Moderna byggnader kan ställa krav på komplicerade brandtekniska lösningar eftersom de kan vara komplexa och inte bestå av konventionella arkitektoniska byggnadsdelar. De stora komplexa byggnaderna kan medföra att brandförhållandena i byggnaden avviker signifikant från de förhållanden som ligger till grund för de traditionella dimensioneringsmetoderna. När dimensionering av komplexa byggnader inte genomförs med traditionella dimensioneringsmetoder, såsom naturliga eller nominella brandförlopp, kan lokal brand eller avancerade brandmodeller användas. Storleken på den lokala branden som används vid dimensionering kan beräknas enligt Eurokod 1 appendix C där appendix E ska användas för att beräkna brandintensiteten. EKS 10 åberopar att appendix E inte får användas utan istället ska brandintensiteten bestämmas genom Boverkets allmänna råd om brandbelastning (BBRBE). Syftet med arbetet var att studera dimensionerande brand vid tillämpning av lokal brand i hyllställningar där brandintensitet, hyllställningens dimensioner och lagringssätt varieras. De temperaturer som uppkommer i brandens centrumlinje var av intresse att undersöka eftersom förhöjda temperaturer kan påverka bärförmågan i bärverket. Målet med arbetet var att tillhandahålla en komplett metod för dimensionerande brand i livsmedelsbutiker. Två metoder tillhandhölls och de utvärderades mot en tredje beräkningsmetod samt mot flödesberäkningskoden FDS för att tydliggöra vilken av de tre handberäkningsmetoderna som var mest lämplig att använda vid beräkning av temperaturer vid lokal brand. Arbetet har utgått från en typisk hyllställning från ett tidigare arbete som har modellerats i FDS. Dimensionerna på den typiska hyllställningen har varierats i arbetet, där fyra olika bredder och höjder har använts. I hyllställningarna har bränslepaket modellerats och ska motsvara en antagen bränslekonfiguration med varierande brandintensitet. Det resulterade i att 36 scenarier simulerades i FDS i 300 sekunder där antändningen var momentan. Från resultaten kunde två nya beräkningsmetoder tillhandahållas, förenklad faktormetod (FFM) och partialkoefficientmetoden (PKM). De två metoderna utvärderades mot den tidigare Ludvigsson-Rydstedts metod (LRM) samt FDS i fallstudier. Fallstudierna genomfördes på tidigare tillhandahållen data samt från en FDS simulering över ett helt brandförlopp från detta arbete. Slutsatser som erhållits utifrån resultaten och de framtagna beräkningsmetoderna är: Av hyllställningens bredd, höjd och brandintensiteten är bredden den parameter som påverkar de beräknade temperaturerna mest vid lokal brand i hyllställning. De temperaturer som uppkommer vid lokal brand i hyllställning påverkas av både brandeffekten från en hyllställning samt brandintensiteten på bränslepaketens ytor. Vid lokal brand i hyllställning kan bärverk påverkas eftersom de uppkomna temperaturerna i några scenarier översteg den kritiska temperaturen för stål. Appendix C i Eurokod 1991-1-2 kan anpassas till brand i hyllställningar om hänsyn tas till brandens startpunkt samt projicerad brandeffekt. 2/3 av hyllställningens höjd är mest lämplig att använda som starthöjd för branden i de framtagna metoderna. Generellt visade metodutvärderingen att LRM gav temperaturer som var konservativa i förhållande till FDS. PKM gav temperaturer som stämde överens med temperaturerna från FDS medan FFM gav något lägre temperaturer jämfört med PKM.

One of the biggest challenges of our time is the climate change. With a rapid change infocus for a more substantiality in structural design. This means that we need to reducethis sector emissions and we have with this paper shown how one way of this ispossible. And that is to reduce the amount of concrete in the structure withoutcompromising security or the structural integrity.This report shows that if constructors wants, there is ways to make this happen alreadytoday without making changes in the law or regulations. If building constructers use thezone method, they can reduce the use of concrete with more than 36% concrete pillarshowed by this report.We have trough this paper discovered the main obstacle with calculations and use of thezone method is the temperature and unclarity with the method in the Eurocodes. Wewant to highlight the opportunity’s this method gives constructors to make moreenvironmental choices.

