KV LINNEDUKEN 1 STOCKHOLM BRANDSKYDDSTEKNISK UTREDNING. Strålningsberäkning

Transkript

1 KV LINNEDUKEN 1 STOCKHOLM Nybyggnad av bostäder BRANDSKYDDSTEKNISK UTREDNING Strålningsberäkning Johan Norén johan.noren@briab.se Briab- Brand& Riskingenjörerna AB Rosenlundsgatan 60 Telefon: Org.nr: Stockholm Fax: Innehar F-skattebevis

2 PROJEKTINFORMATION Projektnamn: Linneduken Fastighet: Linneduken 1 Kommun: Ärende: Stockholm Strålningsberäkning Uppdragsgivare: Sweco Architects AB Kontaktperson: Willy Hermansson Projektansvarig: Bengt Elison Handläggare: Kontroll: Kontrollnivå: Johan Norén,(JN) Johan Lindberg,(JL) 1(JN) och 2b(JL) Strålningsberäkning Version 1 Datum Version Kontrollnivå Kontroll 2b 1 PN JN Briab- Brand& Riskingenjörerna AB 2(16)

3 INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1 INLEDNING SYFTE OMFATTNINGOCHAVGRÄNSNINGAR UNDERLAG KVALITETSSÄKRING REVIDERINGAR ÖVERSIKTLIGBESKRIVNING BERÄKNING BERÄKNINGSFÖRFARANDE SCENARION INDATAVIDBERÄKNINGAR ACCEPTANSKRITERIER RESULTAT STRÅLNINGSINTENSITET RESULTATANALYS KÄNSLIGHETSANALYS SAMMANFATTNING REFERENSER...16 Briab- Brand& Riskingenjörerna AB 3(16)

4 1 INLEDNING 1.1 Syfte Syftet med denna utredning är att fastställa vilken brandtekniskt klass fönster i fasad vända mot Drottningholmsvägen inom kvarteret Linneduken 1 skall utföras i. Utredningen är föranledd av tidigare upprättad kvantitativ riskanalys för kvarteret Linneduken 1, Stockholm, i anslutning till upprättande av detaljplan. Riskanalysen är upprättad av WSP brand& Risk och daterad Enligt riskanalysen är strålningsnivån vid händelse av olycka med brandfarlig vätska så hög att riskreducerande åtgärder skall vidtagas, dock anges det ej vilken brandteknisk klass fönster i fasad vända mot Drottningholmsvägen skall uppfylla. 1.2 Omfattning och avgränsningar Utredningen omfattar strålningsberäkningar från en pölbrand som uppstår vid olycka längs Drottningholmsvägen där farligt gods transporteras. Ingångsdata för analysen utgår från de dimensionerande scenarion som har nyttjats vid upprättandet av områdets riskanalys. Beräknade risknivåer och föreslagna åtgärder i riskanalysen förutsätts vara rätt och ingen vidare bedömning av analysens resultat görs i denna utredning. Beräkningar är genomförda med ett probabilistiskt angreppssätt med hjälp av simuleringsprogrammet@risk för att få ett mer nyanserat resultat Acceptanskriterier Beräknade strålningsnivåer mellan byggnaden och de flammor som kan uppstå vid en pölbrand jämförsmedenkritiskstrålningsnivåpå15kw/m 2 iminst30minutersomangesirådstexteni BBR5: Underlag Skriftlig information Nedanstående tabell anger underlaget för den brandskyddstekniska utredningen. Handling Datering Upprättad av Detaljerad riskbedömning för nybyggnad av bostäder, kv Linneduken 1, Bromma, WSP brand& Risk Stockholm stad Startpromemoria för planläggning av Linneduken 1 mm i stadsdelen Riksby Stadsbyggnadskontoret, Stockholm Situationsplan över området Boverket,2008. Briab- Brand& Riskingenjörerna AB 4(16)

5 1.4 Kvalitetssäkring Utlåtandet omfattas av kontroll enligt Briabs kvalitetssystem. Kontrollen anpassas efter dimensioneringsmetod. Dimensioneringsmetod Nivå 1 Nivå 2a Nivå 2b Nivå 3 Förenklad Alltid Alltid Nej Nej dimensionering Alternativ utformning Ingår i 2b Ja I särskilda Analytisk verifiering Ja fall. Kontrollnivå Nivå 1 Nivå 2a Nivå 2b Nivå 3 Beskrivning Handläggaren kontrollerar själv, med hjälp av checklistor, att samtliga relevanta krav och råd har tillgodosetts. En annan konsult inom Briab gör en övergripande granskning av rimligheten i brandskyddstekniska förutsättningar och föreslagna brandskyddsåtgärder. En annan konsult inom Briab gör en noggrann granskning av den brandskyddstekniska utredningen och genomförda utredningar för att kontrollera att samtliga relevanta krav tillgodosetts och att tillförlitliga lösningar erhållits. En annan sakkunnig, som inte arbetar inom Briab, gör en noggrann granskning av den brandskyddstekniska utredningen och genomförda utredningar för att kontrollera att samtliga relevanta krav tillgodosetts och att tillförlitliga lösningar erhållits.(tredjepartskontroll). Denna utredning har underkastats kontroll enligt nivå 1 och 2b. 1.5 Revideringar Utredningen utgör en första version. 2 ÖVERSIKTLIG BESKRIVNING På fastigheten föreslås bostadshus i 5 våningar där den översta våningen är indragen från Drottningholmsvägen i norr och öster. Bebyggelsen består i detta förslag av vinklade huskroppar som sammanlänkade med glasade balkonger bildar en skärm mot Drottningholmsvägen. I det aktuella förslaget är bostadshusen placerade 17 meter från Drottningholmsvägens vägbanekant. Sektion och situationsplan över bebyggelsen, samt planerad gestaltning längs Drottningholmsvägen presenteras i Figur 1- Figur 3. Briab- Brand& Riskingenjörerna AB 5(16)

