Träkonstruktioner och brand avskiljande konstruktioner lägesrapport praktiska lösningar

9012066

Anders Paulsson

Träkonstruktioner och

brand — Avskiljande

konstruktioner

Lägesrapport — Praktiska lösningar

Trätek

Anders Paulsson, k o n s u l t

TRÄKONSTRUKTIONER OCH BRAND

A v s k i l j a n d e k o n s t r u k t i o n e r - Lägesrapport P r a k t i s k a lösningar TräteknikCentrum, Rapport P 9012066 Nyckelord design fire resistance separating walls timber structures wood constructions Stockholm december 1990

I N N E H Å L L S F Ö R T E C K N I N G S i d SAMMANFATTNING 2 FÖRORD 3 P A VAG MOT P R A K T I S K T A N V Ä N D B A R D I M E N - 4 S I O N E R I N G S M E T O D B E R Ä K N I N G AV T E M P E R A T U R , F U K T T I L L S T A N D OCH 6 F O R K O L N I N G ADDITIONSMETOD 7 Beräkningsgång 7 Förutsättningar 7 Ingångsdata 8 M a t e r i a l d a t a P o s i t i o n s k o e f f i c i e n t e r

Jämförelser med prov 8

Användning 8 Exempel 8 D E T A L J L Ö S N I N G A R I A V S K I L J A N D E T R A K O N S T R U K - 9 T I O N E R I n v e n t e r i n g 9 Krav på detaljlösningar 9 Genomförda prov 9 Andra redovisade d e t a l j e r 9 E l i n s t a l l a t i o n e r 10 Provad k o n s t r u k t i o n Infällda dosor Andra e l i n s t a l l a t i o n e r V A - i n s t a l l a t i o n e r 11 Provad k o n s t r u k t i o n Enstaka rör A n s l u t n i n g t i l l t o a l e t t , handfat e l l e r golvbrunn Genomföringar 12 V e n t i l a t i o n s k a n a l e r

Plaströr genom bjälklag

Lägenhetsavskiljande radhusvägg 13 Ventilationsöppningar under taksprång 13

SAMMANFATTNING

Rapporten ger en k o r t översikt över det långsiktiga forskningsprogrammet Träkonstruktioner och brand, vars första d e l håller på a t t a v s l u t a s . Huvud-r e s u l t a t e n avseHuvud-r metodeHuvud-r a t t beHuvud-räkna bHuvud-randmotståndet hos a v s k i l j a n d e kon-s t r u k t i o n e r .

I r a p p o r t e n p r e s e n t e r a s några p r a k t i s k t användbara r e s u l t a t mer utförligt. E t t sådant r e s u l t a t är den s k additionsmetoden, som ger en metod a t t be-räkna brandmotståndet hos a v s k i l j a n d e väggar ur data om de ingående mate-r i a l s k i k t e n . V e mate-r i f i e mate-r a n d e p mate-r o v n i n g kmate-rävs innan den kan l a n s e mate-r a s . Andmate-ra p r a k t i s k t användbara r e s u l t a t är byggnadstekniska detaljlösningar som upp-f y l l e r kraven på v i s s brandklass i några vägg- och bjälklagskonstruktioner En andra f a s av forskningsprogrammet Träkonstruktioner och brand planeras f n. Den s k a l l främst avse bärande k o n s t r u k t i o n e r . Därvid kan r e s u l t a t som kommit fram under programmets första d e l u t n y t t j a s mer fullständigt.

FÖRORD

Inom ramen för forskningsprogrammet "Träkonstruktioner och brand" b e d r i v s ett långsiktigt f o r s k n i n g s - och u t v e c k l i n g s a r b e t e . Målet är a t t u t a r b e t a

beräknings- o c h diBensioneringsmetoder för bärande o c h / e l l e r a v s k i l j a n d e

träkonstruktioner u t s a t t a för brand. Motsvarande metoder är redan i prak-t i s k prak-t bruk v i d dimensionering av sprak-tål- och b e prak-t o n g k o n s prak-t r u k prak-t i o n e r och d e prak-t är väsentligt a t t motsvarande f i n n s även för trä som k o n s t r u k t i o n s m a t e r i a l . Arbetet har främst i n r i k t a t s på sammansatta, lätta träkonstruktioner. Med utgångspunkt från e t t omfattande programarbete / I / , b e d r i v s a r b e t e t i

sex delområden. Vissa har s t o r o m f a t t n i n g och där föreligger nu d e l r a p p o r -ter. Andra är mer begränsade och har slutförts. A r b e t e t har b e d r i v i t s med anslag från Brandforsk, BFR, STU och Trätek och l e t t s av en särskilt utsedd s t y r g r u p p .

Arbetet har h i t t i l l s v a r i t k o n c e n t r e r a t t i l l grundläggande frågor med t i l l -lämpning på a v s k i l j a n d e väggkonstruktioner. I b o t t e n l i g g e r en t e o r e t i s k modell för träets p y r o l y s . Modellen har u t a r b e t a t s v i d Lunds u n i v e r s i t e t . R e s u l t a t e t utgörs av e t t tvådimensionellt datorprogram som beräknar tempe-r a t u tempe-r , f u k t - och ttempe-ryckfötempe-rdelning i ttempe-räkonsttempe-ruktionetempe-r undetempe-r btempe-rand. Denna avancerade modell har u t g j o r t grunden t i l l en enkel metod ( a d d i t i o n s m e t o -den) för beräkning av brandmotståndet hos a v s k i l j a n d e träkonstruktioner. Det är angeläget a t t a r b e t e t fullföljs med s t u d i e r av a v s k i l j a n d e väggar och får fortsätta med bärande k o n s t r u k t i o n e r , såväl väggar som bjälklag. Styrgruppen har f u n n i t det angeläget a t t sammanfatta uppnådda r e s u l t a t . Därför har B j e r k i n g Ingenjörsbyrå AB fått i uppdrag a t t u t a r b e t a denna lägesrapport med s p e c i e l l i n r i k t n i n g på p r a k t i s k t användbara metoder. Be-räkning av brandmotstånd och byggnadstekniska detaljlösningar uppmärksammas särskilt. A r b e t e t har utförts av Anders Paulsson.

Ä styrgruppens vägnar r i k t a r j a g e t t varmt tack t i l l a l l a medverkande och ser fram emot e t t f o r t s a t t g o t t samarbete.

Skövde i november 1990 Vidar Sjödin

Styrgruppens ordförande

Medlemmar i Brandforsks s t y r g r u p p "Träkonstruktioner och brand" Vidar Sjödin, Rockwool AB, o r d f

B i r g i t östman, Trätek, sekr

Bengt Bengtsson, Svenska Träskivor AB Jan Hagstedt, Träinformation

Hans Ohlson, Boverket Ulf Wickström, SP Kai Odeen, KTH

På väg mot praktiskt användbar

dimensioneringsmetod

Målet för det långsiktiga arbete som bedrivs inom forskningsprogrammet "Träkonstmktioner och brand" är att utarbeta praktiskt användbara

beräknings- och dimensioneringsmetoder för

bärande och/eller avskiljande träkonstruktioner utsatta för brand.

Vägen mot detta mål går via bestämning av förkolningshastighet och temperaturer i ett enskilt material till beräkning av temperaturfördelningen över tiden i den sammansatta konstruktionen. Ett antal temperaturkriterier styr händelseförloppet, t ex då skivmaterial inte längre sitter kvar. Tempe-raturen på den från branden vända sidan beräknas och då även den tid det tar innan denna tempera-tur uppnås, därmed bestäms också brandmotstån-det med hänsyn till avskiljande funktion. Beräk-ningarna skall göras med hänsyn tagen till alla de parametrar som inverkar och under "verkligt" brandförlopp. I detta första skede begränsas dock uppgiften till avskiljande väggar utsatta för "stan-dardbrand". Den naturliga fortsättningen blir sedan att beräkna bärförmågan för väggen och att studera horisontella konstruktioner ur både bäran-de och avskiljanbäran-de funktion. Centralt inom hela forskningsprogrammet är alltså att skapa en beräk-ningsmodell som på ett riktigt sätt beskriver hän-delseförloppet i den för brand utsatta konstmktio-nen. En sådan modell blir datorbaserad och kräver stor kapacitet för beräkningarna. Därför behöver modellen förenklas för att bli praktiskt användbar.

Runt det centrala projektet, att skapa en beräknings- och dimensioneringsmetod, har ett antal mindre projekt bedrivits. Syftet har varit att härigenom ta fram ingångsdata till beräkningsmo-dellen eller att komplettera den så att den praktiskt verksamme konstruktören får ett komplett instru-ment för brandteknisk dimensionering av träkon-stmktioner.

Hela arbetet bedrivs i sex projekt. Vissa har slut rapporterats medan andra är så omfattande att endast delrapporter föreligger. De sex projekten är:

1. Förkolningshastighet a) analytisk nx)dell, LTH Se (2) och (9) b) komponentmodell, Trätek Se (3) 2. Mekaniska egenskaper a) Virkeskvalitet, Trätek Se (6) och (12) 3. Beräkningsmodell

IFSD, SP, Gullfiber, Bjerkings, LTH Se (4). (7). (10). (11). (14), (15) och (20)

4. Detaljutformning och förband

a) detaljer. SP, Bjerkings Se (18) och (19) b) förband, KTH, Trätek Se (17) 5. Brandskyddsmedel Se (5) och (13) Trätek

6. Massiva konstruktioner Bjerkings

Se (16)

Övrigt

Programarbete

Se(1)