En samverkanspelare drar nytta av interaktionen mellan det omslutande stålröret och profilens betongkärna för att därav erhålla en ökad lastkapacitet. För att förstå beteendet och effekterna av interaktionen mellan stål och betong är det viktigt att förstå de enskilda materialens beteende. Betongens huvudsakliga uppgift i en samverkanspelare är att ta upp tryckkrafter medan stålets främsta uppgift är att motverka momentpåkänning och uppta dragkrafter. I normal rumstemperatur samverkar stål och betong för att bära den aktuella lasten. Samverkanspelaren har stor potential med avseende på lastkapacitet. Nedan tas några av de förväntade positiva effekterna av interaktionen mellan stål och betong upp: Förekomsten av buckling för stålet försenas samtidigt som den försämrade bärförmågan efter lokal buckling uppstått dämpas, beroende på betongkärnans återhållande effekt. Förhindrar spjälkning och hållfasthetsnedsättningen för betongen blir inte lika drastisk. Ökad tryckhållfasthet och deformations kapacitet, speciellt för grövre tvärsnitt. Vid ett brandscenario utsätts pelaren för en temperaturhöjning. Värmeöverföringen från brandgaserna till pelaren sker främst genom strålnings- och konvektionsvärme. Lastkapaciteten för pelarens ingående material kommer att reduceras till följd av denna värmeökning. Storleken för reduceringen beror på hur hög temperatur materialen utsätts för, där en högre temperatur medför en kraftigare reducering. För den betongfyllda stålprofilen kommer således det omkringliggande stålet att fort bli mycket varmt medan betongkärnan erhåller en trögare temperaturökning. I brandfallets initialskede expanderar stålet hastigare än betongen, vilket medför att stålet då i princip bär hela den aktuella lasten. Efter en tid förmår inte stålet längre att vara lastbärare och betongkärnan bär då istället lasten. Pelarens slutliga kollaps sker först då betongkärnan slutligen inte förmår belastningen. En jämförande teoretisk undersökning av samverkans-, betong- och stålpelare under termisk påverkan genomfördes i detta arbete. Beräkningsgången följer de dimensioneringsregler som finns för respektive material i Eurocodes. Kapacitetsberäkningar är gjorda för både normal rumstemperatur likväl som för brandutsatthet. För analys och bestämning av pelartvärsnittens temperaturprofil vid de olika tidsstegen 30, 60 och 90 minuter användes ett nominellt brandförlopp. Tvärsnittens temperaturhistoria användes sedan för att reducera de mekaniska egenskaperna som funktion av temperaturen.Undersökningen konstaterade att samverkans- och betongpelarens kapacitet vid 60 minuters brandpåverkan var tillräcklig. Hand- och datorberäkningar påvisade nästintill likvärdig lastkapacitet vid termisk påverkan och normaltemperatur. / A concrete-filled steel column is taking advantage of the interaction between the enclosing steel profile and the concrete core to obtain an increased load capacity. In order to understand the behavior and effects of the interaction between steel and concrete, it is important to first understand the individual material behavior. The main task of the concrete in a composite column is to absorb pressure forces while the steel's main task is to counteract stress and the tensile forces. At normal room temperature both steel and concrete interact to carry the current load. Concrete-filled steel column has a great potential according to load capacity. Some of the expected positive effects of the interaction between steel and concrete are: The occurrence of buckling for the steel is delayed and the strength deterioration after the local buckling is moderate, both due to the restraining effect of concrete. Prevents the concrete spalling and strength reduction of concrete core will not be as drastic. Increased compressive strength and deformation capacity, especially for large-diameter cross-section. In a fire scenario the column is exposed to a temperature increase. Heat transfer from the combustion gases to the column occurs mainly through radiation and convection heat. The load carrying capacity of the included materials will be reduced as a result of this heat transfer. The size of the reduction depends on how high temperature the materials are exposed to, where a higher temperature leads to a greater reduction. For the concrete-filled steel column, the surrounding steel profile will quickly become very hot while the concrete core obtains a slower rise in temperature. In the initial stage of the fire case the steel expands faster than the concrete, causing the steel to then basically carry the entire load of the column. After some time the steel will be incapable of carrying the load, then instead the concrete core will be the main load carrier. The final collapse of the column occurs only when the concrete core finally will be incapable to carry the load. A comparative theoretical study of concrete-filled steel column, concrete- and steel columns under thermal effects was carried out in this work. The calculation method followed the design rules that exist for each material in the Eurocode. Column capacity calculations are made for both normal room temperatures as well as for fire exposure. The ISO-standard fire curve was used for analysis and determination of each column cross-section temperature profile at the different time stages 30, 60 and 90 minutes. The mechanical properties were then reduced as a function of the temperature. The survey found that the composite and concrete column load capacity exposed to 60 minutes of the ISO-standard fire curve was adequate. Calculations made by hand and with computer showed almost equivalent load capacity by thermal effects and normal temperature.