6 Figur1 sektionöverplaneradbebyggelseinomkvarteretlinneduken1. 2 Figur2 situationsplanöverkvarteretlinneduken1. 2 Figur3 perspektivfråndrottningholmsvägen. 2 2 IllustrationerfrånSWECOArchitectsAB, Briab- Brand& Riskingenjörerna AB 6(16)

7 3 BERÄKNING För att ta hänsyn till de osäkerheter och variationer som råder angående storlek på pöl med brandfarlig vätska som kan involveras i en brand, atmosfärens transmissionsförmåga, fysikaliska egenskaper för referensämnet etcetera kommer statistiska fördelningar nyttjas för att möjliggöra en adekvat beräkning. Simuleringsprogrammet@Risk har använts för att genomföra beräkningarna. Mjukvaran@Risk är ett tilläggsprogram till Microsoft Excel som används för att kunna representera indata och variabler med statistiska fördelningar i stället för diskreta värden. Genom ett stort antal iterationer representeras ett stort antal händelser, vilket ger ett mer nyanserat beslutsunderlag. Beräkningarna sker genom att värden väljs slumpartat från de definierade fördelningarna och på så sätt representeras olika kombinationer av indata utifrån de definierade ingångsvariablerna. De upprepade beräkningarna utförs med hjälp av Latin Hypercube sampling, som är en form av Monte Carlo simulering. Latin Hypercube sampling minskar sannolikheten för extrema värden, vilket annars kan uppkomma med ordinarie Monte Carlo simulering och ge ett skevt resultat. 3.2 Beräkningsförfarande Ett antal matematiska samband har använts för beräkning av den strålningsintensitet som kan nå fasader vända mot Drottningholmsvägen inom fastigheten. Beräkningsförfarandet presenterasnedanochärhämtatfrånfoa 3 : Värmestrålningen på olika avstånd = Där: =Infallandestrålningfrånflammatillpunkt,[W/m 2 ] =Strålningfrånflamman,[W/m 2 ] =Transmissionsförmåga,[-] =Vinkelkoefficientförflammatillpunkt,[-] R = Glasets strålningsreduktion med hänsyn till brandteknisk klass,[-] Flamhöjd = 42, Där: hf=flamhöjd,[m] dp = Pöldiameter,[m] b =Förbränningshastighetperytenhet,[kg/m 2 s] =Luftensdensitet,[kg/m 3 ] =Tyngdaccelerationen,[m/s 2 ] 3 Fischer,1998 Briab- Brand& Riskingenjörerna AB 7(16)

8 Pöldiameter Beroende på hur en pöl med brandfarlig vätska har spridit sig innan antändning nyttjas olika beräkningsförfarande för att definiera pölens diameter. Vid en cirkulär pöl: = För en rektangulär pöl: = Där: A=Area,[m 2 ] O=Omkrets,[m] Vid flödesjämvikt kan pöldiametern även beräknas med hjälp av utsläppshastighet av vätskan och rådande förbränningshastighet. Sambandet är enligt följande: = Där: V = Utsläppshastighet,[kg/s] b =Förbränningshastighetperytenhet,[kg/m 2 s] Strålningen per ytenhet från flamma =, / Där: =Strålning,[W/m 2 ] =Energivärde,[MJ/kg] =Flamhöjd,[m] Flamtemperaturen = Där: P=Strålningfrånensvartkropp,[W/m 2 ] =Stefan-Boltzmannskonstant,[W/m 2 K 4 ] T=Flamtemperatur,[K] Briab- Brand& Riskingenjörerna AB 8(16)

