Vejledning om. Redningsberedskabets indsats i højhuse, der er udsat for ekstreme påvirkninger

Transkript

1 Vejledning om Redningsberedskabets indsats i højhuse, der er udsat for ekstreme påvirkninger Februar 2004

2 Forsidefoto: Udgivet af: Tryk: B: 2067-FOB/03 ISBN: Vejledningen kan downloades på Citat og eftertryk er tilladt med angivelse af kilde. Gaseksplosion i lejlighed, Ronan Point, London Beredskabsstyrelsen Forebyggelse Datavej Birkerød Telefon: Telefax: Paritas Grafik A/S

3 Indholdsfortegnelse FORORD INDLEDNING FORMÅL VEJLEDNINGENS OPBYGNING DEFINITIONER AF EKSTREME PÅVIRKNINGER OG HØJHUSE KONSTRUKTIVE FORHOLD BÆRENDE SYSTEMER SELVSTÆNDIGE BÆRENDE ENHEDER HENVISNINGER TIL UDDYBENDE MATERIALE SKADEBILLEDE DEN MEKANISKE PÅVIRKNING BRANDEN TEGN PÅ SVÆKKEDE KONSTRUKTIONSDELE KOLLAPS AF BYGNINGER BORTFALD AF BYGNINGSDELE ELEMENTBORTFALD I PLADE/SKIVE-KONSTRUKTIONER ELEMENTBORTFALD I BJÆLKE/SØJLE-KONSTRUKTIONER FORBEREDENDE TILTAG BEDØMMELSE OG KATEGORISERING AF HØJHUSE INDSATSTAKTISKE OVERVEJELSER...20 BILAG A: KOLLAPSSCENARIER BILAG B: BÆRENDE KONSTRUKTIONER OG MATERIALER UNDER BRAND BILAG C: BYGGETRADITIONER OG UDVIKLINGSTENDENSER I DANSK BYGGERI ORDFORKLARING LITTERATURHENVISNINGER Vejledning om Redningsberedskabets indsats i højhuse, der er udsat for ekstreme påvirkninger 3

4 Side 4

5 Forord Side 5 Forord Efter terrorangrebet på World Trade Centre den 11. september 2001 besluttede Regeringen at styrke beredskabet i Danmark. Dette blev på redningsberedskabets område gjort gennem initiativer på kort sigt, og der blev lagt op til en yderligere styrkelse af redningsberedskabet på længere sigt. Folketinget bevilgede i første omgang 25,5 mill. kr. til en række forskellige initiativer. Heri indgik 5 mill. kr. i en forskningspulje med henblik på indsamling og bearbejdning af viden fra større ulykker og katastrofer, herunder forskning om indsats mod følgerne af terrorangreb. Et af de projekter, der blev iværksat inden for rammen af forskningspuljen, var en Byggeteknisk vurdering af danske højhuses evne til at modstå kollaps, som denne vejledning er et resultat af. Baggrunden var særlig de voldsomme skader med et stort antal dræbte og kvæstede brandfolk, som terrorangrebet på World Trade Centre medførte. Vejledningen er udarbejdet med henblik på at gøre det muligt for redningsberedskabet at bedømme de konstruktive forhold og dermed stabiliteten af beskadigede højhuse i relation til en nødvendig førsteindsats. Der er ikke lagt vægt på årsagen til skaderne på konstruktionerne, hvilket betyder, at de kan være forsaget af såvel tilfældige som planlagte hændelser. Et eksempel på brugen af vejledningen: En lejlighed i et højhus udsættes for en gaseksplosion. Forinden ulykken har redningsberedskabet kategoriseret højhuset efter de principper, der er angivet i denne vejledning. Vejledningens kollapsscenarier er tilpasset den pågældende bygning. Ved førsteindsatsen bruges relevante kollapsscenarier af indsatslederen til at vurdere, hvor i bygningen det vil være sikkert for redningsmandskabet at foretage en rednings- og slukningsindsats. Vejledningen er udarbejdet af Beredskabsstyrelsen i samarbejde med Odense Brandvæsen og Københavns Brandvæsen på baggrund af materiale leveret af RAMBØLL, /1/, /2/, /3/, /4/. Titlerne fremgår af litteraturhenvisningerne, side 47. I den elektroniske udgave af vejledningen, som kan hentes på Beredskabsstyrelsens hjemmeside, er der mulighed for at redigere i de i bilag A viste kollapsscenarier med tilhørende tekst, så indholdet kan tilpasses lokale forhold/behov. Vejledning om Redningsberedskabets indsats i højhuse, der er udsat for ekstreme påvirkninger

6 Side 6

7 Indledning Side 7 1. Indledning 1.1. Formål Formålet med denne vejledning er at give det kommunale redningsberedskab et værktøj til at vurdere stabiliteten af lokale højhuse med henblik på at kunne foretage en forsvarlig indsats i bygninger, der har været og eventuelt fortsat er udsat for ekstreme påvirkninger. Vejledningen kan ikke stå alene og umiddelbart anvendes i forbindelse med en aktuel indsats. Det forudsættes således, at redningsberedskabet foretager en vurdering af, i hvilken udstrækning der i kommunen findes højhuse, for hvilke det vil være relevant at træffe særlige foranstaltninger, samt at redningsberedskabet foretager en bedømmelse af de enkelte bygninger. Ved forudgående studier af en bygnings konstruktioner vil indsatslederen således bedre være i stand til at vurdere, i hvilke dele af bygningen, det vil være forsvarligt umiddelbart at gennemføre en rednings- eller slukningsindsats, hvis bygningen på grund af ekstreme påvirkninger kan være truet af kollaps. Det bemærkes, at de konstruktive vurderinger, der fremgår af vejledningen, ikke kun er anvendelige på højhuse, men også på lavere bygninger i flere etager, idet konstruktionsprincipperne er de samme for høje som for lave bygninger. En forudsætning for at kunne vurdere stabiliteten af en brandpåvirket bygning er, at man har det fornødne kendskab til bærende konstruktioners og bygningsmaterialers virkemåde under brand. En grundlæggende viden om disse forhold kan erhverves ved læsning af bilag B Vejledningens opbygning Kapitel 2 indeholder en generel beskrivelse af bærende konstruktioner i højhuse. Kapitel 3 beskriver hvilke faktorer, der kan have indflydelse på skadebilledet. Kapitel 4 indeholder en beskrivelse af de mulige kollapsmekanismer, der kan forventes ved skader på de bærende konstruktioner i højhuse. Kapitel 5 beskriver forslag til det forberedende arbejde, der er forudsætningen for, at de i bilag A viste kollapsscenarier kan anvendes ved en aktuel indsats. Vejledningens bilag: Bilag A indeholder en række relevante kollapsscenarier, der viser, hvor i bygningen der er akut fare for sammenstyrtning, hvor der kan iværksættes en indsats under skærpet agtpågivenhed, og hvor der er sikre områder. Bilag B er en generel introduktion i bygningskonstruktioners og bygningsmaterialers virkemåde under brand. Bilag C beskriver dansk byggetradition. Til sidst i vejledningen er der ordforklaring og litteraturhenvisninger. Vejledning om Redningsberedskabets indsats i højhuse, der er udsat for ekstreme påvirkninger

8 Indledning Side Definitioner af ekstreme påvirkninger og højhuse Ekstreme påvirkninger Ekstreme påvirkninger er her defineret som voldsomme mekaniske påvirkninger eventuelt efterfulgt af en termisk påvirkning i form af brand. Den ekstreme påvirkning kan være forårsaget af såvel tilfældige som planlagte hændelser. Fælles for de ekstreme påvirkninger er, at der normalt ikke er taget højde for disse i projekteringen af en bygnings bærende konstruktioner. Højhuse Bygningsreglementet af 1995 /5/ definerer ikke begrebet højhus. I bygninger, hvor underkanten af redningsåbningen i øverste etage er over 23 m, og i bygninger, hvor ikke alle redningsåbninger kan nås af redningsberedskabets stiger, stilles der imidlertid skærpede krav til flugtvejene, idet disse vil være eneste mulighed for flugt eller redning fra bygningens øverste etager. I denne vejledning er det valgt at anvende begrebet højhus om en bygning, hvor redningsberedskabets stiger ikke kan nå underkanten af redningsåbningerne i øverste etage, hvorfor en redningsindsats skal foregå som en indvendig indsats.

9 Konstruktive forhold Side 9 2. Konstruktive forhold I det følgende beskrives de bærende konstruktioner i danske højhuse Bærende systemer En gennemgang af en række højhusbyggerier viser, at det konstruktive system for højhuse kan opdeles i to hovedsystemer: Plade/skive-konstruktion Bjælke/søjle-konstruktion Plader og bjælker er vandrette bygningsdele. Skiver og søjler er lodrette bygningsdele. Herunder gives en kort introduktion til de to systemer Plade/skive-bygninger I en plade/skive-konstruktion består den bærende konstruktion af tværskillerum og gavl, som sammen med dækskiverne sørger for bygningens stabilitet på tværs. Systemet er suppleret med en eller to langsgående korridorvægge for optagelse af stabiliteten på langs. Facaderne vil oftest være lette partier med vinduer eller vinduesbånd /2/. Figur 1. Principiel opbygning for en plade/skive-konstruktion. Kraftigt markerede vægge giver bygningen stabilitet i henholdsvis længde og tværretning. Hvor bygningsgeometrien får karakter af punkthus (kvadratisk), kan opbygningen ændre karakter i retning af nedenstående skitseplaner. Figur 2. Eksempler på konstruktivt system for punkthus med tværvægge. Til venstre - indvendige tværvægge Til højre facadevægge Ændret konstruktiv opbygning af de underste etager. Plade/skive-konstruktioner er sjældent ført igennem til de nederste etager. Her ønskes gerne en større fleksibilitet i indretningen (foyer, restaurant, parkeringskælder o.lign.), hvorfor et større eller mindre antal tværvægge er erstattet af bjælke/søjlekonstruktion, mens stabilitetsoptagelsen koncentreres på et mindre antal vægge. Alternativt kan bjælke/søjle-konstruktionerne være udformet som rammer. Vejledning om Redningsberedskabets indsats i højhuse, der er udsat for ekstreme påvirkninger

10 Konstruktive forhold Side 10 Et eksempel på hvordan udvekslingen mellem plade/skive-konstruktion og bjælke/søjle-konstruktion kan udføres er vist i figur 3 herunder /2/. Almindelig etage med én langsgående stabiliserende væg og et antal tværstabiliserende vægge. Lasten fra etagen bæres af etagen under, der har samme opbygning. Kraftudvekslingen mellem de alm. etager og den specielle underetage starter på etage 1. Ekstra længdestabiliserende vægge over den specielle underetage sikrer, at lasten kan bæres af et mindre antal bjælker og søjler i underetagen. Et antal kraftige bjælker og søjler sikrer, at lasten fra de ovenstående etager kan optages. Stabiliteten af bygningen varetages af særlig kraftige vægge. Tværsnit af bygningen hvoraf det fremgår, hvordan udvekslingen kan udføres. På etage 1 ses de kraftige langsgående vægge der bæres af en kraftig bjælke/søjle-konstruktion i den specielle underetage. Figur 3. Eksempel på udveksling i etage 0 og 1.

11 Konstruktive forhold Side Bjælke/søjle-bygninger I en bjælke/søjle-konstruktion består den bærende konstruktion af bjælker og søjler suppleret med to eller flere kerner udført som stabiliserende vægge omkring f.eks. trapper, elevatorer og installationsskakte /2/. Figur 4. Principiel opbygning for en bjælke/søjle-konstruktion bestående af bærende søjler og bjælker suppleret med to eller flere stabiliserende kerner og eventuelt gavle. Hvor bygningsgeometrien får karakter af punkthus, opføres bygningen typisk omkring en kerne indeholdende trapper, installationsfremføringer m.v.. Figur 5. Bjælke/søjle-konstruktion som punkthus principplan Ændret konstruktiv opbygning af de underste etager. Bjælke/søjle-konstruktioner er typisk gennemført uændret fra kælder til kvist. Dette skyldes, at dette system umiddelbart har en større fleksibilitet indbygget set i forhold til plade/skivesystemet. Ønskes der større søjlefrie områder på en eller flere etager, må man indføre kraftige udvekslinger i etagerne oven over i form af vægskiver (den skraverede væg på tegningen herunder), der kan modtage og fordele den ovenfra kommende søjlelast. Figur 6. Udveksling i bjælke/søjle-konstruktion for etablering af større søjlefrie områder i underetage. Vejledning om Redningsberedskabets indsats i højhuse, der er udsat for ekstreme påvirkninger

12 Konstruktive forhold Side Selvstændige bærende enheder Lange eller omfangsrige bygninger kan være opdelt i selvstændige bærende enheder adskilt fra hinanden ved dilatationsfuger eller andre former for fuger. De enkelte enheder er stabile hver for sig og evt. kollaps i én enhed forventes ikke at influere på de øvrige. Bygningsenhed Bygningsenhed Bygningsenhed Dilatationsfuge Figur 7. Opdelingen af en længebygning i selvstændige bærende enheder Henvisninger til uddybende materiale For yderligere information om bærende konstruktioner og materialer under brand, se bilag B. For yderligere information om byggetraditioner og udviklingstendenser i dansk byggeri, se bilag C.

13 Skadebillede Side Skadebillede I det følgende beskrives den mekaniske og termiske påvirkning af højhuse, som i større eller mindre omfang, kan forårsage kollaps. Skader, der kan medføre kollaps i højhuse, kan forårsages ved en kraftig mekanisk påvirkning eventuelt efterfulgt af en brand, som f.eks. et sammenstød efterfulgt af en brand. Den efterfølgende brand kan enten være en normal bygningsbrand eller en ekstrem brand, hvilket har stor betydning for skadeudbredelsen. Skaderne kan også være forårsaget af termiske påvirkninger, som efterfølges af en mekanisk påvirkning, som f.eks. en brand efterfulgt af en eksplosion. I det følgende er den mekaniske påvirkning og branden beskrevet Den mekaniske påvirkning Den mekaniske påvirkning af en bygning kan være forårsaget af fly, tunge køretøjer, nedfald fra andre bygninger eller trykbølgen fra en eksplosion. Fælles for disse mekaniske påvirkninger er, at de er dynamiske og kortvarige. Efter sammenstødet følger en reaktion fra bygningen, der er ramt. Reaktionen kan være et kollaps af bygningsdele omkring skadesstedet. Skadens størrelse er afhængig af, hvor kraftigt sammenstødet har været, og hvor robust/fleksibel bygningen er. Bygningen kan også blive sat i bevægelse pga. sammenstødet, men bevægelsen vil hurtigt blive dæmpet. En efterfølgende brand kan forværre skadebilledet Branden En bygning kan blive udsat for en termisk påvirkning i form af en normal eller ekstrem brand. Ved en normal brand forstås brand i indbo, hvor der må forventes et traditionelt forløb og skadeomfang. Der må således forventes en betydelig reduktion af den lodrette bæreevne for berørte konstruktionselementer, såfremt varigheden af branden nærmer sig eller overskrider brandkravene for de pågældende elementer. For højhuse over 5 etager, opført efter bygningsreglementet af 1. august 1966 /6/ eller senere, vil de øverste 5 etager være udført med bærende BS-konstruktion 60, mens de nederste etager vil være udført af lodret bærende BSkonstruktion 120. Etagedæk vil altid være udført som BS-konstruktion 60. Ved klassifikation af bygningsdele (BD-60, BS-60 etc.) testes kun for en brand på den ene side af elementet. Der kan således ske en hurtigere forringelse af de bærende konstruktioners bæreevne, hvis de udsættes for traditionelle brandforløb fra begge sider. Ved ekstrem brand forstås en særlig voldsom og omfangsrig brand i såvel faste som flydende stoffer, forhold der ikke tages højde for i projekteringen af en bygnings bærende konstruktioner. En ekstrem brand kan dække flere brandsektioner og være så kraftig, at de bærende konstruktioners bæreevne forringes hurtigere end ved et traditionelt brandforløb. Dette bør indgå i overvejelserne ved indsatsens tilrettelæggelse. De i bilag A viste kollapsscenarier bygger udelukkende på hændelser, hvor bygningerne har været udsat for en ekstrem mekanisk påvirkning. Der er under udformningen af scenarierne ikke taget stilling til påvirkning fra en efterfølgende brand. En brand kan øge risikoen for sammenstyrtning, hvis branden er så kraftig, at konstruktionselementernes styrke svækkes. Vejledning om Redningsberedskabets indsats i højhuse, der er udsat for ekstreme påvirkninger

14 Skadebillede Side Beton efter brand Skadebilledet vil for en ren mekanisk påvirkning være tilnærmelsesvis stationært efter den umiddelbare nedstyrtning efter sammenstød og nedfald af ustabile elementer. En brand vil gøre skadebilledet mindre stationært, fordi branden medfører en gradvis svækkelse af konstruktionen. Under branden vil varmen langsomt bevæge sig ind mod kernen og svække beton og armeringsjern. Den opvarmede betonkonstruktion vil holde på varmen også efter at branden er slukket, hvilket kan medføre, at varmen spreder sig til hele betonkonstruktionen, som svækkes yderligere. Der kan gå flere dage (måske uger), inden betonkonstruktionen når sin mindste bæreevne og dermed størst risiko for sammenstyrtning Tegn på svækkede konstruktionsdele Under indsatsen og inspektionen af bygningen skal man være opmærksom på skader, som kan svække konstruktionens bæreevne. Skader på konstruktionsdele, der udgør en særlig risiko, er: Opvarmning af ubeskyttede ståldele. Stål mister sin styrke. Udkragede og stærkt deformerede konstruktionsdele. Elementer kan knække/vælte. Afskalning i bunden af betonbjælke. Armeringsjernet blotlægges og kan opvarmes. Knusning af betonen i toppen af bjælken. Betonens trykstyrke overskrides. Overbelastning. F.eks. en etage der bærer mere end 2-3 nedfaldne etagedæk Kollaps af bygninger Bortfald af søjleelementer medfører næsten altid nedstyrtning af ovenliggende konstruktioner pga. den manglende evne til at omlejre kræfterne, som beskrevet i bilag B. Dæk kan dog blive hængende over nedfaldsstedet i dækkenes armering, hvis sammenhængen mellem dækkene ellers er til stede. Der kan typisk iagttages store skader ved kollaps i bjælke/søjle-bygninger /2/. Stabiliteten af lange bygninger er sjældent et problem i forbindelse med sammenstyrtning. Det skyldes, at lange bygninger typisk opføres som flere selvstændigt bærende enheder. Et kollaps kan ske i forskellige størrelsesforhold lige fra en enkelt væg, der bryder sammen, til hele bygninger, der vælter fordi bygningen mister balancen. Den egentlige årsag til kollaps skal findes i en kombination af brud i byggematerialerne (f.eks. knusning af betonen) og manglende stabilitet i konstruktionen (f.eks. hvis kræfterne, der påvirker de bærende konstruktioner, ikke kan føres helt ned til fundamentet). I det tilfælde, hvor hele konstruktionen bryder sammen, skyldes det, at den overordnede stabilitet ikke er til stede. Situationer, hvor et svigt i én bygningsdel medfører, at andre bygningsdele også svigter, kaldes progressivt kollaps. Hvis en etage i et højhus bryder sammen, vil hele etagens masse overføres til etagen under ved et enkelt stød. Påvirkningen af den underliggende etage kan være så stor, at denne også vil bryde sammen, hvorved to etagers masse påføres en ny etage. Dette kollapsmønster vil fortsætte ned igennem hele bygningen. Et eksempel på progressivt kollaps var kollapset af tvillingetårnene i World Trade Centre. Beton:

15 Skadebillede Side 15 Beton uden armering er et skørt materiale (et materiale uden trækstyrke), hvilket betyder, at der kan komme et uvarslet brud. Ved et uvarslet brud forstås et kollaps af et element uden forvarsel i form af tydelige deformationer. Armeringen i betonkonstruktioner kan sikre, at betonelementerne hænger sammen, men der kan ikke overføres kræfter imellem elementerne efter kollaps. Risiko for brud er til stede, når betonen knuses i trykzonen eller når konstruktionen bliver opvarmet så meget, at armeringsjernet mister sin styrke. Man skal således være opmærksom på revnedannelse i betonen og afskalning under branden. For at bedømme en konstruktions styrke efter en brandpåvirkning, bør man sikre sig, at konstruktionen er kølet helt ned, jf. afsnit Stål: Brud i stålkonstruktioner vil oftest være varslede, fordi der vil komme tydelige deformationer af konstruktionen inden bruddet opstår. Brudformen kan sammenlignes med en elastik, der udvides inden den bryder. Deformationerne kan give redningsberedskabet en varsling om et kommende brud, så de har mulighed for at trække sig ud af det overbelastede område. Særligt udsatte steder i en stålkonstruktion er områder, hvor elementerne er særligt hårdt belastede. Det vil for bjælkers vedkommende ofte være på midten (pga. momentet) og i enderne, hvor bjælken er indbygget i konstruktionen (pga. forskydningskraft og moment). Søjler risikerer at bøje ud, hvis de bliver overbelastede. En årsag til udbøjning kan også være en ensidig varmepåvirkning, der medfører, at søjlen krummer ind mod varmekilden. Vejledning om Redningsberedskabets indsats i højhuse, der er udsat for ekstreme påvirkninger

