ISOVER FireProtect Brandbeskyttelse af bærende stålkonstruktioner

ISOVER FireProtect Brandbeskyttelse af bærende stålkonstruktioner Blad 890 Dato: August 2006. Erstatter: Blad 890 s.1-12, August 2003

Brandbeskyttelse af bærende stålkonstruktioner Hvad sker der ved en brand? En brand er ild, som man har mistet kontrollen over. Ved dimensionering af stålkonstruktioner må man tage hensyn til den reduktion af styrken, som stålet får på grund af temperaturpåvirkningen ved brand. Ild Ild er en forbrændingsproces, som frigiver varme og lys. For at nære ilden skal der være brændbart materiale, ilt og varme til stede. Mangler én af de tre betingelser, går ilden ud. temperaturen sit maksimum på omkring 0 C. Brandisolering af de bærende stålkonstruktioner sikrer, at bygningen ikke styrter sammen. Afsvalingsfasen eller rettere sagt glødefasen. De forkullede rester og gløder giver oftest en kraftig varmestråling fra sig. Selv i denne fase beskytter brandisoleringen stålkonstruktionerne mod skadelig temperaturstigning. Ubrændbare materialer Brandforløb Brandforløbet for brand i en bygning bestemmes først og fremmest af mængden af brændbart materiale. Ilttilførelsen har også stor betydning for brandforløbet. Brandforløbet for en normal brand kan beskrives som vist på figuren. Antændelsesfasen er den vigtigste fase set ud fra et sikkerhedssynspunkt. Det er i denne fase, man har mulighed for at udføre redningsindsatsen og slukke branden. Et materiales brændbarhed bestemmes efter en international brandprøvningsmetode (ISO 1182). ISOVER FireProtect indeholder så lidt brændbart bindemiddel, at det i praksis ikke bidrager til branden. Derfor er materialet klassificeret som ubrændbart. (A1) Stålets styrke Stålets styrke mindskes ved høje temperaturer. Den kritiske temperatur er den temperatur, hvor der opstår flydespænding i stålet. Stålets kritiske temperatur ahænger derfor af, i hvilken grad stålets styrke er udnyttet statisk. h= σ akt σ C Temperaturen stiger hurtigt, og brændbare materialer afgiver brændbare gasser og røg. Når de brændbare gasser når deres antændelsestemperatur, kan der ske overtænding. Flammefasen indtræder, når overtændingen sker. De personer, der befinder sig i rummet på det tidspunkt, har ringe chance for at komme levende ud, og redningsmandskabet har stort set ingen mulighed for at slukke ilden. I flammefasen når Stålets styrke som funktion af temperatuern. Side 2

Pantone black % Beskytter bærende stålkonstruktioner Stålkonstruktioners bæreevne reduceres kraftigt med den temperaturstigning, en brand forårsager. ISOVER FireProtect er et enkelt og pålideligt system til at begrænse temperaturstigningen i stålet. System ISOVER FireProtect TM System ISOVER FireProtect giver en effektiv beskyttelse af bærende stålkonstruktioner. Det indeholder få komponenter og monteres uden komplicerede og dyre hjælpemidler. Systemet anvendes både til søjler og bjælker af stål. Med systemet kan brandisolering i klasserne fra BS 30 til BS 240 udføres. Brandbeskyttelse i to timer (BS 120) er normalt det højeste krav myndighederne stiller i Danmark. System ISOVER FireProtect er MK-godkendt, godkendelsesnr. MK 6.10/1406 Pantone 116 C yellow % magenta 20% ISOVER FireProtect TM plader ISOVER FireProtect plader består af specialfremstillet stenuld. Produktvalget baseres på krav til brandisoleringen, isoleringstykkelsen og mekaniske egenskaber. Man kan vælge mellem plader med normalt vaffelmønster på overfladerne eller med en glasvliesbelægning på én side afhængig af evt. efterbehandling af overfladerne. Fastgørelse Først og fremmest anbefales montage med ISOVER FireScrew, men andre metoder er også mulige. En alternativ metode for ISOVER FireProtect er montage med strittere og låsebrikker. Stritterne kan svejses eller skydes fast i stålet. Side 3

Brandbeskyttelse af bærende stålkonstruktioner Projektering og montage Brandisolering med ISOVER FireProtect TM er et hurtigt, enkelt og sikkert system med letbearbejdeligt materiale og enkle hjælpemidler til montage. Materiale og værktøj ISOVER FireProtect plader ISOVER FireScrew befæstigelsesskruer Isoleringskniv eller lignende Skruetrækker (gerne batteri-drevet) Gummihammer Evt. låsebrikker og stritter Montage, I-profiler Skær passtykker på mm bredde af ISOVER FireProtect plader og i længder, der svarer til afstanden mellem flangerne plus 2-3 mm. Hertil anvendes normalt samme plade til isoleringsarbejdet. Dog skal der minimum anvendes en 40 mm tyk plade til passtykkerne. For stålbjælker, som er højere end 400 mm, kræves tillige støtte af et tværgående passtykke, som skal nå ind til profilkroppen. Pres passtykkerne ind mellem profilflangerne ud for de efterfølgende samlinger i isoleringspladerne og med maksimalt 600 mm afstand. (Ved profilhøjder over 400 mm skrues passtykkerne i de nævnte tværgående passtykker). Skær ISOVER FireProtect pladerne til med 2-3 mm overmål i bredden. Skru pladerne fast i passtykkerne og i tilstødendeplader ved hjørner. Ved 3-sidet beklædning af I-bjælker med isolering 60 mm erstattes den øverste række af ISOVER FireScrew med låsebrikker og svejsestrittere, som fastgøres i bjælkens øverste flange. Strittere og låsebrikker anvendes tillige som midterbefæstigelse i stålflader, der er bredere end 300 mm. Montage, kasseprofiler Montage af ISOVER FireProtect på kasseprofiler af stål udføres på samme måde som for I-profiler, men der er ikke behov for passtykker. Ved 3-sidet beklædning af bjælker erstattes den øverste række af ISOVER FireScrew med låsebrikker og svejsestrittere pr. 150 mm. Montage, specialprofiler Til store opgaver er det muligt at fremstille og montere ISOVER FireProtect i specialudformning f.eks. isolering omkring runde konstruktioner som vist på figuren. Montage sker efter specielle anvisninger fra Saint-Gobain ISOVER a/s. Fastgørelse med ISOVER FireScrew ISOVER Firescrew er en befæstigelsesskrue, der er specielt konstrueret til denne form for brandisolering. Skruen og en almindelig skruetrækker er alt, hvad der er nødvendigt for at udføre et hurtigt og korrekt montagearbejde til lave omkostninger. ISOVER FireScrew fås i forskellige længder som angivet i tabellen og med mulighed for specielle længder ved større ordrer. Skruen skal være mindst dobbelt så lang som isoleringslagets tykkelse. Ved fastgørelse på flader med en bredde > 300 mm, samt på andre steder, hvor det ikke er muligt at fastgøre FireProtect ved at skrue pladerne sammen, suppleres med låsebrikker og strittere. Fastgørelse med låsebrikker og strittere ISOVER FireProtect pladerne tilskæres med 2-3 mm overmål. Pladerne fastgøres med stritterafstand d 300 mm. Der bruges ca. 10 stk. /m 2. Strittere skal have en diameter på mindst 3 mm og låsebrikken skal være mindst 38 mm bred. Ved isoleringstykkelser op til mm kan der anvendes låsebrikker med bredde min. 30 mm under forudsætning af at tykkelsen og udformningen af låsebrikken ikke afviger væsentligt fra Ø38 mm låsebrikker. Befæstigelse, placering Montageafstanden mellem befæstigelserne er uafhængig af, om stålprofilet anvendes som søjle eller bjælke. Side 4

Pantone black % Pantone 116 C yellow % magenta 20% Befæstigelse, placering 4-sidet brandpåvirkning 4-sidet brandpåvirkning 3-sidet brandpåvirkning 3-sidet brandpåvirkning Specialudformning 4-sidet brandpåvirkning 25 mm 150 mm 600 mm 200 mm 200 mm 200 mm Langsgående samling Tvær samling mm Side 5

