16.4 Förbandens brandmotstånd

I träkonstruktioner används ofta mekaniska fästdon och i allt större grad i nyare limträkonstruktioner. Sådana förband är väsentliga för konstruktionens statiska beteende. För att kunna beräkna en konstruktions bärförmåga vid brand måste man därför kunna utvärdera förbandens beteende.

Förbandsdelar och andra konstruktionsdelar av stål är ofta från brandteknisk synpunkt de svagaste punkterna i en konstruktion. Förband av stål ökar värmeledningen in i trämaterialet och alla stålkomponenter kan, på grund av värmeutvidgning, deformeras och försvaga konstruktionens stabilitet.

SS-EN 1995-1-2 antar att oskyddade förband uppfyller kraven för brandklass R15 eller R20, se tabell 16.3.

Önskar man uppnå en bättre klass, måste ytterligare åtgärder vidtas vid dimensioneringen. De viktigaste är tjockleken av trädelarna som ska bindas samman och avståndet mellan fästdonen (spik, dymling etcetera) och trädelens kanter och ändar för att säkerställa bärförmågan också vid den krävda brandmotståndstiden t_req.

Om tiden för brandmotståndet är t_req ≤ 30 min tillåts vissa förenklingar vid dimensionering av oskyddade förband gjorda med spikar, dymlingar och träskruvar med försänkt skalle. Det är tillräckligt om tjockleken av sidostyckena av trä samt kant- och ändavstånden för varje fästdon ökas med, se figur 16.9:

16.13    \({a_{\rm fi}} = {\beta _\rm n} \cdot {k_{\rm flux}} \cdot \left( {{t_{\rm req}} - {t_{\rm d,fi}}} \right)\)

där koefficienten k_flux introduceras, vilken också beaktar det ökade värmeflödet som fästdonet av stål förorsakar. k_flux antas vanligtvis vara 1,5. Därtill är enligt tabell 16.2, β_n = 0,70 mm/min för limträ.

En annan metod förekommer där tiden för brandmotstånd för ett skjuvbelastat fästdon beräknas som funktion av reducerad bärförmåga. Fästdonets dimensionerande bärförmåga vid brand R_v,k,fi kan beräknas med hjälp av bärförmågan vid skjuvning R_v,k under normala förhållanden, beräknad enligt Eurokod 5, med hjälp av följande ekvation:

16.14    \({R_{\rm v,k,fi}} = \eta \cdot {R_{\rm v,k}}\)

där η = e ^-k·td,fi och k beror på förbandstypen, enligt tabell 16.4, sidan 245.

Följaktligen, kan brandmotståndet för ett oskyddat skjuvförband beräknas enligt följande:

16.15    \({t_{{\mathop{\rm d}\nolimits} ,\rm fi}} = \frac{1}{k}\;ln\left( {\frac{{{\eta _{{\mathop{\rm fi}\nolimits} }} \cdot {\gamma _{{\mathop{\rm M}\nolimits} ,\rm fi}}}}{{{\gamma _{\mathop{\rm M}\nolimits} } \cdot {k_{{\mathop{\rm fi}\nolimits} }}}}} \right)\)

där γ_M är partialkoefficienten för fästdonets bärförmåga vid normala förhållanden (se Eurokod 5), γ_M,fi är partialkoefficienten för fästdonets bärförmåga vid brand och η_fi är den tidigare introducerade faktorn för dimensionerande last i brandfallet, se ekvation 16.5.

Oskyddade förband har nästan aldrig bättre brandmotstånd än 30 minuter. I figur 16.10 visas brandmotstånd för oskyddade skjuvbelastade trä mot trä-förband och de är beräknade utgående från k-värdena i tabell 16.4 och ekvation 16.15, och under antagande att γ_M = 1,3 och k_fi = 1,15. Brandmotståndet är en funktion av ξ och figuren bekräftar att oskyddade förband sällan kan uppnå en bättre brandklass än R30.

För att enkelt uppnå brandmotståndsklass R45 eller R60 för förband måste byggnadskonstruktören således i ett tidigt skede beakta möjligheten att skydda förbanden eller utforma förbanden dolda. 

Figur 16.9 Förenklad dimensionering av förband med dymlingar, spikar eller träskruvar med försänkt skalle, när tiden för brandmotstånd t_req ≤ 30 minuter, enligt SS-EN 1995-1-2.

 

Figur 16.10 Brandmotstånd för oskyddade skjuvbelastade trä mot trä-förband som funktion av ξ.

 

Tabell 16.3 De oskyddade förbandens brandmotstånd när sidostyckena är av trä enligt SS-EN 1995-1-2.

Förband med trä mot trä	td,fi (min)	Villkor
Spikar	15	d ≥ 2,8 mm
Träskruvar	15	d ≥ 3,5 mm
Skruvar	15	t1 ≥ 45 mm
Dymlingar	20	t1 ≥ 45 mm
Förband med tandbrickor och motsvarande enligt SS-EN 912	15	t1 ≥ 45 mm

t₁ = Sidostyckets tjocklek
d = Fästdonets diameter

 

Tabell 16.4 Värden på parametern k som används i ekvation 16.15 enligt SS-EN 1995-1-2.

Förbandstyp	k	Längsta brandmotståndstid (min) för parametern k när förbandet är oskyddat
Spikar och träskruvar	0,080	20
Trä mot trä med skruvar (d ≥ 12 mm)	0,065	30
Stål mot trä med skruvar (d ≥ 12 mm)	0,085	30
Trä mot trä med dymlingar * (d ≥ 12 mm)	0,040	40
Stål mot trä med dymlingar * (d ≥ 12 mm)	0,085	30
Andra fästdon (mellanläggsbrickor enligt SS-EN 912)	0,065	30

* Värdena för dymlingar får användas om det finns en skruv per fyra dymlingar. När dymlingarna sticker ut från trä mer än 5 mm ska k-värdena för skruvar användas.