Under det här kapitlet diskuteras de metoder som används för det här examensarbetet samt resultaten från kartläggningen, beräkningarna och litteraturstudien.
6.1
Resultat
Nedan diskuteras resultatet från kartläggningen och beräkningarna.
6.1.1
Dimensionering
Många av de brandkonsulter som deltog i kartläggningen ansåg det vara orimligt att inte ta hänsyn till den brännbara stommen i och med svårigheten att garantera att den brännbara konstruktionen inte kommer bidra i branden under hela brandförloppet.
Forskningsstudierna av Su et al. (2018) och Li et al. (2014) visar på att även om
trästommarna är skyddade med beklädnad kan förkolning ske bakom den. I och med att KL- trä är hoplimmade element är även risken för delaminering stor. Sker delaminering kan ytor som tidigare varit skyddade exponeras och ge nytt bränsle till branden och hindrar därmed branden att självslockna. Frågan bör då ställas vad skillnaden egentligen är mellan en byggnad med 16 våningar där brandbelastning ska tas hänsyn till och en byggnad med lägre våningsplan. Studierna av Su et al. (2018) och Li et al. (2014) var testrummen utformade som lägenheter och placerade på markplan.
Ett flertal av personerna som intervjuades menade på att gränsen för när analytisk
dimensionering ska tillämpas bör sänkas. Det framkom även under ett par av intervjuerna att analytisk dimensionering är en konstform som tolkas olika från projektör till projektör. En av de intervjuade sa att om tio olika brandprojektörer skulle dimensionera brandskyddet genom analytiskt dimensioneringen för ett och samma objekt skulle det med största sannolikhet generera lika många olika resultat. Tesen är något som styrks av Rein et al. (2014) där ett antal testgrupper med samma förutsättningar skulle modellerade ett brandförlopp som sedan jämfördes med en verklig brand där alla levererade olika resultat. Att Boverkets regelverk i många punkter är otydligt bidrar till en ökad spridning av hur personer i branschen dimensionerar utifrån personliga tolkningar.
Eftersom erfarenheter och kompetensen skiljer sig åt och att de flesta använder sig av förenklad dimensionering är det av stor vikt att Boverkets tabellvärden är uppdaterade. Boverket har själva medgett att de är osäkra på det statistiska underlaget som tabellvärdena grundar sig på och därmed kan de eventuellt vara icke-representativa för brännbara material. Boverket poängterar dock att frågan ska utredas vidare till kommande omarbetning av regelverk.
6.1.2
Brandenergi
Flera av de personer som intervjuades till kartläggningen lyfte att det är svårt att avgöra var gränsen för skyddad resp. oskyddad brandenergi ska dras. Att ansätta värdet 1,0 för
oskyddad brandenergi i beräkningar av den totala brandbelastningen i en byggnad med trästomme genererar en brandbelastning på flera tusen MJ/m2. Vilket kan bli svårhanterat
då det innebär ett högt R-krav.
För att få ner den permanenta brandbelastningen till en så låg nivå att den ryms inom den totala brandbelastningen på 800 MJ/m2(2013:11), dvs 50 MJ/m2 då den variabla
brandbelastningen i en bostad antas det statistiska värdet 750MJ/m2, behöver den enligt
resultatet från beräkningsmetod 1 antas ha en kombinationskoefficient på 0,017. Vilket i praktiken innebär att stommen skall vara i princip helt skyddad under hela brandförloppet. De undersökningar som har redovisats i detta arbete visar att för att kunna garantera detta krävs det tre lager med brandgips, något som både är kostsamt och upptar golvyta.
Något som lyftes av flera av de intervjuade personerna var att de brukar rekommendera sprinkler som ett förhöjt skydd när de dimensionerar brandskyddet i byggnader med trästomme men också i byggnader med exponerade träytor. I många länder är boendesprinklers redan idag ett krav i flervåningshus av trä. Vilket personer inom
brandforskning i Sverige torde vara aktuell även här. Här uppstår dock på en svårighet, i EKS 11 står skrivet att R-kravet kan sänkas vid installation av sprinkler. Vilket i teorin innebär att R-kravet kan sänkas i två steg, först genom att ansätta ett lägre värde än 1,0 på koefficienten för oskyddad brandenergi och sedan genom att installera automatiska sprinkler. Eftersom 1,0 är ett rimligt värde om konstruktionen inte kan räknas som helt skyddad och den
permanenta brandbelastningen troligen ligger högre än tabellvärdena resulterar det troligen i ett allt för lågt R-krav.
