Strona główna » Poradniki techniczne » Temperatura krytyczna stali i wskaźnik masywności U/A – jak dobrać grubość zabezpieczenia ogniochronnego

Kategorie

Temperatura krytyczna stali i wskaźnik masywności U/A – jak dobrać grubość zabezpieczenia ogniochronnego

Data dodania: 07-10-2026

Temperatura krytyczna i wskaźnik masywności U/A decydują o grubości farby pęczniejącej, natrysku i płyt. Pokazujemy wzór z PN-EN 1993-1-2, tabelę U/A dla popularnych profili i przykład odczytu grubości z oceny technicznej.

W skrócie: Temperatura krytyczna stali to temperatura, przy której element przestaje przenosić obciążenie w pożarze. Zależy od stopnia wykorzystania nośności μ₀ – według PN-EN 1993-1-2 od ok. 458 °C (μ₀ = 0,9) do ponad 700 °C (μ₀ = 0,2); bez obliczeń przyjmuje się często 500 °C. Wskaźnik masywności U/A to obwód nagrzewany podzielony przez pole przekroju – im większy, tym szybciej profil się nagrzewa. Z tych dwóch wartości i wymaganej klasy R odczytuje się grubość zabezpieczenia w tabelach oceny technicznej (ETA).

Temperatura krytyczna stali i wskaźnik masywności U/A – poradnik MT Technika

W tym poradniku

Jak stal nagrzewa się w pożarze

Odporność ogniową bada się w piecu, w którym temperatura rośnie według krzywej normowej (pożar standardowy wg EN 1363-1 i ISO 834). Po 15 minutach gazy mają ok. 739 °C, po 30 minutach – ok. 842 °C, a po godzinie – ok. 945 °C.

Krzywa normowa pożaru standardowego ISO 834 – temperatura gazów w piecu w czasie badania

Krzywa normowa: temperatura gazów w piecu badawczym. Pas 500–600 °C to typowy zakres temperatury krytycznej stali

Stal nie płonie, ale dobrze przewodzi ciepło i w wysokiej temperaturze traci wytrzymałość. Według PN-EN 1993-1-2 efektywna granica plastyczności stali konstrukcyjnej zmienia się tak:

Temperatura stali	400 °C	500 °C	600 °C	700 °C	800 °C
Granica plastyczności (wartość w 20 °C = 100 %)	100 %	78 %	47 %	23 %	11 %

Niezabezpieczony smukły profil nagrzewa się na tyle szybko, że temperaturę krytyczną osiąga zwykle po kilkunastu minutach pożaru. Dlatego klasy R 30 i wyższe wymagają izolacji – farby pęczniejącej, natrysku albo płyt.

Temperatura krytyczna – co to jest i od czego zależy

Temperatura krytyczna (θ_cr) to temperatura, przy której element stalowy – pod obciążeniem działającym w czasie pożaru – traci nośność. Nie jest stałą materiałową: zależy od tego, jak bardzo element jest wykorzystany. Opisuje to stopień wykorzystania μ₀ – stosunek efektu obciążeń w sytuacji pożarowej do nośności elementu na początku pożaru.

θ_cr = 39,19 · ln [ 1 / (0,9674 · μ₀^3,833) − 1 ] + 482PN-EN 1993-1-2, wzór (4.22) – dla elementów, w których nie decyduje utrata stateczności ani ograniczenie odkształceń

Wykres temperatury krytycznej stali w zależności od stopnia wykorzystania nośności według PN-EN 1993-1-2

Im mniej obciążony element, tym wyższa temperatura krytyczna – i cieńsze zabezpieczenie

Stopień wykorzystania μ₀	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
Temperatura krytyczna	664 °C	620 °C	585 °C	554 °C	526 °C	496 °C	458 °C

Co z tego wynika w praktyce:

Temperatura krytyczna nie zależy od klasy R. Klasa (R 30, R 60…) mówi, jak długo stal ma pozostać poniżej θ_cr, a nie ile ta temperatura wynosi. Pytanie „jaka temperatura krytyczna dla R 60” to częste nieporozumienie – dla R 30 i R 120 przy tym samym wykorzystaniu θ_cr jest taka sama, różni się tylko wymagana grubość zabezpieczenia.
Nie zależy też od gatunku stali (S235, S355) – we wzorze występuje tylko μ₀. Gatunek wpływa na nośność, a więc pośrednio na μ₀.
500 °C bez obliczeń – częste założenie, gdy konstruktor nie podał wartości. Jest bezpieczne, dopóki μ₀ nie przekracza ok. 0,79 (przy μ₀ = 0,8 θ_cr to już 496 °C). Wyższą temperaturę, np. 550–620 °C, można przyjąć tylko na podstawie obliczeń konstruktora – a to często pozwala wyraźnie zmniejszyć grubość farby.
Elementy narażone na wyboczenie lub zwichrzenie (smukłe słupy, belki bez stężeń) – temperaturę krytyczną wyznacza konstruktor dokładniejszą metodą; wzór (4.22) ich nie obejmuje.

