Dimensjonering av brannbeskyttelse

Transkript

1 FAGSEMINAR BRANNSIKRING 10. oktober 2012 Dimensjonering av brannbeskyttelse Ved Kjetil Myhre, Norsk Stålforbund

2 Norsk Stålforbund har promotert bruken av stål siden 1993

3 Norsk Stålforbund Norsk stålforbund er en selvstendig interesse- og serviceorganisasjon for stålbransjen Etablert i Tidligere tilknyttet NTS og Standard Norge. Siden 2008 registrert som egen forening. Formål: - Å fremme bruken av stål ved å spre kunnskaper om stål og dets anvendelse i alle typer konstruksjoner - Norsk Stålforbund skal fungere som et kompetansesenter for bruk av stål

4 Norsk Stålforbund Den norske Stålgruppen Enkeltmedlemmer Stålklubben (Produsenter) Norsk Stålforbund Norsk Forening for Stålkonstr. = eget styre IGS Nordic Galvan Stål og metallgross forening = eget styre med egen økonomi

5 Norsk Stålforbund 120 medlemmer i 2012

6 Aktiviteter Kompetanse og rekruttering Knytte faglige nettverk Internasjonalt arbeid Standardisering Informasjon og orakeltjeneste Statistikk-tjenester: import og prisindekser Kvalitetssikring / godkjenning Utvikling og salg av bøker og publikasjoner Priskonkurranser Annet: Sekretariatfunksjon for Stålgruppen.

7 Aktiviteter i 2012 Guide til CE-merking av stålkonstruksjoner m/ sjekkliste: inspeksjon av verkstedets kontrollsystem Eksempel på FPC Nominasjon til Europeisk stålbrupris 2012 Nordisk og europeisk miljøarbeid Informere om Stål og miljø: Ny brosjyre Utvikle læremateriell for byggmontasje Nordic Steel 5-7. sept 2012: 222 abstrakter mottatt + Nordic Steel and Metal Stockholders Day 2012 Norsk Ståldag 1. november Byggmontasje: utvikling av opplæringsmateriell

8 Utgivelser 2011/12

9 Del 3: 2010 Bokhandel på nett

10 Sikre bygg I og II Sikre bygg I formål: informere bestillere, prosjekterende og utførende om de krav som er satt til utførelsen i ny NS-EN 1090 få flere eiere, utbyggere og entreprenører til å etterspørre bedrifter som kan dokumentere sin kompetanse eller er Godkjent for utførelse etter Stålforbundets ordning få flere stålentreprenørene til å søke om å bli Godkjent for utførelse Sikre bygg II formål: informere om krav til sertifisering og CE-merking av stålkonstruksj.

11 Supplerende kontraktsbestemmelser (2009)

12 20 gode miljøgrunner Annonsert i tidsskrifter & aviser: Fokus Miljø Teknisk Ukeblad Ny Teknikk Byggeindustrien Dagens Næringsliv Arkitektnytt

13 EPD er 4+4 (2007)

14 Norsk/Svensk samarbeidsprosjekt Stålforbundet samarbeider med SBI om magasinet Nyheter om Stålbyggnad Utkommer 4 ganger i året. Opplag: mer enn i Sverige og Norge Svenske, Norske og Internasjonale nyheter Gratis utgivelse Finansiert gjennom annonsesalg Norsk redaksjon: - Framskaffe norske artikler / reportasjer - Lese korrektur - Distribusjon - Promotere annonsesalg

15 Godkjenningsordningen Norsk Stålforbund innførte i 2002 en ny godkjennelsesordning for stålentreprenører Hensikten med godkjennelsesordningen er å sikre at stålentreprenører har en definert minimum kompetanse, kapasitet og økonomi, og at bedriften kjenner og følger relevante deler av NS-EN 1090 Utførelse av stålkonstruksjoner Del 2 Tekniske krav til stålkonstruksjoner, inkludert kravene i refererte standarder Hittil er 6 bedrifter godkjent ihht NS-EN : Bygg Teknisk Stål, Contiga. Ruukki Construction Norge, Metacon Industrimek, Stålfabrikken Skanska, Fiskum Plate- & Sveiseverksted Norsk Stålforbund bistår og hjelper medlemsbedrifter i forbindelse med godkjenningsprosessen og utførelseskrav.

16 Kurs og arrangementer halvår 2012 Kurs: Offshore wind turbine technology Temakveld: Teknisk integritet av offshore bærekonstruksjoner Kurs: Eurokode 3 Del 1-1: Allmenne regler / bygninger Kurs: Eurokode 3 Del 1-8: Knutepunkter og forbindelser Seminar: Sertifisering og CE-merking ihht NS-EN Kurs: Praktisk prosjektering av stålbygg Kurs: Subsea Produksjonssystemer Seminar: Sertifisering og CE-merking ihht NS-EN Kurs: Eurokode 3-1-5: Dimensjonering av platekonstruksjoner Kurs: Eurokode 3-1-6: Dimensjonering av skallkonstruksjoner Temakveld: HF RHS and NORSOK Kurs: Innføring i ECCS lærebok - Pub 301: Design of Steel Structures ihht Eurokode Kurs: Praktisk prosjektering av stålbygg Kurs: Eurokode 4 Del 1-1: Samvirkedekker av stål og betong Kurs: Praktisk prosjektering av stålbygg Kurs: Eurokode 3 Del 1-1: Allmenne regler / bygninger Kurs: Eurokode 3 Del 1-8: Knutepunkter og forbindelser Konferanse: Norsk Offshoredag 2012 Kurs: Levetidsforlengelse og reparasjon for offshorekonstruksjoner Temakveld: Innovativ brodesign

17 Kurs og arrangementer halvår 2012 Kurs: Subsea produksjonssystemer Kurs: Praktisk prosjektering av stålbygg Temakveld: Valg av utførelsesklasser ihht NS-EN Seminar: Praktisk og kostnadseffektiv brobygging Studietur til New York Konferanse: Norsk Ståldag Kurs: Eurokode 3 Del 1-1: Allmenne regler / bygninger Kurs: Eurokode 3 Del 1-8: Knutepunkter og forbindelser Temakveld: NORSOK og ISO standarder for stålkonstruksjoner Kurs: Levetidsforlengelse og reparasjon for offshorekonstruksjoner Kurs: Praktisk prosjektering av stålbygg Seminar: Offshore stålkonstruksjoner for løfteoperasjoner Kurs: Classification rules Kurs: Tynnplatekonstruksjoner Temakveld: Beregningsprogram for tynnplatekonstruksjoner Kurs: NORSOK N-001, N-003 og N-004 Seminar: Sertifisering og CE-merking ihht NS-EN Kurs: Utmattingsberegninger for stålkonstruksjoner ihht NORSOK og Eurokode 3 Temakveld: juleavslutning med mat & drikke: Calatravas Oculus i New York

18 Norsk Stålkonstruksjonspris

19 Norske Arkitektstudenters Stålkonstruksjonspris 2005: Anders Espen Bærheim, AHO "P(t)ower of the rings" 2009: Knut Gullbrand Borgen, AHO "Farnes rasteplass". 2011: Sverre Mæx Hegrenæs Stenersen, NTNU "Gjenbruk av oljeplattformer en mulighetsstudie". 2007: Isak Johan Iversen, AHO "Ny bro over Drammenselva"

20 Internett:

21 Internett:

22 Internett: medlemssider

23 Konseptet for branndimensjonering Plan og bygningsloven med forskrifter og veiledning Veiledningen til TEK10: Kapittel 11. Sikkerhet ved brann Eurokode 0: NS-EN 1990 Grunnlag for prosjektering av konstruksjoner (Nasjonalt tillegg NA angir sikkerhetsnivået) Eurokode 1: NS-EN 1991-delene Laster på konstruksjoner NS-EN Laster på konstruksjoner ved brann Eurokode 3: NS-EN 1993-delene Prosjektering av stålkonstruksjoner NS-EN Brannteknisk dimensjonering NS-EN 1090 Utførelse av stålkonstruksjoner Del 2: Tekniske krav til stålkonstruksjoner

24 Konseptet for branndimensjonering Prøving Beregning: Naturlig brannforløp Beregning: Standardbrannkurve (ISO)

25 Påvisning av brannmotstand Beregning ihht Eurokode (NS-EN ) 1. Beregning i ulykkesgrensetilstand brann gjøres ved å påvise at dimensjonerende lastvirkning, E fi,d, er mindre enn dimensjonerende kapasitet, R fi,d,t, for branntiden t: E fi,d R fi,d,t Når en stav blir varmet opp, vil bruddet inntreffe når høyeste ståltemperatur, a, overskrider stålets kritiske temperatur, a,cr : Dvs: a a,cr 2. En forenklet metode er å anta at stålet til enhver tid er påkjent en konstant temperatur over hele staven. Den kritiske temperaturen avhenger dermed av utnyttelsesfaktoren θ for ulykkesgrensetilstanden brann gitt ved dimensjonerende lastvirkning, E fi,d, og dimensjonerende kapasitet, R fi,d,0 : θ = E fi,d / R fi,d,0