6.1.3
Tabellvärden på brandbelastning
I frågan om att anta det generella värdet 200 MJ/m2 (2013:11) menade de flesta, oavsett
erfarenhetsnivå att det var ett för lågt värde på trä, dock fanns det personer med stor erfarenhet av träbyggnader som var av åsikten att det var ett högt värde även vid
dimensionering av träbyggnader. Beräkningarna visar att en permanent brandbelastning på 200 MJ/m2 (2013:11) är väldigt lågt och kan uppnås redan när en obrännbar stomme har
detaljer av trä, så som lister och dörrkarmar. Vid stomme av KL-trä med två lager gips, enligt beräkningsmetod 2, resulterar det i en permanent brandbelastning på ca 1000 MJ/m2 vilket
är fem gånger så högt som tabellvärdet.
Flera studier har visat på en högre förkolningshastighet än den i Eurokod på 0,65 mm/min. En stor anledning till det kan vara den delaminering som ofta inträffar när KL-trä utsätts för höga temperaturer. I det här examensarbetet har två olika förkolningshastigheter använts, 0,65 mm/min och 2*0,65 mm/min. Eftersom den senare skall användas de första 25 mm av obränd yta och lameller i KL-trä kan motsvara den tjockleken gjordes en beräkning där hela förkolningen skedde med den högre hastigheten. Den permanenta brandbelastningen blev då 1350 MJ/m2 vilket skulle leda till en total brandbelastning på 2000 MJ/m2 och det skulle
innebära att R skulle behöva dimensioneras för 240 min istället för 90 min som kan ansättas vid förenklad dimensionering.
Det har i försök visat sig att förkolning även kan ske bakom den skyddande beklädnaden innan den har havererat, alltså av att temperaturen bakom gipsbeklädnaden är så hög att träets yta börjar förkolna utan låga. Det skulle kunna innebära att träet i stommen som anses skyddat självantänder i en naturlig brand. Då skulle en självsläckning av branden mest sannolikt utebli.
Vid jämförelse av standardbrandkurvan och brandkurvan från referensförsök där rådata erhållits ifrån kan utläsas att temperaturen i referensförsöket är högre än i standardbranden, se figur 5. Vilket troligen ger andra effekter på materialet och intensivare brandförlopp än de som visats i labbtester. Studien visade även på att om stommen inte bidrar med något
ytterligare bränsle till branden sker avsvalning relativt fort, fortare än de 90 min som beräkningarna är baserade på. Det skulle innebära att beräkningarna i beräkningsmetod 2 har genererat för höga värden. Dock gäller inte detta om delar av den brännbara stommen är exponerad och kan bidra till branden, eller om den skyddande beklädnaden har havererat och träet på så sätt kan bidra med mer bränsle, utan då sker mest troligt en återtändning eller konstant brandförlopp tills allt brännbart material brunnit ner. Det skulle innebära den totala brandbelastningen med skyddsfaktor 1,0 från beräkningsmetod 1 är den reella i den aktuella brandcellen.
Figur 8. Standardbrandkurvan ISO 834 i jämförelse med brandtemperaturkurva från delgivet fullskaleförsök.
Studien av Su et al. (2018) i en jämförelse med standardtemperaturbrandkurvan visar att temperaturen i en riktig lägenhetsbrand troligen kommer vara högre än standardbranden där brandmotståndet och förkolningshastigheten i materialen har beräknats. Det skulle kunna innebära att förkolningshasigheten skulle vara snabbare, vilket även studien av Li et al. (2014) påvisade. Det skulle också kunna innebära att skyddet i form av gipsskivor skulle vara intakt en kortare tid. Dock skall beaktande tas att i Nordamerika finns inget krav på spalterna mellan lamellerna, vilket kan leda till ett snabbare brandförlopp.
