Annons

Du är här

Bärkraftiga bärverk

Publicerad24 januari 2014  Text Lotta Fredholm

Forskning

Hur kraftiga behöver bärverk vara för att en större byggnad ska stå emot brand tillräckligt väl? Det håller forskaren Fredrik Nystedt på att ta reda på. Klart är, efter projektets första kartläggningsfas, att dagens beräkningsmodeller är förlegade.

Att brandskydda stora byggnader, av den typ som idag ofta kallas köplador, är en utmaning. Redan deras blotta storlek gör det knepigt att beräkna hur bärande konstruktioner, så kallade bärverk, ska dimensioneras för att stå emot en eventuell brand. Fredrik Nystedt, konsult vid Wuz risk consultancy AB och doktorand vid avdelningen för brandteknik och riskhantering vid Lunds tekniska högskola, arbetar därför med ett forskningsprojekt kallat »Riskbaserad dimensionering av bärförmåga vid brand«, finansierat av Brandforsk.

– Många av de metoder som används idag utvecklades på 1950- och 60-talen och avspeglar hur man kunde lösa detta då. Vi vill göra ett omtag och se vad vi med dagens kunskap kan komma fram till, säger han.

Den första delen i projektet är att kartlägga hur det ser ut idag och vilka problem som finns med dagens metoder. Här har Fredrik Nystedt gått igenom data från olika håll i världen och har sett att det finns mycket kritik vad gäller modellernas giltighet.

– De gamla modellerna utgår från enkla antaganden, som att de brännbara materialen främst består av trä och att byggnaden bara har en öppning, men så ser det oftast inte ut idag, säger han.

Nya material

Till skillnad mot förr består byggnader idag i större utsträckning av syntetiska material och har flera öppningar och utgångar än en. I beräkningsmodellerna antas också att den enda öppningen är öppen ut mot omgivningen, vilket inte heller behöver vara fallet. Dessutom har byggnader idag många glasade ytor, som har sitt eget beteende vid brand.

Ytterligare en dimension är byggnadernas storlek. Dagens modeller är bara giltiga för beräkningar som gäller byggnader på maximalt 500 kvadratmeters golvyta och med fyra meters takhöjd, men det byggs ofta större än så. Storleken bidrar med fler komplicerande faktorer. 

– Ju större byggnaden är, desto mindre sannolikt är det att hela antänds på en gång. Runtom i världen finns istället exempel på hur bränder vandrar omkring och flyttar sig på olika vis, och även det måste man ta med i beräkningarna, säger han.

Byggnadens storlek är helt avgörande och måste tas hänsyn till i modellbyggandet.

– Var finns brytpunkten? När är byggnaden helt enkelt för stor för att modellen ska vara giltig? Förr hade man 100 kvadratmeters golvyta som gräns, men med Eurocode EN 1991 satte man gränsen till 500 kvadratmeter, vilket för mig känns godtyckligt, säger Fredrik Nystedt.

Han pekar på att en stor skillnad mot för ett halvsekel sedan är tillgången till datorkraft.

– Jag är ganska övertygad om att hur vi idag beräknar brand i köplador som är större än 2 000 kvadratmeter är ett förlegat sätt att beskriva skeendet, säger han.

Avancerad datorsimulering

För att bättre förstå hur dagens byggnader härjas av brand kommer Fredrik Nystedt därför att använda nykonstruerade, avancerade datamodeller för att simulera olika slags brandförlopp.

– Vi har klart för oss hur principerna bör se ut och nu har jag så många dataförsök att vi borde kunna få fram resultat under våren, säger han.

Det pågår idag en debatt om hur starkt brandskyddet ska vara. Här är bärverkens dimensionering en viktig del, medan kompletterande brandskydd är en annan.

– Vi vill ju självklart inte ha fler byggnader som rasar som ett resultat av bränder, men det handlar om att betala rätt pris för brandskyddet. Det är möjligt att vi idag tar i och därför skyddar konstruktionerna för mycket, säger Fredrik Nystedt.

Ta hänsyn till risker

I ett nästa steg är det därför intressant att ta reda på hur kompletterande brandskydd, som sprinkler, brandgasventilation eller andra aktiva brandskyddssystem, påverkar dimensioneringen. Fredrik Nystedt pekar på vikten av att ha god balans och ta hänsyn till risker när man utformar sitt brandskydd.

– Olika slags brandskydd skiljer sig åt. Vad gäller sprinkler så antingen fungerar de eller så gör de det inte, om exempelvis vattnet av någon anledning skulle vara avstängt. En bristfällig inklädning av bärverken kan fungera delvis och stå emot brand 30–40 minuter istället för de önskade 60, säger Fredrik Nystedt.

Vägledningar för dimensionering

  • Under de senaste tio åren har olika vägledningar om riskbaserad dimensionering publicerats, som ISO 2394 och Eurocode EN 1991.
  • För att komma tillrätta med bristen på praktisk vägledning skapades ett europeiskt forskningsinitiativ kallat Natural Fire Safety Concept.
  • Arbetet resulterade i en metod där den dimensionerade brandbelastningen tillåts variera med hänsyn till hur vanligt det är med bränder i en viss byggnadstyp, vilken konsekvens en brand skulle ha samt att man tog hänsyn även till andra brandskyddsåtgärder, som exempelvis sprinkler och brandlarm. Sverige har dock förbjudit dess användning, då den vetenskapliga förankringen ansågs otillräcklig.
  • Det pågående projektet heter Riskbaserad dimensionering av bärförmåga vid brand, och är finansierat med 1 145 000 kronor av Brandforsk. Resultatet beräknas kunna presenteras under 2014.

Nummer 1—2014

Den här artikeln finns med i BrandSäkert № 1—2014.