Požár ve Veselí 2011
2. 12. 2011
Dne 15. září 2011 ve Veselí nad Lužnicí hořelo. Hořelo však schválně – odborníci vyvolali experimentální požár budovy. Hlavním cílem bylo prověřit bezpečnost prvků protipožární konstrukce administrativních budov. Prof. František Wald z ČVUT budovu spolu se svými doktorandy navrhli tak, aby odolala rozsáhlému požáru po dobu více než jednu hodinu. Podobné experimenty jsou nesmírně důležité, neboť umožní posouzení, zda teoretické modely „sedí“ na realitu, a nakonec ovlivňují stavební normy a bezpečnost nových budov. Pokusy současně souvisejí s pádem budovy WTC 7 dne 11. září 2001 po teroristických útocích v New Yorku. Záhadný pád právě této budovy měl zřejmě na svědomí požár, který ovlivnil pevnost nosné konstrukce jinak, než jak předpokládal projekt.
Londýn, rok 1990. Před otevřením administrativní budovy
Broadgate vypukl gigantický požár, který změnil pohled na konstrukce.
Prof. Ing. Wald František, CSc., Katedra ocelových a dřevěných konstrukcí, Stavební fakulta ČVUT v Praze: Výrazně přispěl ke zvýšení požární odolnosti celosvětově.
V Broadgate se stalo něco, s čím nikdo nepočítal: prvky konstrukce se při požáru chovaly zcela jinak než ve zkušebnách.
Ing. Tomáš Jána, Katedra ocelových a dřevěných konstrukcí, Stavební fakulta ČVUT v Praze: My si můžeme ověřit únosnost a mechanické chování jednotlivých prvků. To znamená, že vezmeme jeden nosník, umístíme jej do pece, ohříváme plamenem. Takový nosník lze zatížit a odečítat jeho průhyb, teplotu atd. To vše je celkem snadné, ale konstrukce budovy je vždy složena z většího množství takových prvků a ověřit si chování konstrukce jako celku lze pouze při takovýchto požárních zkouškách na skutečných objektech.
Novým impulsem k provedení zkoušek se staly také události 11. září 2001. Po kolapsu budov Světového obchodního centra číslo 1 a 2 se zřítila i budova číslo 7. To bylo podivné, protože do ní nenarazila letadla a dalších padesát budov zasažených troskami zůstalo stát. Analýzy brzy objasnily pád dvojčat, ale důvod zřícení sedmičky stále zůstával záhadou. Několikaleté testy nakonec ukázaly, že příčina spočívala v porušení přípojů nosníků po sedmihodinovém požáru, který putoval budovou, živen naftou záložních generátorů.
Prof. Ing. Wald František, CSc., Katedra ocelových a dřevěných konstrukcí, Stavební fakulta ČVUT v Praze: Putující požár jako fenomén se ale začal studovat až po 11. září.
Reálné zkoušky chování budov při požárech jsou neobyčejně nákladné, a proto se každoročně na celém světě koná pouze jedna až dvě. Zdálo by se, že v době superpočítačů jsou zbytečné, navrhují se však nové odvážné konstrukce, a je třeba ověřit, jak se chovají ve skutečnosti.
Ing. Eva Dvořáková, Katedra ocelových a dřevěných konstrukcí, Stavební fakulta ČVUT v Praze: Ať jsou výpočetní metody jakkoliv sofistikované, nikdy nám neposkytují informaci o skutečném stavu. Kdežto experimenty nám vždycky ukážou cestu toho, jak se to bude chovat ve skutečnosti.
V České republice vědci takový experiment uskutečnili v roce 2008 v Mokrsku. Po tříleté pauze se letos experiment do Česka vrátil – v požární zkušebně ve Veselí nad Lužnicí.
Ing. Kamila Horová, Katedra ocelových a dřevěných konstrukcí, Stavební fakulta ČVUT v Praze: Je to experimentální budova, ale je to typ administrativní budovy. Měl by to být nejužívanější typ. Je pravda, že to, co se tam zkouší nějaké prvky, přípoje. Už se zkoušely, jsou běžné. Nějaké jsou novinky, které se u nás moc nepoužívají.
Pro vědeckou komunitu to byla veliká událost. Sledovat chování budovy při experimentu přijeli lidé z takřka celého světa. Ve Veselí jich bylo asi čtyři sta. Na rozdíl od jednopatrové budovy v Mokrsku postavili vědci ve Veselí dvě podlaží, přičemž v horním z nich uskutečnili experiment s putujícím požárem. Ten totiž na budovu působí jinak než prostorový požár, kdy vše vzplane najednou.
Prof. Ing. Wald František, CSc., Katedra ocelových a dřevěných konstrukcí, Stavební fakulta ČVUT v Praze: Nejznámější pro putující požáry – pro aplikaci a bohužel i pro ověření v praxi – jsou ropné těžní plošiny. Jde o největší ocelové konstrukce současnosti. My připravujeme další poznatky i pro běžné administrativní a obytné budovy.
Ukázalo se, že počítačový model poměrně přesně odhadl nejvyšší teplotu. Předpověď byla 830 °C a ve skutečnosti dosáhla jen o 30 stupňů výše. Horší to bylo s odhadem času. Počítač stanovil nejvyšší teplotu na třicátou minutu, skutečnost jej ale předběhla o pět minut.