Dagens byggregler avseende hållfasthet för brandutsatta konstruktioner vilar starkt på brandpåverkan av standardbrandkurvan. Denna brandkurva representerar dock ej en naturlig brand särskilt väl. EKS (Boverkets tillämpning av europeeiska konstruktionsregler) ger även möjlighet för att använda naturliga brandförlopp för att utvärdera en byggnadsdels hållfasthet. Brandteknisk forskning har påvisat att det finns metoder som kvantitativt kan jämföra olika brandförlopps påverkan på byggnadsdelar med varandra, dessa metoder har utvecklats genom historien av brandteknisk forskning.  Den första modellen presenterades av S. H. Ingberg (1928) elva år efter att standardbrandkurvan som vi känner den idag (EN 13501-2, 2016) fått fäste inom den brandtekniska vetenskapen. Ingberg formulerade en hypotes baserad på ett stort antal försök på fullskaliga bränder där ansatsen var att en brands kvantifierade brandpåverkan kunde identifieras som arean som för en viss studerad tid begränsas i höjdled av brandens temperatur i överkant, och i underkant av en baslinjetemperatur som bestäms av den bärande konstruktionens materialegenskaper. Ingbergs ansats baserade sig på faktiska bränder i jämförelse med standardbrandkurvan (Ingberg, 1928). Denna teori har ifrågasatts då Ingberg i sina försök ej tog hänsyn till brandrummens olika ventilationsförutsättningar.   För att undersöka hur bärande byggnadsdelar dimensionerade med standardbrand står sig jämfört med två metoder med naturliga brandförlopp görs en kvantitativ analys under ansatsen att de naturliga bränderna har samma brandpåverkan i enlighet med Ingbergs teori om lika areor. Det genomförs beräkningar för fullständiga brandförlopp med 800 samt 1600 MJ/m2 i dimensionerande brandbelastning. Totalt 258 fall med olika parametrar och för tolv av dessa fall analyseras resultaten nogrannare. För att avgöra om en brand är på osäker sida jämfört med normenliga kravnivåer görs två jämförelser i tidsdomänen mot tidskravet för standardbrand och en jämförelse i temperaturdomänen genom att analysera ett ståltvärsnitts temperatur mot dess kritiska temperatur.   Av de 12 närmare studerade bränderna överskrids nominella krav i sex av dem. De bränder som ger upphov till överskridna krav är bränder i rum med låg tillgång till ventilation och ytskikt med låg termisk tröghet. Resultaten är desamma för den lägre och den högre brandbelastningen.  Modellen med lika areor bedöms däremot ej vara komplett då metoden ej kan appliceras på vilken temperaturdata som helst då underliggande faktorer som kännedom om ventilation och bränsle kan neglegeras. Vidare bedöms det finnas risker med metoder då brandpåverkan riskerar att dölja kännedom om avgivna strålningsnivåer från branden som kan ge upphov till stora värmeflöden till bärande byggnadsdelar. / Today's building regulations regarding strength for fire-exposed structures rest heavily on the fire impact of the standard fire curve. However, this fire curve does not represent a natural fire very well. Eks (The National Board of Housing and Urban Development's application of European design rules) also provides the opportunity to use natural fire processes to evaluate the strength of a building part. Research in fire technology has shown that there are methods that can quantitatively compare the severity of different fires on load bearing structures with each other, these methods have been developed through the history of fire technical research.  