Bestämning av för-kolningshastighet

Ref (2). (3) och (9) _{Beråkningsmodell för}

lätta, sammansatta tråkonstruktioner Ref (4) och (10) Behandlat Påbörjat Återstår \ \ Väggar Detaljer Ref (18) och (19) Detaljer Ref (18) och (19) Avskiljande funktion "Additionsmetoden" Ref (11). (14). (15) och (20) Avskiljande funktion "Additionsmetoden" Ref (11). (14). (15) och (20) T " Detaljer - n Ref (18) och (19) Bjälklag

\

Bärande funktion f\/1ekaniska egenskaper Ref (6). (7) och (12)

Det centrala projektet, utarbetande av beräknings-modell för lätta, sammansatta träkonstruktioner, har en analytisk modell för bestämning avförkolnings-hastigheten i ett enskilt material som bas. Arbetet med beräkningsmodellen har hittills koncentrerats kring väggar och deras avskiljande fimktion. Det är inom detta område som en förenklad metod, additions-metoden, studerats. Som kompletterande arbete har en studie av några byggnadsdetaljer genomförts.

Beräkningsmodell för den bärande funktionen hos väggar har ännu ej studerats men en första studie av träets mekaniska egenskaper vid höga temperaturer har genomförts som underlag förförtsatt arbete inom detta område.

För bjälklag har ett antal detaljer studerats. Det är främst genomföringar genom golv- och vindsbjälklag

som ingått i studierna. Studier av beräkningsmodell för bjälklag återstår.

När det gäller dimensionering av massiva

träkonstruktioner har befintlig kunskap

samman-ställts och stmkturerats. Olika beräkningsmetoder har beskrivits och jämförts. Den praktiskt verksam-me konstruktören kan sedan från fall till fall avgöra vilken beräkningsmetod och vilka materialdata mm som, med vedertx>rlig hänsyn till gällande

bestäm-melser, är tillämpliga. virke har studerats som separat projekt. Brandskyddsmedel och deras effekt på

Förband Ref (17) Massiva konstruktioner Ref (16) Förband Ref (17) Massiva konstruktioner Ref (16)

För massiva konstruktioner har dagens kunskaper sammanfattats och beskrivits. Förband till dessa konstruktioner har studerats.

Brandskyddsmedel Ref (5) och (13)

/ ett annat projekt har brandskyddsmedlens effekt studerats.

Beräkning av temperatur,

fukttillstånd ocli förkolning

En teoretisk modell för träets pyrolys har utarbetats vid Lunds universitet. Arbetet har resulterat i ett tvådimensionellt datorprogram som beräknar temperatur, fukt och tryckfördel-ning i träkonstruktioner under brandpåverkan. Datorprogrammet har verifierats med experi-ment för olika träslag med varierande fuktinne-håll och termisk exponering.

JÄMFÖRELSER MED EXPERIMENT För att kontrollera modellen har den testats mot de utförda experimenten. Resultaten visar att temperaturfördelningen beskrivs mycket bra för både torrt och fuktigt material.

Modellen ger även en tillfredsställande beskrivning av medeltryckfördelning i materialet, inträngning av kolskiktet och kolytans förflyttning samt total viktminskning.

Den experimentella tekniken att mäta densi-teter med hjälp av gammastrålningsutrustning har medfört att den beräknade och mätta densitetsför-delningen har kunnat jämföras. Dessutom kan de kinetiska konstanterna för pyrolysen bestämmas. Eftersom dessa konstanter används i beräkningar-na erhålls en tillfredsställande beskrivning av den verkliga densitetsfördelningen.

I modellen simuleras fukttransport, förång-ning och kondensation på ett fysikaliskt riktigt sätt. D v s för ett material med låg permeabilitet erhålls höga övertryck och en snabb förångning av vattnet vid temperaturer som är betydligt högre än 100 °C (120- 150 °C).

HÄNSYN TILL FUKTINNEHÅLL Både experiment och beräkningar visar betydelsen av att man tar hänsyn till träets initiella fuktkvot när man beräknar temperaturfördelningen. För initiellt fuktigt virke fördröjs temperaturökning-en då vattnet förångas. Förångningtemperaturökning-en sker vid temperaturer strax över 100 °C och ända upp till 150 °C, vilket innebär att den sker under högt tryck. Motsvarande fördröjning äger ej rum för torrt trä varför temperaturökningen blir snabbare i detta fall. Det återspeglas också i pyrolyszonens inträng-ningshastighet som då ökar.

R E S U L T A T E T

Arbetet har resulterat i ett tvådimensionellt datorprogram, W00D2. Det finns även en endi-mensionell variant, kallad W00D1.

Beräkningsmodellen bygger på numerisk behandling enligt finita elementmetoden och fömtsätter, för att man skall uppnå rimliga beräk-ningstider, tillgång till stordator. En viktig del för ett fortsatt arbete är att komplettera datorprogrammet så att det kan bli tillgängligt för andra användare.

