Ontelotilojen paloturvallisuus: Ontelopalojen ominaispiirteet sekä palojen etenemisen rakenteellinen katkaiseminen ja sammuttaminen

Rakennusten suljetut ja usein piilossa olevat tilat, ontelotilat, muodostavat merkittävän tulipalovaaran. Tässä työssä esitetään yhteenveto kolmiosaisen ontelotilojen palojen tutkimushankekokonaisuuden tuloksista. Hankekokonaisuuden osat ovat Ontelopalojen ominaispiirteet, Ontelopalojen leviämisen katkaiseminen ja Ontelopalojen sammutus. Ne suoritettiin VTT rakennus- yhdyskuntatekniikassa vuosina 2000-2004. Hankekokonaisuuden ensimmäisessä osassa, Ontelopalojen ominaispiirteet, kartoitettiin ontelopalotapauksia ja -tilastoja sekä aiempia alan tutkimuksia samoin kuin tutkittiin ontelopaloja sekä kokeellisesti että mallinnuksen avulla. Tässä osahankkeessa luotiin perusteet ontelotilojen paloturvallisuuden parantamiseksi muuttamalla tilojen teknisiä ratkaisuja paloturvallisemmiksi tunnistamalla ja kuvaamalla ne ontelotilojen ominaispiirteet, jotka ovat kriittisiä ontelotilojen palojen kehittymisen ja leviämisen suhteen. Hankkeen tuloksena saatuja tietoja ja mallinnuskeinoja käytettiin työn jatko-osissa. Tutkimuksessa selvitettyjä asioita ovat mm. miten ontelon eri ominaisuudet, kuten koko, palavan aineen määrä ja laatu, tilaa reunustavat rakenteet sekä tilassa kulkevat virtaukset, vaikuttavat tulipalon kehittymisen ja etenemiseen ontelotiloissa. Tutkitut tapaukset liittyvät pääasiassa seuraaviin ontelotilojen tulipalotapausten kartoituksen perusteella tunnistettuihin tyyppitapauksiin: yläpohjan ontelot, alaslaskettujen kattojen tai nostettujen lattioiden ontelotilat, julkisivujen ja seinärakenteiden ontelot sekä kaksoislasijulkisivujen muodostamat ontelotilat. Hankkeessa Ontelopalojen leviämisen katkaiseminen tutkittiin ontelopalojen leviämisen katkaisemista erilaisten liekkien, lämmön ja savun etenemistä rajoittavien asennusten avulla. Lisäksi esitetään myös joitain muita keinoja rajoittaa ontelopalojen kehittymistä ja leviämistä. Tutkimuksessa käytetään lähestymistapaa, jossa perustana ovat tilaa uhkaava palo ja mahdolliset seuraamukset. Tutkimus nojaa aiemmassa VTT:n tutkimuksessa, Ontelopalojen ominaispiirteet, saatuihin tuloksiin. Useimmat tulokset esitetään konkreettisina rakenteina, osa detaljitasolle asti vietynä. Alalla toimivien suunnittelijoiden ja tuotekehittelijöiden tarpeita silmällä pitäen työssä esitetään myös rakenneratkaisujen perusteita, toiminnallisia edellytyksiä ja periaatteita. Joitain ongelmia koskien tulokset esitetään ehdotuksena suuntaviivoiksi aihetta koskevia keskusteluja ja jatkokehitystyötä varten. Työssä keskityttiin viiteen ongelma-alueeseen: yläpohjan ontelon tulipalot ja räystään vaikutus niihin, palon leviäminen julkisivun tuuletusraoissa, alaslaskettujen kattojen ja nostettujen asennuslattioiden muodostamien ontelotilojen palot, kaksoislasijulkisivurakenteeseen mahdollisesti liittyvät palovaarat ja teollisuushallien tuuletettujen kattojen ontelopalot. Paloteknistä toimintaa tarkastellaan yhdessä kosteusteknisen toimivuuden kanssa, koska ontelojen paloturvallisen rakentamisen perusongelma on juuri palo- ja kosteusteknisten vaatimusten yhtäaikainen toteuttaminen. Hankekokonaisuuden kolmas osa, Ontelopalojen sammuttaminen, käsittelee aktiivisia toimenpiteitä ontelossa alkaneen tai sinne levinneen palon sammuttamiseksi tai rajaamiseksi. Tutkimus on luonteeltaan laskennallinen, ja se perustuu uhkakuville, jotka hankekokonaisuuden aiemmissa osissa on todettu keskeisen tärkeiksi. Laskennallisena työkaluna on käytetty palonsimulointiin tarkoitettua virtauslaskentaohjelmaa Fire Dynamics Simulator (FDS). Tutkituiksi uhkakuviksi valittiin harjakattoisen rakennuksen ullakkotilaan levinnyt palo ja teollisuushallin tuuletettuun kattorakenteeseen levinnyt palo. Tutkitut sammutusmenetelmät olivat luonnollinen tai koneellinen tuuletus, sammutus sprinklerein tai pistosuihkuin sekä sammutuksen ja koneellisen tuuletuksen yhdistäminen. Tutkimuksen keskeisimpänä tuloksena voidaan pitää sitä, että palavaan onteloon on ensisijaisesti pyrittävä johtamaan sammutusvettä, ja ontelo on vasta toissijaisesti pyrittävä raivaamaan auki. Tulos poikkeaa palokuntien tavanomaisesti noudattamasta taktiikasta, jossa ontelon pyritään ensin avaamaan, jotta sammutusvesi voitaisiin kohdistaa palopesäkkeisiin tehokkaasti.