Brandbeskyttelse af bærende stålkonstruktioner Dimensionering for stålbjælker Når man dimensionerer en stålkonstruktion, må man tage hensyn til, hvordan stålet varmes op under brandpåvirkning, da styrken reduceres ved stigende temperatur. ISOVER FireProtect er et meget effektivt system, der begrænser temperaturstigningen i den bærende konstruktion. Brandmodstandsevne Kraftige konstruktioner har størst brandmodstandsevne. Hvor hurtigt en stålkonstruktion opvarmes ved en given brandpåvirkning, kan forenklet udtrykkes som forholdet mellem den brandpåvirkede overflade og stålprofilets varmekapacitet. Dette forhold udtrykkes ved de såkaldte sektionsforhold, U/A. b b Beregning Beregning af stålkonstruktioners brandmodstand foretages på basis af den kritiske ståltemperatur. Fastsættelse af denne sker i henhold til DS 412, 1998, Norm for stålkonstruktioner, jvf. MK 6.10/1406 efter en af følgende to måder: 200-500 C under forudsætning af fuldt udnyttet ståltværsnit jf. DS 412 tabel V 9.4.3. beregning af den kritiske ståltemperatur på basis af ståltværsnittets udnyttelsesgrad. t h h Den første metode er den enkleste, men når den kritiske temperatur er bestemt, kan dimensionering af brandisoleringen i begge tilfælde foretages ud fra efterfølgende tabel og diagrammer. Fremgangsmåde ved den enkle dimensioneringsmetoder: U=4b - 2t + 2h U=2b + 2h Bestem først sektionsforholdet, U/A vha. profildata fra stålleverandøren eller for de almindeligste profiler som angivet i tabel 1. Sektionsforhold (U/A-værdien). U=isoleringens indre omkreds (m). A=Stålets tværsnitsareal (m 2 ) Eksempel på profiler med lavt sektionsforhold (U/A) er f.eks. HEB og HEM. Højt sektionsforhold giver en hurtig opvarmning af stålet. Dette indebærer, at slanke konstruktioner kræver tykkere brandisolering. Ved kritisk ståltemperatur 450 C kan isoleringstykkelsen for den aktuelle brandtekniske klasse direkte aflæses i tabel 1. Ved andre kritiske ståltemperaturer kan den nødvendige isoleringstykkelse aflæses på diagrammerne 2-9 side 12 til 15. Ståltemperaturstigning Ståltemperatur Højt U/A Lavt U/A Tid Side 6

Dimensionering for stålbjælker Pantone black % Sektionsfaktorer U/A for forskellige profiltyper Profil HEA HEB HEM IPE Rektangulær VKR (RHS) Kvadratisk VKR (RHS) U/A-4 m -1 U/A-3 Profil U/A-4 m -1 m -1 U/A-3 Profil U/A-4 m -1 m -1 U/A-3 Profil U/A-4 U/A-3 Profil Tykkelse Pantone 116 U/A-4 C U/A-3 Profil Tykkelse U/A-4 U/A-3 yellow % m -1 m -1 m -1 hxb mm mm m -1 m -1 hxb mm mm m -1 m -1 magenta 20% IPE80 330 270 x50 3,2 328 274 40x40 3,2 343 258 HEA 185 138 HEB 154 115 HEM 85 65 IPE 300 247 4,0 266 221 4,0 282 211 HE120A 184 137 HE120B 141 106 HE120M 80 61 IPE120 279 230 x60 3,6 294 238 60x60 3,2 332 249 HE140A 174 129 HE140B 130 98 HE140M 76 58 IPE140 259 215 5,0 215 175 4,0 270 203 HE160A 161 120 HE160B 118 89 HE160M 71 54 IPE160 241 200 120x60 3,6 290 242 80x80 3,6 294 220 HE180A 155 115 HE180B 110 83 HE180M 68 52 IPE180 226 188 5,0 213 178 5,0 215 161 HE200A 145 108 HE200B 103 77 HE200M 65 49 IPE200 211 176 120x80 5,0 212 169 x 5,0 212 159 HE220A 134 HE220B 97 73 HE220M 62 47 IPE220 198 165 8,0 138 110 8,0 138 103 HE240A 122 91 HE240B 91 68 HE240M 52 40 IPE240 184 153 HE260A 118 88 HE260B 88 66 HE260M 51 39 IPE270 176 147 150x 5,0 209 167 120x120 5,0 210 157 HE280A 113 84 HE280B 85 64 HE280M 50 38 8,0 135 108 8,0 135 101 HE300A 105 78 HE300B 81 60 HE300M 43 33 IPE300 167 139 160x80 5,0 210 175 150x150 6,3 167 125 HE320A 98 74 HE320B 77 58 IPE330 156 131 8,0 135 113 12,5 88 66 HE340A 94 72 HE340B 75 57 200x 5,0 208 173 180x180 6,3 165 124 HE360A 91 70 HE360B 73 57 IPE360 146 122 10,0 108 90 12,5 87 65 HE400A 87 68 HE400B 71 56 IPE400 137 116 250x150 6,3 165 134 200x200 6,3 165 124 HE450A 83 66 HE450B 69 55 IPE450 130 110 12,5 86 70 12,5 86 65 HE500A 80 65 HE500B 67 55 IPE500 121 104 300x200 6,3 163 131 250x250 6,3 163 123 HE550A 79 65 HE550B 67 55 IPE550 113 98 12,5 85 68 12,5 85 64 HE600A 79 65 HE600B 67 56 IPE600 105 91 300x300 10,0 103 78 HE650A 79 65 HE650B 66 56 12,5 84 63 3-sidet brandpåvirkning (U/A-3) 4-sidet brandpåvirkning (U/A-4) Tabel 1 Isoleringstykkelser for ISOVER FireProtect 150 Kritisk ståltemperatur 450 C Diagram 1 Side

Brandbeskyttelse af bærende stålkonstruktioner Dimensionering for HSQ HSQ-profiler anvendes ofte i kombination med dæk af betonelementer. Her hjælper betonelementet med at køle stålprofilet og derfor kræves der ikke så store isoleringstykkelser.isoleringstykkelsen afhænger af, brandklassen, den kritiske ståltemperatur, betonelementets densitet, og godstykkelsen for HSQ-profilets underflange. Isoleringen kan udføres på to måder: med og uden isolering af flangekanten. Uden isolering af flangekanten. Hvis flangens godstykkelse er 15 mm eller mindre kan man i nogle tilfælde undlade at isolere flangekanten. Så skal Fire- Protect-pladen blot gå mindst 50 mm udenfor flangen i begge sider. Tætning 50 mm max 300 mm max 300 mm 50 mm Med isolering af flangekanten Tætning FireProtect fastholdes med 2 eller flere rækker af strittere og låsebrikker, afhængigt af flangens bredde. Isoleringen tildannes så dens bredde svarer til profilflangen + 2 gange isoleringstykkelsen d. Flangekanterne beskyttes med en strimmel FireProtect med samme tykkelse som flangen og med bredde svarende til isoleringstykkelsen, d. d d d max 300 mm max 300 mm d Side 8

Dimensionering for HSQ Pantone black % Uden isolering af flangekanten Isoleringstykkelse d mm Densitet af betondæk 660 kg/m 3 1 kg/m 3 2300 kg/m 3 Tabel 2 Tykkelse af flange Brandklasse BS 30 BS 60 BS 90 Kritisk ståltemperatur Pantone 116 C yellow % magenta 20% 400 C 500 C 600 C 400 C 500 C 600 C 400 C 500 C 600 C 8 mm 20 20 20 20 20 25 10 mm 20 20 20 20 20 25 12 mm 20 20 20 20 20 25 15 mm 20 20 20 20 20 25 8 mm 20 20 20 20 20 25 10 mm 20 20 20 20 20 25 12 mm 20 20 20 20 20 20 25 15 mm 20 20 20 20 20 20 25 25 8 mm 20 20 20 25 20 20 25 10 mm 20 20 20 25 20 20 25 12 mm 20 20 20 20 20 20 25 15 mm 20 20 20 20 20 20 25 25 Med isolering af flangekanten Isoleringstykkelse d mm Densitet af betondæk Tykkelse af flange Brandklasse BS 30 - BS 120 BS 180 BS 240 Kritisk ståltemperatur 400 C 500 C 600 C 400 C 500 C 600 C 400 C 500 C 600 C 8 mm 20 20 20 25 25 25 10 mm 20 20 20 25 20 25 660 kg/m 3 12 mm 20 20 20 20 20 25 15 mm 20 20 20 25 20 20 20 20 mm 20 20 20 25 20 20 20 25 mm 20 20 20 25 20 20 25 20 8 mm 20 20 20 20 20 20 20 20 10 mm 20 20 20 20 20 20 20 20 1 kg/m 3 12 mm 20 20 20 20 20 20 20 20 15 mm 20 20 20 20 20 20 25 20 20 20 mm 20 20 20 20 20 20 25 20 20 25 mm 20 20 20 20 20 20 25 20 20 8 mm 20 20 20 20 20 20 20 20 10 mm 20 20 20 20 20 20 25 20 20 2300 kg/m 3 12 mm 20 20 20 20 20 20 25 20 20 15 mm 20 20 20 20 20 20 25 20 20 20 mm 20 20 20 20 20 20 20 20 20 25 mm 20 20 20 20 20 20 20 20 20 Tabel 3 Side 9

