The Impact of Structural and Material Solutions for Glazing Connections on Deformation During Fire

Purpose: The article aims to present the differences between different construction and material solutions for glazed partition walls in terms of fire safety, as described by the displacements created by flames. Introduction: Despite the increasingly stringent requirements concerning fire protection and the use of best available techniques, the number of building fires is constantly increasing. Statistics published by the National Headquarters of the State Fire Service show that public buildings account for a significant proportion of these events. In this type of facilities, appropriate design of partition walls is crucial for maintaining the standards of fire safety. Because of an increasing scale of glazed partitions’ application in the office buildings’ interior arrangement, it is important to note that the fire resistance of the glazings is affected not only by the type or thickness of the fire-resistant glazing but also by the way it is installed, the type of carrying profiles and the sealing materials used. Methodology: The initial stage included design of an original solution for a frameless glass partition. The partition was subjected to fire tests carried out in accordance with PN-EN 1363-1 and 1364-1 standards. The obtained results of the designed partition were subjected to a comparative analysis with other vertical, framed glazed elements of similar dimensions. The comparative analysis relied on the results provided by the fire tests reports for the glazed partition walls in the framed construction made of wood, aluminium and steel. Conclusions: The comparative analysis showed that the structure made of steel sections was characterized by the highest susceptibility to displacement caused by fire, in the range of 200 mm. The occurring deformations significantly differed from the results obtained for the other partitions, out of which the lowest deformation values were obtained for the frameless structure (max. 3 mm) and wooden profiles (max. 11 mm). However, it is worth mentioning that in the case of the wooden structure the deformations were directed towards the outside, and in the other cases, towards the inside of the furnace. The comparative analysis revealed that solutions without a frame, based only on vertical connection of large glazing, provide better results in terms of ensuring fire tightness. This fact may be of considerable importance for the staff evacuation process and fire extinguishing in high-rise office buildings.

Cel: Celem artykułu jest ukazanie różnic pomiędzy różnymi rozwiązaniami konstrukcyjno-materiałowymi przeszklonych ścian działowych w kontekście odporności ogniowej wyznaczanego na podstawie wartości przemieszczeń powstających w nich pod wpływem działania płomieni. Wprowadzenie: Pożary budynków w Polsce to zjawisko przybierające na sile, pomimo coraz bardziej rygorystycznych wymagań ochrony przeciwpożarowej i stosowania nowoczesnych rozwiązań. Analiza szczegółowych statystyk prowadzonych przez Komendę Główną Państwowej Straży Pożarnej pokazuje, że znaczący procent zdarzeń dotyczy budynków użyteczności publicznej. Odpowiednie zaprojektowanie ścian działowych w tego typu obiektach wydaje się być kluczowe dla bezpieczeństwa pożarowego. Ze względu na coraz powszechniejsze stosowanie przegród przeszklonych w projektowaniu przestrzeni obiektów biurowych, warto zwrócić uwagę na fakt, że na odporność ogniową tych witryn ma wpływ nie tylko typ i grubość szkła ogniochronnego, ale również sposób jego mocowania, rodzaj profili nośnych czy użyte materiały izolacyjne i uszczelniające. Metodologia: Wstępnym etapem było zaprojektowanie autorskiego rozwiązania bezramowej konstrukcji przegrody przeszklonej. Przegrodę tę poddano badaniom ogniowym zgodnie z normami PN-EN 1363-1 i PN-EN 1364-1. Otrzymane rezultaty zaprojektowanej przegrody poddano analizie porównawczej z innymi pionowymi, ramowymi elementami przeszklonymi o zbliżonych gabarytach. Do porównania przyjęto wyniki zawarte w raportach badań ogniowych przeszklonych ścian działowych w konstrukcji ramowej wykonanej z drewna, aluminium i stali. Wnioski: Na podstawie analizy porównawczej stwierdzono, że konstrukcję wykonaną z kształtowników stalowych cechowała największa podatność na ugięcie pod wpływem wysokiej temperatury spowodowanej działaniem ognia (wartość rzędu 200 mm). Występujące deformacje znacząco odbiegały od wyników otrzymanych dla pozostałych przegród, z których najmniejsze wartości odkształceń uzyskano dla konstrukcji bezramowej (max. 3 mm) i profili drewnianych (max. 11 mm) – z tym, że w konstrukcji drewnianej odkształcenia następowały na zewnątrz, a w pozostałych przypadkach do wnętrza pieca. Wykonana analiza porównawcza pokazała, że rozwiązania pozbawione ram, a bazujące jedynie na łączeniu pionowym dość dużych przeszkleń, dają lepsze wyniki pod względem zapewnienia szczelności i izolacyjności ogniowej. Może to mieć niebagatelne znaczenie podczas procesu ewakuacji ludzi i gaszenia pożaru w wysokich budynkach biurowych.