26 Temperaturforløpet i uisolerte stålkonstruksjoner A m /V Kritisk ståltemperatur [C] Brannmotstandstid R15: Fordi profilfaktorene normalt ligger mellom m -1 og kritisk temperatur mellom C

27 Beregning av brannteknisk isolering Grafer og tabellverk for brannmalinger og brannisolerende plater er basert på prøvinger. Følgende to parametere er bestemmende for tykkelsen «d» av brannteknisk isoleringen: 1. Profilfaktoren A m /V, forholdet mellom overflaten A m og volumet V A m /V, for brannmalte stålkonstruksjoner A p /V, for isolerte stålkonstruksjoner 2. Den kritiske temperaturen, a,cr

28 Profilfaktoren A m /V Profilfaktoren A p /V

29 Profilfaktorer A m /V og A p /V i Stål Håndbok Del 3

30 Beregning av brannmaling for stålkonstruksjoner Hensotherm 3 KS (H/I profiler - eksponert på 3 og 4 sider)

31 Beregning av brannisolering for stålkonstruksjoner ISOVER Fire Protect 150 mineralullplater (steinull)

32 Beregning av kritisk temperatur Hvordan beregne kritiske temperatur? a,cr 1 39, 19ln 0,9674 3, Formel 4.22 i NS-EN Det er ingeniøren som MÅ beregne kritisk temperatur Den kritiske temperaturen a,cr er avhengig av utnyttelsesfaktoren θ i ulykkesgrensetilstand brann gitt ved dimensjonerende lastvirkning, E fi,d, og dimensjonerende kapasitet, R fi,d,0 : θ = E fi,d / R fi,d,0 Utnyttelsesfaktoren θ er normalt fra 0,4 til 0,8 Avhengig av: Laster og lastfaktorer i ulykkesgrensetilstand brann! Andre tverrsnittklasser for ulykkegrensetilstand brann! Egne beregningsregler for branndimensjonering! Partialfaktoren for stålets mekaniske egenskaper, f = 1,0

33

34 Programvare Det finnes flere programvarer som beregner kritisk temperatur F. eks. Elefir-EN: Gratis når man kjøper ECCS Fire Design - lærebok

35 Hvorfor er utnyttelsesgrad så viktig? Eksempel: HE 320 A Brannmotstand R60 A m /V θ a,cr 141,6 0, ,6 0, => 25 % mindre brannmaling => 33 % mer brannmaling

36 Hvorfor er utnyttelsesgrad så viktig? Eksempel: HE 320 A Brannmotstand R60 A m /V θ a,cr 141,6 0, ,6 0, => 25 % mindre brannmaling => 33 % mer brannmaling

37 Hva med steinullplater? Betyr utnyttelsesgraden noe? Eksempel: HE 320 A A m /V θ a,cr 98 0, , => Ingen innvirkning for R30 og R % tykkere plate for R90, R120 og R150 NB: med θ = 0,75 og 500 C får man ikke R180 ISOVER Fire Protect 150 mineralullplater (steinull)

38 Hva med steinullplater? Betyr utnyttelsesgraden noe? Eksempel: HE 320 A A m /V θ a,cr 98 0, , => Ingen innvirkning for R30 og R % tykkere plate for R90, R120 og R150 ISOVER Fire Protect 150 mineralullplater (steinull)

39 Online beregningsprogram for ISOVER FireProtect Calc Hjemmeside: Glava.no Klikk i meny: Programmer Klikk nederst på siden:

