Anvendelse af parametrisk brandpåvirkning

Transkript

1 DS-information DS/INF udgave Anvendelse af parametrisk brandpåvirkning ved dimensionering af bærende konstruktioner Application of parametric fire exposure methods for the design of structures

2 DS/INF København DS projekt: M ICS: ; Første del af denne publikations betegnelse er: DS/INF, hvilket betyder, at det er en information, der er udarbejdet på nationalt niveau DS-publikationen er på dansk. DS-publikationstyper Dansk Standard udgiver forskellige publikationstyper. Typen på denne publikation fremgår af forsiden. Der kan være tale om: Dansk standard standard, der er udarbejdet på nationalt niveau, eller som er baseret på et andet lands nationale standard, eller standard, der er udarbejdet på internationalt og/eller europæisk niveau, og som har fået status som dansk standard DS-information publikation, der er udarbejdet på nationalt niveau, og som ikke har opnået status som standard, eller publikation, der er udarbejdet på internationalt og/eller europæisk niveau, og som ikke har fået status som standard, fx en teknisk rapport, eller europæisk præstandard DS-håndbog samling af standarder, eventuelt suppleret med informativt materiale DS-hæfte publikation med informativt materiale Til disse publikationstyper kan endvidere udgives tillæg og rettelsesblade DS-publikationsform Publikationstyperne udgives i forskellig form som henholdsvis fuldtekstpublikation (publikationen er trykt i sin helhed) godkendelsesblad (publikationen leveres i kopi med et trykt DS-omslag) elektronisk (publikationen leveres på et elektronisk medie) DS-betegnelse Alle DS-publikationers betegnelse begynder med DS efterfulgt af et eller flere præfikser og et nr., fx DS 383, DS/EN 5414 osv. Hvis der efter nr. er angivet et A eller Cor, betyder det, enten at det er et tillæg eller et rettelsesblad til hovedstandarden, eller at det er indført i hovedstandarden. DS-betegnelse angives på forsiden. Overensstemmelse med anden publikation: Overensstemmelse kan enten være IDT, EQV, NEQ eller MOD IDT: Når publikationen er identisk med en given publikation. EQV: Når publikationen teknisk er i overensstemmelse med en given publikation, men præsentationen er ændret. NEQ: Når publikationen teknisk eller præsentationsmæssigt ikke er i overensstemmelse med en given standard, men udarbejdet på baggrund af denne. MOD: Når publikationen er modificeret i forhold til en given publikation.

3 Indholdsfortegnelse Forord... 4 Indledning Anvendelsesområde Normative referencer Termer og definitioner Symboler Den parametriske brandpåvirkning Modelbegrænsninger Bestemmelse af inputværdier Brandrummet Åbningsfaktoren Brandlasten Beklædningernes termiske inerti Dokumentation Anneks A (informativt) Inputværdier for figur Anneks B (informativt) Beregningseksempel B.1 Brandrummet B.2 Åbningsfaktor B.3 Brandbelastningen B.4 Termisk inerti B.5 Gastemperaturen Bibliografi Side 3

4 Forord Denne DS/INF , Anvendelse af parametrisk brandpåvirkning ved dimensionering af bærende konstruktioner er udarbejdet af Dansk Standard og beskriver anvendelse af den parametriske brandpåvirkning som beskrevet i DS/EN :2007, Eurocode 1: Last på bærende konstruktioner Del 1-2 Generelle laster Brandlast, anneks A, "Parametriske brandforløb" med tilføjelser, jf. det nationale anneks DS/EN DK NA. Retningslinjer for brug af parametriske brande, der fremgår af Vejledning i dimensionering af bygningskonstruktioner for fuldt udviklet brand [1] udarbejdet af Kristian Hertz, er tillige indarbejdet i revideret form. 4

5 Indledning Det har været muligt at dimensionere bærende konstruktioner for brand gennem flere årtier. Tidligere kunne dette ske via DS-normkompleks, og med indførslen af eurocodes giver eurocodes rammerne for, hvorledes bærende konstruktioner dimensioneres for brand. DS/EN anviser to fundamentalt forskellige typer brandpåvirkninger af bærende konstruktioner. Disse er nominelle brandforløb og naturlige brandforløb. I Danmark anvendes nominelle brandforløb i form af standardbranden og i enkelte tilfælde også hydrocarbonkurven. De nominelle brandforløb beskriver hver ét temperatur-tidforløb, der relaterer sig til en overtændt brand. Brandpåvirkningen forløber som et opvarmningsforløb i et konkret tidsrum, der er uafhængigt af bygningens design og anvendelse. Varigheden af brandforløbet og dermed den periode, en bygningsdel skal bevare sin bæreevne under brand, er angivet i nationale regler. I Danmark er der givet retningslinjer for valg af tidsrummet for standardbrandpåvirkning i regler og vejledninger, der understøtter byggeog beredskabslovgivningen. Standardbrandpåvirkningen anvendes tillige til typeprøvning. Naturlige brande består af brandforløb, der er defineret ud fra bygningens design og anvendelse, hvor temperaturtid-forløbet bestemmes ved brug af en egnet model relateret til rummets egentlige indretning og brandbelastning. De naturlige brande beskriver tillige det fuldtudviklede brandforløb omfattende både et opvarmningsforløb og et afkølingsforløb. Dermed adskiller de naturlige brandforløb sig fra de nominelle, ved at de relaterer sig til rummet og anvendelsen samt beskriver det fulde brandforløb, hvor de nominelle brandforløb er uafhængige af rum og anvendelse og kun beskriver selve opvarmningsforløbet. Ved dimensionering af bærende konstruktioners bæreevne udsat for naturlige brandforløb eftervises, at bæreevnen er til stede for det fulde brandforløb (både opvarmnings- og afkølingsforløb) jf. bygningsreglementet (5.3. stk.1) og DS/EN DK NA. Parametriske brandpåvirkninger, som beskrevet i DS/EN , anneks A med tilhørende nationalt anneks, tilhører gruppen af naturlige brandforløb. I figur 1 er der vist en sammenligning mellem gastemperaturen for standardbranden og 4 forskellige parametriske brande. Som det ses af figuren, giver ændringer af henholdsvis rummets åbninger og beklædningens termiske inerti anledning til væsentlige forskelle i brandens udvikling for samme brandlast. Standardbranden er ikke en funktion af rummets udformning og varierer derfor ikke. NOTE For yderligere grundlag for bestemmelse af gastemperaturkurverne angivet i figur 1 henvises til anneks A. Da de nominelle og naturlige brandpåvirkninger fundamentalt er forskellige, er det derfor ikke umiddelbart muligt at foretage en sammenligning eller korrelation mellem resultater opnået ved de to typer brandpåvirkning. Standardbrand 120 min Åbningsfaktor, O = 0,02 Åbningsfaktor, O = 0,10 Termisk inerti, b = 400 Termisk inerti, b = 2600 Figur 1 Relation mellem forskellige parametriske brande og standardbranden. Åbningsfaktoren er angivet i m ½, og den termiske inerti er angivet i J/m 2 s ½ K 5

6 Da de parametriske brandforløb er baseret på bygningsdesign og -anvendelse, er det nødvendigt løbende at opdatere vejledninger for brug af denne type brandpåvirkning som følge af ændringer i byggetraditioner og andre funktionskrav til bygningen. Gennem de senere årtier har krav til energiforbrug i bygninger betydet, at valg af byggematerialer og design af facader i nogen grad har ændret sig. Dette kan ligeledes påvirke brandens udvikling. Det er derfor fundet relevant at justere tidligere anbefalinger for at tilgodese disse ændringer. Afslutningsvis skal det nævnes, at det forudsættes, at brugeren af denne DS/INF på anden vis har tilegnet sig grundlæggende teknisk viden om naturlige brandforløb og overordnede faktorer, der måtte påvirke brandens udvikling. 6

7 1 Anvendelsesområde Denne DS/INF beskriver, hvorledes parametriske brande jf. DS/EN anneks A med tilføjelser fra det nationale anneks (DS/EN DK NA) kan anvendes ved brandteknisk dimensionering af bærende bygningskonstruktioner. Metoden kan anvendes for bestemmelse af brandpåvirkning af bl.a. bærende konstruktioner i brandrum i én etage, der maksimalt har en rumhøjde på 4 m og et etageareal på indtil 500 m 2. Dog kan rum med større etageareal ligeledes omfattes af metoden, forudsat at en række symmetribetragtninger kan tilgodeses. Metoden er tillige begrænset til at omfatte en sammensætning af brændslet på mindst 80 % træ/cellulose og maksimalt 20 % plast el. lignende materialer. Udover at sammenfatte metoden giver denne DS/INF en nærmere uddybning af modellens begrænsninger, og der gives anbefalede værdier for inputdata som supplement til værdierne beskrevet i DS/EN og DS/EN DK NA. Afslutningsvis gives kort nogle retningslinjer for dokumentation i relation til byggeansøgningen. 2 Normative referencer Normative referencer er henvisninger til andre standarder, hvis bestemmelser i form af daterede eller udaterede referencer gælder for denne standard. Disse normative referencer er anført de relevante steder i teksten, og publikationerne er nævnt nedenfor. Når daterede referencer ændres eller revideres, vil ændringen eller revisionen ikke gælde for denne standard, medmindre der udgives et tillæg eller en revideret udgave. For udaterede referencer gælder den nyeste udgave af den pågældende publikation. Bygningsreglement 2010, Energistyrelsen DS/EN 1990, Eurocode 0: Projekteringsgrundlag for bærende konstruktioner DS/EN 1990, DK NA Nationalt anneks til Eurocode 0: Projekteringsgrundlag for bærende konstruktioner DS/EN , Eurocode 1: Last på bærende konstruktioner Del 1-2: Generelle laster Brandlast DS/EN , DK NA Nationalt anneks til Eurocode 1: Last på bygværker Del 1-2: Generelle laster Brandlast DS/EN ISO 1716, Prøvning af byggevarers brandreaktion Bestemmelse af bruttobrændværdi DS/EN , Brandventilation Del 2: Specifikation for naturlige røg- og varmeudsugningsventilatorer DS/EN , Brandklassifikation af byggevarer og bygningsdele Del 2: Klassifikation ud fra resultater opnået ved prøvning af brandmodstandsevne, eksklusive ventilationssystemer 3 Termer og definitioner 3.1 brandbelastning brandlast pr. arealenhed (omsluttende areal) 3.2 brandforløb det tidsmæssige forløb af temperaturen af de brandgasser, der omgiver en konstruktion 3.3 brandlast den samlede termiske energi, der kan afgives ved forbrænding af alle brændbare materialer i et brandrum (såvel bygning som inventar) 3.4 brandrum et eller flere rum, der er omgivet af brandadskillende konstruktionselementer, der sikrer, at branden ikke vil sprede sig til andre brandrum under det pågældende brandforløb 7