9.4.13. Búnaður til að draga úr sprengiþrýstingi

Leiðbeiningar

1 Inngangur

Samkvæmt 9.2.1 gr. byggingarreglugerðar eru meginreglur ávallt ófrávíkjanlegar en viðmiðunarreglur eru frávíkjanlegar með tækniskiptum eða brunahönnun enda sé sýnt fram á að brunaöryggi sé ekki skert og uppfyllt séu meginmarkmið reglugerðarinnar og meginreglur þeirra ákvæða sem vikið er frá.

Í þessum leiðbeiningum eru settar fram almennar viðmiðanir sem Húsnæðis‐ og mannvirkjastofnun (HMS) telur að uppfylli ofangreindar meginreglur. Notkun leiðbeininganna í hverju tilfelli er á ábyrgð eiganda eða viðkomandi hönnuðar eftir því sem við á. Leiðbeiningarnar koma ekki í veg fyrir að aðrar lausnir séu valdar enda séu þær rökstuddar af viðkomandi hönnuðum með fullnægjandi hætti.

2 Almennt um sprengingar og sprengiþrýsting

Markmiðið með þessari grein er að leggja áherslu á að mannvirki þar sem sérstök hætta er talin vera á sprengingu séu þannig hönnuð og byggð að þau hrynji ekki eða laskist verulega af
völdum sprengingar. Hættan á sprengingu getur víða verið fyrir hendi. Sérstaklega þarf að huga að sprengifimu andrúmslofti, en það er blanda eldfimra efna, í formi gass, gufu, úða eða ryks og andrúmslofts þar sem bruni breiðist út um alla blönduna eftir íkviknun. Dæmi um rými og/eða starfsemi þar sem sprengihætta getur verið fyrir hendi:

  • Geymslur með sprengifimum efnum/gösum eða hraðbrennanlegum efnum.
  • Þar sem hætta getur verið á sprengifimu andrúmslofti. T.d. þar sem unnið er með rokgjörn brennanleg efni, brennanlegt gas, duft eða þar sem ryk söfnun er fyrir hendi.
  • Ketilrými og þar sem verið er að vinna gufu undir miklum þrýstingi.
  • Loftpressurými þar sem verið er að vinna loft undir miklum þrýstingi.
  • Getur átt við vélarými og kæli- og frystivélarými.
  • Spennarými og tengivirki, rofarými o.þ.h.

Mynd 1. Dæmi um spregilúgur á sílói

Sprenging er skilgreind sem hröð rúmmálsaukning sem tengist afar kröftugri losun orku út á við, venjulega með myndun mikils hita og losun háþrýstilofttegunda. Í grunninn má skipta sprengingum í tvo flokka skv. eftirfarandi.

  1. Sprengingar þar sem höggbylgjan fer hraðar en hljóðhraði (yfirhljóðssprengingar, e. detonation). Yfirhljóðssprengingar (e. supersonic explosions) myndast af þar til gerðum sprengiefnum, t.d. dýnamít, anfó og TNT. Erfitt er að verjast slíkum sprengingum með þrýstilosun þar sem að mikið tjón verður af fyrstu þrýstibylgju, áður en þrýstilosun virkjast. Í slíkum tilfellum er mikilvægast að hindra það að sprenging verði og gera aðrar viðeigandi ráðstafanir t.d. varðandi staðarval.
  2. Sprengingar þar sem höggbylgjan fer hægar en hljóðhraði (undirhljóðssprengingar, e. deflagration). Undirhljóðssprengingar (e. Subsonic explosions) er kallað þegar það kviknar í t.d. gasskýi, rykskýi eða brennanlegum efnum þannig að eldútbreiðsla sé það hröð að það verður til þrýstibylgja. Við slíkum atburði er hægt að beita þrýstilosun þar sem að þrýstingur byggist hægar upp. Þá losnar þrýstingur út í gegnum veikan hlekk í hjúp viðkomandi rýmis og verndar um leið aðra hluta viðkomandi byggingar og beinir yfirþrýstingi í fyrirfram ákveðna átt.

Mynd 2. Mismunur á yfirhljóðssprengingu, undirhljóðssprengingu og undirhljóðssprengingu með þrýstilosun. Þrýstilosun hefur ekki áhrif á hámarksþrýsting yfirhljóðssprengingar.

Áhersla er lögð á greiningu á hættu á sprengingum og mögulegum sprengiþrýstingi. Eðlilegast er að þessi greining fari fram samhliða hönnun á mannvirkjum og sé því hluti af byggingar- eða framkvæmdarleyfi. Þetta er því samvinna hönnuða og sérfræðinga sem koma að viðkomandi mannvirkjum og starfsemi. Í greininni kemur fram að gera skuli grein fyrir sprengihættu og aðgerðum til að tryggja öryggi vegna sprenginga í brunahönnun.

Um hönnun og greiningu á sprengifimu andrúmslofti skal fara eftir ákvæðum reglugerða um sprengifimt andrúmsloft á vinnustöðum [1] og um búnað og verndarkerfi sem ætluð eru til notkunar í mögulega sprengifimu lofti. Það er gjarnan talað um ATEX greiningar eða ATEX hönnun en skammstöfunin kemur úr tilskipun frá Evrópusambandinu (e. explosive atmospheres). Evrópustaðall er í gildi hér á landi fyrir þessa hönnun ÍST EN 60079 [2].

3 Ráðstafanir til þrýstiminnkunar

Til að ná markmiði greinarinnar þarf að tryggja að ráðstafanir til þrýstiminnkunar verði nægjanlegar svo að byggingar hrynji ekki eða laskist verulega af völdum sprengingar með tilheyrandi hættu fyrir fólk, umhverfi og björgunaraðila.

Rými þar sem sprengihætta er fyrir hendi þurfa að vera þannig staðsett í byggingum að unnt sé að koma fyrir búnaði til þrýstiminnkunar en aðalatriðið er að staðsetja slík rými við útveggi og jafnframt að skilgreina þau sem sér brunahólf. Í sumum tilfellum getur þrýstilosun verið út í stærra rými með nægt rúmmál og styrk til að taka við viðkomandi þrýstingsaukningu, dæmi um slíkt eru spennarými staðsett í bílakjöllurum. Í slíkum tilfellum þarf að framkvæma áhættugreiningu og sýna fram á að meginreglur gr. 9.4.13 séu uppfylltar, í hönnunargögnum viðkomandi mannvirkis.

Rými sem flokkast sem sprengisvæði verða að vera með sprengilúgur, glugga, létta útveggi eða þakhluta sem láta undan við sprengingu. Þessir léttu byggingarhlutar sem notaðir eru til afhleypingar á þrýstingi verða að vera miklu veikari miðað við aðra hjúpfleti rýmisins. Þessir léttu byggingarhlutar geta því ekki verið berandi í þá átt sem sprengiþrýstingur verkar. Í hönnun þarf að útfæra þá í samræmi við þá sprengihættu sem er til staðar. Þessir sprengifletir ættu að snúa að svæðum þar sem engin starfsemi er skilgreind, svo hætta skapist ekki fyrir fólk eða umhverfi. Eftirfarandi forsendur má miða við þegar þrýstilosun frá rými með sprengihættu í einfaldari tilfellum er útfærð [3]. Sjá einnig umfjöllun hér fyrir neðan og hvaða staðla megi notast við.

  • Ráðlagt svæði er a.m.k. 0,03 - 0,10 m2 á hvern 1 m3 af rúmmáli rýmisins [3].
  • Brotstyrkur létta byggingarhlutans (yfirborðsins) ætti að vera á milli 10 – 30 % af styrkleika hjúps rýmisins [3], en ekki sterkari en sem samsvarar u.þ.b. 2 kPa.
  • Þyngd létta byggingarhlutans (yfirborðsins) ætti að vera á milli 6 og 12 kg/m2.
  • Sérstakar kröfur eru í byggingarreglugerð fyrir þrýstingslosun og þrýstiþol ketilrýma. Sjá byggingarreglugerð 112/2012 14.4.1. gr. Þar kemur fram að 20 % af veggflatarmáli skuli vera sprengileið en að í undantekningartilfellum megi nota þakfleti sem sprengileið sem er þá aðskilinn byggingu að öðru leiti.