16 Side 16

17 Bortfald af bygningsdele Side Bortfald af bygningsdele I det følgende beskrives en række bortfald af bygningsdele i henholdsvis plade/skive- og bjælke/søjle-bygninger, som kan medføre forskellige former for kollaps. De beskrevne scenarier er valgt med henblik på overordnet at illustrere de forskellige konstruktioners opførsel afhængigt af placeringen af de(t) bortfaldne element(er). Her er kort beskrevet, hvordan elementerne hænger sammen i konstruktionen, og hvilke elementer der er ødelagt. Der henvises til bilag A, hvor scenarierne er gengivet i form af kollapsscenarier med yderligere beskrivelse af, hvilke former for kollaps, der kan forekomme Elementbortfald i plade/skive-konstruktioner Scenarie 1: Udfald af fritstående vægskive i en tilfældig etage Konstruktionens opbygning: Vægskiven er bærende for lodret last og deltager i stabilitetsoptagelsen i bygningens tværretning. Vægskiven er ikke sammenbygget med de øvrige tværvægge eller længdevægge på etagen. Væggen er alene fastholdt ved vægstykkets top og bund (i samlingen mellem gulvplade og væggen i etagen over, samt i samlingen mellem loftpladen og væggen i etagen under) Scenarie 2: Udfald af integreret vægskive i en tilfældig etage Konstruktionens opbygning: Vægskiven er bærende for lodret last og deltager i stabilitetsoptagelsen i bygningens tværretning. Vægskiven er ikke sammenbygget med de øvrige tværvægge, men er sammenbygget med den længdestabiliserende væg. Væggen er fastholdt både ved vægstykkets top og bund (i samlingen mellem gulvplade og væggen i etagen over samt i samlingen mellem loftpladen og væggen i etagen under) og i den ene side, hvor den er sammenbygget med den langsgående væg Scenarie 3: Udfald af tvær- og længdevæg i tilfældig etage Konstruktionens opbygning: Vægsystemet er bærende for lodret last og deltager i stabilitetsoptagelsen både i bygningens tvær- og længderetning. Vægsystemet er ikke sammenbygget med de øvrige tværvægge, men er sammenbygget med den længdestabiliserende væg da denne går gennem hele bygningen. Vægsystemet er også sammenbygget med etagerne over og under Scenarie 4: Udfald af specielle bærende elementer i underste etage Konstruktionens opbygning: Lasten fra de ovenliggende etager føres via nogle få kraftige bjælker og søjler ned til fundamentet. Der sker en udveksling af kræfterne ved at de almindelige etagers vægt optages af et par kraftige langsgående vægge over den specielle underetage. I underetagen bæres de kraftige vægges last af nogle få kraftige bjælker og søjler. Vejledning om Redningsberedskabets indsats i højhuse, der er udsat for ekstreme påvirkninger

18 Bortfald af bygningsdele Side Elementbortfald i bjælke/søjle-konstruktioner Scenarie 1: Udfald af bærende søjle i tilfældig etage Konstruktionens opbygning: Søjlen er bærende for lodret last. Stabiliteten af bygningen varetages af trappe/elevatortårnene og evt. gavlvægge. Søjlen er fastholdt i top og bund af tværgående bjælker og/eller dækskiver Scenarie 2: Udfald af vægfelt i stabiliserende kerne på tilfældig etage Konstruktionens opbygning: Søjlerne er bærende for lodret last. Stabiliteten af bygningen varetages af trappe/elevatortårnene, der virker som kerner i bygningen. Kernerne er bygget op som et rør, der ofte er støbt på stedet. De vandret virkende kræfter optages af de stabiliserende kerner Scenarie 3: Udfald af vægge i stabiliserende kerne i en tilfældig etage Konstruktionens opbygning: Søjlerne er bærende for lodret last. Stabiliteten af bygningen varetages af trappe/elevatortårnene, der virker som kerner i bygningen. Kernerne er bygget op som et rør, der ofte er støbt på stedet. De vandret virkende kræfter optages af de stabiliserende kerner Scenarie 4: Udfald af specielle bærende elementer i underste etage Konstruktionens opbygning: Søjlerne er bærende for lodret last. Stabiliteten af bygningen varetages af trappe/elevatortårnene, der virker som kerner i bygningen. Der sker en udveksling over den specielle etage, således at lasten fra de ovenstående etager føres til fundamentet via et par kraftige langsgående vægge over den specielle underetage. I underetagen bæres de kraftige vægges last af nogle få kraftige bjælker og søjler. Derved opnås en næsten søjlefri etage.

19 Forberedende tiltag Side Forberedende tiltag I det følgende beskrives, hvilke tiltag, der lokalt skal sættes i værk, for at vejledningsen kan anvendes i en aktuel indsats. Der beskrives en række forhold, som det vil være relevant at medtage i forbindelse med redningsberedskabets gennemgang og bedømmelse af højhuse beliggende i kommunen, jf. afsnit Bedømmelse og kategorisering af højhuse Det forberedende arbejde kan indeholde følgende: 1. Den udvalgte bygning bedømmes og kategoriseres på baggrund af konstruktionsprincipperne for de bærende konstruktioner (plade/skive- eller bjælke/søjlesystem), robusthed mv. Følgende parametre kan være relevante: Konstruktive forhold - Plade/skive byggeri (år for opførelse). - Bjælke/søjle byggeri (år for opførelse.) - Antal selvstændige bærende enheder. - Underetagens beskaffenhed. - Tunge facadeelementer (risiko for nedfald). Materiale - Beton. - Stål. Fremstillingsmetode - Element. Robusthed - in-situ støbning. - Er de væsentlige bærende elementer så massive, at de kan modstå en stor mekanisk påvirkning? - Er de væsentlige bærende elementer så seje, at de kan optage en stor energimængde uden at kollapse? - Er bygningen så robust, at der er alternative måder at optage lasten på i tilfælde af et lokalt svigt? 2. Der udarbejdes en forholdsvis enkel beskrivelse af bygningen, adgangsveje, speciel underetage osv., evt. vedlagt tegningsmateriale. 3. Efter kategoriseringen af bygningen laves der en henvisning til det/de i bilag A viste kollapsscenarier, som vil/kan være gældende for den pågældende bygning. De i bilag A viste scenarier kan evt. tilpasses de enkelte bygninger. 4. I det endelige indsatsmateriale for en bygning kan medtages supplerende oplysninger, som det ved en eventuel indsats kan være nyttigt at have kendskab til, f.eks.: Anvendelseskategori i henhold til Bygningsreglementet /5/. Specielle faremomenter (strålingsfare, trykflasker, tanke). Særligt redningsudstyr. Situationsplan. Adgang til vand, brandhaner, stigrør. Adgangsvej, indtrængningsmuligheder. Placering af eventuelle brandmure. Kontaktpunkt. Opmarchområder. Mulige områder for ventepladser. Beredskabsplaner i øvrigt. 5. Indsatsmaterialet placeres i relevante udrykningskøretøjer. Når ovennævnte bedømmelse, kategorisering og udarbejdelse af indsatsmateriale for de udvalgte bygninger er udformet, kan der eventuelt foranstaltes en fysisk gennemgang af disse bygninger for relevant personel: indsatsledere, holdledere osv.. Vejledning om Redningsberedskabets indsats i højhuse, der er udsat for ekstreme påvirkninger

