Mõisted - Tulelevik ja Tulepüsivus

Kaasaegses ehituses on tuleohutus üks olulisemaid kvaliteedinõudeid, eriti põhjusel, et puitu ja puitmaterjale kasutatakse üha enam. Sageli tekib aga segadus kahe olulise tuleohutusmõiste tuleleviku ja tulepüsivuse vahel. Kuigi need on omavahel seotud, viitavad need täiesti erinevatele omadustele ja nõuetele ehitusmaterjalide ning konstruktsioonide osas. Alljärgnevalt selgitame, mida kumbki mõiste tähendab, kuidas neid Euroopas hinnatakse ning miks on mõlemad tänapäeva ehituses olulised.

Mis on tulelevik?

Tulelevik kirjeldab materjali käitumist tulega kokkupuutel, ehk kui kergesti materjal süttib, kui kiiresti leegid mööda selle pinda levivad ning kui palju soojust, suitsu ja põlevaid tilkasid materjal põledes eraldab. See on sisuliselt materjali tulele reageerimise omadus (ingl. reaction to fire), mis määrab, millisel määral materjal toidab tule levikut enne üldise ruumipõlengu (flashover) tekkimist. Euroopas kehtib selleks ühtlustatud klassifikatsioonistandard EN 13501-1, mis jagab materjalid tuleleviku seisukohast seitsmesse Euroklassi: A1, A2, B, C, D, E, F. Alates mittesüttivatest (A1) kuni kergesti süttivateni (F). Lisaks põhiklassile lisatakse kaks alamindeksit: s (suitsu eraldumine) ja d (põlevate tilkade teke).

Klass B-s1,d0 on kõrgeim tuleohutusklass puidule, mis tähendab: B - materjal on raske süttivusega (annab tulele väga väikese panuse) s1 - suitsu eraldub väga vähe d0 - põlevaid tilku või osakesi ei teki. Praktilises vaates tähendab see, et kui puitmaterjal töödelda vastava tulekaitsevahendiga ja saavutada B-s1,d0 klass, aeglustub oluliselt tule levik piki pinda ning suitsu tekib minimaalsetes kogustes. See annab hoones viibijatele rohkem aega evakueerumiseks ning päästjatele rohkem aega tulekahjule reageerida. Euroopa ehitusreeglid nõuavad tihti just antud klassi puidupindadele, et tagada inimeste ohutus. Ilma tulekaitse töötluseta on töötlemata puit enamasti klassis D või E klassi.

Mis on tulepüsivus? (REI klassid)

Tulepüsivus (ingl. fire resistance) iseloomustab ehituskonstruktsiooni võimet tulekahju ajal teatud aja vältel säilitada oma kandevõimet, tule- ja suitsupidavust ning soojusisolatsiooni. Tulepüsivust väljendatakse tavaliselt tähtede kombinatsiooniga REI koos minutite arvuga, mis näitab vastupidavuse aega. Tähed REI tähistavad konstruktsiooni peamisi tulekindlusnäitajaid:

• R (Resistance) - kandevõime säilimine: konstruktsioon peab tule mõjul säilitama etteantud koormuse ilma varisemata.
• E (Integrity) - terviklikkus (tihedus): konstruktsiooni läbipõlematus, kus leegid ega kuumad gaasid ei tohi tungida tulepoolselt küljelt läbi konstruktsiooni.
• I (Insulation) - isolatsioonivõime: soojusisolatsioon, kus konstruktsiooni tulevastasel küljel ei tohi temperatuur tõusta ohtlikult kõrgele, takistades liigset soojuse ülekannet.

Näiteks REI 60 klass tähendab, et konstruktsioon peab standardiseeritud tulekatsel vastu pidama vähemalt 60 minutit, säilitades selle aja jooksul nõutud kandevõime (R), tule- ja suitsutiheduse (E) ning soojusisolatsiooni (I) omadused. Teisisõnu, 60 minuti jooksul tulekahju algusest ei tohi sein, lagi või talakonstruktsioon läbi kukkuda, läbi praguneda ega lasta kuumusel teisel pool konstruktsiooni süüdata kõrvalruume. Erinevad ehitised nõuavad erinevaid tulepüsivusaegu vastavalt normidele, tavaliselt on need 30, 60, 90 minutit või enam, olenevalt hoone tüübist ja kasutusest. Tulepüsivuse eesmärk on tagada, et konstruktsioon püsib piisavalt kaua stabiilsena, võimaldades evakueerimise ja tule kustutamise selle aja jooksul.