Resultaten redovisas i (9). Rapporten utgör en doktorsavhandling och är skriven på engelska. Den består av följande fyra delar:

anlytisk modell för energi- och mass-transport

finit element-formulering experiment

numerisk lösning av modellen med hjälp av det utvecklade datorprogrammet.

Additionsmetod

Additionsmetoden dr en metod att beräk-na brandmotständ. Hittills har avskiljande väggkonstruktioner studerats. Metoden är lätt att använda. Genom att summera varje mate-rialskikts bidrag till brandmotständet kan en grov uppskattning av hela konstruktionens brandmotständ göras.

Idé 1 till metoden har funnits länge och har här modifierats så att hänsyn till materialets densitet och tjocklek tas samt så att det enskikJa materialets brandmotstånd anpassas till dess placering i konstruktionen.

BERÄKNINGSGÅNG

Teckenförklaringar P. Po t., t. 'isol ^varm skiva varm skiva= kall skiva =

aktuellt respektive grundvärde för densitet i kg/m^.

aktuellt respektive grundvärde för materialtjocklek i m.

9 < d < 22 mm

viktat respektive gmndvärde för materialets brandmotstånd i min. isolertjocklek i m. 25 < d < 150 mm skivtjocklek i m, för skiva på

brandpåverkad sida.

faktor som beskriver materialtjockle-kens betydelse, m \

brandpåverkad skiva icke brandpåverkad skiva

Beräkningen sker i tre steg:

1. Bestäm viktat värde pä varje dels

brandmotständ! t. = t p d

FÖRUTSÄTTNINGAR

För att metoden skall kunna användas krävs att ingångsdata, positionskoefficienter och mate-rialdata, har fastställts. Med hjälp av datorprogram-met W 0 0 D 1 , utvecklat vid Lunds Tekniska Hög-2. Bestäm positionskoefficienten, k!

(beror på materialets placering i konstruktionen)

stående fömtsättningar:

O vertikal konstmktion bestående av tre skikt, skiva + isolering + skiva

Isolering: k = 1.0 _{O för skivan gäller: 9 < d < 22 mm}

Varm skiva: k = 1 0 - K , d ^ , ^ _{O för isoleringen gäller: 25 < d < 150 mm} Kall skiva: k =1.0 + K , d^^ + K^d^,,^,^, _{O konstmktionen utsätts för}

"standard-brand" 3. Bestäm totalt brandmotständ!

(Summera delarnas korrigerade brandmotstånd)

U = ^k,-Ht,k,-f....-ft„k„ = L(t„k„)

Brandmotståndet hos en konstmktion be-stäms som den tid (i minuter) det tar tills ett av nedanstående kriterier inte längre uppfylls:

O Isoleringskravet, dvs att temperaturen på den från branden vända sidan inte får vara högre än 140 "C i genomsnitt och 180 "C i enstaka punkt.

O Integritetskravet, dvs att byggnadsdelen inte får släppa igenom flammor eller heta gaser.

En teoretisk beräkningsmetod baseras på temperaturberäkningar och fömtsätter att isole-ringskravet är dimensionerande.

INGÅNGSDATA

Resultatet av den första ansatsen till att bestämma materialdata och positionskoefficenter redovisas avmndade nedan. De utgör exempel på nu tillgängliga data. MATERIALDATA Material _{»0 Po do} (min) (kg/m2) Spånskiva 14 8.4 Medelhård träfiberskiva 11 7.2 Gips 18 9.1 Träpanel 14 6.5 Stenull 15 1.2 Glasull 9 1.2 POSITIONSKOEFFICIENTER Isolering: Varm skiva: k = 1.0 k = 1 . 0 - 1 . 9 d _isol Kall skiva bakom isolering av:

stenull:

k = 1.0 + 1 3 . 0 d ^ + 6.8d

isol varm skiva

glasull:

k = 1.0+ 10.0 d .+ 9 . 2 d _ . , .

itol varm skiva

JÄMFÖRELSER MED

PROV

Jämförelser har gjorts mellan beräkningar och 12 olika provningsresultat från både småskale-och fullskaleförsök. Provningsresultaten har funnits tillgängliga från tidigare genomförda prov. I 4 fall har additionsmetoden underskattat brandmotstån-det jämfört med provresultaten, från några få procent upp till ca 15 %. I 8 fall har metoden överskattat brandmotståndet, från några få procent upp till ca 25 % och med ett enstaka värde så stort som 46 %. Alla dessa 8 fall har varit jämförelser med fullskaleförsök. I absoluta tal är avvikelserna upp till 13 minuter med enstaka värde runt 20 minuter.

Att jämföra beräknings- och tidigare erhållna provningsresultat innebär alltid en del problem. Som exempel kan nämnas att det kan handla om bristfällig dokumentation av densitet och tjocklek hos de olika materialen, att brandprov alltid innebär att en viss spridning i resultaten erhålls, att en flack tid-temperaturkurva gör att en liten skillnad i temperatur ger en stor skillnad i tid, etc. Beräk-ningsresultaten är ju också i stor utsträckning beroende av de ingångsdata som används. Det bör påpekas att de använda parametrarna endast är att se som ett första försök till bestämning av dessa.