Wskaźnik masywności U/A – jak go policzyć

Szybkość nagrzewania profilu zależy od tego, ile powierzchni przyjmującej ciepło przypada na objętość stali. Opisuje to wskaźnik masywności U/A (w normach także A_m/V) – obwód nagrzewany U [m] podzielony przez pole przekroju A [m²], wynik w m⁻¹. Profile masywne mają ok. 50–120 m⁻¹, smukłe – 250 m⁻¹ i więcej.

Obwód nagrzewany przekroju dwuteowego w obrysie i w skrzynce przy ogrzewaniu z 4 i 3 stron – wzory na U

Obwód U zależy od rodzaju zabezpieczenia (obrys albo skrzynka) i od liczby stron, z których działa ogień

W obrysie – zabezpieczenie idzie po kształcie profilu: farby pęczniejące i natryski nakładane po obrysie.
W skrzynce – obwód prostokąta opisanego na profilu: obudowy z płyt ogniochronnych. U/A wychodzi niższe niż w obrysie.
4 strony – element otoczony ogniem (słup). 3 strony – belka pod stropem betonowym, który osłania górną półkę.

Przykład: belka IPE 300 pod stropem

1

Wymiary z tablic (PN-EN 10365): h = 300 mm, b = 150 mm, t_w = 7,1 mm, A = 53,8 cm².

2

Obwód w obrysie, ogrzewanie z 3 stron: U = 2 · 300 + 3 · 150 − 2 · 7,1 = 1035,8 mm = 1,036 m.

3

Pole przekroju: A = 53,8 cm² = 0,00538 m².

4

U/A = 1,036 / 0,00538 ≈ 193 m⁻¹. Ta sama belka obudowana płytami (w skrzynce, 3 strony): U = 2 · 300 + 150 = 750 mm, czyli U/A ≈ 139 m⁻¹.

Tabela U/A popularnych profili

Profil	A [cm²]	w obrysie – 4 strony	w obrysie – 3 strony	w skrzynce – 4 strony	w skrzynce – 3 strony
IPE 200	28,5	277	242	211	175
IPE 300	53,8	220	193	167	139
IPE 400	84,5	178	157	137	116
IPE 500	116	153	136	121	103
HEA 200	53,8	217	180	145	108
HEA 300	112	157	131	105	79
HEA 400	159	123	104	87	68
HEB 200	78,1	151	126	102	77
HEB 300	149	119	99	81	60
HEB 400	198	100	84	71	56
HEM 300	303	62	52	43	33

Wartości w m⁻¹. Obwód liczony bez zaokrągleń naroży, pola przekroju wg PN-EN 10365 – tak samo jak w kalkulatorze U/A, który liczy też profile UPN, rury, profile zamknięte i dowolne wymiary.

Od U/A do grubości – jak czytać tabelę ETA

Ocena techniczna farby zawiera osobne tabele dla każdej klasy R i rodzaju elementu (belki 3-stronne, słupy 4-stronne, profile zamknięte). Wiersze to wartości U/A, kolumny – temperatury krytyczne, a w komórkach jest wymagana grubość suchej warstwy pęczniejącej (bez gruntu i nawierzchni).

1

Wybierz tabelę dla wymaganej klasy R i rodzaju elementu (np. „belki I/H, R 90”).

2

Znajdź wiersz z U/A równym obliczonemu albo najbliższym większym – zawsze po stronie bezpiecznej (dla 193 m⁻¹ bierzesz wiersz 195).

3

Wybierz kolumnę temperatury krytycznej – tę z obliczeń konstruktora albo najbliższą niższą (bez obliczeń zwykle 500 °C).

4

Odczytaj grubość. Pusta komórka („–”) oznacza, że dla tej kombinacji farba nie ma potwierdzonej skuteczności – potrzebny jest masywniejszy profil, wyższa (obliczona) temperatura krytyczna albo inne zabezpieczenie.

Fragment tabeli ETA 20/1258 dla Promapaint SC3 – belki I/H ogrzewane z 3 stron, R 90, grubość suchej powłoki w mm:

U/A [m⁻¹]	500 °C	550 °C	600 °C	650 °C
150	2,644	2,046	1,845	1,845
175	2,889	2,259	1,845	1,845
195	3,064	2,411	1,845	1,845
225	3,296	2,616	1,992	1,845
250	3,466	2,768	2,123	1,845

Dla belki IPE 300 (wiersz 195) różnica między 500 °C a 600 °C to 3,064 mm wobec 1,845 mm – grubość spada o 40 %. Dlatego warto poprosić konstruktora o obliczenie temperatury krytycznej zamiast przyjmować ją „z zapasem”. ETA 20/1258 obejmuje dla dwuteowników klasy R 15–R 150 (karta techniczna producenta podaje do R 180).