Taka þarf tillit til vindálags svo léttir byggingarhlutar sem notaðir eru sem sprengilúgur fari ekki af í vondum veðrum.

Dæmi um hentuga fleti til þrýstingslosunar (þegar ekki er notast við sérstakar sprengilúgur eða ventla) eru:

  • Þunnar málmklæðningar
  • Léttir veggir úr timburgrind eða blikkstoðum
  • Einangraðar stálsamlokueiningar
  • Hurðir sem opnast í sömu átt og sprengiþrýstingur
  • Gluggar

Eins og fjallað var um að ofan er nauðsynlegt að sprengiheldir hjúpfletir rýmis með sprengihættu séu mun öflugri en létti hlutinn. Almennt er notast við járnbenta steinsteypu í slíka byggingarhluta en einnig er hægt að byggja slíka veggi t.d. úr stálvirki og stálplötum sem hannað er fyrir viðkomandi þrýsting. Einnig er nauðsynlegt að slíkir byggingarhlutar þoli að fá í sig brak frá sprengingu, sambærilegt við „M“ kröfu skv. ÍST EN 13501-2. [4]

Forðast ætti að nota þök eða þakhluta til afléttingar á þrýstingi, það getur þó verið nauðsynlegt t.d. ef veggfletir hafa ekki nægt flatarmál til að tryggja nægja þrýstingslosun. Skoða þarf afleiðingar þrýstingslosunar um þakfleti vel í hönnun.

Þegar gluggar eru notaðir til afléttingar á þrýstingi verður að taka tillit til glerbrota og mögulegra skemmda og hættu vegna þeirra. Virkni léttra byggingarhluta/flata til afléttingar á þrýstingi ef sprenging verður fer eftir festingunni. Reiknilíkön geta verið notuð til að finna bestu lausnina. Skilgreina þarf öryggisfjarlægðir utan afléttingar svæðis fyrir það svæði sem getur orðið fyrir áhrifum af yfirþrýsting eða brota geta þeyst út frá sprengirými.

Sérstaklega hannaðar sprengilúgur og sprengiventlar eru notuð t.d. á ýmsan búnað, t.d. reykhreinsivirki, síló eða gastanka. Slíkan búnað má einnig nota á rými til sprengilosunar og
hafa þann kost að hafa nákvæmlega skilgreint þrýstiþol og er útfærður þannig að lúgan þeytist ekki burt með tilheyrandi hættu. Einnig er hægt að fá sprengilúgur sem hleypa gasi í gegn en ekki logum. Slíkt getur verið nauðsynlegt þegar þrýstingur er losaður frá búnaði yfir í rými eða svæði þar sem íkveikja getur valdið afleiddum atburði t.d. bruna eða annarri sprengingu. Um slíkan búnað gildir m.a. ÍST EN 14797. [5]

Nánari upplýsingar um hönnun og búnað til að draga úr sprengiþrýstingi má að auki finna í NFPA 68 [6], FM 1.44 [7] eða ATEX 95. [8]

Heimildir

  • [1] Reglugerð nr. 349/2004 um sprengifimt andrúmsloft á vinnustöðum. ATEX. Vinnueftirlitið.
  • [2] ÍST EN 60079-10-1:2009. Explosive atmospheres – Part 10-1: Classification of areas – Explosive gas atmospheres.
  • [3] RPT Gass, „Temaveiledning om oppbevaring av brannfarlig stoff i transport og brukerembalasje stykkgods“. Direktoratet for samfunnssikkerhet og beredskap, 2011.
  • [4] ÍST EN 13501-2:2016 Fire classification of construction products and building elements – Part 2: Classification using data from fire resistance tests, excluding ventilation services.
  • [5] ÍST EN 14797:2006 Explosion venting devices.
  • [6] NFPA 68 Standard on Explosion Protection by Deflagration Venting 2018.
  • [7] FM Global Safety Data Sheet 1-44: Damage-Limiting Construction.
  • [8] ATEX 95 Equipment Directive 94/9/EC on equipment and protective systems intended for use in potentially explosive atmospheres. European Parliament and the Council, 1994.

Yfirlit yfir breytingar sem gerðar hafa verið á leiðbeiningunni:

ÚtgáfaLýsing á breytingu:Dags.
1.0Á ekki við20.03.2022