Brannsikkerhet i idrettshaller - Kartlegging av brannenergi i flerbrukshaller i Oslo-området

Abstract

Den faktiske brannenergien i flerbrukshaller er ofte dårlig dokumentert i den branntekniske dokumentasjonen. Den dimensjonerende spesifikke brannenergien per omhyllingsflate er i stor grad kun antatt til å ligge innenfor det preaksepterte intervallet fra VTEK på 50-400 MJ/m² uten noen nærmere beregning og dokumentasjon. Dette er et stort intervall og brannutviklingen kan forventes å opptre ulikt ved verdier for brannenergi i intervallets ytterpunkter.

Brannenergi benyttes for å bestemme en rekke ulike branntekniske tiltak, og er derfor et sentralt element ved brannteknisk prosjektering. Brannenergien til et byggverk er summen av varmemengde som kan frigis ved fullstendig forbrenning av alle brennbare materialer. Dette innebærer brennbart innhold inne i bygningen og også brennbare deler av bygningskonstruksjonen. Dette defineres som henholdsvis variabel og permanent brannenergi. Førstnevnte er tilknyttet bruken av bygningen og er forventet å variere over bygningens brukstid. Verdien representeres derfor ved hjelp av statistiske verdier for ulike bruksklasser som tar høyde for denne variasjonen. Slike statistiske verdier er for en rekke bygningskategorier gitt i Eurokode 1 del 1-2. Disse er her representert ved Gumbel-fordelingen, gitt ved 80 %-fraktilen. Verdiene er dermed forventet å ikke bli overskredet i løpet av 80 % av bygningens brukstid. Slike statistiske verdier for den variable brannenergien er imidlertid manglende for bygningstypen flerbrukshall.

Våren 2018 ble karakteristiske verdier for brannenergien i ti flerbrukshaller i Trondheims-området kartlagt. Det ble da identifisert at den dimensjonerende spesifikke brannenergien ofte lå i øvre del av intervallet, og to av de kartlagte hallene hadde verdier som overskred intervallet (Berger, 2018).

Denne oppgaven er gjennomført for å styrke det statistiske underlaget for bygningstypen flerbrukshall; ti verdier for den spesifikke variable brannenergien er for få til en god analyse i Gumbel-fordelingen. Denne oppgaven fremskaffer karakteristiske verdier for brannenergien i ytterligere ti flerbrukshaller i Oslo-området. Datasettet med karakteristiske verdier for bygningstypen er dermed bestående av tyve verdier, og en statistisk analyse er forventet å gi mer nøyaktige verdier.

Beregningene viser at den variable brannenergien per gulvareal i flerbrukshall gitt ved 80 %-fraktilen i en Gumbel-fordeling er qf,k = 79,65 MJ/m². For åtte av ti av de kartlagte flerbrukshallene i denne oppgaven var den dimensjonerende spesifikke brannenergien per omhyllingsflate innenfor det oppgitte intervallet i branndokumentasjonen på 50-400 MJ/m². For to av hallene var imidlertid den dimensjonerende spesifikke brannenergien i branndokumentasjonen oppgitt til å være under 50 MJ/m² per omhyllingsflate. Dette viste seg ved kartleggingen å ikke være tilfellet, og verdiene ble beregnet til å være henholdsvis 247,04 MJ/m² og 131,77 MJ/m².

The occurring fire load density in sport facilities is often poorly documented in the fire safety documentation. The design fire load per surface area of the enclosure is often assumed to be inside the pre-accepted interval from the Norwegian regulations, 50-400 MJ/m², without further calculation and documentation. This is a large interval and the fire development can be expected to progress differently with fire load densities at the extremes of the interval.

Fire load is used for determining a number of different fire engineering measures, and it is a central element for fire safety design. The fire load in a building is the amount of heat that can be released when all the combustible materials go through complete combustion. This includes combustible materials inside the building and also the combustible parts of the building construction. This is defined as variable and permanent fire load respectively. The former is associated with the use of the building and is expected to vary over the building’s lifetime. The value is therefore represented with statistical values that are based on different use of the building. Such statistical values are for a number of building categories given in the Eurocode 1 part 1-2. These values are represented as the 80 %-fractile of the Gumbel-distribution and are therefore expected not to be exceeded during 80 % of the building lifetime. Such statistical values for the variable fire load is missing for sport facilities.

In the spring of 2018 characteristic values for the fire load in ten sport facilities in the Trondheim area was surveyed. The design fire load density was then identified to lie in the upper part of the used interval, and for two of the buildings surveyed the calculated values exceeded the interval (Berger, 2018).

This thesis has been conducted to improve the statistical basis for sport facilities, as ten values for the specific variable fire load is not enough for a good analysis with the Gumbel-distribution. This thesis provides characteristic values for fire load for ten additional sport facilities in Oslo. The dataset with characteristic values for the building type is thus composed of twenty values, and a statistical analysis is expected to give more accurate values.

The calculations show that the variable fire load per floor area given by the 80 %-fractile in the Gumbel-distribution is qf,k= 79,65 MJ/m². For eight out of the ten surveyed sport facilities in this thesis the design fire loads per surface area of the total enclosure were inside the interval used in the fire documentation of 50-400 MJ/m². For two of the surveyed sport facilities the design fire loads per surface area of the total enclosure were stated to be under 50 MJ/m² in the fire documentation. However, the survey revealed that this was not the case, and the design fire loads in these two facilities were calculated to be 247,04 MJ/m² and 131,77 MJ/m² respectively.