Brandteknisk dimensionering av betongkonstruktioner

I inledningen till SS-EN 1992-1-2 [42] (tabell 0.1) förtydligas tillämpningen av de analysme- toder som översiktligt beskrivits i avsnitt 9.2.1 ovan för dimensionering av konventionella bet- ongkonstruktioner med hänsyn till brand:

- Vid analys av enskilda bärverksdelar så betraktas bärverksdelarna som separerade från varandra. Därmed beaktas ej tvångskrafter på grund av brand, utom de som uppstår på grund av temperaturgradienter.

- Vid analys av delar av bärverket beaktas tvångskrafter på grund av brand för de delar som analyseras, men ingen tidsbunden koppling med andra delar av bärverket antas. - Vid analys av hela bärverket beaktas tvångskrafter på grund av brand i hela bärverket. Kopplat till respektive analysmetod finns sedan olika beräkningsmetoder för verifiering av brandmotståndet. Dessa beräkningsmetoder utgörs av tabellerade data, förenklade beräknings- metoder och avancerade beräkningsmetoder. Vissa kombinationer av metoder faller bort om inte en så kallad standardbrandkurva specificerad i SS-EN 1992-1-2 [42] kan anses vara representativ för brandcellen i fråga.

Vid nyttjande av standardbrandkurvan behöver enligt eurokoderna varken tvångskrafter på grund av brand (förutom med avseende på temperaturgradienten i en enskild bärverksdel) och tidsberoende upplagsförhållanden eller deformation med tillhörande deformationskriterium på grund av brand beaktas.

Notera att för kärntekniska anläggningar bör tvångskrafter, deformationer (med tillhörande de- formationskriterium) och tidsberoende upplagsförhållanden och randvillkor på grund av brand beaktas oberoende av analys- och verifieringsmetod, om effekterna ej kan visas ha en försumbar inverkan. Jämför de ändringar och tillägg som införts i avsnitt 9.2.5 ovan och i avsnitt 9.3.3 nedan. Detta utesluter inte nyttjandet av tabellerade data och förenklade beräkningsmetoder, så länge det kan visas att effekterna angivna ovan är försumbara.

Tabellerade data och förenklade beräkningsmetoder är för verifiering av bärförmåga vid brand i vissa fall endast tillämpliga vid analys av brand som inledande händelse, dvs. i de fall som övriga laster på bärverksdelen ej ökar i samband med olyckshändelsen och då bärverksdelens bärför- måga inte har reducerats på grund av mekanisk påverkan som följd av den inledande olyckshän- delsen (ej brand).

I Figur 9.1 redovisas ett flödesschema vad gäller vilken typ av verifieringsmetod som kan till- lämpas, flödesschemat beskrivs kortfattat nedan. Utgångspunkten är att använda en så enkel me- tod som möjligt.

I SS-EN 1991-1-2 [33] definieras en standardbrand som är tillämplig i många fall för kon- ventionella byggnader. För vilka brandceller inom en kärnteknisk anläggning som standard- branden är tillämplig får avgöras från fall till fall. För standardbrandkurvan finns i SS-EN 1992-1-2 [42] (kapitel 5) tabellerade data för vedertagna lösningar för brandmotstånd upp till 240 minuter hos olika typer av bärverksdelar av betong (pelare, väggar, balkar och plattor). Är ej tabellerade data tillämpliga kan istället förenklade beräkningsmetoder nyttjas. Det finns fyra olika typer redovisade i SS-EN 1992-1-2 [42]. För stagade pelare finns redovisat en me- tod baserat på ett krökningsantagande (SS-EN 1992-1-2 [42], bilaga B, avsnitt B.3). För denna metod finns även tabellerade värden gällande för en standardbrand (SS-EN 1992-1-2 [42], bilaga C). Förenklade beräkningsmetoder för balkar och plattor, som endast är tillämp- bara under förutsättningen huvudsakligen jämnt utbredd last och linjär analys eller linjär ana- lys med begränsad omfördelning vid dimensionering för lastfall vid normal temperatur, finns redovisade i bilaga E av SS-EN 1992-1-2 [42]. Om dessa beräkningsmetoder ej är tillämpliga finns två mer generella metoder, 500C-isotermmetoden och zonmetoden (bilaga B av SS- EN 1992-1-2 [42]). Den första metoden kan förenklat sägas gå ut på att all betong med tem- peraturer under 500C anses fullt verksam medan övriga betongdelar anses helt overksamma. Därefter genomförs en konventionell tvärsnittsdimensionering för det modifierade tvärsnittet. I zonmetoden delar man in betongkonstruktionen i zoner för vilka kapaciteten är beroende av maximal temperatur inom respektive zon. Den sistnämnda metoden är mer noggrann men också mer mödosam.

Om inte heller någon av de förenklade metoderna är tillämpliga återstår endast att tillämpa avancerade metoder där brandens inverkan på bärverket studeras i detalj där hänsyn tas till aktuell temperaturfördelning i konstruktionen med tillhörande tvångskrafter och tidsberoende randvillkor samt reduktion av betongkonstruktionens bärförmåga.

Enligt eurokoderna behöver tvång (förutom temperaturgradienten i studerad bärverksdel), tidsberoende upplagsförhållanden eller deformation/deformationskriterier ej alltid beaktas. För kärntekniska anläggningar bör det påvisas att sådana effekter endast har en försumbar inverkan, annars bör de beaktas.

SS-EN 1992-1-2 [42] kan tillämpas med de ändringar och tillägg som redovisas i följande av- snitt.

Start

Dimensionerande brandbelastning Är metoden

med tabellerade data tillämplig?

Använd metoden med tabellerade data Är den förenklade metoden tillämplig? Använd den förenklade metoden Använd den avancerade metoden (inkludera tvång, tidsberoende upplagsförhållanden och deformationskriterier som ej är försumbara) Nej Nej Ja Ja Finns det en acceptabel lösning? Är effekten av tvång etc. försumbara? Slut Nej Stagad pelare enligt bilaga C?

Balk eller platta enligt bilaga E? Nej Använd bilaga C i SS-EN 1992-1-2 Använd bilaga E i SS-EN 1992-1-2 Ja Ja Inkludera tvång, tidsberoende upplagsförhållanden och deformationskriterier Använd 500C-isoterm- metoden eller zonmetoden (bilaga B I SS-EN 1992-1-2) Nej Inkludera tvång, tidsberoende upplagsförhållanden och deformationskriterier Finns det en acceptabel lösning? Är effekten av tvång etc. försumbara? Nej Ja Ja Ja Nej Ja Nej

9.3.2 Allmänt

Kapitel 1 i SS-EN 1992-1-2 [42], tillämpas med följande ändringar och tillägg. 9.3.2.1 Omfattning

Avsnitt 1.1, SS-EN 1992-1-2 [42]

Omfattning behandlas generellt i avsnitt 2.2 och 2.3. 9.3.2.2 Normativa hänvisningar

Avsnitt 1.2, SS-EN 1992-1-2 [42]

Normativa hänvisningar behandlas generellt i avsnitt 2.4. 9.3.2.3 Förutsättningar

Avsnitt 1.3, SS-EN 1992-1-2 [42]

Förutsättningar behandlas generellt i avsnitt 2.5. 9.3.2.4 Skillnader mellan principer och råd Avsnitt 1.4, SS-EN 1992-1-2 [42]

Modifieras enligt avsnitt 2.6. 9.3.2.5 Definitioner Avsnitt 1.5, SS-EN 1992-1-2 [42]

Termer och definitioner behandlas generellt i avsnitt 2.7. 9.3.2.6 Symboler

Avsnitt 1.6, SS-EN 1992-1-2 [42]

Beteckningar behandlas generellt i avsnitt 2.7.

9.3.3 Grundläggande dimensioneringsregler

Kapitel 2 i SS-EN 1992-1-2 [42], tillämpas med följande ändringar och tillägg. 9.3.3.1 Krav

Avsnitt 2.1.1 (4), SS-EN 1992-1-2 [42]

Andra strecksatsen utgår. De lättnader som där anges vad gäller att ej ta hänsyn till deformat- ionskriterier bör ej tillämpas utan särskild utredning.

9.3.3.2 Verifieringsmetoder

Avsnitt 2.4.1 (3), avsnitt 2.4.2 (4), avsnitt 2.4.2 (5), avsnitt 2.4.3 (3) och avsnitt 2.4.3 (5), SS-EN 1992-1-2 [42]

Notera att för alla typer av analyser (analys av en enskild bärverksdel, analys av delar av bärverk och global analys) bör tvångskrafter, deformationer (med tillhörande deformationskriterium) och tidsberoende upplagsförhållanden och randvillkor på grund av brand beaktas om de ej kan visas ha en försumbar inverkan.

9.3.4 Materialegenskaper

9.3.5 Dimensioneringsmetoder

Kapitel 4 i SS-EN 1992-1-2 [42], tillämpas med följande ändringar och tillägg. 9.3.5.1 Skjuvning, vridning och förankring

Avsnitt 4.4 (1), SS-EN 1992-1-2 [42]

Tillämpbarheten av denna paragraf (lättnad) bör bedömas och konfirmeras av ansvarig konstruk- tör från fall till fall.

9.3.5.2 Spjälkning

Avsnitt 4.5.1 (1), SS-EN 1992-1-2 [42]

Spjälkning tillåts ej i de fall nedfallande betong riskerar att skada strukturer, system eller kom- ponenter viktiga för strålsäkerheten.

9.3.6 Tabellerade data

Kapitel 5 i SS-EN 1992-1-2 [42], tillämpas med följande ändringar och tillägg. 9.3.6.1 Allmänt

Avsnitt 5.1 (3), SS-EN 1992-1-2 [42]

Tillämpbarheten av denna paragraf (lättnad) bör bedömas och konfirmeras av ansvarig konstruk- tör från fall till fall.

9.3.6.2 Väggar

Avsnitt 5.4.2 (2), SS-EN 1992-1-2 [42] Oarmerade betongväggar bör ej uppföras. 9.3.7 Höghållfast betong

Kapitel 6 i SS-EN 1992-1-2 [42], tillämpas utan ändringar och tillägg. 9.3.8 Bilagor i SS-EN 1992-1-2 [42]

9.3.8.1 Temperaturprofiler

Bilaga A i SS-EN 1992-1-2 [42], kan tillämpas. 9.3.8.2 Förenklade beräkningsmetoder Bilaga B i SS-EN 1992-1-2 [42], kan tillämpas. 9.3.8.3 Knäckning av pelare vid brand Bilaga C i SS-EN 1992-1-2 [42], kan tillämpas.

9.3.8.4 Beräkningsmetoder för skjuvning, vridning och förankring Bilaga D i SS-EN 1992-1-2 [42], kan tillämpas.

9.3.8.5 Förenklad metod för balkar och plattor Bilaga E i SS-EN 1992-1-2 [42], kan tillämpas.

9.4 Brand som följd av annan utvändig olyckshändelse