Four furnace tests have been performed using two different parametric fire curves and the results are compared with computer simulations and Eurocode calculations. What differentiates the parametric fire curve from other fire curves is in particular the cooling phase, something that has proven to be hard to model for timber structures.   A literature study and computer simulations were followed by experimental work performed at SP Wood Building Technology in Stockholm. The computer simulations were performed using the computer code TASEF. The predictions from TASEF were compared with measurements from the fire tests to evaluate how well the program can predict temperature distribution using a parametric fire curve.   The four fire tests were executed at SP Wood Building Technology, glued laminated timber beams were used in all tests. When preparing the test specimens thermocouples were installed to measure temperature distribution, the thermocouples were installed in drilled holes. A deviation study regarding these drill-holes was performed as a part of the preparations. The temperature distributions measured during the tests were compared with the temperature distribution predicted by TASEF.   Charring rate and charring depth were obtained from the fire tests, from the TASEF simulations but also by using equations given in the Eurocode. Since TASEF simulates temperature distribution and not charring depth, the 300 °C isotherm was assumed to represent the charring depth. The results from all three methods were compared and evaluated.   The agreement between experiments and TASEF predictions regarding temperature distribution and charring depth were in general very good. Parametric fire curves with opening factors of 0.02 m1/2 and 0.04 m1/2 were used in four fire tests. TASEF performed more accurate predictions regarding the temperature distribution for the small opening factor but looking at the charring depth the predictions were better for the bigger opening factor. It is recommended to perform further studies and find out the reason for this behaviour.   Comparing the charring depths measured at the tests with values calculated using Eurocode 5 there were some differences in charring depths. Charring depths for the horizontal direction of the beams were much alike, but when comparing the charring depths for the vertical direction there is a significant difference. The equations regarding charring depth for wood exposed to parametric fire curves in Eurocode 5 underestimate the charring depth. It is recommended to evaluate these equations further.   For one of the timber beams delamination occurred, this has previously been assumed not to occur to glued laminated beams. More studies should be performed regarding delamination of glued laminated beams exposed to fire. / Fyra brandtester i en brandprovningsugn har genomförts med två olika parametriska brandkurvor och resultatet har jämförts med datorsimuleringar och Eurocode-beräkningar. Det som särskiljer parametriska brandkurvor från andra brandkurvor är nedkylningsfasen, något som har visat sig svårt att modellera för träkonstruktioner.   Litteraturstudier och datorsimuleringar följdes av experimentellt arbete som utfördes vid SP Träbyggande och Boende i Stockholm. Datorsimuleringarna har utförts med datorkoden TASEF. Simuleringsresultat från TASEF jämfördes med mätningar från brandtesterna för att utvärdera hur bra TASEF kan förutse temperaturdistributionen då en parametrisk brandkurva används.   De fyra brandtesterna förbereddes och utfördes på SP Träbyggande och Boende, limträbalkar användes i samtliga tester. När testbalkarna förbereddes inför brandtesterna installerades termoelement för att mäta temperaturdistributionen. Termoelementen installerades i borrhål. Som en del av förberedelserna gjordes en avvikelsestudie för dessa borrhål. Temperaturdistributionen som uppmättes under testerna jämfördes med temperaturdistributionen från TASEF-simuleringar.   Från brandtester, TASEF-simuleringar och från ekvationer i Eurocode erhölls förkolningshastighet och förkolningsdjup. Eftersom TASEF simulerar temperaturer och inte förkolningsdjup användes 300 °C isotermen som då antogs representera förkolningsdjupet. Resultatet från alla tre metoder jämfördes och utvärderades.   Generellt stämde temperaturdistributionen och förkolningsdjupen från TASEF-simuleringarna väldigt bra överens med de experimentella resultaten. Under testerna användes parametriska brandkurvor med öppningsfaktorer av 0.02 m1/2 och 0.04 m1/2. TASEF simulerade mer noggranna resultat gällande temperaturdistributionen för kurvan med den lägre öppningsfaktorn medan simuleringar för kurvan med den högre öppningsfaktorn gav bättre resultat för förkolningsdjupet. Det rekommenderas att göra fler studier för att ta reda på anledningen till detta beteende.   Genom att jämföra förkolningsdjup som uppmättes efter brandtesterna med beräknade värden från Eurocode förekom vissa skillnader. Förkolningsdjup för bredden av balkarna var likartade, medan förkolningsdjupet för höjden av balkarna hade en signifikant skillnad. Ekvationerna i Eurocode underskattade förkolningsdjupet, det rekommenderas därför att utvärdera dessa ekvationer ytterligare.   För en av limträbalkarna inträffade delaminering, detta har tidigare antagits vara osannolikt för limträbalkar. Fler studier borde utföras angående delaminering av limträbalkar exponerade för parametriska brandkurvor.

