ciśnienia obliczeniowego wybuchu.

Dla zapewnienia wytrzymałości gmachów podczas wybuchów wewnętrznych mogą stosować się witraże albo płyty warstwowe o rdzeniu z wełny mineralnej jako konstrukcje lekkie wyjmowane.

Lekkie konstrukcje wyjmowane z płyt warstwowych

Lekkie konstrukcje wyjmowane z płyt Ruukki o wełnie mineralnej spełniają najwyższe standardy efektywności energetycznej oraz bezpieczeństwa pożarowego, dlatego mogą być stosowane dla wszystkich kategorii pomieszczeń. Specjalne opracowana technologia łączenia pozwala wyłączyć mostki zimne oraz uzyskać maksymalnie energooszczędną przegrodę zewnętrzną.

W celu zapewnienia bezpieczeństwa ludzi oraz wartości materialnych jak w środku, tak i zewnątrz gmachu, podczas projektowania lekkich konstrukcji wyjmowanych z płyt warstwowych koniecznym jest uwzględniać następujące:

• Płyty oraz łączenia lekkich konstrukcji wyjmowanych powinny być obliczone dla przyjęcia obciążenia wiatrem (ciśnienie oraz wsparcie).
• W razie wybuchu wewnętrznego łączenia płyt powinny stać niezdatnymi do użytku wcześniej, niż nastąpi zniszczenie płyty.
• Konstrukcja z płyt, tworzących lekką konstrukcję wyjmowaną, powinna być połączona w jednolity system.
• Lekka konstrukcja wyjmowana powinna łączyć się do konstrukcji nośnych gmachu, żeby zapewnić szybkie rozhermetyzowanie i w ten samy czas gwarantować, że konstrukcja albo jej część nie zostaną odrzucone na terytoria przyległe.
• Czym lżejsza jest konstrukcja, tym lepiej.
   

Płyty warstwowe Ruukki mogą przyjmować obciążenie miejscowego ciśnienia na powierzchnię powyżej 50 kN/m², co zwykle spełnia obliczeniowe obciążenia podczas wybuchu gazu w środku gmachu.

Projektowanie lekkich konstrukcji wyjmowanych

Fasada lekkiej konstrukcji wyjmowanej o płytach warstwowych wertykalnych

1. Płyta warstwowa Ruukki SPB WB 100 Energy; 2. Listwa dekoracyjna; 3. Lina stalowa ocynkowana Ø8 mm; 4. Wspornik metalowy montażowy Ø10 mm; 6. Śruba oczkowa М20×170; 7. Z-nadproże h=100 mm, t=3,0 mm; 8. U-profil perforowany EA1U80 / EA1U100

Powierzchnię lekkiej konstrukcji wyjmowanej potrzebnie określać przez obliczenie albo przy pomocy poleceń, opisanych w normach i standardach branżowych (DBN, DSTU, NAPB itp.). Na przykład, dla przedsiębiorstw, gmachów oraz budowli do przechowywania albo przetwórstwa zboża DBN V.2.2-8 ustala, że w razie braku obliczenia dla ścian zewnętrznych powierzchnię lekkich konstrukcji wyjmowanych jest koniecznym przyjmować nie mniej, niż 0,03 m² na 1 m³ pomieszczenia o zagrożeniu wybuchowym.

Fasada lekkiej konstrukcji wyjmowanej o płytach warstwowych horyzontalnych

Lekka konstrukcja wyjmowana z płyt warstwowych jest łączona do nośnego szkieletu gmachu przy pomocy gwoździ na beton albo blachowkrętów z podkładką o małej średnice.  Dodatkowo wzdłuż strony długiej lekkiej konstrukcji wyjmowanej są naciągnięte liny stalowe Ø8 mm, przyłączone do zewnętrznej okładzinie płyt klipsami o odstępach 100 mm.  Lina jest łączona na końcach przy pomocy śruby z uchem o kołku, złączonych z kolumnami albo rozporą. Podczas układania liny koniecznym jest zawierać uszy, które nie pozwolą konstrukcji upaść po wybuchu. Cały system łączników lekkich konstrukcji wyjmowanych nakrywa się listwą dekoracyjną, pozwalającą zapewnić atrakcyjność architektoniczną fasady oraz chronić konstrukcję od wpływów atmosferycznych.

Zespoły lekkich konstrukcji wyjmowanych

Obliczenie łączników lekkich konstrukcji wyjmowanych

Dla określenia typu oraz ilości łączników lekkich konstrukcji wyjmowanych specjaliści Rauta wykorzystują program Traypan. Obliczenie składa się z określenia nośności łączników w razie ciśnienia wiatrowego projektowego oraz w razie wybuchu o ciśnieniu w środku gmachu więcej, niż 2 kPa.

Przykład łączników konstrukcji lekkich wyjmowanych płyt warstwowych Ruukki o wymiarach 18×8,8m z odstępem kolumn 6 m jest pokazany niżej.

W razie obciążenia wiatrowego 0,28 kN/m² współczynnik wykorzystania nośności łączników nie przekracza 38,9%.

Przy pojawie obciążenia od wybuchu w 5,28 kN/m² współczynnik wykorzystania nośności łączników zwiększa się do 348,5%.

Obliczenia pokazują, że wykorzystanie 4 wkrętów samowiercących SFS STD14-S19-5.5 jest dostatecznym dla przyjęcia obciążeń wiatrowych, ale w razie wybuchu takie łączniki staną niezdatnymi do użytku oraz zapewnią prawidłowe działanie lekkiej konstrukcji wyjmowanej.