Policz to dla swojego profilu: kalkulator U/A liczy wskaźnik masywności i odczytuje z ETA 20/1258 grubość Promapaint SC3, razem ze zużyciem farby i liczbą opakowań. Inne farby mają własne tabele – grubości z jednej oceny technicznej nie przenosi się na inny produkt.

Jaka klasa R jest wymagana

Wymaganą klasę podaje projekt. Według warunków technicznych z 2002 r. (stosowanych przejściowo – art. 102a Prawa budowlanego) zależy ona od klasy odporności pożarowej budynku:

Klasa budynku	A	B	C	D	E
Główna konstrukcja nośna	R 240	R 120	R 60	R 30	–
Konstrukcja dachu	R 30	R 30	R 15	–	–

Szczegóły, wyjątki i stan prawny opisujemy w poradniku klasy odporności ogniowej EI, REI i R. Dla R 240 stosuje się płyty ogniochronne albo natryski – farby pęczniejące z naszej oferty mają oceny techniczne do niższych klas.

Farba, natrysk czy płyty przy danym U/A

Sytuacja	Typowe rozwiązanie
R 15–R 60, profile średnie i masywne, stal widoczna	farba pęczniejąca – często w grubości minimalnej systemu
R 90–R 120, profile masywne (niskie U/A)	farba pęczniejąca o wysokiej klasie, np. Firefilm FC2 lub Promapaint SC3 – grubość kilka milimetrów
R 90–R 120, profile smukłe (wysokie U/A)	płyty (U/A w skrzynce jest niższe niż w obrysie) albo natrysk
R 180–R 240, garaże, hale, przestrzenie techniczne	natrysk lub płyty

Porównanie trzech metod – estetyka, koszt, odporność mechaniczna – znajdziesz w poradniku zabezpieczenie konstrukcji stalowej do R 120, a wykonawstwo farb krok po kroku w poradniku malowanie ogniochronne konstrukcji stalowych.

Najczęstsze błędy przy doborze grubości

Pomylona ekspozycja – słup policzony jak belka (3 strony zamiast 4) daje zaniżone U/A i za cienką powłokę.
U/A „w skrzynce” użyte do farby – farba idzie po obrysie, więc potrzebuje wartości w obrysie.
Temperatura krytyczna „z sufitu” – przyjęcie 600 °C bez obliczeń konstruktora.
Tabela innej farby – grubości z ETA jednego produktu nie obowiązują dla drugiego.
Zaokrąglenie w złą stronę – wiersz U/A wybiera się wyższy, a temperaturę niższą, chyba że ETA wprost dopuszcza interpolację.
Profil zamknięty z tabeli dla dwuteowników – rury i profile zamknięte mają osobne tabele.

Najczęstsze pytania

Jaka jest temperatura krytyczna stali S235?

Taka sama jak stali S355 przy tym samym stopniu wykorzystania – według PN-EN 1993-1-2 zależy tylko od μ₀: np. 585 °C przy μ₀ = 0,5 i 526 °C przy μ₀ = 0,7. Bez obliczeń przyjmuje się zwykle 500 °C.

Jaka temperatura krytyczna dla R 30, a jaka dla R 60?

Temperatura krytyczna nie zależy od klasy R. Klasa określa czas, przez jaki stal ma pozostać poniżej tej temperatury – dla R 60 potrzebna jest więc grubsza powłoka niż dla R 30, ale temperatura krytyczna jest ta sama.

Co to jest wskaźnik masywności przekroju?

To stosunek obwodu przekroju nagrzewanego przez ogień do pola przekroju (U/A, A_m/V), w m⁻¹. Im wyższy, tym szybciej profil się nagrzewa i tym grubsze zabezpieczenie jest potrzebne.

Jak policzyć U/A dla belki pod stropem?

Dla farby (w obrysie) przy ogrzewaniu z 3 stron: U = 2h + 3b − 2t_w; dla obudowy z płyt (w skrzynce): U = 2h + b. Wynik dziel przez pole przekroju w m². Przykład: IPE 300 – 193 m⁻¹ w obrysie i 139 m⁻¹ w skrzynce.

Czy można przyjąć 500 °C bez obliczeń?

To częsta praktyka i jest bezpieczna, dopóki stopień wykorzystania nie przekracza ok. 0,79. Przy bardzo wysoko wykorzystanych elementach temperatura krytyczna może być niższa, dlatego wartość powinien potwierdzić konstruktor.

Dlaczego U/A podaje się w m⁻¹?

Bo to metry obwodu podzielone przez metry kwadratowe pola przekroju (m / m² = 1/m). Wartość mówi, ile metrów nagrzewanego obwodu przypada na metr kwadratowy stali.