När byggnadsdelars brandmotstånd provas och klassificeras används nästan enbart standardbrandkurvan som definierad temperaturexponering över tid. Brandexponeringen beskrivs i den europeiska standarden EN 1363-1 samt den internationella standarden ISO 834. Standardbrandkurvan definierades för över 100 år sedan i en tid när kunskapen om branddimensionering var bristfällig. Dagens standardbrandkurva är till viss del modifierad men ser i stort sett ut på samma sätt som för 100 år sedan. Ett annat sätt att dimensionera byggnadsdelar på är teoretiskt med hjälp av de parametriska brandkurvorna och materialmodellerna i Eurokoderna. I EN 1991-1-2 bilaga A presenteras en beräkningsmetod, Eurokodmodellen, som resulterar i temperatur-tidkurvor. Denna metod tar hänsyn till hur den slutgiltiga rumsgeometrin och brandlasten ser ut och till skillnad från standardbrandkurvan innehåller den dessutom en avsvalningsfas. Därav anses de parametriska brandkurvorna beskriva verkliga bränder bättre än vad standardbrandkurvan gör. I detta arbete har temperaturutvecklingen i lägenhets- och rumsbränder, baserade på riktiga lägenhetsgeometrier, beräknats med Eurokodmodellen i syfte att jämföra temperatur-tidkurvorna med standardbrandkurvans temperaturexponering. Arbetet påbörjades med en litteraturstudie för att ge en djupare förståelse inom ämnet. Därefter samlades ritningar in från riktiga lägenheter som låg till grund för ett ritningsunderlag. Ritningsunderlaget användes sedan som input till beräkningsmetoden i EN 1991-1-2 bilaga A. För att underlätta beräkningarna skapades ett beräkningsdokument i Excel enligt Eurokodmodellen, där alla beräkningarna genomfördes. Fyra olika scenarier skapades som innefattar två olika termiska trögheter samt två olika öppningsfaktorer för varje termisk tröghet. Anledningen till det var att det ansågs intressant att beakta i vilken utsträckning dessa två parametrar påverkar brandförlopp. Det resulterade i att scenario 3 med lägre termisk tröghet och högre öppningsfaktor var det scenario med kraftigast brandförlopp avseende tillväxthastighet och temperatur. I förhållande till standardbrandkurvan hade majoriteten av temperatur-tidkurvorna för scenario 3 en snabbare upphettningsfas med högre temperaturer fram till påbörjad avsvalningsfas. Scenario 2 med högre termisk tröghet och lägre öppningsfaktor resulterade i det motsatta, det vill säga ett längre brandförlopp med lägre temperaturer. Vid en jämförelse visar det sig att för majoriteten av kurvorna enligt scenario 2, så var temperaturen lägre än standardbrandkurvans under hela brandförloppet. Öppningsfaktorn styr vilken mängd syre som kommer in i brandrummet, en högre öppningsfaktor betyder mer syre och intensivare brandförlopp. Termiska trögheten reglerar hur långsamt brandrummet värms upp, en låg termisk tröghet innebär att brandrummet värms upp snabbare och resulterar därmed i högre temperaturer då mindre energi absorberas av väggarna. De beräknade lägenhets- och rumsbrändernas temperatur-tidkurvor stämde överlag bättre överens med standardbrandkurvan än förväntat. Givet att golv och tak är betong och väggar gips samt att brandlasten som definierats av Boverket är korrekt, är slutsatsen att standardbranden fungerarar bra i de flesta fallen. Dock är tillväxthastigheten i standardbranden lägre i vissa av scenarierna men har i många fall en temperatur vid 60 minuter som överstiger scenariernas. Det finns dock utrymme för utveckling av brandmotståndstester då en mängd av de beräknade lägenhets- och rumsbränderna översteg standardbrandkurvan under tidsperioder på över 30 minuter, något som hade kunnat äventyra de brandskyddstekniska kraven. Men eftersom majoriteten av de beräknade bränderna understeg standardbrandkurvan kan kraven och standardbrandkurvan oftast anses överdimensionerade utifrån genomfört arbete. / When construction parts are tested in order to try and classify the fire resistance, the standard fire curve is almost only used. The standard fire curve defines exposure from temperature over time. The fire exposure is described in the European standard EN 1363-1 and in the international standard ISO 834. The standard fire curve was defined for over 100 years ago, in a time when the knowledge in fire design was inadequate. Now days the standard fire curve is a bit modified, but it almost remains the same as the fire curve defined for 100 years ago. Another way to design construction parts is theoretical by using parametric fire curves and the material models in the Eurocodes. In EN 1991-1-2 appendix A, a method to calculate parametric fire curves is presented, the method results in temperature-time curves and is known as the Eurocode model. This method considers the final room geometry and fire load, it also contains a cooling phase unlike the standard fire curve. Therefore, the Eurocode model is considered to be better at describing real fires. Compartment and room fires based on geometries from real apartments, will be calculated with the Eurocode method in order to compare the temperature-time curves against the exposure of the standard fire curve. The project started with a study of former literature to give a deeper understanding in the current subject. After that, real apartment drawings were collected to represent real apartments. The drawings were then used as input for the calculation method in EN 1991-1-2 appendix A. To calculate in a more effective way an Excel spread sheet was created for the calculation method according to the Eurcode model, which later has been used for all calculations. Four different scenarios were created, including two different thermal inertia and two different opening factors for each thermal inertia. The reason why was that it seemed to be interesting to examine in what extent these parameters affect a fire. It resulted in that scenario 3, the scenario with a lower thermal inertia and a higher opening factor, were the scenario with the fastest growing fire and with the highest temperatures. In comparison with the standard fire curve, scenario 3 had a majority of fires that exceeded the standard fire curve’s temperatures until the cooling phase begun. Scenario 2 which had a higher thermal inertia and a lower opening factor resulted in the opposite, that is a fire burning during a longer time with overall lower temperatures. In comparison with the standard fire curve scenario 2 had a majority of fires with lower exposure of temperature than the standard fire curve, during the entire time of fire. The opening factor controls which amount of oxygen that flows in to the fire compartment, an increase of the amount of oxygen leads to a more intensive fire. The thermal inertia controls how slowly something gets warmed up, a lower thermal inertia means that the fire compartment warms up faster and resulting in higher temperatures as less energy is absorbed by the walls. The calculated compartment and room fires temperature-time curves was in a better agreement with the standard fire curve than expected. Given that the floor and roof is concrete, the walls is gypsum and together with the assumption that the fire load defined by Boverket is correct, is the conclusion that the standard fire works well in most cases. However, the fire growth rate is lower for the standard fire than for some calculated cases but have a temperature at 60 minutes that exceeds most of the calculated cases at the same time. The fire resistance tests can still develop since a big amount of the calculated temperature-time curves exceeded the standard fire curve in periods of time over 30 minutes, something that could affect the fire protection requirements. But the majority of the calculated fires had an exposure of temperature under the standard fire curve. Therefore, the standard fire and the requirements can sometimes be considered oversized based on the work that been done.

