Brandsäkerhet i byggnader Sven Thelandersson. Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 1

Transkript

1 . Brandsäkerhet i byggnader Sven Thelandersson Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 1

2 Sverige Göteborgsbranden 1998 Antal personer Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 2

3 Dödsfall vid brand i Sverige 2001 Totalt 137 Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 3

4 Brandorsaker Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 4

5 Brandstatistik från England Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 5

6 Brandförlopp. Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 6

7 . Brandskyddsdokumentation- krävs enligt BBR Innehåll/Checklista Byggnadsbeskrivning Dimensionerande förutsättningar Mindre avvikelser och alternativ utformning Utrymning Skydd mot brandspridning inom brandcell Skydd mot brand- och brandgasspridning mellan brandceller Skydd mot brandspridning mellan byggnader Ventilation Uppvärmningsanordningar Bärförmåga vid brand Räddningstjänstens insatsmöjligheter Brandtekniska installationer Övriga brandtekniska åtgärder Planer för drift och underhåll Verifieringar Ritningar bilagor Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 7

8 Byggnadstekniskt brandskydd: hindra ras och spridning av brand. Utformning av brandskydd styrs bl a av Antal våningar Verksamhet Byggnadens utformning Materialval Estetiska önskemål Samverkan med övriga brandskyddsåtgärder Avstånd till grannbebyggelse Aktivt brandskydd Sprinkler Brandventilation Brandlarm Räddningstjänsten Passivt brandskydd Utrymningsvägar Avskiljande konstruktioner Brandbeständighet hos den bärande stommen Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 8

9 Dimensionering enligt brandtekniska klasser Byggnadsdelar. indelas efter tre grundläggande funktioner som skall uppfyllas med avseende på brandmotstånd Klass R: Bärförmåga Klass E: Integritet (täthet) Klass I: Isolering Dessa funktioner kan kombineras på olika sätt och åtföljs av tidskrav på 15 till 360 minuter, t ex REI 60, EI 30 Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 9

10 Standardiserad brand enligt ISO Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 10

11 Bärförmåga R. Bärande byggnadsdelar, inkl. upplag, fogar, förband o.d. skall utföras så att de behåller sin bärande funktion angiven tid Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 11

12 Integritet E. Flam- och rökavskiljande funktion. (Täthet) Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 12

13 .Avskiljande funktion Inga lågor får släppas igenom Temperaturökningen på den icke brandutsatta sidan får inte överskrida angivna gränsvärden Gränsvärden: Maximal medeltemperaturökning på 140 C Maximal temperaturstegring i enstaka punkter på 180 C Isolering I (EI) Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 13

14 Brandtekniska byggnadsklasser. Kraven bestäms av Våningsantal Byggnadsarea Verksamhet Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 14

15 Byggnad i klass Br1. Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 15

16 Byggnad i klass Br 2. Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 16

17 Byggnad i klass Br 3. Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 17

18 . Mått på den sammanlagda värmemängd som frigörs vid en fullständig förbränning av allt brännbart material i brandcellen. Anges i MJ per m 2 omslutningsyta. Brandbelastning Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 18

19 Brandcell. Avgränsad del av byggnad inom vilken en brand under en föreskriven minsta tid kan utvecklas utan att sprida sig till andra delar av byggnaden. Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 19

20 Dockporten Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 20

21 Brandvägg. Ex. gräns mellan fastigheter Skall hindra brandspridning oavsett brandkårsingripande Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 21

22 Utrymningsväg Utgång direkt till det fria Korridor, Trapphus, Loftgång etc. som leder till säker plats i det fria eller till säker flyktplats Utrymningsväg inom byggnad skall normalt vara brandtekniskt avskild från annan verksamhet. Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 22

23 Utrymning Grundkrav Två av varandra oberoende utrymningsvägar. Fönster kan i många fall utgöra en av dem. Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 23

24 Två utrymningsvägar Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 24

25 Utrymning genom fönster Godtas om fönstret är nära mark leder till utvändig fast stege eller trappa (inte för vårdinrättningar och äldreboende) kan användas i kombination med räddningstjänstens stegutrustning (enbart vissa bostäder och mindre kontor med få personer) Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 25

26 Krav på trapphus Klasser Tr 1 Tr2 Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 26

27 Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 27

29 Dockporten:Trapphus Tr 2 Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 29

30 Skydd mot brandspridning inom brandcell Krav ställs på ytskikt och golvbeläggningar Begrepp Obrännbart material Brännbart material Svårantändligt material Tändskyddande beklädnad Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 30

31 Brandcellsindelning Krav ställs av bl.a. följande skäl Utrymning - personsäkerhet (ex. trapphus, hotellkorridorer) Lokaler med ökad risk för brand avskiljs (pannrum, verkstad m.m.) Skydd av egendom (ex. lägenheter) Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 31

32 . Skydd mot brand- och brandgasspridning mellan brandceller Br1 Br2 och Br3 Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 32

33 Brandbelastning För byggnadsklass Br 1 gäller att Brandbelastningen f<200 MJ/m 2 får tillämpas för Bostäder Kontor Skolor Hotell m.m. Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 33

34 . Skydd mot brand- och brandgasspridning mellan brandceller Ställer krav på exempelvis: Anslutning mellan brandcellsskiljande byggnadsdelar Genomföringar Eldosor Glas Dörrar Ytterväggar Fönster Taktäckning Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 34

39 Skall utformas så att Ytterväggar väggen uppfyller sin avskiljande funktion mot andra brandceller brandspridning i väggen och längs fasadytan begränsas risken för spridning via fönster begränsas delar av väggen inte faller ner vid brand Design av möte mellan bjälklag och yttervägg bör särskilt uppmärksammas Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 39