9 Atmosfäriska transmissionsförmågan Strålningsnivån från flamman minskar med avståndet. Detta har att göra med att den utsända strålningen delvis absorberas av luften. =1 där =Transmissionsförmåga,[-] =Absorptionsfaktorvattenånga,[-] =Absorptionsfaktorkoldioxid[-] Vinkelkoefficienten Vinkelkoefficienten eller synfaktorn(fmax) definieras som andelen strålning från en yta som träffarenannanyta.dettaärengeometriskfaktorsomkanberäknasförallatyperavytoroch som också påverkar hur stor strålningen blir mot en punkt på ett visst avstånd från flamman. För en pölbrand längs Drottningholmsvägen approximeras flammans form som en rektangel enligt Figur 4. Figur4 parametrarsomanvändsförattberäknavinkelkoefficientförenrektangel. 4 För ett vertikal bestrålat plan är vinkelkoefficienten enligt nedan: = tan ()+ tan () 4 Fischer,1998 Briab- Brand& Riskingenjörerna AB 9(16)

10 För ett horisontellt bestrålat plan är vinkelkoefficienten enligt nedan: = tan tan () Där: h=flammanshöjd,[m] x=avståndfrånflammantillfasad,[m] b=flammanslängd h r =h/b x r =x/b Vidare definieras: A= B= Den maximal vinkelkoefficient beskrivs enligt: = Scenarion För att kunna dra slutsats om vilken klass fönster i fasad mot Drottningholmsvägen skall ha, delas analysen upp på följandescenarion: Scenario 1: oklassat glas, Scenario 2: glas av brandteknisk klass E 30, Scenario 3: glas av brandteknisk klass EW 30, Scenario 4: glas av brandteknisk klass EI 30. Briab- Brand& Riskingenjörerna AB 10(16)

11 3.4 Indata vid beräkningar För beräkningen används följande indata: Referensämne: Bensin Avstånd från Drottningholmsvägen och aktuella fasad,(x) 17 meter Pölensarea,(A) triangulärfördelningmed50m 3 somminimivärde,200m 3 som väntevärdeoch400m 3 sommaximaltvärde.värdenagrundarsigpåtidigare upprättad riskanalys för aktuellt område. Utsläppshastighet,(V ) uniform fördelning mellan 1 15 kg/s Förbränningshastighet per ytenhet,(b )- likformig fördelning mellan 0,048-0,055kg/m 2 s Luftensdensitet,( )-1,29kg/m 2 Tyngdacceleration,()-9,81m/s 2 Energivärde,( ) 43,7MJ/kg Stefan-Boltzmannskonstant,()-5, W/m 2 K 4 Absorptionsfaktorvattenånga,( ) likformigtfördeladmellan0,08 0,25 Absorptionsfaktorkoldioxid,( ) likformigtfördeladmellan0,03 0,08 Glasets strålningsreduktion,(r) Scenario1 ingenreduktion Scenario2 uniformfördelningmellan30-50% Scenario3 uniformfördelningmellan70 90% Scenario4 uniformfördelningmellan95 99%. Vidare definieras pölen som en rektangel där bredden utgör hela vägbanan, vilket motsvarar 8 meter. Indata rörande bensins fysikaliska egenskaper, pölarea, och utsläppshastighet etc. kommer från FOI 5 ochdataförreduktionmedhänsyntillolikatyperavfönsterkommerfrån Brandskyddshandboken Acceptanskriterier Då ett probabilistiskt angreppssätt och Monte Carlo simuleringar nyttjas för att beräkna strålningsnivånkommer -indexmetodenattnyttjasförattdefinieraacceptanskriterietföratt fatställa vilken klass fönster vända mot Drottningholmsvägen skall ha. Metoden ger ett mått på tillförlitlighetenochsomacceptanskriteriumkommerett -indexpå1,64attnyttjas,vilket motsvarar ungefär 95%- percentilen vid ett normalfördelat resultat vid enkelsidigt intervall. I denna utredning betyder det att för det matematiska sambandet för strålningsnivån skall minst 95%avsamtligasimuleringarvaralägreän,ellerlikamed15kW/m 2. Att ett relativt högt värde nyttjas som acceptanskriterium är för att inkludera eventuella naturliga variationer och rådande modellosäkerheter. 5 Fischer, BrandskyddslagetochBrandteknikLTH,2005 Briab- Brand& Riskingenjörerna AB 11(16)

12

13

14

15

16 6 REFERENSER Boverket(2008), Regelsamling för byggregler- Boverkets byggregler, BFS 1993:57, med ändringar t.o.m. BFS 2008:6, Boverket, Karlskrona. Brandskyddslaget och Brandteknik LTH(2005), Brandskyddshandboken: en handbok för projektering av brandskydd i byggnader, Brandteknik, Lunds tekniska högskola, Lund. Fischer S., et al., Vådautsläpp av brandfarliga och giftiga gas och vätskor metoder för bedömning av risker, FOA, 1998 Fallqvist& Klippberg,(2005), Brandskydd i boverkets byggregler BBR,Svenska Brandskyddsföreningen, Stockholm. Briab Brand& Riskingenjörerna AB Johan Norén Brandingenjör LTH och Civilingenjör Riskhantering Briab- Brand& Riskingenjörerna AB 16(16)