Ing. Eva Dvořáková, Katedra ocelových a dřevěných konstrukcí, Stavební fakulta ČVUT v Praze: Řekla bych, že pokud by se výsledky lišily o více než pět minut, už by se dalo mluvit o tom, že to modelování není docela přesné. Proto se budeme snažit vytvořit si na základě této zkoušky vlastní model, který by měl být přesnější.
Cílem zkoušky v nižším patře má být působení prostorového požáru na konstrukci běžné administrativní budovy. Stropní deska je proto zatížena pytli se štěrkem, což simuluje běžné užitné zatížení, tedy podlahy, příčky a nábytek. Teplotu v měřících čidlech budou nepřetržitě zaznamenávat počítače.
Je odpoledne 15. září 2011. Hasiči uvnitř zapalují hranice pečlivě vysušeného borového dřeva. Pokud budova při požáru spadne jako v Mokrsku, budou k dispozici detailní záznamy.
Ing. Václav Smítka, Katedra speciální geodézie, Stavební fakulta ČVUT v Praze: Každých pět minut se skener spustí od začátku a nasnímá spodní patro hořícího objektu. Laserové skenování je metoda bezkontaktního určování souřadnic. Pomocí této metody provádíme dynamickou zkoušku deformace vnějších plášťů budovy.
Uvnitř budovy velmi rychle vzrostla teplota. Stropní nosníky změkly a začaly se deformovat. Zhruba v padesáté minutě všechny vyděsil podivný zvuk.
Prof. Ing. Wald František, CSc., Katedra ocelových a dřevěných konstrukcí, Stavební fakulta ČVUT v Praze: Explodoval ocelobetonový sloup. V betonu je totiž zhruba padesát procent volné vody, která se při ohřátí na 900 °C rozpíná. Tlaky mohou být tak veliké, že se ocelový plášť sloupu poruší. Nosnou funkci a tím i celou stavbu by to ale nemělo ovlivnit.
Což se také potvrdilo. Budovou to při výbuchu mírně otřáslo a nosníky nadále pokračovaly v prohýbání.
Ing. Pavel Zíma, Centrum experimentální mechaniky, Ústav teoretické a aplikované mechaniky AV ČR: Průhyb vzrostl na 78 cm uprostřed a na kraji, kde jsou nejblíže dva sloupky, tam je 45 cm průhyb.
Maximální průhyb nakonec činil 82 centimetry. To v části s nejvyššími teplotami. Stropní betonová deska praskla a trhlina podél zadní stěny budovy narostla na několik metrů.
Prof. Ing. Wald František, CSc., Katedra ocelových a dřevěných konstrukcí, Stavební fakulta ČVUT v Praze: No, prasklina je velká, ale jak velká je, to poznáme zítra, až na to budeme moci vstoupit.
Vědci při zkoušce získali tolik dat, že jejich zpracování potrvá ještě celý následující rok. Přesto jsou už zhruba dva měsíce po zkoušce známy první výsledky.
Ing. Tomáš Jána, Katedra ocelových a dřevěných konstrukcí, Stavební fakulta ČVUT v Praze: Například jsme si ověřili, že pokud proti požáru chráníme alespoň část ocelobetonové konstrukce, například nějakým protipožárním nástřikem, nátěrem nebo protipožárním obkladem, tak i takováto částečná ochrana zajistí mnohem lepší chování celé konstrukce.
Místa, kde se nosník opírá o sloup, vědci opatřili protipožární ochranou o délce pouhých 50 cm. To stačilo, aby přípoj po celou dobu požáru nepřekročil teplotu 350 °C, zatímco nechráněný střed nosníku se rozpálil až na 950 °C.
Ing. Tomáš Jána, Katedra ocelových a dřevěných konstrukcí, Stavební fakulta ČVUT v Praze: Kdybychom ty přípoje neochránili, nosník by sice teoreticky celý průběh požáru vydržel, ale přípoje by se mohly porušit. My takto ochraňujeme jen nejslabší článek konstrukce, a tím zvyšujeme celkovou požární odolnost.
V létě příštího roku vědci dokončí návod, jak navrhovat nové ocelobetonové konstrukce odolné proti požáru, výbuchu a zemětřesení. Pokud vše půjde dobře, výsledky se za dva roky využijí v praxi na celém světě.
Prof. Ing. Wald František, CSc., Katedra ocelových a dřevěných konstrukcí, Stavební fakulta ČVUT v Praze: V Česku se takovýchto administrativních budov staví relativně málo. Boom výstavby takových objektů je v současné době v Číně a jihovýchodní Asii. Proto se to nejvíce projeví právě tam.
Ing. Eva Dvořáková, Katedra ocelových a dřevěných konstrukcí, Stavební fakulta ČVUT v Praze: Proto každý ten experiment, který v současnosti probíhá, se zaměřuje na něco nového. Není to nic, co se opakuje, co už by bylo nějakým mrháním časem. To, co tu děláme, je tedy nová věc, která ještě není pokryta normami.
Jen v Evropě každý rok vzplane na 2,5 milionu požárů. Tisíce lidí při tom přijdou o život. Pokud jen některé z nich v budoucnu zachrání experiment ve Veselí nad Lužnicí, pak tato snaha měla smysl.