Brand i hallbyggnad
En studie i FDS och Evac
I Sverige har debatten om brand i hallbyggnad pågått under en längre tid. Grundkravet enligt EKS 8 för hallbyggnader som innehåller samlingslokal är R30, men konstruktionsdelar som vid kollaps inte leder till fortskridande ras eller ger för stort skadeområde kan förbli oskyddade. Framförallt handlar debatten om möjligheter till oskyddade takbalkar av stål samt vilka verifieringsmetoder som ska vara tillämpningsbara.I denna studie har FDS-simuleringar utförts med olika scenarier där parametrar som bland annat bränsletyp, takhöjd och öppningsstorlekar har varierats. Dessa scenarier har jämförts och parametrarnas betydelse har analyserats. Fokus i denna studie har varit analys av temperaturerna i takbalkarna, men även utrymningssimuleringar har utförts i programmet Evac. Utrymningstiden från simuleringarna har sedan jämförts med tider för olika kritiska värden.För scenario 1-10 dimensionerades effektutvecklingen enligt Eurocode och brandbelastningen enligt BBR:s handbok. För alla scenarier har geometrin utgått ifrån en befintlig hallbyggnad. Brandmodellen som användes var utformad med ett förskrivet effektutvecklingsvärde för bränslet. Värdena som påverkar brandspridningen, antändningstemperaturen och materialets termiska tröghet, var i scenario 1-10 baserad från materialet ?softwood?. För scenario 11 användes chips som bränsle. Från en tidigare studie baserades effektutvecklingen, brandbelastningen och materialets värden som påverkar brandspridningen. I alla scenarier placerades bränslet i mitten av lokalen.Utrymningssimuleringarna utfördes med tre scenarier där branddata hämtades från brandscenario 1 eftersom det scenariot mest efterliknar den befintliga byggnaden. Persontäthet, reaktionstider och kritiska värden hämtades från BBR:s rekommendationer. Den totala utrymningstiden var i alla utrymningsscenarier kortare än de kritiska tiderna, vilket resulterade i en säker utrymning.För scenario 1, 4 och 5 blev den adiabatiska yttemperaturen temporärt strax över 550 °C för en av mätpunkterna. Tidsperioden för denna temperatur var för kort för att utgöra någon fara för brott. För dessa scenarier blev branden ventilationskontrollerad och effektutvecklingen i hallen passerade aldrig 30 MW. För de övriga scenarierna blev den adiabatiska yttemperaturen på takbalkarna i några mätpunkter över 550 °C vilket kan resultera i brott, men ingen vidare analys på detta gjordes. Scenario 11 var ett väldigt farligt scenario, med hastigt förhöjda strålningsvärden, eftersom fenomenet ?backdraft? skedde när rökluckorna öppnades.Från resultaten kan det fastställas att rökluckor ventilerar ut varma brandgaser, vilket innebär att effektutvecklingen och temperaturer minskar för de fall då branden är bränslekontrollerad. Däremot ger rökluckor en större effektutveckling för en brand som i annat fall är ventilationskontrollerad eftersom luftflödet ökar. Detta kan således även ge högre temperaturer i takbalkarna.Takhöjden påverkar den adiabatiska yttemperaturen för takbalkarna. Vid en lokal brand är det framförallt ovanför bränslet, där brandplymen finns, som takhöjden påverkar temperaturerna. För scenarierna med de lägre taken blev temperaturen högre och dessa scenarier har en större risk för snabba lokala ras. Faktorer som rökluckor, öppningar och brandbelastning gör alla scenarier unika och någon generell kritisk gräns för denna takhöjd kan därmed inte fastställas. Även brandspridningen är snabbare för hallbyggnader med låga tak eftersom det uppvärmda taket strålar tillbaka mer värme till bränslet.