The first model was presented by S. H. Ingberg (1928) eleven years after the standard fire curve as we know it today (EN 13501-2, 2016) gained a foothold in fire safety science. Ingberg formulated a hypothesis based on a large number of experiments on full-scale fires where the approach was that the quantified fire impact of a fire could be identified over time as the area limited at the top of the fire temperature, and at the lower edge of a baseline temperature determined by the material properties of the load bearing structure. Ingberg's approach was based on actual fires compared to the standard fire curve  (Ingberg, 1928). This theory has been questioned since Ingberg's experiments did not take into account the different ventilation conditions of the fire rooms.   In order to investigate how load bearing structures designed with the standard fire curve compares to two methods with natural fire processes, a quantitative analysis is carried out under the assumption that the natural fires have the same fire impact in accordance with Ingberg's theory of equal areas. Calculations are carried out for natural fires with design fire loads 800 and 1600 MJ/m2. A total of 258 cases with different parameters and for twelve of these cases the results are analysed more closely. To determine whether a fire is on uncertain side compared to normative requirement levels, two comparisons are made in the time domain against the time requirement for standard fire and one comparison in the temperature domain by comparing the temperature of a steel cross-section against its critical temperature.   Of the twelwe closer studied fires, six of them exceeded nominal requirements. The fires that exceeded requirements are fires with low access to ventilation and rooms with linings of low thermal interia. The results are the same for the lower and higher fire loads.  However, the model with equal areas is not considered complete as the method cannot be applied to any given temperature data as underlying factors such as knowledge of ventilation and fuel can be ignored. Furthermore, it is considered that there are risks with the methods as the equal fire severity risks concealing knowledge of radiation levels emitted from the fire that can give rise to large heat flows to the load bearing structure.

Den brandskyddsmetod av bjälklagsbalkar som används mest idag är brandskyddsfärg och brandskyddsskivor. Dessa metoder kräver ett extra arbetsmoment efter att balken är monterad. Genom att fylla balken med betong samtidigt som hålbjälklagskarvarna fylls och på så sätt integrera brandskyddet i balken kan ett extra arbetsmoment undvikas. Byggnadstekniska Byrån har märkt ett intresse från beställare att i ett tidigt skede få in brandskyddet i projekteringen.  Målet är att undersöka om betong, ingjuten i en HSQ-balk kan få balken att uppfylla de brandskyddskrav som idag ställs enligt Boverkets byggregler. Målet är även att ta reda på om det är kostnadseffektivt jämfört med brandskyddsfärg.  Referensobjektet som används är en skola på tre våningar och balken som undersöks är den som tar upp de största lasterna i projektet. Balken ska enligt Boverkets byggregler klara av en standardbrand i 60 min. Temperaturanalysen av balktvärsnitten har gjorts i Ansys Aim 18.2 och dimensioneringsmetoder av balken sker enligt Eurokoder.  Balken som idag finns på plats skulle inte i oskyddat tillstånd klara av en standardbrand i 60min. De utförda beräkningarna visar att balken i samverkan med betong och armering i tvärsnittet skulle klara momenten och tvärkrafterna i referensobjektet. Fenomen så som spjälkning av betong, dess inverkan på betongens hållfasthet samt armeringens vidhäftning har inte kunnat tas i beaktning. Därför rekommenderas att balkens underfläns dimensioneras upp från 20mm till 30mm och enbart betraktar den ingjutna betongen som kylande medium.