How industrialised timber used in timber-framed houses behaves in a fire

De câte ori avem un articol despre case din lemn există cel puțin o persoană care comentează apocaliptic despre finalul în flăcări al casei. Și totuși, case pe structură din lemn se fac în toată lumea, nu doar la noi. Ba mai mult, în alte părți ale lumii lemnul pare să înlocuiască tot mai mult materialele clasice de construcție. Deja nu mai vorbim doar despre case ci despre construcții cu multe etaje sau despre structuri civile și industriale impresionante ca dimensiuni. Mă gândesc că cei care fac aeroporturi, hoteluri sau săli de spectacol pe structuri din lemn, au argumente solide și nu se hazardează, riscând să apară în prime-time la știri doar de dragul de a construi cu lemn.

Despre rezistența acestor structuri la foc am vorbit cu specialiști de la Dimmer, constructor de case pe structuri din lemn din Comănești. Ei ne-au spus despre modul de obținere a grinzilor folosite la structură, despre tratamentele de ignifugare și despre reglementările care trebuie respectate pentru a putea construi atât în țară, cât și în Europa. Despre comportamentul lemnului la foc am găsit informații și la ei on the blog.

Reglementări europene privind construcția caselor pe structură de lemn

Firmele care construiesc case pe structuri de lemn de ani de zile, în țară sau în țările Europei, nu construiesc la întâmplare. Există standarde și reglementări care trebuie respectate pentru ca cei care le locuiesc sau folosesc construcția să fie în siguranță. Condiția pentru a avea o casă bine făcută și sigură este să se lucreze cu firme specializate care respectă standardele în vigoare și garantează pentru lucrarea făcută.

Standard EN 1995 or Eurocode 5: Design of timber structures, pe scurt E5, este documentul european care reglementează construcțiile din lemn. Decizia 2000/367/CE este un alt document european de referință care stabilește clasele de performanță a materialelor pentru capacitatea de protecție împotriva incendiilor.

Documentele valabile la nivelul CE sunt dublate de norme naționale care primează, dacă sunt mai restrictive. Totul este gândit în folosul beneficiarului de aceea este aleasă întotdeauna reglementarea mai dură, mai drastică. Și în România construirea pe structuri din lemn este legiferată, Legile 307/2006, 212/1997 și OG nr. 114/2000 fiind cele ce trebuie respectate. Un normativ foarte important pentru securitatea la incendiu este P188 of 1999 updated.

Comportamentul lemnului la foc comparativ cu oțelul și betonul

Studiind arderea lemnului, specialiștii au demonstrat că, la temperaturi de 225-250ºC dezvoltate de o flăcăra de gaz, lemnul începe să ardă, dar arderea încetează la îndepărtarea flacării. Începând cu 250°C și pana la 270ºC, lemnul arde și dacă flacăra este îndepărtată, iar în intervalul de temperatură 330-520ºC, arde spontan. Lemnul dens și umed arde mai greu decât cel ușor și uscat.

Elementele de structură ale caselor de lemn sunt din grinzi lamelare. Sunt dense, grele și masive, având temperatura de aprindere și de ardere mai mare. Grinzile sunt făcute prin încleierea mai multor straturi de lemn suprapuse ceea ce face ca arderea să avanseze greu. Stratul de cărbune format la exterior, pe măsură ce lemnul arde, se comportă ca un izolator termic foarte eficient. Lemnul în sine este un izolator termic foarte bun astfel încât, dacă la exterior temperatura lemnului ars este de 1000°C, în interiorul grinzii vor fi doar 40°C . Este motivul pentru care clădirile cu elemente structurale din lemn foarte groase nu se prăbușesc ușor când ard. Căderea se produce just când secțiunea de lemn nears este foarte redusă și nu mai poate susține greutatea construcției.

