Academic literature on the topic 'Brandskydd av stålkonstruktioner'

This bachelor thesis covers fire protection methods of structural steel and the aim is to develop an information tool designed for inexperienced structural engineers. The information tool covers basic fire protection methods and the general way to produce a fire resistance for structural steel. The layout of this information tool is a simple folder that contains information about the most important steps when producing fire protection for a steel structure. The thesis starts with a general overview of the fire protection needed in buildings to fulfill national legislative and regulatory requirements. To get an understanding of how steel components behave during the influence of fire, a brief overview is presented of the material properties of steel. This chapter also contains a review of previous research in the area. Furthermore, some of the most common fire protection materials are introduced and the general way of producing a safe fire protection for steel components is explained. For example, the chapter handles topics such as critical steel temperature, section factor and degree of utilization, which are key factors for designing fire protection for structural steel components. To evaluate the information tool, experienced structural engineers have been interviewed with a given interview guide to assist the making of this tool. The results from the interviews provided an insight into the needs for information regarding fire protection for structural engineers.

Stål är ett vanligt förekommande konstruktionsmaterial som används i olika typer av byggnader. Det är ett material med vilket klena dimensioner kan användas för att åstadkomma stora spännvidder och fria ytor. Däremot mjuknar stål vid höga temperaturer vilket kan innebära allvarliga skador i form av kollaps. I förebyggande syfte är det därför viktigt att brandskydda stålkonstruktioner på ett korrekt sätt. Syftet med detta examensarbete har varit att undersöka vilket brandskydd som är mest kostnadseffektivt genom att jämföra olika brandskydd som tillämpas i industrihallar. Studien har utförts i samarbete med Blixthuset Stålhallar och innefattar ett av deras pågående projekt där branddimensionering behövde utföras. Brandskydden som har jämförts är överdimensionering av stålprofil VKR 250X250X10, brandskivor, brandmålning och brandisolering. Initialt har lasteffekten i rumstemperatur beräknats i enlighet med Eurokoderna. Därefter har lasteffekten i brandlastfallet beräknats, följt av att den kritiska ståltemperaturen tagits fram på respektive våningsplan för både mittpelare och fasadpelare. Vid jämförelse av lasteffekterna som beräknats fram har utnyttjandegraden identifierats och därmed har behovet av brandskydd blivit känt. När den kritiska ståltemperaturen och utnyttjandegraden har fåtts fram har offerter från företag kunnat efterfrågas och en kostnadsjämförelse har därmed blivit möjlig. Studien har visat att överdimensionering av stålpelare inte är en effektiv lösning då inte ens den tjockaste profilen VKR 400X400X16 var tillräcklig tjock för att uppnå brandkravet R60. Trots överdimensionering hade stålpelarna behövt ytterligare brandskydd för att klara av brandkravet. Det dyraste brandskyddet var montering av brandskivor, följt av brandmålning och brandisolering.
Steel is a commonly used construction material. It is a material where small dimensions can be used to achieve large spans and free spaces. Steel softens however when encountering high temperatures which can cause severe damage such as collapses. It is therefore with greatest importance that fire protection is designed correctly. This bachelor thesis contains a study that compares different fire protections for industrialbuildings in steel, and the purpose of the study was to find the most economic efficient fire protection. This study has been made in collaboration with Blixthuset Stålhallar where one of their projects needed fire protection to be designed. The fire protections being compared was over dimensioning steel column VKR 250X250X10, using fire gips, fire insulation and fire painting. Initially, the load effect in room temperature was designed according to the Eurocodes. Thereafter, the load effect in the fire load case was designed, followed by finding the critical steel temperature. When comparing the two load effects, the utilization could be recognized and consequently, the requisite of fire protection could be identified. When the amount of fire protection needed was determined, offers from different companies could be taken in for comparison. The study showed that oversizing is an inefficient solution of fire protecting the steel columns since even the thickest steel column VKR 400X400X16 was not thick enough to achieve the fire requirement R60. Despite oversizing the steel columns, other fire protection would still be needed. Furthermore, the study showed that the most expensive fire protection wasassembly of fire discs, followed by fire painting. The cheapest alternative was fire insulation.

När byggbranschen för några år sedan fasade ut de tidigare nationella regelverken och ersatte dem med de gemensamma europeiska konstruktionsstandarderna, Eurokoderna, ändrades processen för att brandskydda konstruktioner. Hur dimensionerings­processen ser ut med de nya reglerna är inte helt enkelt att sätta sig in i. Därmed har detta examensarbete framställts på uppdrag av Sweco Structures AB. Huvudmomentet i arbetet är beskrivning och förklaring av de befintliga dimensioneringsmetoderna. För att förstå metoderna från regelverken består de första kapitlen i detta arbete av grundläggande teori för brandens verkningssätt och stålets respons vid förhöjd temperatur. Detta följs av en genomgång av de förenklade beräkningsmetoderna och dess ekvationer. I rapporten ingår även en fallstudie där en stålkomponent i en industribyggnad analyseras. Resultat från fallstudien visar att den så kallade kritiska temperaturmetoden inte bör användas för konstruktioner där instabilitetsfenomen måste beaktas. Den kritiska temperaturmetoden har därför ett mycket begränsat användningsområde. Det visade sig även att kostnaderna för att öka diagonalens dimensioner uppgick till ungefär samma kostnad som att brandskyddsmåla. Detta är dock mycket beroende på situation och sannolikt varierar kostnaderna kraftigt.
When the construction industry phased out the earlier national construction standards a few years ago and replaced them with the European standards, the rules for fire safety changed. The new design process is complex and not simple to get a full picture of. For that purpose this thesis is written for Sweco Structures AB. The main part of this thesis comprises of descriptions and explanations of the existing design methodologies. To better understand the methods in Eurocode, the first chapter contains basic theory of how fires behave and how steel responds to higher temperatures. The following chapters address the simplified calculation methods and their equations. The report also includes a case study of a steel framed industrial building where a critical diagonal was analyzed. The analysis showed that the method called critical temperature method is not applicable for components where instability is taken into account. Those components should instead be calculated using the equations given in Eurocode. Therefore the critical temperature method has a very limited use. The analysis also showed that the cost of increasing the dimension of the diagonal was about the same as the cost of coating it with fire resisting paint, but this is very dependent on the situation. The report concludes with discussion and comparison of results.

I samband med ett brandförsök i Australien ämnat att undersöka sprinklersystem, testades även några enklare värmestrålningssköldar av olika högreflekterande material. I försöket placerades tre obelastade pelare ut och utsattes för full brand. Två av pelarna avskärmades med förzinkad stålplåt respektive aluminiserad stålplåt och en pelare var helt oskyddad och användes som referens. Mätningar från brandförsöket visar att den maximala ståltemperaturen, i de tre olika pelarna, uppmättes till 580°C, 427°C respektive 1064°C. Även då resultaten var positiva har få vidare undersökningar utförts, vilket har motiverat denna rapport. Rapportens huvudmål har varit att med hjälp av teoretiska experiment påvisa att värmestrålningssköldar kan användas som brandskydd för stålkonstruktioner. Metoden för genomförandet av arbetet har varit att sätta sig in i den bakomliggande teorin och bygga upp ett enklare beräkningsprogram där, utifrån givna materialegenskaper, olika sorters sköldars förmåga att brandskydda ett ståltvärsnitt beräknas. De första kapitlen beskriver bakomliggande teori rörande brand och termofysik. Detta följs upp av några exempel på tänkbara värmestrålningssköldar, en enklare kostnadskalkyl där jämförelse av andra brandskyddsmetoder har gjorts och slutligen ett förslag på hur sköldar ska dimensioneras. För att skydda en VKR-profil 200x200x10 i 30 minuter måste en 1 millimeter tjock sköld med en luftspalt på 20 millimeter, mellan pelare och sköld, bestå av ett material som reflekterar minst 80 procent av all värmeenergi som strålar mot den under hela brandförloppet. Skölden ska även ha en hög densitet, specifik värmekapacitet och smältpunkt. Detta kan jämföras med aluminiumfolie som reflekterar omkring 95 procent, men varken har den densitet eller smältpunkt som krävs för att hantera de extrema förhållandena vid brand. Det visar sig även att i dagsläget är brandskydd med hjälp av värmestrålningssköldar relativt dyrt jämtemot traditionella brandskyddsmetoder.
In fire tests performed in Australia meant to examine the effectivity of sprinkler systems, a few simple heat radiation shields made of highly reflective materials were also tested. In the trials three identical steel columns were exposed to fire in an office building. One of those columns were shielded with a galvanized steel sheet, the second with an aluminized steel sheet while the third was left unprotected. Data from the trial shows that the temperature of the steel columns was measured to 580°C and 427°C for the protected columns and 1064°C for the unprotected. Despite the positive results hardly any further studies has been made on this subject, which have motivated this report. The main goal of this report is to, with the help of theoretical experiments, prove that heat radiation shields can be used as a fire protection system for steel profiles. By implementing the underlying theory of heat transfer into a program capable of calculating a certain material’s ability to protect a steel profile from radiant heat, the temperature of the profile could be estimated. Results show that in order to sufficiently protect a VKR 200x200x10 millimeter steel profile exposed to 30 minutes of fire, a 1 millimeter heat radiation shield made out of a material with no less than 80 percent heat reflectivity has to be used. The material must also contain its reflectivity during the entire period, have a high enough density and not melt at a temperature lower than 1000°C.