Oluline on mõista, et tulepüsivus on kogu konstruktsiooni omadus, mitte üksiku materjali (näiteks puit) omadus. Nii võivad mitmed tegurid - materjali tüüp, ristlõige, kaitsekihid - mõjutada, kui kaua üks sein või talade süsteem tulele vastu peab. Näiteks paksust liimpuit- või CLT-plaadist (ristkihtpuit) seinaelemendid võivad oma massiivsuse tõttu saavutada üllatavalt kõrge tulepüsivuse: kolmekihiline massiivne CLT paneel võib ilma katteta saavutada ligikaudu REI 30, sest pealmine puitkiht söestub ja kaitseb sisemisi kihte kandevõime säilimiseks. Samas peab ka selline element lõpuks kuumusele alla vanduma, kui tuli kestab kauem kui selle loomulik tulepüsivusaeg.

Mis on K-klassid (näiteks K1 10, K2 30)?

Lisaks REI klassidele kasutatakse puithoonete tulekaitses sageli K-klasse, mis tähistavad ehitise pinnakatte tulekaitsevõimet. K-klass (mõnikord nimetatakse ka kaitsekatte klassiks) näitab, kui kaua suudab seina või lae pinnakate kaitsta allolevat konstruktsiooni süttimise ja kuumenemise eest. See on eriti oluline puidust kandekonstruktsioonide puhul. K-klassiga kattel on justkui nn. ohvrikiht, mis võtab tule esimesed löögid enda kanda, hoides konstruktsiooni mõnda aega puutumata. Standard EN 13501-2 defineerib kaks kategooriat: K1 ja K2, ning ajaintervallid 10, 30 või 60 minutit. Sõltuvalt katse tingimustest ja aluspinnast klassifitseeritakse kattematerjal järgmiselt: K1 10 või K2 10, K2 30, K2 60 jne. Siin tähendab number minuteid, mille vältel kate peab pakkuma kaitset, samal ajal kui K1 vs K2 viitab sellele, millistel aluspindadel ja tingimustel katset on tehtud (K1 on rangem klass piiratud aluspinnaga ja K2 laiemalt üldisem kasutus).

Praktilised näited: Katteliigi K2 10 korral peab pinnakate tagama, et vähemalt 10 minuti jooksul tulekahju algusest ei tõuseks temperatuur kohe katte taga ohtlikult kõrgele ega süütaks allolevat materjali. K2 30 nõuab 30-minutilist kaitset ja K2 60 vähemalt 60-minutilist kaitset. Näiteks kui seinale on paigaldatud K2 60 klassiga kaitsekatte (nt spetsiaalne tuletõkkekipsplaat) kiht, siis peab see kate 60 minuti jooksul püsima paigal ilma läbivarisemiseta ning hoidma temperatuuri selle taga kontrolli all. Keskmine temperatuur konstruktsiooni pinnal katte taga ei tohi ületada ümbritsevat temperatuuri rohkem kui 250 °C võrra. Samuti ei tohi katse lõpus katte taga olev konstruktsioon (nt puidupind) olla süttinud või söestunud.

K-klasside olulisus puidule: Puitkonstruktsioonide puhul tähendab see, et näiteks kipsplaat või muu tulekindel vooderdis toimib kaitsva kihina, ostes puidule lisaaega enne, kui tuli jõuab puidu ennast sütitada või selle kandevõimet nõrgestada. Tihti nõutaksegi mitmekorruselistes puithoonetes, et puittalad ja seinad oleksid kaetud K 230 või K 260 klassi voodriga, et saavutada vajalik tulepüsivus. Uuringud ja katsed on näidanud, et isegi piisavalt paks puitlaudis ise võib toimida tulekaitsekattena: näiteks 27 mm paksune täispuidust vooder vastab klassile K 230, ja kaks kihti sellist laudi (kogupaksus ~54 mm) võivad pakkuda kaitset 60 minutiks ehk klassi K2 60 ulatuses. Samuti on leitud, et ühekihilise kipsplaadi (tulekipsplaadi) lisamine CLT seinale suurendab selle tulepüsivust umbes poolteist korda. Kui ilma katteta element oli REI 60, siis ühe kihiga kipsplaati saavutati REI 90, mis illustreerib K-klassiga katte efektiivsust.

Kuidas tulelevik ja tulepüsivus koos mõjutavad tuleohutust?

Tulelevik ja tulepüsivus on hoone tuleohutuse kaks külge, mis täiendavad teineteist. Kõrge tuleohutustasemega hoones peavad materjalid ja konstruktsioonid vastama mõlemale aspektile:

• Hea tuleleviku klass tähendab, et materjal ei sütti kergesti ega levita tuld kiirelt ning see aeglustab tule arengut hoones tulekahju algfaasis, andes inimestele aega põgeneda ja vähendades kahjusid.
• Hea tulepüsivus tähendab, et isegi kui tulekahju kestab, säilib hoone konstruktsioon piisavalt kaua, takistades tule levikut teistesse ruumidesse ning ennetades hoone varisemist.