Four furnace tests have been performed using two different parametric fire curves and the results are compared with computer simulations and Eurocode calculations. What differentiates the parametric fire curve from other fire curves is in particular the cooling phase, something that has proven to be hard to model for timber structures. A literature study and computer simulations were followed by experimental work performed at SP Wood Building Technology in Stockholm. The computer simulations were performed using the computer code TASEF. The predictions from TASEF were compared with measurements from the fire tests to evaluate how well the program can predict temperature distribution using a parametric fire curve. The four fire tests were executed at SP Wood Building Technology, glued laminated timber beams were used in all tests. When preparing the test specimens thermocouples were installed to measure temperature distribution, the thermocouples were installed in drilled holes. A deviation study regarding these drill-holes was performed as a part of the preparations. The temperature distributions measured during the tests were compared with the temperature distribution predicted by TASEF. Charring rate and charring depth were obtained from the fire tests, from the TASEF simulations but also by using equations given in the Eurocode. Since TASEF simulates temperature distribution and not charring depth, the 300 °C isotherm was assumed to represent the charring depth. The results from all three methods were compared and evaluated. The agreement between experiments and TASEF predictions regarding temperature distribution and charring depth were in general very good. Parametric fire curves with opening factors of 0.02 m1/2 and 0.04 m1/2 were used in four fire tests. TASEF performed more accurate predictions regarding the temperature distribution for the small opening factor but looking at the charring depth the predictions were better for the bigger opening factor. It is recommended to perform further studies and find out the reason for this behaviour. Comparing the charring depths measured at the tests with values calculated using Eurocode 5 there were some differences in charring depths. Charring depths for the horizontal direction of the beams were much alike, but when comparing the charring depths for the vertical direction there is a significant difference. The equations regarding charring depth for wood exposed to parametric fire curves in Eurocode 5 underestimate the charring depth. It is recommended to evaluate these equations further. For one of the timber beams delamination occurred, this has previously been assumed not to occur to glued laminated beams. More studies should be performed regarding delamination of glued laminated beams exposed to fire. / Fyra brandtester i en brandprovningsugn har genomförts med två olika parametriska brandkurvor och resultatet har jämförts med datorsimuleringar och Eurocode-beräkningar. Det som särskiljer parametriska brandkurvor från andra brandkurvor är nedkylningsfasen, något som har visat sig svårt att modellera för träkonstruktioner. Litteraturstudier och datorsimuleringar följdes av experimentellt arbete som utfördes vid SP Träbyggande och Boende i Stockholm. Datorsimuleringarna har utförts med datorkoden TASEF. Simuleringsresultat från TASEF jämfördes med mätningar från brandtesterna för att utvärdera hur bra TASEF kan förutse temperaturdistributionen då en parametrisk brandkurva används. De fyra brandtesterna förbereddes och utfördes på SP Träbyggande och Boende, limträbalkar användes i samtliga tester. När testbalkarna förbereddes inför brandtesterna installerades termoelement för att mäta temperaturdistributionen. Termoelementen installerades i borrhål. Som en del av förberedelserna gjordes en avvikelsestudie för dessa borrhål. Temperaturdistributionen som uppmättes under testerna jämfördes med temperaturdistributionen från TASEF-simuleringar. Från brandtester, TASEF-simuleringar och från ekvationer i Eurocode erhölls förkolningshastighet och förkolningsdjup. Eftersom TASEF simulerar temperaturer och inte förkolningsdjup användes 300 °C isotermen som då antogs representera förkolningsdjupet. Resultatet från alla tre metoder jämfördes och utvärderades. Generellt stämde temperaturdistributionen och förkolningsdjupen från TASEF-simuleringarna väldigt bra överens med de experimentella resultaten. Under testerna användes parametriska brandkurvor med öppningsfaktorer av 0.02 m1/2 och 0.04 m1/2. TASEF simulerade mer noggranna resultat gällande temperaturdistributionen för kurvan med den lägre öppningsfaktorn medan simuleringar för kurvan med den högre öppningsfaktorn gav bättre resultat för förkolningsdjupet. Det rekommenderas att göra fler studier för att ta reda på anledningen till detta beteende. Genom att jämföra förkolningsdjup som uppmättes efter brandtesterna med beräknade värden från Eurocode förekom vissa skillnader. Förkolningsdjup för bredden av balkarna var likartade, medan förkolningsdjupet för höjden av balkarna hade en signifikant skillnad. Ekvationerna i Eurocode underskattade förkolningsdjupet, det rekommenderas därför att utvärdera dessa ekvationer ytterligare. För en av limträbalkarna inträffade delaminering, detta har tidigare antagits vara osannolikt för limträbalkar. Fler studier borde utföras angående delaminering av limträbalkar exponerade för parametriska brandkurvor.

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.