Brandteknisk dimensionering av KL-trä – Jämförelse av nuvarande Eurokod 5 och kommande version

Autor: Karlsson, Emil, Hama Jan, Gelan
Jazyk: švédština
Rok vydání: 2023
Předmět:
Druh dokumentu: Text
Popis: Bygg- och fastighetssektorn är en bidragande faktor till växande koldioxidutsläpp och det krävs därför klimatbaserade innovationer för att arbeta mot ett hållbart och långsiktigt samhälle. På senare år har råvaran trä använts i form av KL-trä som konstruktionsmaterial i allt fler och större byggnader. Parallellt med utvecklingen av KL-trä har även en strävan att behålla materialet oskyddat och synligt växt fram. För att möta kraven på brandsäkerhet i konstruktioner av KL-trä, arbetas nya dimensioneringsregler fram. I detta arbete studeras hur bärförmågan vid brand i nuvarande Eurokod 5 EN 1995-1-2:2004 och kommande version prEN 1995-1-2:2025 dimensioneras hos konstruktioner av KL-trä med synliga ytor. Syftet med arbetet är att ta fram skillnader och likheter mellan respektive version, samt vilken inverkan de kan få. Målet med arbetet är klargöra hur branddimensionering kommer påverkas och på så sätt kunna vara ett underlag för vidare studier och användning inom området. Dimensionering görs på vägg- och bjälklagselement med uppbyggnad av 5 st 40 mm lameller respektive 7 st 20 mm lameller för båda elementen. Dimensionerande brandexponeringstid som beaktas är 60 minuter, men även 90 minuter för väggelementen som krävs för att byggnader med mer än åtta våningar. Beräkningar och jämförelser görs på element av olika uppbyggnader för att tydliggöra relationen mellan typen av lim och bärförmågan. KL-träelement med icke brandtåligt lim uppvisar lägre bärförmågor än element med brandtåligt lim. Detta stämmer särskilt vid element med uppbyggnader av tunnare lameller. Orsaken till detta är att icke brandtåligt lim ger upphov till delaminering som minskar det effektiva tvärsnittet på grund av en ökad förkolningshastighet. Delamineringen ger även upphov till värmeökning då det sker en ny övertändning. Beräkningar visar att det är fördelaktigt med en tjockare yttre lamell för att minska risken för delaminering under brandexponeringstid 60 minuter och 90 minuter. Resultaten jämförs också med resultat från avancerade beräkningsmetoder i de fall där korrekta underlag fanns tillgängligt. Vid framtagning av det icke lastupptagande skiktet enligt kommande version påvisas markant skillnad jämfört med den nuvarande versionen. Enligt kommande version tas det hänsyn till aspekter som tvärsnittshöjd, lamelltjocklek, lamellriktning, om ytan är initialt skyddat eller ej, om den brandexponerade sidan utsätts för tryck- eller dragspänningar m. m. Utöver det tillkommer vissa eventuella avdrag på det resterande tvärsnittet beroende på vart det icke lastupptagande skiktet befinner sig. Nuvarande version anger alltid det icke lastupptagande skiktet som 7 mm. Framtagning av bärförmågan i den kommande versionen bygger likt den nuvarande versionen på den effektiva tvärsnittsmetoden. Det som däremot skiljer versionerna åt är förkolningsdjupet, samt införandet av ny metod för framtagning av det icke lastupptagande skiktet, som nämnt ovan. I kommande version har beräkningsgången för dessa delar uppdaterats och därmed beaktas även fler parametrar som icke brandtåligt lim. Förkolningsdjupet för kommande version beräknas enligt den europeiska förkolningsmodellen som beror på limtyp. Då endast brandtåligt lim beaktas i EN 1995-1-2:2004 bör en direkt tillämpning på KL-trä göras med försiktighet. Arbetet lyfter även fram generella konsekvenser för synligt KL-trä vid brandexponering.
The construction and property sector is a contributing factor to growing emissions of carbon dioxide and climate-based innovations are therefore required to work towards a sustainable and long-term society. In recent years, the raw material wood has been used in form of CLT (Cross Laminated Timber) as a construction material in an increasing number of buildings. Along the development of CLT, the desire to keep the material unprotected and visible has also grown. To meet the requirements for fire safety in CLT-buildings, new design standards are under development. In this study, the firedesign method and results of load-bearing elements of CLT with visible surfaces are compared between the current Eurocode 5 EN 1995-1-2:2004 and the upcoming version prEN 1995-1-2:2025. The purpose of the work is to highlight the differences and similarities between the two versions, and in that way provide basis for future studies and usages. Firedesign is calculated on wall and floor elements with a structure of 5 and 7 laminates respectively for both elements. The fire exposure time considered is 60 minutes, but also 90 minutes for the wall elements which is to clarify the relationship between the type of adhesive and the load-bearing capacity. The fire exposure time considered is 60 minutes, but also 90 minutes for the wall elements which is required for buildings with more than four stories, according to the Swedish building code BBR and to clarify the relationship between the type of adhesive and the load-bearing capacity. CLT elements with non-fire-resistant adhesive have lower load-bearing capacities than elements with fire-resistant adhesive. Calculations according to the upcoming version contains more parameters like non-fire-resistant adhesive and a more complex non-load-capacity layer, which are deficient in the current Eurocode. Since non-fire-resistant adhesive are not included in EN 1995-1-2:2004, a direct application on CLT should be done with caution. The study also highlights general consequences when using visible CLT in buildings.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
Externí odkaz: