Risikovurdering og dimensjonering av gipsplater som passiv brannsikring av trekonstruksjoner

Abstract

De siste årene har det blitt satt fokus på bruk av trekonstruksjoner når det gjelder bygningsdesign. Med funksjonsbaserte forskrifter kan en nå bygge bygg i brannklasse 3, med et bærende hovedsystem i tre, hvis det verifiseres med analyse. For å ivareta krav til brannsikkerhet kan en bruke branngipsplater som innkledning av treverket. I Norge klassifiseres branngipsplater i henhold til NS-EN 520:2004, men testresultater viser at det er store forskjeller på brannmotstanden til plater med samme klassifisering. For dimensjonering av gipsplater finnes en rekke ulike metoder, men resultatene varierer stort etter hvilke kilder som er brukt. Denne rapporten tar for seg hvilke materialegenskaper og eksterne faktorer som påvirker brannmotstanden til gipsplater og hvilke metoder finnes for dimensjonering av branngipsplater. I tillegg gjennomføres det en risikovurdering av brannmotstanden til en bærende trestendervegg for å belyse begrensninger og muligheter med denne analysemetoden.Rapporten er begrenset til å omhandle bruk av gipsplater som innkledning av bærende trekonstruksjoner i brannklasse 3 og bruk av NS 3901:2012 for gjennomføre en risikovurdering av brann i byggverk.Avhandlingen består av en litteraturstudie og analyser. Litteraturstudiet inkluderer teori om prosjekteringsmodeller, risikovurdering, regelverk, trekonstruksjoner og gipsplater. Analysene består av en sammenligning av ulike metoder for å dimensjonere branngipsplater og en casestudie med en risikovurdering av brannmotstanden til en bærende trestendervegg i et boligbygg i brannklasse 3. Rapporten har funnet at følgende materialegenskaper påvirker brannmotstanden til en branngipsplate: densitet, glassfiberforsterkning, diverse tilsetningsstoffer som vermikulitt og leire, vanninnhold, mikrostruktur og prosentandel kalsiumsulfat.Videre har rapporten funnet at følgende eksterne faktorer påvirker brannmotstanden til en trekonstruksjon innkledd med branngips: type trevirke, lagvis plassering, innfesting, isolering av tomrom, festemidler (hullavstand, kantavstand og skruelengde) og plassering i rommet.Avhandlingen har kartlagt følgende metoder for å dimensjonere branngipsplater:? NS-EN 1995-1-2:2004? Improved design method av ETH Zürich? Metode basert på testresultater fra database? Component additive method? Tabellverdier fra New Zealand og Nord-AmerikaMetodene ble brukt for å beregne starttid til forkulling og tid med nødvendig brannmotstand for en bærende trestendervegg med to lag gipsplater som brannbeskyttelse. Resultatene viser at starttiden til forkulling i trestender varierer fra 53,3 til 61,6 minutter. For tid med nødvendig brannmotstand varierte tiden fra 82,5 til 105 minutter. Casestudien i rapporten ble gjennomført på et boligbygg i tre med fem etasjer. Byggverket ble klassifisert til risikoklasse 4 og brannklasse 3 og ble utformet med et bærende hovedsystem i tre. I casen ble det gjennomført en komparativ analyse av en bærende trestendervegg mot en bærende betongvegg mht. på brannmotstand. I risikovurderingen blir det påvist at trestenderveggen opprettholder brannmotstand REI 90, med bruk av tre lag gipsplater. Rapporten kommer med følgende anbefalinger:? Det bør i større grad tas hensyn til materialegenskaper som påvirker brannmotstand, ved klassifisering av gipsplater type F med NS-EN 520:2004.? Metodene for dimensjonering av branngipsplater bør justeres, slik at de i større grad tar hensyn til materialegenskaper og eksterne faktorer som påvirker brannmotstanden til gipsplatene. ? Det anbefales at det utvikles flere metoder for å dimensjonere branngips, som er gyldige for tre lag med gipsplater. ? Data på yteevnen til gipsplater bør i større grad bli tilgjengelig for brannrådgivere for analytisk prosjektering. Dataen bør oppgis av plateprodusenter og forskningsmiljøer.