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 Te m p era tu r ( C) Tid (min)
Brandkurvor
6.1.4
Skillnad i bärighetskrav
Hoppet mellan byggnader med stomme av KL-trä i en Br1-byggnad som dimensioneras med förenklad dimensionering och en Br0-byggnad som dimensioneras analytiskt kan bli
markant stort med avseende på tiden för bärighet. Det med anledning av att den permanenta brandbelastningen tas i beaktning vid dimensioneringen av en Br0-byggnad, antingen genom att anta värdet 200 MJ/m2 (2013:11) eller genom att beräkna fram värdet endera genom
metoden i BBRBE eller genom förkolningsmetoden. Medan i en Br1-byggnad bortses den permanenta brandbelastningen och en total brandbelastning på 800 MJ/m2 (2013:11) antas.
Vilket enligt våra beräkningar innebär att en 15 våningsbyggnad dimensioneras med ett R - krav på 90 minuter medan en byggnad på 16 våningar hamnar på ett R-krav på 240 minuter. Även för en byggnad med 16 våningar kan R-kravet skilja sig åt beroende på hur den
permanenta brandbelastningen ansätts. Med att anta värdet 200 MJ/m2 (2013:11)
tillsammans med den variabla brandbelastningen 750 MJ/m2 hamnar R-kravet på 180
minuter medan vårt beräknade värde för den permanenta brandbelastningen resulterar i ett R-krav på 240 MJ/m2.
Med hänsyn till hur den permanenta brandbelastningen ökar av en stomme i brännbart material uttryckte respondenter att det kännas oaktsamt att inte projektera sprinklers när husets byggnadshöjd överstiger räddningstjänstens maskinstege.
6.1.5
Övrig diskussion
Fördelen med trä som stommaterial är dess förutsägbara beteende vid brand, att det vid brand förkolar och ger ett värmeisolerande skydd. Något som däremot är en riskfaktor med KL-trä är risken för delamineringen, som vid en eventuell brand ideligen blottlägger
oskyddade ytor.
Beräkningarna utförda i det här arbetet har jämförts med tester utförda i Kanada där de använder sig av en lägre variabel brandbelastning. Det kan i praktiken innebära två
scenarion; Det ena att det BBR:s statistiska värde för variabel brandbelastning i bostäder är för konservativt och det egentligen finns större utrymme för den permane nta
brandbelastningen innan gränsen för 800 MJ/m2 (2013:11)uppnås. Det andra scenariot är att
en brand skulle ha ett kraftigare förlopp då den egentliga variabla brandbelastningen är högre än den i de utförda testerna.
Under intervjuerna uttryckes tankar kring brandkonsulters ansvar och att ”det är skillnad på bra brandskydd och rätt brandskydd”. Det uttrycktes en osäkerhet inför att dagens byggnader om några år kan vara olagliga och att ifall det inträffar fler större bränder i byggnader här i Sverige kan träbranschen drabbas av dåligt rykte som skulle kunna leda till negativa följder. Här drogs paralleller till Grenfell-branden i London år 2017 som resulterade i att brännbara material förbjöds i höga bostadshus. Att Sverige skulle återinföra ett förbud skulle få
förödande effekter för träbranschen i Sverige.
Vid dimensionering av en byggnads brandskydd tas räddningstjänstens insats i beaktning. I normala fall finns räddningstjänsten inom ett avstånd på 10–20 minuter och rimligtvis bör då de hinna fram till en brandhärjad byggnad och påbörja släckarbetet i så pass god tid att
den brandbelastning som beräknats fram under de 90 minuter inte hinner tillgodoses brandförloppet.
Detta arbete är av relevans för samhället då det är ett samhällsintresse att bygga bostäder som är uppfyller tänkta krav för bärighet av byggnaden under utrymning.
6.2
Metod
Det här examensarbetet bestod av en kartläggning, ett exempel med två beräkningsmetoder och en litteraturstudie; nedan följer en diskussion kring dessa metoder.
6.2.1
Kartläggning
Metoden som användes till kartläggningen var semi-strukturerade intervjuer med nio huvudfrågor och utrymme för anpassade följdfrågor utifrån intervjupersonens erfarenheter och svar på huvudfrågorna. Valet av semi-strukturerade intervjuer gjordes för att få ett mer flytande och avslappnat samtal och för att ge respondenterna utrymme att vidareutveckla sina tankar kring frågorna. En nackdel med den valda intervjumetoden är att utan styrda flervalsalternativ krävs en viss tolkning av svaren för att kunna utföra en sammanställning, det kan i sin tur leda till en missvisning av svaren. En annan brist med den valda metoden är att intervjuerna inte spelades in vilket kan ha resulterat i att tillhandahållna svar och övrig information kan ha missats eller eventuellt feltolkats
För att genomföra en kartläggning behövs ett större antal företag som kan tänka sig
medverka. Förfrågningar skickades till 16 företag och fick snabbt svar av dryga hälften. För att komma upp i ett tillräckligt antal behövdes påminnelser skickas ut. En svårighet var att de personer som ställde upp på intervjuerna hade oerhört varierande erfarenhet och kompetens vilket kan ha bidragit till att kartläggningen som utförts inte är fullt representerande då intervjuer endast genomförts med en person på vardera företag.
6.2.2
Litteraturstudie
Litteraturstudien grundar sig mesta dels på publikationer av myndigheter och
forskningsinstitut vilket kan ansesanser vara pålitliga källor, däremot kan resultat och utförande av utförda studier har tolkats fel då det är komplicerade rapporter med mycket fakta. I litteraturstudien har även information från en del intresseorganisationer och leverantörer använts för att belysa fördelar med trä som material och vid val av konstruktionslösningar.
Arbetes författare har även haft turen att samtala med både forskare inom branschen och engagerade brandkonsulter som på olika sätt bidragit med information både genom personlig kommunikation och delat med sig av publikationer i olika format. Som även nämndes under diskussionen om kartläggningen kan det även i dessa samtal information som delgivitsha feltolkats.
6.2.3
Beräkningar
När det gäller beräkningarna finns flera aspekter som kan ha påverkat resultatet. Mänskliga faktorn i kombination med att arbetets författare inte har någon tidigare erfarenhet av beräkningar av detta slag kan resultera i att beräkningarna har utförts på fel sätt. Det är diffust hur beräkningarna ska appliceras, det framkom även under intervjuerna där personer som dagligen arbetar med detta inte heller är överens gällande exempelvis hur mycket av byggnadselementen som ska räknas med. En annan osäkerhetsfaktor är hur appliceringen av förkolningshastigheten i beräkningarna då den inte finns något specifik standard för KL-trä än.
Valet att som metod i det här examensarbetet utföra ett antal beräkningsexempel var för att lättare påvisa de brister och otydligheter som finns i dagens regelverk.
7
SLUTSATSER
Hur hanteringen av den ökade permanenta brandbelastningen som kommer med en stomme i brännbart material hanteras och om de tabellvärden som presenteras är rimliga har
undersökts genom en litteraturstudie, kartläggning av branschen och beräkningar. Slutsatser som har kunnat dras är följande:
• Brandkonsulter i branschen är inte överens om hur frågan om permanent brandbelastning i byggnader med brännbar stomme ska behandlas.
• Analytisk dimensionering är individbaserat, det råder stor frihet till tolkning i de aktuella föreskrifterna från Boverket.
• Studien visade att även om erfarenheten av att arbeta med permanent
brandbelastning bland de intervjuade varierade kraftigt så var de flesta av åsikten att det är positivt att BBR är materialneutralt men att delar behöver omarbetas och förtydligas.
• Våra beräkningar tyder på att den permanenta brandbelastningen i en byggnad med brännbar stomme är högre än standardvärdet 200 MJ/m2 (2013:11). Vid antaganden
av tabellvärdet 200 MJ/m2 (2013:11) framför ett beräknat värde för permanent
brandbelastning i en byggnad med trästomme är sannolikheten stor att den totala brandbelastningen på papper blir lägre än den verkliga. Det medför i sin tur att den lagstadgade tid som byggnaden ska behålla sin bärighet (R) inte motsvarar det behov av utrymningstid som troligen föreligger.
• Om den permanenta brandbelastningen för en byggnad med trästomme beräknas är det svårt och kostsamt att skydda konstruktionen så pass väl att nivån motsvarar den generella brandbelastningen för en bostad på 800 MJ/m2.
• Det skiljer 150 min i R-krav mellan ett flerbostadshus på 15 våningar och ett flerbostadshus på 16 våningar enligt beräkningarna på den permanenta brandbelastningen i den här rapporten.
• Det är kostsamt att bygga en konstruktion som kan räknas som helt skyddad. För att uppnå det krävs tre lager med brandgips i taket och två lager brandgips på väggar, det kan därför vara svårt att få byggaren att vilja dimensionera för den permanenta brandbelastningen i byggnader som inte kräver detta.