ANVÄNDNING

Metoden kan användas för

överslagsberäk-ningar av brandmotståndet hos avskiljande,

verti-kala träkonstruktioner bestående av tre skikt, skiva - isolering - skiva. (För andra konstmktionstyper kan W00D1 användas). Allt eftersom metoden förfinas, flera konstmktionstyper studeras och yt-tertigare ingångsdata tas fram blir metoden bättre underbyggd och därmed säkrare.

EXEMPEL 12 mm spånskiva 95 mm stenull t. =14 635 »0.012 8.4 t. =15 k. = t, =t. 1.2 = 12.7 k, = 1.0- 1.9*0.095 =0.82 30 • 0.095 = 35.6 = 1.0 = 12.7 k. = ^total 1.0 + 13.0-0.095+ 6.8'0.012 12.7 • 0.82 + 35.6 •1.0 + 12.7* 2.32 = 2.32 = 75 minuter 8

Detaljlösningar I avskiljande

träkonstruktioner

INVENTERING

Detaljer i träkonstruktioner kan vålla mer eller mindre stora försvagningar. De flesta "rena

träkonstruktionsdetaljer", dvs anslutning vägg

-vägg, vägg - bjälklag etc, har bedömts vara helt tillfyllest med den praxis som tillämpas idag. Andra detaljer är mer brandkänsliga.

De mest brandkänsliga detaljerna i

träkon-struktioner är, enligt den erfarenhet som finns samlad hos brandförsvar och försäkringsbolag:

O genomföringar i brandcellsskiljande kon-stmktioner, t ex olika typer av rörgenom-föringar som ventilationsrör, avloppsrör och elledningar

O anslutning av den lägenhetsskiljande väg-gen i radhus till yttertaket

O ventilationsöppningar under taksprång

Ytterligare detaljer som påpekats är:

O ledningsdragningar inne i konstruktioner-na, t ex elledningar och avloppsrör O eldosor i väggar

O infästning av beklädnadsskivor

O infästning av inredningsdetaljer i skivma-terial

O skivfogar

O spikplåtsförband

KRAV PÅ

DETALJLÖSNINGAR

Principerna för detaljutformning kan sägas

vara att detaljen skall:

O medverka till att begränsa temperaturen på den från branden vända sidan av konstruktionen.

O hindra sprklning av brandgaser, dvs tätheten skall upprätthållas.

Aktuella brandtekniska klasser för träkon-struktioner är idag upp t o m 860. Det är inom denna ram som synpunkter kring detaljutformning delgetts oss och det är inom detta område som studierna av detaljlösningar genomförts.

GENOMFÖRDA PROV

Prov har genomförts av

- väggar med elinstallationer. Det har varit

infällda och utanpåliggande dosor, elrör inne i konstruktionen, elrör rakt genom konstruktionen och utanpåliggande elcentral. Här är det fram-förallt infällda eldosor och elrör (fler än två) rakt genom konstruktionen som vållat försämrat brandmotstånd.

- bjälklag med VA-installationer. Proven har

gjorts med brand från undersidan. I den prova-de konstruktionen har avloppsrör inne i kon-struktionen ej påverkat brandmotståndet. An-slutningen till handfat, toalettstol eller golvbmnn har däremot inneburit en försvagning. Konstruk-tionen klarar dock fortfarande brandteknisk klass B30 med undantag av anslutning till golvbmnn då isoleringen utgörs av glasull.

- bjälklag med rörgenomföringar. Avloppsrör

eller andra plaströr av PVC med dimension mindre eller lika med 100 mm, som går rakt igenom ett fullisolerat golvbjälklag smälter ihop och tätar på så sätt. Ventilationskanaler som går igenom ett vindsbjälklag måste isoleras extra får att uppnå brandteknisk klass B30.

Studierna har enbart omfattat den avskiljande funktionen. Inverkan på bärförmågan föreslås bli studerad när basdata från andra projekt inom forskningsprogrammet "Träkonstmktioner och brand" har kommit fram.

ANDRA REDOVISADE

DETALJER

Den lägenhetsskiljande väggens anslutning till yttertaket har kanske varit den detalj som betonats allra mest. Brandförsvarsföreningens anvisningar för utförande rekommenderas och redovisas.

Även ventilationsöppningar under taksprång har påpekats som en brandkänslig detalj. Bover-kets föreskrifter redovisas.

ELINSTALLATIONER

PROVAD KONSTRUKTION Prov har gjorts på en vägg bestående av 10 mm spånskiva på ömse sidor om en regelstomme med isolering mellan reglarna. Både glasull och stenull har provats med varierande tjocklek. Av varje variant har ett antal prov gjorts.

Väggen uppfyller, enligt Godkännandelista B, kraven för brandteknisk klass B30 (avskiljande funktion) om reglarna är minst 45x70 och utrym-met mellan dem är fyllt med minst 70 mm stenull. Klass B60 uppfylls om reglarna är minst 45x95 och utrymmet mellan dem är fyllt med minst 95 mm stenull. Byts stenullen mot 95 mm glasull uppfyller konstruktionen kraven för B30.

INFÄLLDA DOSOR

Mest kritiskt är när brand inträffar på andra sidan om väggen än där dosan är monterad. När väggskivan bmnnit bort exponeras isoleringen för branden. Hur länge den motstår branden beror av dess tjocklek och typ. När isoleringen försvunnit sker genombränning i dosan så gott som omedel-bart. Något tjockleksberoende kan ej utläsas vid de provade isolertjocklekama. Provningsresultatens medelvärde, eller som vi valt att kalla det, repre-sentativt värde för brandmotståndet, fås avrundat, för isolertjocklekar mellan 30 och 70 mm, till 35

minuter för stenull och till 24 för glasull.

Stan-dardavvikelsen kan beräknas till drygt 9 resp drygt 2 minuter.

Vägg med:

10 mm spånskiva d, mm reglar, fullt isolerat

mellan reglarna 10 mm spånskiva dg = isolertjocklek vid

eldosa

Isoler- Provad vägg (enligt ovan) material Utan Installationer Vid eldosa

Klassning enl. Medelvärde av Godkännande- uppmätt brand-lista B motstånd Stom- Brand- Isoler- Brand-och teknisk tjocklek mot-isoler- klass vid stånd tjocklek eldosa t (mm) (mm) (min) Stenull 70 B30 30 35 95 B60 45 35 120 B60 70 35 Glasull 70 30 24 95 B30 45 24 120 B30 70 24

För den provade konstmktionen kan konsta-teras att man vid eldosa och isolering med stenull klarar brandteknisk klass B30 vid regeldimension 45x70 mm eller större och med utrymmet mellan reglarna fullt isolerat. Kravet för B60 uppnås dock ej även om vägg- och därmed isolertjockleken ökas. Vid isolering med glasull uppfylls ej kraven för B30, vid de isolertjocklekar som omfattats av provserien.

En fömtsättning för ovanstående är att minsta avståndet mellan dosorna är 150 mm .

ANDRA ELINSTALLATIONER Följande detaljer har i den provade väggen ej lett till någon nämnvärd försvagning:

O elrör inuti väggen

O genomföring av enstaka elrör genom vägg eller bjälklag

O utanpåliggande eldosor O elcentral utanpå vägg

Den brandtekniska klass som väggen har utan dessa installationer ändras alltså inte. Dock gäller att vid genomföring av fler än två elrör skall tätning enligt typgodkänd metod, se Godkännan-delista B, utföras.

VA-INSTALLATIONER

PROVAD KONSTRUKTION De konstmktioner som provats har alla bestått av golvbjälkar, på ovansidan försedda med 22 mm golvspånskiva och på undersidan med 19 X 95 glespanel c 400 och en 10 mm spånskiva. Mellan golvbjälkarna har isolering och olika typer av VA-installationer placerats.

Enligt Godkännandelista B, klassas bjälklaget i B30 om isoleringen utgörs av stenull med en minsta tjocklek av 95 mm. Detsamma gäller för glasull men dä krävs att undertaksskivan är minst 12 mm tjock. Vi har dock vid de prov SP genomfört uppmätt ett brandmotstånd större än 30 minuter för konstmktbnen med glasull och 10 mm spånski-va.

Samtliga prov har genomförts med brandan-grepp från undersidan.

ENSTAKA RÖR

Enstaka plaströr, av PVC och med diameter mellan 50 och 110 mm, inne i bjälklaget har ej för-sämrat den avskiljande funktionen. Förutsättningen är att den totala isolertjockleken ej minskas i för-hållande till bjälklag utan installationer.

Kall sida

Q AVLOPPSRÖR

7^—7^—^

Ur provresultaten ser man också ett klart be-roende av isolertjockleken. Följande

representati-va värden, totalt brandmotstånd, kan föreslås

gälla:

Isolering Tjocklek d, (mm)

Brandmotstånd t (min)

Stenull (30 kg/m^) i anslutning till

toa, handfat 45 32 95 50 golvbmnn 45 33 95 48

Glasull (20 kg/m^) i anslutning till:

toa, handfat 45 32 95 35 golvbmnn 45 23 95 23 Det generella godkännandet enligt Godkän-nandelista B, som gäller klass B30 uppfylls alltså vid dessa anslutningar när det gäller isolering med stenull. För isolering med glasull skall undertaks-skivans tjocklek vara minst 12 mm och då klarar konstruktionen kraven för B30 vid anslutning mot toa och handfat medan det, med största sannolik-het, krävs ytteriigare åtgärder vid golvbmnn.

Isoleringen skall utgöras av hela skivor i lämplig tjocklek i hela det fack som rymmer instal-lationen.

KALL SIDA

J^50-110

' i n \ J

—r"^—n

7-^

GLESPANEL

TAKSKIVA

ANSLUTNING TILL T O A L E T T , HANDFAT E L L E R GOLVBRUNN

Isolering med stenull ger samma skydd oavsett om installationen utgörs av ett relativt klent rör som bryter igenom golvskivan eller om den utgörs av en golvbmnn. Med isolering av glasull har en markant skillnad uppmätts.

GLESPANEL

TAKSKIVA

d ^ ^ ^ ^ 9 7 0

SIDA ^

— H r — in '•^ _]^— 7~S. t' •• 7

\ > - G L E S P A N E L

11

GENOMFÖRINGAR

VENTILATIONSKANALER PLASTRÖR GENOM BJÄLKLAG

Dagens anvisningar för utförande av genom-föring för imkanal togs som utgångspunkt för genomförda studier. Proven visade att heta brand-gaser trängde upp genom vindsbjälklaget och gav alltför höga yttemperaturer. Anslutningen mellan de olika isolerskikten var ej tillfredsställande tät. Flera förslag till föriDättringar diskuterades och

pro-vades.

Genomförda prov visar att genomföring av imkanal eller ventilationskanal kan utföras enligt något av nedanstående alternativ för erhållande av brandteknisk klass B30. Principen för att klara detta brandkrav har varit att öka isolertjockleken, antingen med extra nätmatta av stenull eller tjock bjälklagsisolering (min 340 mm), också den av stenull. 7 .50*50 NÄTMATTA -GLESPANEL 1—13 GIPSSKIVA EXTRA NÄTMATTA

Prov har genomförts på ett mellanbjälklag (liknande det i proven med VA-installationer) men fullt isolerat med stenull. Resultaten visar att ett plaströr av PVC som dras genom en obrännbar isolering får ett minst lika stort brandmotstånd som om röret dras genom ett massivt obrännbart material enligt NR 1 avsnitt 5:6. Den provade konstmktionen är alltså acceptabel. Den fömtsätter god tätning mellan skivmaterial och rör och gäller för rördiameter mindre eller lika med 100 mm. Centrumavstånd mellan rör får ej understiga 300 mm och i övrigt skall bjälklaget vara fullt isolerat i ett utrymme intill 300 mm från rörets centrum.

00 o

)

s r^;—7i MIN 300 V MIN 300 J .50 NÄTMATTA GLESPANEL 1—12 SPÅNSKIVA TJOCK ISOLERING 12

LÄGENHETSSKILJANDE

RADHUSVÄGG

Brandspridning genom vindar där den lägen-hetsskiljande radhusväggen och dess anslutning till yttertaket ej haft avsett brandnxjtstånd har fått förödande konsekvenser. Alltför många bränder i

trähus har varit vindsbränder där flera lägenheter skadats p g a brandspridningen på vinden.

I Nybyggnadsreglerna anges att den lägen-hetsskiljande radhusväggen skall dras upp till un-derkant yttertak om denna utgörs av spontad träpanel eller någon annan konstojktion som kan hindra snabb brandspridning. I annat fall skall väggen bryta igenom taktäckningen. Lämpligt utfö-rande i det förstnämnda fallet finns redovisat i Brandförsvarsföreningens skrift "Radhus Basmate-rial".

YTTERTAKS-PANEL

En vägg eller takstol kläs med 13 mm gipsskiva eller 15 mm träskiva på var sida.

Det är en fördel om den ena skivan kan dras ned mellan de två lägenhetsskiljande väggarna. På så vis försvåras brandgasspridningen ytterligare.

Var noggrann med tillpassningen av skivorna i nederkant mot den lägenhetsskiljande väggen. Mellan skivorna kan man med fördel isolera med mineralull för att uppnå bättre skydd mot brandgaser. Låt skivan sticka upp en liten bit ovanför takstolen eller väggen. Då kan man tillpassa skivan efter överkanten så att optimal täthet uppnås.

VENTILATIONSÖPPNINGAR

UNDER TAKSPRÅNG

Enligt Nybyggnadsreglerna avsnitt 8:31, får ytterväggar i småhus i klass B30 inte ha ventila-tionsöppningar omedelbart under taksprång inom

1.0 m avstånd från närbelägen byggnad. För ytten/äggar i klass B60 får sådana ventilationsöpp-ningar inte alls anordnas.

Dessa, ur brandsynpunkt, välmotiverade krav får konsekvenser, t ex på hur ventilationen av vindsutrymmet skall anordnas. Några förslag till lösningar finns ej men kommer att behövas inom en snar framtid. Det är en angelägen uppgift som dock ligger utanför ramen för detta arbete.

Rapporter inom projektet

1. Robert Jönsson Ove Pettersson: 2. Fredlund, Bertil: 3. Norén, Joakim: 4. Paulsson, Anders Reinholdsson, Hans: 5. Nussbaum, Ralph Östman, Birgit: 6. Norén, Joakim: 7. Lundqvist, Annika Wickström, Ulf: 8. Östman, Birgit: 9. Fredlund, Bertil: 10. Anderberg, Yngve Andersson, Leif: 11. Andersson, Leif: 12. Norén, Joakim: 13. Nussbaum, Ralph: 14. Fredlund, Bertil:

Träkonstruktioner och brand.

Kunskapsöversikt och forskningsbehov. Rapport LUTVDG/(TVBB-3015), Lund 1983

Jämförelse av två modeller för analys av trä som pyrolyseras. Report LUTVDG/(TVBB-3207) Lund, 1986

Brandmotstånd hos träkonstmktioner - Sammanställning av provresultat. Rapport P 8611070, Träteknikcentrum, 1986

Sammansatta lätta träkonstruktioner. Brandmotstånd - beräkningsmetod. Behovsutredning - slutrapport.

Bjerking Ingenjörsbyrå AB, Arbetsnummer 11 131, Uppsala 1987.

Brandskyddsmedel för träkonstruktioner. Kunskapsöversikt 1986. Rapport I 8703022, Träteknikcentrum, 1987.

Virkeskvalitet - bärförmåga vid brand. Del I. Rapport I 8711072, Träteknikcentrum, 1987.

Bestämning av belastade träväggars brandmotstånd genom försök i reducerad skala - en förstudie.

SP-Rapport 1987:42, Statens Provningsanstalt, 1987. Träkonstmktioner och brand.

Bygg och teknik nr 2/88 (översikt)

A model for heat and mass transfer in timber during fire. A theoretical, numerical and experimental study.

Report LUTVDG/(TVBB-1003), Lund 1988 (doktorsavhandling)

Brandmotstånd-beräkningsmodeller. Allmän diskussion och litteraturstudium. IFSD AB, Lund, juni 1988.

Brandmotstånd - beräkningsmetod. Beskrivning av beräkningsmodeller. IFSD AB, Lund. Rapportutkast okt 1988.

Failure of stmctural timber when exposed to fire. Part 2. Paper presented at the 1988 Internation;'! Conference on Timber Enoineering, Seattle, USA. Rapport I 8810066, Träteknikcentrum, 1988.

The effect of low cono^/JiraJion fire retardant imp/egnai)Oi,o on wood charrinq rate and chcK ^'i^^iri j . pire Sciences. Vol 6 July/Aug 1988.

Rapport I 8812077, Träteknikcentmm, 1988.

Beräkning av bidraget till brandmotståndet från skivmaterial och träpaneler. Rapport SE-LUTVDG/TVBB-3046, Lund 1989.

15. Andersson, Leif: 16. Carling, Olle: 17. Carling Olle: 18. Månsson, Lennart: 19. Paulsson, Anders: 20. Fredlund, Bertil:

Avskiljande väggars brandmotstånd. Additionsmetod. Gullfiber AB, Billesholm, maj 1990.

Brandteknisk dimensionering av massiva träkonstruktioner. Rapport I 9004018 Träteknikcentrum. 1990.

Deformationshastigheten hos tvärkraftsbelastat spikförband mellan stålplåt och trä vid upphettning till temperaturer över 300 °C.

Experimentell undersökning.

KTH, Byggnadsmateriallära. Rapport TRITA-BYMA 1990:2. Byggnadsteknisk detaljutformning - Experimentell del. SP-Rapport 1990:32, Brandteknik, Borås 1990.

Trä och brand. Brandteknisk detaljutformning. Avskiljande träkonstruktioner. Bjerking Ingenjörsbyrå AB, Arbetsnummer 11 114, Uppsala, 1990.

Calculation of the fire resistance of wood based boards and wall construct k)ns.

Rapport SE-LUTVDG/TVBB-3053, Lund 1990.

Detta digitala dokument skapades med anslag från

Stiftelsen Nils och Dorthi

Troédssons forskningsfond

Trätekn i kCentru m

INSTITUTLT FOR TRATEKNISK FORSKNING

Box 5609,114 86 STOCKHOLM Åsenvägen 9, 552 58 JÖNKÖPING 931 87 SKELLEFTEÅ

Besöksadress: Drottning Kristinas väg 67 Telefon: 036-12 60 41 Besöksadress: Bockholmsvägen 18 Telefon: 08-14 53 00 Telefax: 036-16 87 98 Telefon: 0910-652 00

Telex: 144 45 tratek s Telex: 650 31 expolar s Telefax: 08-11 61 88 Telefax: 0910-652 65 Huvudenhet med kansli ISSN 0283-4634