40 Ventilationssystem Luftbehandlingsinstallationer som går genom brandavskiljande byggnadsdelar skall utformas så att den brandavskiljande förmågan upprätthålls (BBR) Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 40

41 Hur? Brandisolering av kanaler Avstängande spjäll i EI-klass Skyddsavstånd från oisolerad kanal till brännbart material Sprinkler i byggnaden Schakt i klass EI 60 Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 41

42 Dockporten Installationsschakt Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 42

43 Bärförmåga vid brand (BKR) Ur BKR 2003 kap Bärverkets delar, inklusive upplag, fogar, förband o.d., skall utföras antingen så att kollaps inte inträffar under en given tidsperiod enligt kraven på brandteknisk klass för byggnadsdelar i avsnitt 5:82 i BBR, (BFS 1998:39) under ett fullständigt brandförlopp eller under del av ett fullständigt brandförlopp, om det genom särskild utredning kan påvisas att utrymningssäkerheten inte försämras och att riskerna för räddningstjänstpersonalen och påverkan på omgivningen inte ökar. (BFS 1998:39) Dimensionering genom klassificering Brandteknisk klass beror på Byggnadens användning Byggnadens höjd Brandbelastningen Byggnadsdelens betydelse för konstruktionens totala bärförmåga Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 43

44 Brandmotstånd Brandmotstånd utrycks i tid i minuter som konstruktionen kan fungera under en standardbrand. Vid påverkan av brand skall konstruktionen kunna bära en statisk last som definieras av lastkombination för brandlastfall.

45 Bärförmåga vid brand, Br1. Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 45

46 Bärförmåga vid brand, Br2 och Br3. Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 46

47 . Brandskydd av stålstommar Stålets hållfasthets som funktion av temperatur E-modul Sträckgräns Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 47

48 Ökning av temperaturen i stål Stål leder värme mycket bra (snabbt) I en oskyddad stålprofil kan därför temperaturen antas vara lika stor i alla punkter av tvärsnittet

49 Temp. Brandtemperatur Oskyddat stål Isolerat stål TID, h

50 Brandskydd av stålstommar. Inbyggda konstruktioner Överdimensionerat stål Samverkan med betong Brandskyddsfärg Sprutisolering Stenullsskivor Gipsskivor Fibersilikatskivor Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 50

51 Brandskydd genom inklädnad. Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 51

52 Profilfaktor F/A vid oskyddad stålkonstruktion F= brandpåverkad omkrets A= tvärsnittsarea

53 Profilfaktor F/A för isolerad konstruktion Tveksamt

54 Exempel på dimensioneringsdiagram för stenull vid 90 min brandmotståndstid Tjocklek

55 Erforderlig mängd brandskyddsfärg g/m 2 för R60. Betongfylld stålpelare med varierande godstjocklek

56 Erforderlig färgmängd för R60 Ingjuten balk med brandpåverkad underfläns

57 Inklädnad av HEA-pelare med gips

58 Brandskydd av betongkonstruktioner Brandmotståndet beror på Betongens värmeledningsförmåga och värmekapacitet Betongens och armeringens mekaniska egenskaper vid höga temperaturer Vidhäftning mellan betong och armering vid höga temperaturer Hur exponerad konstruktionen är för brandpåverkan Geometriska faktorer (tvärsnitt, täckskikt) Fuktinnehåll och täthet. Ballast av kvartshaltiga bergarter Ballast av kalksten

59 Tryckhållfasthet vid höga temperaturer Beror huvudsakligen av Ballasttyp Belastning under uppvärmningen Hållfastheten är lägre efter avsvalning

60 Vidhäftning mellan armering och betong -inverkan av temperatur, Hertz (1980)

61 Flytspänning hos armeringsstål inverkan av temperatur och gränstöjning

62 Temperatur i betongtvärsnitt vid brand

63 Temperaturhöjning i betong vid standardbrand för endimensionell värmetransport ( halvoändlig kropp )

64 Förenklad metod att dimensionera brandutsatt betong Reducera tvärsnittet med delar som har högre temperatur än 500 C

65 Exempel på reducerade tvärsnitt efter 500 C - isotermen

66 Brandskydd av betongkonstruktioner. Avspjälkning Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 66

67 Brandskydd av betongkonstruktioner. Faktorer som ökar risken för avspjälkning Hög fukthalt Hög betongkvalitet med tät materialstruktur Närvaro av tryckspänningar Hastig temperaturstegring Starkt osymmetrisk temperaturfördelning Tvärsnitt med tunna sektionsdelar Hög armeringstäthet Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 67

68 . Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 68

70 . Betongbjälklag Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 70

71 Brandskydd av Träkonstruktioner Inbyggda. konstruktioner Överdimensionerat trä Brandskyddsfärg Stenullsskivor Gipsskivor Fibersilikatskivor Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 71

72 Brandskydd av Träkonstruktioner. Effektivt resttvärsnitt efter t minuters brand Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 72

73 Effektivt inbränningsdjup d ef d ef d char d o o t d o o = medelinbränningshastighet, 0.7 mm/min (limträ) d o = zon med nedsatt hållfasthet = 7mm (t>20 min) Villkor: o t min(b/4, h/4)

74 Trä kan skyddas med brandskyddsfärg Dim. tabell: Limträbalk R60

75 Stålförband i trä måste normalt brandisoleras

76 . TRÄ Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 76

79 . Relevanta kapitel ur Brandskyddshandbok finns som pdf-filer på kursens hemsida SLUT Byggnadskonstruktion Konstruktionsteknik LTH 79