Brandbeskyttelse af bærende stålkonstruktioner Søjle af firkantprofil indbygget i letvæg Indbygges stålsøjler i lette skillevægge eller ydervægge med beklædning af gipsplader, kræves der ikke så store isoleringstykkelser. Det skyldes at gipspladerne bidrager til beskyttelsen og at søjlen ikke brandpåvirkes på samme måde som en fritstående søjle. 2 x 12,5 eller 1 x 12,5 mm almindelig gipsplade Regler af træ eller stål Indvendig væg 2 x 12,5 eller 1 x 12,5 mm almindelig gipsplade Regler af træ eller stål ISOVER glasuld 2 x 12,5 eller 1 x 12,5 mm almindelig gipsplade Ydervæg ISOVER glasuld 9 mm vindgips Isoleringstykkelsen afhænger af, brandklassen, den kritiske ståltemperatur, antallet af gipsplader i den indvendige beklædning, og godstykkelsen for firkant-profilet. Firkantprofilet kan placeres vilkårligt i forhold til træ- eller stålreglernes placering. Indvendig væg Ydervæg Isoleringstykkelse d i mm Brandklasse Brandklasse Gipsplader på indvendig vægfladerne 1 x 12,5 mm 2 x 12,5 mm Godstykkelse firkant-profil BS 60 BS 90 BS 60 BS 90 Kritisk ståltemperatur Kritisk ståltemperatur 450 C 500 C 550 C 600 C 450 C 500 C 550 C 600 C 450 C 500 C 550 C 600 C 450 C 500 C 550 C 600 C 5 mm 20 20 20 20 40 35 35 30 20 20 20 20 35 35 35 35 6 mm 20 20 20 20 35 30 30 25 20 20 20 20 30 30 30 30 8 mm 20 20 20 20 30 25 25 20 20 20 20 20 25 25 25 25 10 mm 20 20 20 20 25 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 5 mm 20 20 20 20 25 25 20 20 20* 20* 20* 20* 20 20 20 20 6 mm 20 20 20 20 25 20 20 20 20* 20* 20* 20* 20 20 20 20 8 mm 20 20 20 20 20 20 20 20 20* 20* 20* 20* 20 20 20 20 10 mm 20 20 20 20 20 20 20 20 20* 20* 20* 20* 20 20 20 20 * Profilet behøver kun at isoleres med FireProtect på 3 sider. Den uisolerede side vender mod ydersiden af væggen. Tabel 4 Side 10

Produktdata Pantone black % Område Specifikation FireProtect ISOVER FireProtect 150 kg 3 Rumvægt kg/m 3 150 Tolerancer ISOVER FireProtect overholder VIK s tykkelsestolerancer: Som middel af 10 prøver afviger produktet højest for tykkelser: Pantone 116 C yellow % magenta 20% < mm fra -1 mm til +5 mm mm fra -1% til +5% Varme Varmeledningsevne, l mw/mk 39 Brand Ubrændbar iflg. DS 1057.1 Ja Temperatur Max. anvendelsestemperatur: C Stenulds smeltepunkt C >0 Fugt Diffusionsmodstand Z (pr. mm) GPa s m 2 /kg < 1 Lyd Absorption mellem 400-4000 Hz aw Specifik strømningsmodstand (uld) kpa s/m 2 >0,8 ca. 25 Produktsortiment ISOVER FireProtect Varenr. Tykkelse Format Pr. palle Levering TUN nr. mm mm stk. m 2 ISOVER FireProtect 150 kg/m 3 pakket på paller: Pallestørrelse 0 x 1200 mm 3546002010 20 0x1200 52 62,40 l 5034621 3546002510 25 0x1200 42 50,40 Q 5034622 3546003010 30 0x1200 36 43,20 l 5034623 3546003510 35 0x1200 30 36,00 Q 5034625 3546004010 40 0x1200 27 32,40 l 5034626 3546005010 50 0x1200 22 26,40 l 5034627 3546006010 60 0x1200 18 21,60 Q 5034628 3546008010 80 0x1200 14 16,80 Q 5034629 3546010 0x1200 11 13,20 Q 5034630 3546012010 120 0x1200 9 10,80 Q 5034631 1 dg. 2-5 dg. Efter aftale Produktsortiment ISOVER FireScrew Varenr. Skrue længde mm Pr. pakke Levering TUN nr. stk 3544804000 40 0 l 5930680 3544806000 60 0 l 5930681 3544800 80 0 l 5930682 3544 500 l 5930683 3544812000 120 500 l 5930684 3544816000 160 200 l 5930685 3544820000 200 200 l 5930686 3544824000 240 200 l 5930687 1 dg. 2-5 dg. Efter aftale Side 11

Brandbeskyttelse af bærende stålkonstruktioner Kritiske ståltemperaturer ISOVER FireProtect 150 kg/m 3 Diagram 2 BS 30 Kritisk ståltemperatur [C] 700 600 500 400 300 200 0 0 50 20 25 30 35 40 50 150 200 250 300 350 U/A, [m-1] Kritisk ståltemperatur [C] 700 600 500 400 300 200 Diagram 3 BS 60 20 25 30 35 40 50 60 0 0 50 150 200 250 300 350 U/A, [m-1] Side 12

Kritiske ståltemperaturer ISOVER FireProtect 150 kg/m 3 Kritisk ståltemperatur [C] 700 600 500 400 300 200 Diagram 4 BS 90 Pantone black % 20 25 30 35 Pantone 116 C yellow % magenta 20% 40 50 60 70 0 0 50 150 200 250 300 350 U/A, [m-1] Kritisk ståltemperatur [C] 700 600 500 400 300 200 Diagram 5 BS 120 30 35 40 50 60 70 0 0 50 150 200 250 300 350 U/A, [m-1] Side 13

Brandbeskyttelse af bærende stålkonstruktioner Kritiske ståltemperaturer ISOVER FireProtect 150 kg/m 3 700 Diagram 6 BS 150 30 35 40 50 60 80 120 600 Kritisk ståltemperatur [C] 500 400 300 200 0 0 50 150 200 250 300 350 U/A, [m-1] 700 600 Diagram 7 BS 180 50 60 80 120 Kritisk ståltemperatur [C] 500 400 300 200 0 0 50 150 200 250 300 350 U/A, [m-1] Side 14

Kritiske ståltemperaturer ISOVER FireProtect 150 kg/m 3 Diagram 8 BS 210 Pantone black % 700 600 60 80 120 Pantone 116 C yellow % magenta 20% Kritisk ståltemperatur [C] 500 400 300 200 0 0 50 150 200 250 300 350 U/A, [m-1] 700 600 Diagram 9 BS 240 80 120 Kritisk ståltemperatur [C] 500 400 300 200 0 0 50 150 200 250 300 350 U/A, [m-1] Side 15

ISOVER FireProtect Calc På www.isover.se finder du beregningsprogrammet ISOVER FireProtect Calc, som kan downloades omkostningsfrit. isover-inhouse 01.08.2006 Saint-Gobain Isover a/s Østermarksvej 4 6580 Vamdrup Telefon 72 17 17 47 Telefax 72 17 19 19 E-mail: isover@isover.dk www.isover.dk