On oluline mõista, et need kaks omadust võivad materjalide puhul erineda, ning mõlemad peavad olema tagatud. Näiteks võib tuua terase ja puidu võrdluse. Teras on materjalina mittesüttiv ja seega Euroklassi järgi A1 (suurepärane tuleleviku osas, üldselt mitte toites tuld). Kuid paljas terastalade konstruktsioon kaotab juba ~500 °C juures poole oma tugevusest ning kuumeneb tulekahjus väga kiiresti, mistõttu ilma lisa kaitseta võib teraskonstruktsioon väga lühikese ajaga järele anda. Ehk ei vasta tulepüsivuse nõuetele isegi kui reaktsiooniklass on A1. Puit seevastu on küll põlev materjal (näiteks kuusk on Euroklassis D ehk süttib suhteliselt kergesti), kuid massiivne puittala või CLT-paneel söestub pinnalt ja võib kandevõimet säilitada tules üllatavalt kaua. Tihti isegi kauem kui kaitsmata terastalad, enne seda kui paneel läbi põleb. On dokumenteeritud juhtumeid, kus põlengu järel jäi puittala veel kandma, samas kui naabruses olnud kaitsmata terastalad kõikusid või varisesid. Antud näide rõhutab, et hea tulelevikuklass ei tähenda automaatselt head tulepüsivust ja vastupidi. Seetõttu peavad projekteerijad ja insenerid alati arvestama mõlemaga.

Praktikas tähendab see, et puithoonete puhul tuleb puidu süttivuse vähendamiseks rakendada erimeetmeid (nt immutada puit tulekaitseainega, kasutada mittesüttivaid pinnakatteid) ja samal ajal tagada konstruktiivne tulekindlus (nt dimensioneerida talad suurema ristlõikega, et tekiks söestuv kaitsekiht, või kaitsta kandvad osad kipsplaatidega). Euroopa ehitusnormid sisaldavad nõudeid nii materjalide tuleklassi kui konstruktsioonide tulepüsivuse osas, mistõttu tuleb tihti terviklahendus planeerida nii, et mõlemad nõuded oleksid täidetud. Näiteks puitmaja laetalade puhul võib lahendus olla: talad ise on piisavalt suured ja vajadusel töödeldud, et saavutada R60 kandevõime, ning need on alt kaetud B-s1,d0 klassi tulekaitse aone või kipsplaatlagiga, mis vastab K2 30 nõudele – niimoodi on nii tule levik piiratud kui ka kandekonstruktsioon kaitstud vähemalt pooleks tunniks.

Eksperdid rõhutavad, et kumbagi aspekti ei tohi alahinnata. Kui materjal süttib ja levitab tuld kiiresti (kehva tulelevikuga), võib tulekahju levida enne, kui konstruktsiooni tulepüsivus üldse kuidagi esile kerkiks. Vastupidi, kui materjal on mittesüttiv, kuid konstruktsioon on nõrk, võib hoone variseda enne, kui tuli kaugemale jõuab. Seetõttu tuleb alati valida materjalid ja ehituslahendused, mis on testitud nii reaktsioonile tulele kui tulekindlusele vastavalt konkreetsele olukorrale.

Kokkuvõte

Tulelevik ja tulepüsivus on kaks erinevat tuleohutusnäitajat: esimene näitab, kui palju materjal panustab tule kiirele levikule, teine aga seda, kui kaua konstruktsioon tulele vastu peab. Puitmaterjalide laialdasema kasutuse korral on nende mõistete eristamine väga tähtis ning kõrge tuleohutuse saavutamiseks peab üheaegselt piirama tule levikut (hea Euroklass) ja säilitama konstruktsiooni stabiilsuse (piisav REI). Lisaks tuleb puitehitistes arvestada K-klassidega, mis lisavad kolmanda mõõtme, olles pinna kaitse kestus enne, kui tuli suudab tungida sügavamale konstruktsiooni. Kui kõik kolm aspekti - tulelevik, tulepüsivus ja kaitsekatte kestus on lahendatud, võib puit olla väga turvaline ja vastupidav ehitusmaterjal ka kõrgemates hoonetes.

Positiivne on see, et uued tehnoloogiad ja tooted võimaldavad puitu üha paremini tulekindlaks muuta. Näiteks on saadaval innovatiivseid tuleaeglusteid, nagu SPFR100, mis võimaldab puidul saavutada kõrgeim tuleleviku klassi (B-s1,d0) ning hõlbustab ka K-klasside nõuete täitmist, olles seejuures keskkonnasõbralik ja säilitades puidu loomuliku esteetika. Selliste lahenduste abil saab Euroopa kontekstis ühitada puidu arhitektuurse atraktiivsuse ja jätkusuutlikkuse kõrgete tuleohutusnõuetega, mis on üha olulisem nii regulaatorite kui ka avalikkuse silmis. Lõpuks tagab tuleleviku ja tulepüsivuse nõuete kooskõla selle, et hoones on tulekahju korral aega elude päästmiseks ning hoone konstruktsioon annab võimaluse tulekahju kontrolli alla saada enne, kui see kogu hoone peaks hävitama.

• Jaa: