Figur 1: Exempel på konceptbyggnader med trästomme, t.v. White och t.h. Bjerking.
Formasprojektet Höga byggnader i trä – konceptstudier (TTB – Tall Timber Buildings) har genomförts för att utforska möjligheter och utmaningar vid praktiskt utformning av en hög byggnad med trästomme. Projektet genomfördes som konceptstudier av två byggnader med 22 våningar, en i Växjö och en i Stockholm. Forskare och företag med olika kompetenser har deltagit. Projekteringen har omfattat främst laster, stabilitet, brandskydd och LCA. Arbetet ska resultera i en vägledning, Best Practise Guide BPG [1], som ska publiceras senare i år. Denna artikel redovisar kortfattat den brandtekniska dimensioneringen.
Br0-byggnader är byggnader med mycket stort skyddsbehov, främst byggnader >16 våningar. Även höga Br1- byggnader med 9-16 våningar kan ha liknande problem. Vägledningen gäller främst bostäder, men kan även tillämpas för kontor. Den brandtekniska vägledningen för Br0-byggnader med trästomme om-fattar bland annat hur krav på bärförmåga vid brand och mängden synligt trä kan hanteras.
Vägledningen är avsedd att vara på säkra sidan för att säkerställa tillfredsställande brandsäkerhet med avseende på personsäkerhet och byggnadens fortlevnad. Det motiveras av att kunskapen om branddimensionering av Br0-byggnader är begränsad, särskilt för byggnader med trästomme. Det innebär bland annat att byggnaden dimensioneras så att trästommen skyddas under hela brandförloppet. Därmed självslocknar branden när den lösa inredningen brunnit upp, om branden inte redan kontrollerats eller släckts av räddningstjänsten eller av sprinkleraktivering.
Ett tillämpningsstöd vid brandteknisk dimensionering av höga trähus har tagits fram av Briab och Brandskyddslaget [3], där delar av Boverkets reviderade konstruktionsregler EKS 11 [2] har beaktats. Tillämpningsstödet ligger till grund för vägledningen BPG, men EKS 11 tillämpas fullt ut.
Krav för byggnader med >16 våningar, Br0-byggnader
Byggnader där det är osäkert om förenklad dimensionering ger en tillräcklig säkerhetsnivå har tilldelats en egen byggnadsklass Br0 och ska dimensioneras analytiskt för att verifiera att brand- och utrymningssäkerheten uppfyller samhällets krav. I Boverkets allmänna råd om analytisk dimensionering av byggnaders brandskydd BBRAD anges att:
Analytisk dimensionering bör omfatta en beskrivning av vad som ska analyseras, hur det ska ske och vad som är tillfredsställande brandsäkerhet. Vid analytisk dimensionering av byggnaders brandskydd bör följande steg ingå:
• Identifiering av verifieringsbehovet. • Verifiering av tillfredsställande brandsäkerhet. • Kontroll av verifiering. • Dokumentation av brandskyddets utformning.
Byggnadens utformning verifieras mot funktionskraven i BBR. Brandskyddet för byggnaden bör värderas i en helhetsbedömning utifrån byggnadens riskbild. Särskild hänsyn bör tas till följande aspekter:
• Om utvändig släckinsats inte kan genomföras. • Om invändig räddningsinsats kan vara komplicerad. • Om den befarade konsekvensen är mycket stor. • Om utrymningsförloppet kan vara förenat med stora svårigheter.
I EKS 11, som började gälla 2019-07-01, inkluderas regler för Br0-byggnader, som inte finns med i EKS 10. Begreppet analytisk dimensionering finns dock inte i EKS.
Föreskriftsinventering
Föreskriftsinventeringen innebär att identifiera de avsnitt i BBR och EKS där konstruktionsmaterial och byggnads-höjd påverkar möjligheten att uppfylla funktionskraven på ett sätt som inte hanteras av de allmänna råden.
I föreskriftsinventeringen rangordnas identifierade konsekvensers påverkan på byggnadens möjligheter att uppfylla funktionskraven i BBR. Rangordningen
utförs i en 4-gradig skala – ingen påverkan, viss påverkan, stor påverkan och mycket stor påverkan. Rangordningen bör baseras på ingenjörsmässiga bedömningar utifrån välkända fysiska fenomen och logiska resonemang [3]. Den är främst en grovsortering inför analysen av verifieringsbehovet. Följande avsnitt i BBR och EKS ska omfattas av inventeringen:
• BBR 5:3, Möjlighet till utrymning vid brand. • BBR 5:5, Skydd mot utveckling och spridning av brand och brandgas inom byggnad. • BBR 5:7, Möjlighet till rädd-ningsinsatser. • EKS 1.1.2, Tillämpning av EN 1991-1-2 – Termisk och mekanisk verkan av brand.
Möjlighet till utrymning vid brand
I BBR avsnitt 5:3 beskrivs funktionskrav och allmänna råd relaterat till utrymning. Det övergripande kravet är att byggnader ska utformas så att det ges möjlighet till tillfredsställande utrymning. Det innebär att personer som utrymmer, med tillräcklig säkerhet, inte utsätts för förhållanden som hindrar utrymning till en säker plats. För några avsnitt i BBR 5:3 bedöms de allmänna råden inte kunna ge tillfredsställande möjligheter till utrymning av en Br0-byggnad, antingen på grund av byggnadshöjden eller materialvalen [3], främst rörande tillgång, gångavstånd och utformning av utrymningsvägar.
Vanligen rekommenderas de boende att stanna kvar i sin lägenhet vid brand och sen bli räddade efter branden. Detta förutsätter att branden släcks. I Br0-byggnader är det nödvändigt att branden självslocknar eftersom det finns en viss risk att sprinkler inte fungerar. Denna risk måste hanteras med analytisk dimensionering.
Skydd mot utveckling och brandspridning inom en byggnad
I BBR avsnitt 5:5 beskrivs funktionskrav och allmänna råd gällande skydd mot utveckling och spridning av brand. I avsnittet ställs krav på material och deras bidrag till brandens utveckling, samt på konstruktioner som ska begränsa spridning av brand inom en byggnad. Kraven är materialneutrala och kravnivån kan ofta verifieras med provning. För några avsnitt i BBR 5:5 bedöms de allmänna råden inte kunna ge tillfredsställande möjligheter till utrymning av en Br0-byggnad, antingen på grund av byggnadshöjden eller materialvalen [3], främst brandcellsindelning, installationer, ytterväggar och öppningar.
Möjlighet till räddningsinsatser
Höga byggnader innebär en särskild utmaning för räddningstjänsten då den taktik och utrustning som normalt används inte kan tillämpas i lika stor utsträckning [3]. BIV Föreningen för brandteknisk ingenjörsvetenskap [4] sammanfattar skillnaderna mot bränder i lägre byggnader som svårigheten att skapa en överblick över händelseförloppet, tid- och resursåtgång vid vertikal för-flyttning, tillträde till de högre belägna delarna, tillgång till släckvatten och möjligheter till utvändig vattenpåföring på delar högre än 23 m. En Br0-byggnad överskrider vanligen 45 m, vilket försvårar för räddningstjänsten.
Vylund och Palmkvist [5] har sammanställt kunskapen kring metodik och taktik vid släckning av konstruktions-bränder i hålrum utan att orsaka stora vattenskador. Tillgång till information om brandstopp, typ av material, ut-rustning och hur konstruktionen är uppbyggd är avgörande för en lyckad räddningsinsats.
I BBR avsnitt 5:7 beskrivs funktionskrav och allmänna råd gällande möjlighet till räddningsinsatser, som ska vara möjliga att utföra med tillfredsställande säkerhet. I en hög byggnad ställs räddningstjänsten inför särskilda utmaningar. För några avsnitt i BBR 5:7 bedöms de allmänna råden inte kunna ge tillfredsställande möjligheter till räddningsinsats i huvudsak på grund av byggnadshöjden [3], främst åtkomlighet, släckutrustning och brandgasventilation.
Tillämpning av EN 1991-1-2 – Termisk och mekanisk verkan av brand
I EKS beskrivs funktionskrav och allmänna råd gällande bärförmåga vid brand. Kravnivån utgår från en indelning i brandsäkerhetsklasser som styrs av bärverkets betydelse för byggnadens stabilitet och byggnadsklassen. I EKS 11 ingår även föreskrifter och allmänna råd för Br0-byggnader. Det allmänna rådet är att dimensionering av bärförmåga vid brand bör utgå från branddimensionering i EN 1990 och att brandbelastningen bör bestämmas enligt Boverkets allmänna råd om brandbelastning BBRBE.
