Betongkonstruksjoner utsatt for brann: kritiske parametere for brannmotstand, og sammenlikning av regler for brannteknisk dimensjonering i nåværende og fremtidige Eurokode 2

Abstract

Brann i konstruksjoner har gjennom historien vært et problem som har medført fatale konsekvenser for menneskers liv. I moderne tid vil konstruksjoners sikkerhet mot brann fortsette å være et relevant tema særlig under den utviklende trenden om å bygge i høyden.

Formålet med denne avhandlingen har vært å sette lys på kritiske parametere for brannmotstand i dekker og søyler, samt presentere for eventuelle endringer i brannteknisk dimensjonering for dekker og søyler som fremtrer i det pågående arbeide for revidering av den europeiske standarden for brannteknisk dimensjonering av betongkonstruksjoner EN 1992-1-2.

Det er satt lys på de kritiske parameterne for brannmotstand i dekker og søyler ved å utføre et litteraturstudie som har bestått av å studere en mengde med relevante bøker og vitenskapelige artikler om betongens egenskaper, og dens oppførsel ved høye temperaturer. Ved denne metoden er relevant teori fra ulike kilder blitt satt sammen for å kunne skape en grundigere forståelse over de kritiske parameterne for brannmotstand i betongkonstruksjoner.

Eventuelle endringer som fremtrer ifølge det pågående arbeidet for den europeiske standarden for brannteknisk dimensjonering, EN 1992-1-2, er presentert ved redegjøre regelverket for brannteknisk dimensjonering av dekker og søyler i den nåværende standarden, og i den fremtidige standarden ved bruk av utkastdokumentene «prEN 1992-1-2:2021» og «prEN 1992-1-2:2020-04». Det er videre blitt valgt å benytte innholdet fra en tidligere prosjektoppgave fra 2021 til å utføre beregningseksempler for brann-teknisk dimensjonering av et bestemt dekke og en bestemt søyle som er presentert der. De kvantitative resultatene fra disse er sammenliknet for å sette lys på eventuelle forandringer som kan fremtre.

Det er fra innholdet i denne avhandlingen konkludert at den mest kritiske parameteren for brannmotstand til både dekker og søyler er overdekningen-/armeringsdybden i tverrsnittet. For søyler er slankhetsforholdet også kritisk for brannmotstanden. Sammenlikning av resultater for brannteknisk dimensjonering av et bestemt flatdekke og en bestemt søyle gjennom beregninger utført i henhold til både den nåværende eurokode (NS-EN 1992-1-2:2004+NA:2010) og tilgjengelige utkaster for den fremtidige eurokode (prEN 1992-1-2:2021 og prEN 1992-1-2:2020-04) har ledet til konklusjonen om at den reviderte eurokoden vil inneholde mer nøyaktige og konservative beregningsmetoder i forhold til den nåværende standarden.

Fire in structures has throughout history been a problem that has had fatal consequences for human lives. In modern times, the safety of constructions against fire will continue to be a relevant topic especially during the developing trend of building in height.

The purpose of this dissertation has been to shed light on critical parameters for fire resistance in decks and columns, as well as present for any changes in fire technical dimensioning for decks and columns that appear in the ongoing work to revise the European standard for fire technical dimensioning of concrete structures EN 1992 -1-2.

The critical parameters for fire resistance in decks and columns have been clarified by conducting a literature study which has consisted of studying several relevant books and scientific articles on the properties of concrete, and its behavior at high temperatures. By this method, relevant theory from various sources has been put together to create a more thorough understanding of the critical parameters for fire resistance in concrete structures.

Changes that appear in accordance with the ongoing work for the European standard for fire technical dimensioning, EN 1992-1-2, are presented by explaining the regulations for fire technical dimensioning of decks and columns in the current standard, and in the future standard when using the draft documents «prEN 1992-1-2: 2021» and «prEN 1992-1-2: 2020-04». It has further been chosen to use the content from a previous project assignment from 2021 to perform calculation examples for fire-technical dimensioning of a specific cover and a specific column that is presented there. The quantitative results from these have been compared to shed light on any changes that may occur.

It is concluded from the content of this dissertation that the most critical parameter for fire resistance of both decks and columns is the depth of covering / reinforcement in the cross section. For columns, the slenderness ratio is also critical for fire resistance. Comparison of results for fire engineering dimensioning of a specific flat surface and a specific column through calculations performed according to both the current Eurocode (NS-EN 1992-1-2: 2004 + NA: 2010) and available drafts for the future Eurocode (prEN 1992 -1-2: 2021 and prEN 1992-1-2: 2020-04) has led to the conclusion that the revised Eurocode will contain more accurate and conservative calculation methods in relation to the current standard.