20 Forberedende tiltag Side Indsatstaktiske overvejelser Redningsmandskabets færden i beskadigede bygninger Den belastning redningsmandskabet udgør, vil være en marginal ekstralast, som har ingen eller kun forsvindende indflydelse på stabiliteten af den tilbageværende beskadigede del af en bygning. Den risiko, som redningsmandskabet udsætter sig for, vil derfor primært afhænge af, i hvilken grad en samtidig brand yderligere svækker den beskadigede del af bygningen Indsatstaktik Det er ikke muligt at fastlægge en generel indsatstaktik, da denne i høj grad vil være afhængig af forhold som materiel, mandskabsstyrke og ikke mindst det konkrete skadebillede. Vurdering af skadebilledet kan omfatte: Hvilke bygningsdele er beskadigede? normal etage, speciel etage, stabiliserende elementer (f.eks. gavlen i en bjælke/søjle-bygning eller kernen i et punkthus). Er der skader på bygninger i omgivelserne? (indikerer eksplosion og dermed risiko for stor skade på bygning). Er en eventuel brand ekstrem eller normal? Hvorvidt en indsats overhovedet skal iværksættes, afhænger naturligvis også af, om der er personer i den beskadigede bygning. En eventuel indsats skal ske i overensstemmelse med de indsatstaktiske retningslinier og samarbejdsprincipper /7/.

21 Bilag A: Kollapsscenarier Side 21 Bilag A: Kollapsscenarier Dette bilag indeholder 8 kollapsscenarier: 4 for plade/skive-bygninger og 4 for bjælke/søjlebygninger. De 8 scenarier beskriver, med simple illustrationer, udfald af konstruktionsdele. De beskrevne scenarier er valgt med henblik på overordnet at illustrere konstruktionens opførsel afhængigt af placeringen af de(t) bortfaldne element(er). I tabellerne herunder er angivet, hvilke elementer i den bærende konstruktion, der er tænkt beskadigede i de 8 scenarier. Et kollapsscenarie består af to dele: En oversigtstegning, der beskriver variationer af kollapsscenarier for udvalgte hændelser. En forklarende tekst, der beskriver betydende faktorer og vigtige iagttagelser for de viste variationer af kollapsscenarierne. På kortene er bygningen inddelt i farvede felter hvor: Grøn angiver hvilke områder, der er sikre at bevæge sig i, Gul angiver hvilke områder, der kan benyttes under skærpet agtpågivenhed, og Rød angiver hvilke områder, der er farlige at bevæge sig i, og hvor der er akut sammenstyrtningsfare. Farveanvisningerne forudsætter, at bygningen ikke udsættes for yderligere påvirkninger. Der er under udformningen af kortene ikke taget stilling til påvirkningen af en efterfølgende brand. En brand kan øge risikoen for sammenstyrtning, hvis branden er så kraftig, at konstruktionselementernes styrke svækkes. I tilfælde med ekstrem brand bør gule områder omkring branden som udgangspunkt betragtes som røde med akut sammenstyrtningsfare. Elementbortfald i plade/skive-bygninger Scenarier Udfald af 1. fritstående vægskive på en tilfældig etage 2. integreret vægskive på en tilfældig etage 3. vægsystem på en tilfældig etage 4. specielle bærende elementer i underste etage Elementbortfald i bjælke/søjle-bygninger Scenarier Udfald af 5. bærende søjle på en tilfældig etage 6. vægfelt i stabiliserende kerne på en tilfældig etage 7. vægge i stabiliserende kerne på en tilfældig etage 8. specielle bærende elementer i underste etage I den elektroniske udgave af vejledningen, som kan hentes på er det muligt at redigere i kollapsscenarier og tekst, så indholdet kan tilpasses lokale forhold/behov. Vejledning om Redningsberedskabets indsats i højhuse, der er udsat for ekstreme påvirkninger

22 Bilag A: Kollapsscenarier Side 22 Scenarie 1 for plade/skive-bygning. Udfald af fritstående vægskive på en tilfældig etage. Variation 1 Variation 2 Variation 3 Se forklarende tekst på efterfølgende side.

23 Bilag A: Kollapsscenarier Side 23 Betydende faktorer for bygningens stabilitet Variant Generelt (alle) Scenarie 1. Betydende faktorer og vigtige iagttagelser Det skal iagttages, om der er sket faretruende skader på fladerne omkring skadestedet, f.eks. i form af store gabende revner, store voldsomme åbninger af samlinger og fuger, store deformationer (nedbøjninger, udbøjninger), store områder med kraftige afskalninger og blotlagt armering o. lign.. Zoneafgrænsningen er ikke altid så klar som illustreret. Trappetårne i grønne områder vil kunne benyttes som indsatsvej. Trappetårne i gule områder kan være beskadigede. Omfanget af skader på trappetårnet skal fastlægges inden anvendelse. Nedfald af hængende elementer. Hængende elementer kan falde ned og ramme redningsmandskab, ligesom nedfaldet kan fremkalde yderligere kollaps. Der forventes ikke at være stabilitetsproblemer med hensyn til vind. Variant 1 Variant 2 Variant 3 Det er af stor betydning, hvor mange ovenliggende etagedæk, der er styrtet ned på det tilbageværende dæk. Ligger der mere end 2-3 etagedæk, vil vægten af disse være tæt på at overskride bæreevnen for det tilbageværende dæk. Området herunder vil som følge heraf være meget usikkert, svarende til rød farve. Sker udfaldet på en af de allerøverste etager, reduceres sandsynligheden for, at lasten fra de(n) ovenliggende etage(r) vil kunne fremkalde et yderligere kollaps, hvilket gør det muligt at benytte underliggende etager som indsatsvej. De øverste etagedæk bliver hængende, men vil være ustabile. Medfører total kollaps af de to sektioner, selv om de øverste etagedæk bliver hængende. Sammenhæng mellem vægge og dæk kan medføre, at et større område over eksplosionsstedet vil rives med i det primære kollaps. Vejledning om Redningsberedskabets indsats i højhuse, der er udsat for ekstreme påvirkninger

24 Bilag A: Kollapsscenarier Side 24 Scenarie 2 for plade/skive-bygning. Udfald af integreret vægskive på en tilfældig etage. Variant 1 Variant 2 Se forklarende tekst på efterfølgende side.

25 Bilag A: Kollapsscenarier Side 25 Betydende faktorer for bygningens stabilitet Variant Generelt (alle) Scenarie 2. Betydende faktorer og vigtige iagttagelser Det skal iagttages, om der er sket faretruende skader på fladerne omkring skadestedet, f.eks. i form af store gabende revner, store voldsomme åbninger af samlinger og fuger, store deformationer (nedbøjninger, udbøjninger), store områder med kraftige afskalninger og blotlagt armering o. lign.. Zoneafgrænsningen er ikke altid så klar som illustreret. Trappetårne i grønne områder vil kunne benyttes som indsatsvej. Trappetårne i gule områder kan være beskadigede. Omfanget af skader på trappetårnet skal fastlægges inden anvendelse. Nedfald af hængende elementer. Hængende elementer kan falde ned og ramme redningsmandskab, ligesom nedfaldet kan fremkalde yderligere kollaps. Der forventes ikke umiddelbart at være stabilitetsproblemer med hensyn til vind. Variant 1 Variant 2 Det er af stor betydning, hvor mange ovenliggende etagedæk, der er styrtet ned på det tilbageværende dæk. Ligger der mere end 2-3 etagedæk, vil vægten af disse være tæt på at overskride bæreevnen for det tilbageværende dæk. Området herunder vil som følge heraf være meget usikkert, svarende til rød farve. Sker udfaldet på en af de allerøverste etager, reduceres sandsynligheden for, at lasten fra de(n) ovenliggende etage(r) vil kunne fremkalde et yderligere kollaps, hvilket gør det muligt at benytte underliggende etager som indsatsvej. Alene tværvæggen falder ud. Ovenliggende tværvægge hænger i længdevæg og dækskiver. Medfører total kollaps af de to sektioner, selv om de øverste etagedæk bliver hængende. Vejledning om Redningsberedskabets indsats i højhuse, der er udsat for ekstreme påvirkninger

26 Bilag A: Kollapsscenarier Side 26 Scenarie 3 for plade/skive-bygning. Udfald af vægsystem på en tilfældig etage. Variation 1 Variation 2 Variation 3 Variation 4 Se forklarende tekst på efterfølgende side.

27 Bilag A: Kollapsscenarier Side 27 Betydende faktorer for bygningens stabilitet Variant Generelt (alle) Scenarie 3. Betydende faktorer og vigtige iagttagelser Det skal iagttages, om der er sket faretruende skader på fladerne omkring skadestedet, f.eks. i form af store gabende revner, store voldsomme åbninger af samlinger og fuger, store deformationer (nedbøjninger, udbøjninger), store områder med kraftige afskalninger og blotlagt armering o. lign.. Zoneafgrænsningen er ikke altid så klar som illustreret. Trappetårne i grønne områder vil kunne benyttes som indsatsvej. Trappetårne i gule områder kan være beskadigede. Omfanget af skader på trappetårnet skal fastlægges inden anvendelse. Nedfald af hængende elementer. Hængende elementer kan falde ned og ramme redningsmandskab ligesom nedfaldet kan fremkalde yderligere kollaps. Der forventes, at der ikke vil være stabilitetsproblemer med hensyn til vind. Variant 1 Variant 2 Variant 3 Variant 4 Det er af stor betydning, hvor mange ovenliggende etagedæk, der er styrtet ned på det tilbageværende dæk. Ligger der mere end ca. 2-3 etagedæk, vil vægten af disse være tæt på at overskride bæreevnen for det tilbageværende dæk. Området herunder vil som følge heraf være meget usikkert, svarende til rød farve. Sker udfaldet på en af de allerøverste etager, reduceres sandsynligheden for, at lasten fra de(n) ovenliggende etage(r) vil kunne fremkalde et yderligere kollaps, hvilket gør det muligt at benytte underliggende etager som indsatsvej. Total kollaps af hele modulet. Delvis kollaps. Længdevæggen spænder hen over hul, hvis udfaldsstedet ikke er for tæt på bygningens gavl. I så fald kan det betyde større kollaps. Udfald i såvel tvær- som længdevæg. Resterende længdevæg kan føre lodret last uden om udfaldsstedet, hvis udfaldsstedet ikke er for tæt på bygningens gavl. De øvre etager falder også ned og fremkalder total kollaps af hele modulet. Vejledning om Redningsberedskabets indsats i højhuse, der er udsat for ekstreme påvirkninger

28 Bilag A: Kollapsscenarier Side 28 Scenarie 4 for plade/skive-bygning. Udfald af specielle bærende elementer i underste etage. Variation 1 Variation 2 Variation 3 Se forklarende tekst på efterfølgende side.

29 Bilag A: Kollapsscenarier Side 29 Betydende faktorer for bygningens stabilitet Variant Scenarie 4. Betydende faktorer og vigtige iagttagelser Generelt (alle) Det skal iagttages, om der er sket faretruende skader på fladerne omkring skadestedet, f.eks. i form af store gabende revner, store voldsomme åbninger af samlinger og fuger, store deformationer (nedbøjninger, udbøjninger), store områder med kraftige afskalninger og blotlagt armering o. lign.. Zoneafgrænsningen er ikke altid så klar som illustreret. Trappetårne i grønne områder vil kunne benyttes som indsatsvej. Trappetårne i gule områder kan være beskadigede. Omfanget af skader på trappetårnet skal fastlægges inden anvendelse. Nedfald af hængende elementer. Hængende elementer kan falde ned og ramme redningsmandskab. Variant 1 Variant 2 Variant 3 For variant 1 og 2 forventes der ikke umiddelbart at være stabilitetsproblemer med hensyn til vind. For variant 3 er stabiliteten yderst tvivlsom. Længdevæg som bærende element for overliggende etager. Udfald af del i denne væg medfører delvis kollaps, idet længdevæggen over udfaldsstedet overtager den bærende funktion. Længdevæggen spænder hen over hul, hvis udfaldsstedet ikke er for tæt på bygningens gavl. I så fald kan det betyde større kollaps. Overliggende etager bliver ikke hængende. Længdevæggen står med mindre udkragninger over eksplosionsstedet. Understøtningen for den bærende længdevæg falder ud. Medfører total kollaps, selv om den store overliggende skivekonstruktion evt. kan bevare sin struktur og form delvis. Vejledning om Redningsberedskabets indsats i højhuse, der er udsat for ekstreme påvirkninger

30 Bilag A: Kollapsscenarier Side 30 Scenarie 5 for bjælke/søjle-bygning. Udfald af bærende søjle på tilfældig etage. Variation 1 Variation 2 Se forklarende tekst på efterfølgende side.