40 Norsk Stålforbund Norwegian Steel Association Kommentarer Dato: Utgave: Rev. F Oversikt over lisensierte (Nemko) og godkjente (Sintef) brannmalingsprodukter for stål på det norske markedet. Produktbetegnelse Bruk Organ Lisens- / godkjen-nr Ansvarlig Brannmaling sertifiseringslisenser Norske forhandlere Brannmotstandstid For å oppnå tilfredsstillende brannmotstand skal det benyttes isoleringsmaterialer med godkjent lisens, og utførelsen skal være i henhold til godkjente monteringsanvisninger. Tabellen viser godkjente brannmalingsprodukter per 4. oktober Nullifire S Brannstopp Norge AS Nemco 1112 Nullifire Ltd 30, 60 og 90 w w w.brannstopp.no Nullifire S605 (I-E) Nemco 1002 E Nullifire Ltd Firetex FX2000 (I) Sintef Firetex FX5000 Steelsafe Brannmaling ThermoCoat V Thermapaint S Sika Unitherm Sika Unitherm safir Sika Unitherm topas Firebreak 303 Hensotherm 3 KS (I) (V) (I) (V) (I) (V) (I-E) (I) (V) Sintef Leighs Paints Brannstopp Norge AS w w w.brannstopp.no A&B Scandinavia AS Leighs Paints 30, 60 og 90 w w w.abscandinavia.com Thermax AS Sika Korrosionschutz GmbH - Neutron Fire Technologies Limited - Hensotherm 4 KS (I-E) Sintef Rudolf Hensel GmbH Novatherm 4FR (I) (V) (I) (V) (I) (V) (I) (V) (I-E) (I) (V) Sintef Sintef Sintef Sintef BF-126 BF-150 BF-147 Sintef Sintef Sintef Sintef Protecta AS Techno Guard Overflateteknologi AS Sika Korrosionschutz GmbH Sika Korrosionschutz GmbH Rudolf Hensel GmbH Sintef BF-153 Protega AB Firebreak 305 (I) Neutron Fire Technologies Limited - Sintef (V) - Steelguard 561 PPG Industries Netherlands BV - (I) Sintef A&B Scandinavia AS w w w.abscandinavia.com Protecta AS w w w.protecta.no Techno Guard Overflateteknologi AS w w w.technoguard.no Thermax AS w w w.thermax.no Sika Norge AS w w w.sika.no Sika Norge AS w w w.sika.no Sika Norge AS w w w.sika.no Teknos Norge AS w w w.teknos.no Teknos Norge AS w w w.teknos.no Steelguard FM 585 PPG Industries Netherlands BV - (I) Sintef , 60 og , 60, 90 og , 60 og 90 30, 60 og 90 30, 60 og 90 30, 60 og 90 30, 60, 90 og , 60 og og 60 30, 60 og 90 30, 60, 90 og , 60 og 90 15, 30, 60 og 90 30, 60 og 90 30, 60 og 90

41 Brannmotstand Brannmotstand er evnen en konstruksjon har til å oppfylle funksjoner som f. eks. lastbærende funksjon og/eller brannskillende funksjon under et angitt lastnivå, under en angitt branneksponering og i en gitt tidsperiode. Brannmotstand angis i tid som 15, 30, 60 minutter eller mer. R90 betyr at den lastbærende funksjon skal være ivaretatt i minst 90 minutter. Vi har å gjøre med fire forskjellige typer av brannmotstand: Lastbærende funksjon (R) Integritet (E) Isolasjonsevne (I) Mekanisk motstand (M) REIM

42 REIM

43 Brannmotstandstid Virksomhet (skole, kontor ) Risikoklasse (TEK tab. 1) Antall etasjer Brannklasse (TEK tab. 1) Bygningsdel Brannmotstand (R30, R60 )

44 Risikoklasser Risikoklassene 1 6 bestemmes ut fra de konsekvensene som en brann kan innebære for skade på liv, helse, samfunnsmessige interesser og miljø.

45 Brannklasser 11-3 tabell 1: Brannklasse (BKL) for byggverk - Byggverk hvor konsekvensen ved brann kan bli særlig stor for liv og helse, miljøet eller samfunnet generelt, skal plasseres i brannklasse 4

46 Brannklasser Byggteknisk forskrift stiller overordnede krav til prosjekteringen av et byggverk: - Det skal oppnås tilfredsstillende sikkerhet ved brann for personer som oppholder seg i eller på byggverket, for materielle verdier og for miljø- og samfunnsmessige forhold. - Sannsynligheten for brannspredning til andre byggverk skal være liten. Ut fra den konsekvens en brann kan innebære for skade på liv, helse, samfunnsmessige interesser og miljø, skal byggverket, eller ulike deler av byggverket, plasseres i brannklasser (tabell i 11-3 i veiledning til TEK10) Brannklasse Konsekvens 1 Liten 2 Middels 3 Stor 4 Særlig stor

