16.2 Brandteknisk dimensionering

Brandteknisk dimensionering av träkonstruktioner kan utföras med skyddande beklädnader och ytbehandlingar. Då kan den skyddade limträbalkens tvärsnitt vara oskadat efter en brand och bärförmågan beror på typ av beklädnad och dess tjocklek. En oskyddad limträbalk har efter samma brand ett reducerat tvärsnitt och därför också reducerad bärförmåga. Verifieringen av bärförmåga vid brottgränstillstånd ska därför utföras med det reducerade tvärsnittet.

Byggnadstekniska framsteg och nya experimentella data har lett till nya tillvägagångssätt och tekniska lösningar i vilka konstruktören är mera direkt inblandad än tidigare.

För att dimensionera en träkonstruktion som är utsatt för brand, analyseras konstruktionens delar genom att lägga på olyckslasten för brand och verifiera att följande villkor uppfylls ¹⁾:

16.1    \({A_{\rm d,fi}}\left( t \right) \le {R_{\rm d,fi}}\left( t \right)\)

där A_d,fi är dimensioneringsvärdet för lastpåverkan vid brand, R_d,fi motsvarande bärförmåga vid samma förhållanden och t tiden för brandpåverkan.

Påverkan av de direkta lasterna på konstruktionen beräknas med hjälp av den lastkombination som motsvarar exceptionella dimensioneringssituationer, och kan uttryckas på följande sätt, se avsnitt Dimensionering av trä- och limträkonstruktioner och avsnitt Bruksgränstillstånd:

16.2    \(1,0 \cdot {G_\rm k} + 1,0 \cdot {P_\rm k}\left( t \right) + 1,0 \cdot {\psi _{1,1}} \cdot {Q_{\rm k,1}} + 1,0 \cdot \Sigma {\psi _{\rm 2,i}} \cdot {Q_{\rm k,i}}\)

där:

Gk	karakteristiskt värde för permanenta laster.
Pk(t)	karakteristiskt värde för förspänningskraften (vanligtvis varierande under brandpåverkan).
Qk,1	karakteristiskt värde för den variabla huvudlasten.
Qk,i	karakteristiska värden för de andra variabla lasterna.
ψ1,1	kombinationsfaktor för den variabla lasten som antas vara huvudlast.
ψ2,i	allmän kombinationsfaktor för de andra variabla lasterna.

 
Värdena för kombinationsfaktorerna ψ ges som funktion av de olika lastkategorierna för byggnadens olika delar, se SS-EN 1991-1-1, och de är vanligtvis mellan 0 och 0,7. Försiktighet bör iakttas när stora laster förekommer i brandfallet, som i bibliotek, arkiv och lagerbyggnader.

Därtill kan en förenklad metod användas vid beräkning av A_d,fi när omständigheterna förblir oförändrade vid brand. När man börjar med grundkombinationen av lastvärdena för dimensionering i normaltemperatur A_d, kan värdet för A_d,fi beräknas med hjälp av följande ekvation:

16.3    \({A_{\rm d,fi}} = {\eta _{\rm fi}} \cdot {A_\rm d}\)

Faktorn η_fi beror på de olika partialkoefficienterna γ_G och γ_Q som tillämpas på de karakteristiska värdena för de permanenta och variabla lasterna samt kombinationsfaktorn ψ_fi för de frekventa värdena för de variabla lasterna i brandsituationen, antingen ψ_1,1 för den dominerande variabla lasten eller ψ_2,1 för den andra variabla lasten, seSS-EN 1991-1-2:

16.4    \({\eta _{{\mathop{\rm fi}\nolimits} }} = \frac{{{G_{\mathop{\rm k}\nolimits} } + {\psi _{{\mathop{\rm fi}\nolimits} }} \cdot {Q_{{\mathop{\rm k}\nolimits} ,1}}}}{{{\gamma _{\mathop{\rm G}\nolimits} } \cdot {G_{\mathop{\rm k}\nolimits} } + {\gamma _{{\mathop{\rm Q}\nolimits} ,1}} \cdot {Q_{{\mathop{\rm k}\nolimits} ,1}}}}\)

där:

γG	partialfaktorn för permanenta laster.
γQ,1	partialfaktorn för den första variabla lasten.

Detta förhållande kan också uttryckas i en annorlunda form:

16.5    \({\eta _{{\mathop{\rm fi}\nolimits} }} = \frac{{1 + {\psi _{{\mathop{\rm fi}\nolimits} }} \cdot \xi }}{{{\gamma _{\mathop{\rm G}\nolimits} } + {\gamma _{{\mathop{\rm Q}\nolimits} ,1}} \cdot \xi }}\)

På så sätt är det en funktion av förhållandet ξ = Q_k,1 ⁄ G_k.

Figur 16.6 visar η_fi som en funktion av förhållandet ξ och för olika värden på kombinationsfaktorn ψ_1,1, när γ_G = 1,35 och γ_Q,1 = 1,5. Värdena 0,9, 0,7 och 0,5 motsvarar lastkategori E (lagerutrymmen), C/D (samlings- och affärslokaler) och A/B (rum och utrymmen i bostäder och kontorslokaler). Ett stort värde på förhållandet ξ är ofta kännetecknande för så kallade lätta konstruktioner, som träkonstruktioner.

 

Ulls Hus, Uppsala.

¹⁾ Observera att symbolen E_d används i SS-EN 1995-1-2 för “Dimensionerande lastpåverkan”, i stället för symbolen A_d som används i Limträkonstruktioner. Ändringen är avsiktligt gjord i detta avsnitt för att läsaren inte ska förväxla symbolen A_d med symbolen E_d som i Limträkonstruktioner har använts för träets elasticitetsmodul.

Figur 16.6 Värden för faktorn η_fi som funktion av förhållandet mellan permanenta och variabla laster ξ.