31 Bilag A: Kollapsscenarier Side 31 Betydende faktorer for bygningens stabilitet Variant Generelt (alle) Scenarie 5. Betydende faktorer og vigtige iagttagelser Det skal iagttages, om der er sket faretruende skader på fladerne omkring skadestedet, f.eks. i form af store gabende revner, store voldsomme åbninger af samlinger og fuger, store deformationer (nedbøjninger, udbøjninger), store områder med kraftige afskalninger og blotlagt armering o. lign.. Zoneafgrænsningen er ikke altid så klar som illustreret. Trappetårne i grønne områder vil kunne benyttes som indsatsvej. Trappetårne i gule områder kan være beskadigede. Omfanget af skader på trappetårnet skal fastlægges inden anvendelse. Variant 1 Nedfald af hængende elementer. Hængende elementer kan falde ned og ramme redningsmandskab, ligesom nedfaldet kan fremkalde yderligere kollaps. Udfald af søjleelement medfører nedfald af overliggende konstruktionsdele. Det berørte område kan være mindre eller større afhængig af om flere søjleelementer rives med i faldet. De øverste dæk kan muligvis blive hængende som vist. Ved udfald tæt ved en stabiliserende kerne mister dækskiven sin understøtning (i vandret plan) og kan derfor komme til at stå med meget stor udkragning. I dette tilfælde kan stabiliteten være tvivlsom, se nedenstående skitse. STOR UDKRAGNING FOR VIND PÅ TVÆRS Variant 2 Udfald af søjle i en etage oppe i bygningen. Det er af stor betydning, hvor mange ovenliggende etagedæk, der er styrtet ned på det tilbageværende dæk. Ligger der mere end 2-3 etagedæk, vil vægten af disse være tæt på at overskride bæreevnen for det tilbageværende dæk. Området herunder vil som følge heraf være meget usikkert, svarende til rød farve som vist. Sker udfaldet på en af de allerøverste etager, reduceres sandsynligheden for, at lasten fra de(n) ovenliggende etage(r) vil kunne fremkalde et yderligere kollaps, hvilket gør det muligt at benytte underliggende etager som indsatsvej. Vejledning om Redningsberedskabets indsats i højhuse, der er udsat for ekstreme påvirkninger

32 Bilag A: Kollapsscenarier Side 32 Scenarie 6 for bjælke/søjle-bygning. Udfald af vægfelt i stabiliserende kerne på en tilfældig etage. Den resterende kerne forudsættes i rimelig grand intakt. Variant 1 Variant 2 Variant 3 Se forklarende tekst på efterfølgende side.

33 Bilag A: Kollapsscenarier Side 33 Betydende faktorer for bygningens stabilitet Variant Generelt (alle) Scenarie 6. Betydende faktorer og vigtige iagttagelser Den viste skadeudbredelse forudsætter, at kernerne er sammenhængende, hvilket vil være normalt forekommende, f.eks. ved in-situ støbte kerner. Stabiliserende kerner kan også være opbygget af kun 3 stabiliserende vægge. Disse vil generelt være mere følsomme overfor udfald af et vægfelt. Det skal iagttages, om der er sket faretruende skader på fladerne omkring skadestedet, f.eks. i form af store gabende revner, store voldsomme åbninger af samlinger og fuger, store deformationer (nedbøjninger, udbøjninger), store områder med kraftige afskalninger og blotlagt armering o. lign.. Det skal desuden iagttages, om bjælkerne, der bærer det ovenliggende dæk, er beskadigede. Søjlerne i facaden skal undersøges for skader. Er disse beskadiget, vil bæreevnen være betydeligt reduceret svarende til, at gul farve ændres til rød. Trappetårne i grønne områder vil kunne benyttes som indsatsvej. Kernen opfylder i nogen grad kravene til stabilitet. Variant 1 Variant 2 Variant 3 Det er af stor betydning, hvor mange ovenliggende etagedæk, der er styrtet ned på det tilbageværende dæk. Ligger der mere end 2-3 etagedæk, vil vægten af disse være tæt på at overskride bæreevnen for det tilbageværende dæk. Området herunder vil som følge heraf være meget usikkert, svarende til rød farve. Sker udfaldet på en af de allerøverste etager, reduceres sandsynligheden for, at lasten fra de(n) ovenliggende etage(r) vil kunne fremkalde et yderligere kollaps, hvilket gør det muligt at benytte underliggende etager som indsatsvej. Alene et vægfelt falder ud. Bjælker hænger på tværvægge, hvorfor dæk ikke falder ned. Bjælker falder også ned dæk følger med. Søjlerne i facaden skal undersøges for skader. Længdevæg plus tværvæg falder ud, bjælker og tilhørende dækarealer følger med. Overliggende kernevægge hænger i hinanden, og kernen kan i nogen grad opfylde stabiliteten. Vejledning om Redningsberedskabets indsats i højhuse, der er udsat for ekstreme påvirkninger

34 Bilag A: Kollapsscenarier Side 34 Scenarie 7 for bjælke/søjle-bygning. Udfald af vægge i stabiliserende kerne på en tilfældig etage. Variant 1 Variant 2 Variant 3 Se forklarende tekst på efterfølgende side.

35 Bilag A: Kollapsscenarier Side 35 Betydende faktorer for bygningens stabilitet Variant Generelt (alle) Scenarie 7. Betydende faktorer og vigtige iagttagelser Det skal iagttages, om der er sket faretruende skader på skader på fladerne omkring skadestedet, f.eks. i form af store gabende revner, store voldsomme åbninger af samlinger og fuger, store deformationer (nedbøjninger, udbøjninger), store områder med kraftige afskalninger og blotlagt armering o. lign.. Zoneafgrænsningen er ikke altid så klar som illustreret. Trappetårne i grønne områder vil kunne benyttes som indsatsvej. Trappetårne i gule områder kan være beskadigede. Omfanget af skader på trappetårnet skal fastlægges inden anvendelse. Nedfald af hængende elementer. Hængende elementer kan falde ned og ramme redningsmandskab, ligesom nedfaldet kan fremkalde yderligere kollaps. Det må forventes, at der vil være stabilitetsproblemer med hensyn til vind. Variant 1 Variant 2 Variant 3 Det er af stor betydning, hvor mange ovenliggende etagedæk, der er styrtet ned på det tilbageværende dæk. Ligger der mere end 2-3 etagedæk, vil vægten af disse være tæt på at overskride bæreevnen for det tilbageværende dæk. Området herunder vil som følge heraf være meget usikkert, svarende til rød farve. Sker udfaldet på en af de allerøverste etager, reduceres sandsynligheden for, at lasten fra de(n) ovenliggende etage(r) vil kunne fremkalde et yderligere kollaps, hvilket gør det muligt at benytte underliggende etager som indsatsvej. Kun kernen og de tilhørende dækarealer over udfaldsstedet er kollapset. Stabiliteten under udfaldsstedet forventes at være intakt. Hele kernen og de tilhørende dækarealer er kollapset. Stabilitet mangler helt, idet de tilstødende dækskiver står med meget store udkragninger. Se illustration under variant 1 i scenarie 5 for bjælke/søjle-bygning. En del af kernen står tilbage som en stub. Dækarealer omkring kernen er borte. Stabilitet mangler helt, idet de tilstødende dækskiver står med meget store udkragninger. Se illustration under variant 1 i scenarie 5 for bjælke/søjle-bygning. Vejledning om Redningsberedskabets indsats i højhuse, der er udsat for ekstreme påvirkninger

36 Bilag A: Kollapsscenarier Side 36 Scenarie 8 for bjælke/søjle-bygning. Udfald af specielle bærende elementer i underste etage. Variant 1 Variant 2: Ingen væsentlige varianter Se forklarende tekst på efterfølgende side.

37 Bilag A: Kollapsscenarier Side 37 Betydende faktorer for bygningens stabilitet Variant Generelt (alle) Scenarie 8. Betydende faktorer og vigtige iagttagelser Typisk er indført en for lodret last bærende vægskive, der modtager last fra overliggende søjler. Væggen udspændes over et område som typisk ønskes søjlefrit. Det skal iagttages, om der er sket faretruende skader på fladerne omkring skadestedet, f.eks. i form af store gabende revner, store voldsomme åbninger af samlinger og fuger, store abnorme deformationer (nedbøjninger, udbøjninger), store områder med kraftige afskalninger og blotlagt armering o. lign.. Zoneafgrænsningen er ikke altid så klar som illustreret. Trappetårne i grønne områder vil kunne benyttes som indsatsvej. Trappetårne i gule områder kan være beskadigede. Omfanget af skader på trappetårnet skal fastlægges inden anvendelse. Nedfald af hængende elementer. Hængende elementer kan falde ned og ramme redningsmandskab. Variant 1 Det må forventes, at der vil være stabilitetsproblemer med hensyn til vind. Understøtning for udvekslende vægskive falder ud. Medfører totalkollaps. Udfald af en del af vægskiven vil medføre samme kollapsmodel. Vejledning om Redningsberedskabets indsats i højhuse, der er udsat for ekstreme påvirkninger

38 Side 38

39 Bilag B: Bærende konstruktioner og materialer under brand Side 39 Bilag B: Bærende konstruktioner og materialer under brand Formålet med dette afsnit er at give en generel introduktion til bærende konstruktioner og bygningsmaterialer, og hvilken indvirkning en brand kan have på disse. Laster Dimensionering af bærende konstruktioner handler om at kunne optage forskellige lasttyper i konstruktionen og føre dem til fundamentet. De forskellige lasttyper er: Egenlast: Konstruktionsdeles tyngde. Nyttelast: Personer, møbler, maskiner, kraner, oplagrede varer, installationer mv. Naturlast: Vind, sne, is, temperaturpåvirkninger mv. Ulykkeslast: Brand, påkørsel, eksplosion, nedstyrtning. Ulykkeslasten kan f.eks. være en påkørsel af bygningen eller en brand, der svækker konstruktionen. Sådanne hændelser medregnes som øget last på bygningen eller svækkelse af konstruktionen ved at fjerne et element eller reducere styrken/dimensionen af det udsatte element. Last på en bygning kan påføres en konstruktion enten som en statisk last eller som en dynamisk last. Den statiske last medfører, at konstruktionerne udsættes for en konstant stillestående kraft, der ikke udgør nogen væsentlig risiko for de bærende konstruktioner, da disse er dimensioneret til at optage lasten. Den dynamiske lastpåvirkning påføres konstruktionen med en hastighed og acceleration. Lasten kan påføres periodisk, f.eks. vindpåvirkning, eller ved et enkelt stød fra f.eks. en påkørsel. Den dynamiske påvirkning udgør en større risiko for konstruktionen, da denne øjeblikkeligt bliver tilført en stor kraft, som straks skal optages. Konstruktionen påføres store spændinger, der kan få alvorlige følger som f.eks. knusning af elementer. Konstruktionens fleksibilitet er afgørende for, hvor god den er til at optage den pludselige påvirkning. Se afsnit om Fleksibilitet i bærende konstruktioner i dette bilag. Stabilitet af plade/skive- og bjælke/søjle-systemer Stabiliteten af de to systemer er ikke ens. Plade/skive-systemet er meget robust pga. det store areal, som kræfterne kan fordele sig ud på i hhv. pladerne (loft og gulv) og skiverne (væggene). Systemet er ikke specielt sårbart over for beskadigelse af dele af konstruktionen, da kræfterne kan ledes uden om det beskadigede område af de resterende skiver og plader. På tegningen til højre er kræfternes forløb igennem konstruktionen illustreret ved kraftpilene. Figur B-1. Kraftforløb i beskadiget mur. Bjælke/søjle-systemet er derimod mere sårbart over for skader, da der ikke er samme store areal til at optage kræfterne. En bjælke/søjle-konstruktion er mere spinkel. Det betyder, at kræfterne i f.eks. en søjle, der beskadiges, ikke umiddelbart kan optages af de resterende søjler, da disse er placeret med stor indbyrdes afstand. På tegningen til højre er kræfternes forløb igennem konstruktionen illustreret ved kraftpilene. Vejledning om Redningsberedskabets indsats i højhuse, der er udsat for ekstreme påvirkninger Figur B-2. Knækket søjle medfører kollaps.

40 Bilag B: Bærende konstruktioner og materialer under brand Side 40 Store skader på konstruktioner er kritiske. Konstruktionerne er designet til, at visse elementer kan bortfalde, men de er ikke designet til enten, at flere elementer bliver skadet på én gang eller, at f.eks. visse søjleelementer bortfalder. Hvis flere elementer fjernes, kan kræfterne ikke optages af de tilbageværende elementer. Store deformationer i konstruktionen medfører, at kræfterne ikke bliver ført lige ned igennem søjler og vægge, men disse bliver i stedet udsat for en excentrisk påvirkning. Et eksempel på en excentrisk påvirket søjle er vist til højre. Lasten (pilen) påvirker søjlen til højre for søjlens centerlinie. Figur B-3. Excentrisk påvirket søjle. Deformation af bærende konstruktioner Deformationer i konstruktionen kan komme fra mekaniske eller termiske påvirkninger. De mekaniske deformationer vil typisk opstå i forbindelse med sammenstød, eksplosioner og lignende, hvor hele eller dele af konstruktionen flyttes. De termiske deformationer skyldes, at elementer f.eks. udvides pga. varmepåvirkning, se figur B-4. Hvis en bjælke opvarmes, vil den udvides og skubbe de bærende søjler ud til siden. Derved bliver søjlerne påvirket med en excentrisk kraft, som de ikke nødvendigvis er dimensioneret til at kunne optage. Før opvarmning Under opvarmning (excentrisk påvirkning af søjler) Kollaps efter afkøling Figur B-4. Termisk deformation af bjælke/søjle-konstruktion med kollaps af søjle. Facader Facader i bjælke/søjle-bygninger kan bestå af betonelementer, lette partier af stål eller udfyldningsmurværk, der er fastgjort til den bærende konstruktion. Facadeelementerne er derfor ikke i sig selv bærende, og et udfald af et antal elementer vil derfor kun i ringe grad have indflydelse på bygningens stabilitet. Konstruktionsmaterialer og brand I det følgende beskrives beton og ståls egenskaber som konstruktionsmateriale, herunder fordele og ulemper ved de to materialer, når de udsættes for termiske påvirkninger. Beton: Beton er et porøst materiale, der kan tåle store trykpåvirkninger men ikke træk. For at give betonen en større trækstyrke indstøbes armeringsjern så det sikres, at betonen ikke revner. Under opvarmning vil betonens struktur ændres, hvorved der dannes små revner. Det betyder, at styrken bliver mindre ved opvarmningen. Revnedannelsen fortsætter efter at varmetilførslen ophører. Det skyldes, at konstruktionen er varm inde i kernen af betonen samtidig med, at den er kold på overfladen. Denne temperaturforskel giver store spændinger i betonen, som forringer konstruktionens styrke. En hurtig nedkøling af betonkonstruktionen kan medføre, at betonen oplever et såkaldt termochok. En pludselig afkøling får betonen til at trække sig sammen på ydersiden samtidig med, at betonen er varm og udvidet inderst. Derved opstår revner og afskalning. Afskalning af beton i trækzonen giver det problem, at armeringsjernet bliver opvarmet pga. manglende isolering.