Brannsikkerhet i trefasader - muligheter og utfordringer i høye bygninger

Abstract

Bruk av tre som bygningsmateriale har fått en økende interesse blant arkitekter og ingeniører på grunn av sine fordelsmessige egenskaper hva gjelder miljø og bærekraft. Funksjonsbaserte forskrifter gir større muligheter for bruk av tre i høyere byggverk, også i fasader. Denne oppgaven tar sikte på å gi svar på hvordan man kommer fram til en brannsikker fasadekonstruksjon med bruk av tre, hva som skal til for at dette er mulig og hvor det eventuelt er behov for mer kunnskap.

Oppgaven tar for seg hvordan regelverket i Norge forholder seg til bruk av brennbare materialer og hvilken rolle branntesting har i prosessen for vurdering, evaluering, dokumentering og verifisering av brannsikkerheten til brennbare fasadekonstruksjoner. Videre gjennomgås områder og tiltak for å forbedre brannsikkerheten til trefasader, ved blant annet å se på to eksisterende byggverk med massivtre og utvendig trekledning. Standardisert brannteknisk prøving i liten skala i konkalorimeteret ble gjennomført i laboratorium for å undersøke ulike tresorters bidrag til brannutvikling ved bruk som utvendig kledning.

Branneksponering til fasaden er på generell basis alvorligst og mest kritisk for en fullt utviklet rombrann med flammer stikkende ut av vinduer, men utvendig brannstart kan også være kritisk og må tas hensyn til. Prosjektering og oppgradering av automatisk sprinkleranlegg etter NS-EN 12845 med Tillegg F, som gir høyere pålitelighet og effekt, bør gjøres for • byggverk som er høyere enn brannvesenets høyderedskaper kan nå, eller • byggverk som har økt innvendig brannenergi, for eksempel byggverk med eksponert massivtre fordi konsekvensene ved sprinklersvikt kan bli spesielt store i disse tilfellene.

Brannsikring av luftespalten bak ytterkledningen med brannstopp anses som helt nødvendig. I deler av bygninger som er utenfor rekkevidden til brannvesenets høyderedskaper bør horisontale brannstopp monteres i hver etasje og den preaksepterte ytelsen om kjølesoner bør opprettholdes selv om bygningen er sprinklet. Valg av kledning (brannhemmet eller ubehandlet) kan baseres på testing i storskala i henhold til SP Fire 105 og gir viktig kunnskap om oppførselen til fasadesystemet som en helhet. Underklasser av EXT-klassifiseringen for brannhemmet tre bør innføres for å tydeliggjøre forskjellen på produkter som må overflatebehandles for å innfri bestandighetskravet.

Euroklassene vil ikke alltid være representative for hvordan brennbare produkter i en fasadekonstruksjon oppfører seg ved brannpåvirkning. Testing i fullskala gir den sikreste verifiseringen av brannsikkerheten til brennbare fasadekonstruksjoner, men kan være ressurskrevende og kostbart. En ny harmonisert fullskala testmetode for Europa med et nytt klassifiseringssystem skal ferdigstilles i 2022. Hovedfokuset bør fram til da ligge på å beskrive ulike tiltak som begrenser brannspredningen i trefasader fremfor å gjøre endringer i gjeldende regelverk.

Det er mulig å bygge høyt med trefasader samtidig som brannsikkerheten er ivaretatt. Det fordrer imidlertid at riktige og tilstrekkelige tiltak gjennomføres for å forhindre og redusere risikoen for brannspredning til og i fasaden.

The use of wood as a building material has gained an increasing interest among architects and engineers due to its advantageous properties in terms of the environment and sustainability. Performance-based regulations provide greater opportunities for the use of wood in higher buildings, including façades. This thesis aims to provide answers in how to arrive at a fireproof façade construction with the use of wood, what it takes to make this possible and where there is a need for more knowledge.

This thesis adresses how the regulations in Norway relate to the use of combustible materials and what role fire testing has in the process of assessing, evaluating, documenting and verifying the fire safety of combustible façade structures. Areas and measures to improve the fire safety of wooden façades are also reviewed, including by looking at two existing buildings with cross laminated timber (CLT) and exterior wooden cladding. Standardized small scale fire testing in the cone calorimeter was conducted in the laboratory to examine the contribution of different types of wood to fire development when used as exterior cladding.

Fire exposure to the façade is generally most severe and critical for a fully developed room fire with flames out of windows, but external fires next to the façade can also be critical and must be considered. Designing and upgrading the automatic sprinkler system according to EN 12845 with Appendix F, which provides higher reliability and effect, should be done for • buildings that are beyond the reach of the fire brigade’s tools, or • buildings that have increased internal fire load, such as building with exposed CLT because the consequences of sprinkler failure can be particurarly severe in these cases.

Fire protection of the air cavity behind the external cladding with fire stops is considered necessary. In parts of buildings that are beyond the reach of the fire brigade’s tools, horizontal fire stops should be installed on each floor and the pre-accepted solution regarding separation distance between openings should be maintained even if the building has a sprinkler system. The choice of cladding (fire-retardant or untreated) can be based on full-scale testing according to SP Fire 105 and provides important knowledge about the behaviour of the façade system as a whole. Subclasses of the EXT-classification for fire-retardant wood should be introduced to clarify the difference between products that must have a surface treatment to meet the requirement of durability.

The Euroclasses will not always be representative of how combustible products in a façade construction behave in the event of fire. Full-scale testing provides the safest verification of the fire safety of combustible façade constructions, but can be resource-demanding and expensive. A new harmonized full-scale test method for Europe with a new classification system will be completed in 2022. The main focus until then should be on describing different measures limiting the spread of fire in wooden façades rather than making changes to the current regulations.

It is possible to build tall with wooden façades while maintaining the fire safety. However, it requires proper and adequate measures to be taken to prevent and reduce the risk of fire spreading to and in the façade.