Un rol în încetinirea și chiar oprirea propagării focului în lemnul stratificat (lamellar beams, CLT) îl au tratamentele de ignifugare și adezivul folosit la încleiere. Impregnarea lemnului cu soluții care opresc arderea (sodium silicate, de exemplu) și folosirea unor adezivi cu capacitatea de a opri înaintarea focului în interiorul grinzi pot face ca grinda să nu se aprindă sau să ardă foarte puțin și doar la suprafață.

Spre deosebire de lemn, oțelul folosit la elementele structurale este mult mai puțin rezistent la foc. Lemnul arde treptat, de la exterior spre interior, partea nearsă continuând să susțină sarcina.  Oțelul însă își modifică caracteristicile mecanice la temperaturi mai mari de 200ºC, iar peste 600ºC nu mai preia eforturi, existând pericol real de prăbușire. La betonul armat, rezistența mecanică este determinată de grosimea stratului de beton care protejează de foc barele metalice din interior. Dar în beton transferul de căldură este mai rapid decât în lemn, iar căldura ajunge repede la metal. La temperaturi ridicate metalul își pierde din rezistență și nu mai poate susține cantitatea mare de beton, prăbușind-se. În article on the Dimmer website este prezentată o fotografie veche făcută după un incendiu. Imaginea surprinde grinzile de oțel „îndoite” de temperatura ridicată peste o grindă de lemn arsă rămasă în picioare.

Comportamentul la foc al pereților prefabricați

Pereții prefabricați sunt formați din mai multe straturi de materiale care pot întârzia sau chiar opri arderea. Vată bazaltică este un izolator folosit frecvent la formarea pereților prefabricați pentru că nu arde. Pe lângă proprietățile foarte bune de izolator termic, vata bazaltică rezistă 2 ore la 1000ºC, după care începe să se topească. Cu toate că pare greu de crezut și panourile izolatoare din  fibră de lemn sunt foarte rezistente la foc. Testul la foc, pe care îl puteți vedea here, o demonstrează.

Din datele publicate de ISU, un sfert din incendii au loc în locuințe, fie ele de beton, cărămidă sau lemn. Improvizațiile electrice sunt principala cauză, urmate de neglijență și necurățarea coșurilor de fum. Nu pereții sunt cei care se aprind prima dată, ci mobilierul, pentru că stratul de lac, dacă nu este ignifug, accentuează arderea.

Wood fireproofing treatments

Lemnul folosit în structurile caselor din lemn este tratat pentru a-i crește rezistența. Se folosesc substanțe speciale pentru a-l face rezistent la insecte, umiditate, ciuperci, mucegaiuri și foc. În urma tratării cu substanțe ignifuge, lemnului îi crește rezistența la foc, propagarea focului încetinește, iar jarul devine mai ușor de stins. Tratarea elementelor se face după ce prelucrările mecanice s-au încheiat pentru ca lemnul să nu mai suporte alte transformări care ar scădea eficiența ignifugării. Tratarea poate fi făcută prin imersie, pensulare sau pulverizare. Uneori, elementele din lemn sunt tratate sub presiune, în autoclave, lemnul devenind mai dens și mai dur, deci și mult mai rezistent la foc.

Producătorii de case din lemn apelează și la tehnici de prelucrare mecanică care sunt dovedite că încetinesc propagarea focului. De exemplu, stâlpii și elementele de susținere ai pereților nu au muchiile drepte. Profilul este rotund pentru că propagarea focului pe un astfel de profil este mult mai înceată decât pe muchia dreaptă.

În lume se fac tot mai multe construcții pe structuri din lemn și mentalitatea oamenilor se schimbă. Un exemplu în acest sens este Marea Britanie. Până în 1996, regulile erau foarte stricte și nu erau permise construcții din lemn înalte pentru că, de-a lungul timpului, Anglia s-a confruntat cu incendii care au distrus orașe întregi. Acum, în Londra este un imobil funcțional de 8 etaje, cu structură integrală din lemn. Rezistență lemnului industrializat și tratamentele de ignifugare la care este supus au dus la schimbarea legislației și recâștigarea încrederii în lemn.