47 Veiledningen til TEK10: Kapittel 11. Sikkerhet ved brann 11-4 tabell 1 Bærende bygningsdelers brannmotstand Bygningsdel Bærende hovedssystem R 30 [B 30] R 60 [B 60] R 90 A2-s1,d0 [A 90] Sekundære, bærende bygningsdeler, etasjeskillere og takkonstruksjoner som ikke er del av hovedbæresystem eller stabiliserende Brannklasse R 30 [B 30] R 60 [B 60] R 60 A2-s1,d0 [A 60] Trappeløp - R 30 [B 30] R 30 A2-s1,d0 [A 30] Bærende bygningsdeler under øverste kjeller R 60 A2-s1,d0 [A 60] R 90 A2-s1,d0 [A 90] R 120 A2-s1,d0 [A 120] Utvendig trappeløp, beskyttet mot flammepåvirkning og strålevarme - R 30 [B 30] eller A2- s1,d0 [ubrennbart] A2-s1,d0 [ubrennbart] - For konstruksjonsdeler som skal ha R 90 eller høyere, må det brukes en dimensjonerende brannenergi som er karakteristisk brannenergi multiplisert med faktoren 1,5. Faktoren på 1,5 samsvarer med overgangen fra brannmotstand R 60 til R 90 ved bruk av preaksepterte ytelser

48 Veiledningen til TEK10: Kapittel 11. Sikkerhet ved brann Preaksepterte ytelser: Unntak fra 11-4 tabell 1 Bygningsdel med redusert krav til Brannklasse brannmotstand Byggverk i risikoklasse 2, 3 og 5: høyst 1 etg. Hoved- og sekundærbæresystem Byggverk i risikoklasse 4: Hoved- og sekundærbæresystem Byggverk i risikoklasse 2: høyst 1 etg. Når bærekonstruksjon er i A2-s1,d0 [ubrennbart materiale]. R 15 R 15 R 0 (ingen krav) Etasjeskillere i byggverk med høyst 8 etg R 60 A2-s1,d0 [A 60] - Bæresystem skal ha tilfredsstillende bæreevne og stabilitet i minimum den tid som er nødvendig for å rømme og redde personer og husdyr - Branncellebegrensende konstruksjoner må understøttes av bærende konstruksjoner med tilsvarende eller høyere brannmotstand - Takkonstruksjoner er sekundært bærende bygningsdel, når den ikke er en del av hovedbæresystemet eller medvirker til å stabilisere dette

49 Veiledningen til TEK10: Kapittel 11. Sikkerhet ved brann Preaksepterte ytelser: Unntak fra 11-4 tabell 1 Åpne parkeringshus, oppført i A2-s1,d0 [ubrennbart materiale] Bygningsdel med redusert krav til brannmotstand Parkeringshus med > 1/3 åpne veggflater. Forutsetter god gjennomlufting og høyde <= stigehøyde R 15 A2-s1, d0 [ubrennbart] Brannklasse R 15 A2-s1, d0 [ubrennbart] R 15 A2-s1, d0 [ubrennbart] - Åpningene må være fordelt og de enkelte plan ha slik form at en oppnår god gjennomlufting - Byggverket må ikke være høyere enn at slokkemannskapene kan komme lett til med sine høyderedskaper. - Det forutsettes at nødvendig tid til rømning og sikkerhet for slokkemannskaper er ivaretatt

50 Veiledningen til TEK10: Kapittel 11. Sikkerhet ved brann Preaksepterte ytelser: Unntak fra 11-4 tabell 1 Takkonstruksjon uten krav til brannmotstand Bygningsdel med redusert krav til Brannklasse brannmotstand Takkonstruksjonen er skilt fra underliggende plan med branncellebegrensende bygningsdel dimensjonert for tosidig brannpåkjenning Alle materialer i takkonstruksjonen, inkl. isolasjon, er utført i A2-s1,d0 [ubrennbart materiale] Takkonstruksjon er beskyttet nedenfra med kledning K210 B-s1,d0 [K1]. Byggverk i risikoklasse 4 kan ha kledning K210 D-s2,d0 [K2]. Isolasjonen må være i A2- s1,d0 [ubrennbart materiale] R 0 (ingen krav) R 0 (ingen krav) R 0 (ingen krav) R 0 (ingen krav) - Forutsatt at takkonstruksjon ikke har avgjørende betydning for byggverkets stabilitet i rømningsfasen - Gjelder for bygg uten loft eller med loft som bare benyttes som lager

51 Kommentarer - I de fleste tilfeller vil bærende stålkonstruksjoner klare kravet til brannmotstand i 15 minutter (R15) uten brannmaling eller annen brannteknisk isolering. - Reduksjon av veiledningens krav er mulig gjennom kompenserende tiltak eller annen utførlig dokumentasjon. Eksempelvis kan det i flerbrukshall settes ut brannvakter ved ansamling av mange mennesker. Bærekonstruksjonene kan dermed utføres med ingen eller redusert krav til brannmotstand