Brandpåverkan på bärande konstruktioner – en jämförelse mellan olika metoder

Sammanfattning: Dagens byggregler avseende hållfasthet för brandutsatta konstruktioner vilar starkt på brandpåverkan av standardbrandkurvan. Denna brandkurva representerar dock ej en naturlig brand särskilt väl. EKS (Boverkets tillämpning av europeeiska konstruktionsregler) ger även möjlighet för att använda naturliga brandförlopp för att utvärdera en byggnadsdels hållfasthet. Brandteknisk forskning har påvisat att det finns metoder som kvantitativt kan jämföra olika brandförlopps påverkan på byggnadsdelar med varandra, dessa metoder har utvecklats genom historien av brandteknisk forskning.  Den första modellen presenterades av S. H. Ingberg (1928) elva år efter att standardbrandkurvan som vi känner den idag (EN 13501-2, 2016) fått fäste inom den brandtekniska vetenskapen. Ingberg formulerade en hypotes baserad på ett stort antal försök på fullskaliga bränder där ansatsen var att en brands kvantifierade brandpåverkan kunde identifieras som arean som för en viss studerad tid begränsas i höjdled av brandens temperatur i överkant, och i underkant av en baslinjetemperatur som bestäms av den bärande konstruktionens materialegenskaper. Ingbergs ansats baserade sig på faktiska bränder i jämförelse med standardbrandkurvan (Ingberg, 1928). Denna teori har ifrågasatts då Ingberg i sina försök ej tog hänsyn till brandrummens olika ventilationsförutsättningar.   För att undersöka hur bärande byggnadsdelar dimensionerade med standardbrand står sig jämfört med två metoder med naturliga brandförlopp görs en kvantitativ analys under ansatsen att de naturliga bränderna har samma brandpåverkan i enlighet med Ingbergs teori om lika areor. Det genomförs beräkningar för fullständiga brandförlopp med 800 samt 1600 MJ/m2 i dimensionerande brandbelastning. Totalt 258 fall med olika parametrar och för tolv av dessa fall analyseras resultaten nogrannare. För att avgöra om en brand är på osäker sida jämfört med normenliga kravnivåer görs två jämförelser i tidsdomänen mot tidskravet för standardbrand och en jämförelse i temperaturdomänen genom att analysera ett ståltvärsnitts temperatur mot dess kritiska temperatur.   Av de 12 närmare studerade bränderna överskrids nominella krav i sex av dem. De bränder som ger upphov till överskridna krav är bränder i rum med låg tillgång till ventilation och ytskikt med låg termisk tröghet. Resultaten är desamma för den lägre och den högre brandbelastningen.  Modellen med lika areor bedöms däremot ej vara komplett då metoden ej kan appliceras på vilken temperaturdata som helst då underliggande faktorer som kännedom om ventilation och bränsle kan neglegeras. Vidare bedöms det finnas risker med metoder då brandpåverkan riskerar att dölja kännedom om avgivna strålningsnivåer från branden som kan ge upphov till stora värmeflöden till bärande byggnadsdelar.