Previous to the now acting construction regulations EKS and Eurocode, the fire resistance of the load-bearing structures of mono glazed balconies were designed with a fire test called the SP fire 105. In 2011, when EKS replaced the previous construction regulations called Boverkets konstruktionsregler, BKR, the SP fire 105 was no longer the requirement for mono glazed balconies. Instead, EKS prescribed that the load-bearing structures of mono glazed balconies should be determined by the use of nominal fire exposure or a natural fire model. EKS and Eurocode have previously prescribed that the standard temperature-time curve (ISO 834) was to be used when determining the fire resistance of structural elements according to nominal temperature-time curves. But an agreement made between Balkongföreningen and Boverket in 2011, established that the external temperature-time curve could be used for determination of the fire resistance of the structural elements of mono glazed balconies. The external temperature-time curve means a design temperature of the structural members of approximately 680 °C for a fire-resistance class R30, instead of a temperature of 842 °C for the standard temperature-time curve. In 2019, EKS 11 was introduced with a slight change in the regulation. The new regulation specifically implies that building parts placed within glazed balconies should not be considered as external. Due to the formulation in EKS 11, it is no longer possible to use the external temperature-time curve for verification of the fire resistance of structural elements of mono glazed balconies. The formulation says that building parts placed within glazed balconies should not be considered as external, which means that the standard temperature-time curve must be applied. The present research tries to clarify the more reasonable temperature-time curve of the standard fire curve and the external fire curve, or if neither of the curves is realistic. 16 scenarios were analysed in this study. Using CFD simulations in FDS, the adiabatic surface temperature of the structural parts could be established. The adiabatic surface temperatures were then used as input in the FEM calculation program TASEF to calculate the temperatures of structural elements of a mono glazed balcony during a fire. The results imply that the max temperatures of the steel members of the mono glazed balcony analysed are generally lower than the temperatures of the external temperature-time curve. In a worst-case scenario where the structural member is located just adjacent to the fire source, the max temperature can be higher than the temperature of the standard temperature-time curve. The balcony slab reaches max temperatures between the external temperature-time curve and the standard temperature-time curve. The temperature within the slab is below 500 °C at a depth of 15 mm and according to the 500 °C isotherm method presented in SS-EN 1992-1-2, concrete that has a temperature lower than 500 °C has not been damaged by the fire. Further studies are needed to establish whether the external temperature-time curve or the standard temperature-time curve is to be used when designing the fire resistance of the load-bearing structure of mono glazed balconies. A suggestion for further studies is to conduct fire tests of a fire within a mono glazed balcony. Such results could then be compared to the results of this study and hopefully, lead to conclusions that are needed for a complete establishment of which temperature-time curve that should be used. / Under det tidigare gällande regelverket boverkets konstruktionsregler, BKR, dimensionerades brandmotståndet för den bärande konstruktionen av enkelinglasade balkonger med testmetoden SP fire 105. När BKR ersattes av boverkets föreskrifter och allmänna råd om tillämpning av europeiska konstruktionsstandarder, EKS, tillsammans med Eurokoderna, slutade man att använda SP fire 105 och började istället använda nominella temperatur-/tidförlopp. I tidigare versioner av EKS föreskrevs det att dimensionering enligt klassificering ska utföras med en brandexponering enligt standardtemperatur/-tidkurvan (ISO 834). Men i och med upphörandet av BKR år 2011, genomfördes en överenskommelse mellan Balkongförening och Boverket där man bestämde att den bärande konstruktionen för enkelinglasade balkonger och öppna balkonger skulle få dimensioneras med exponeringskurvan för utvändig brand istället för standardtemperatur-/tidkurvan. Dimensionering enligt exponeringskurvan för utvändig brand resulterar i en dimensionerande temperatur på 680 °C för brandteknisk klass R30, istället för en temperatur på 842 °C vid dimensionering med standardtemperatur-/tidkurvan. Vid införandet av EKS 11 år 2019 skedde en förändring i föreskrifterna gällande branddimensionering av bärande konstruktioner. I EKS 11 framgår det explicit att byggnadsdelar vilka är placerade inom inglasade balkonger inte bör betraktas som utvändiga byggnadsdelar. Detta medför att den bärande konstruktionen för enkelinglasade balkonger inte längre kan dimensioneras enligt exponeringskurvan för utvändig brand, utan måste dimensioneras enligt standardtemperatur-/tidkurvan. Denna studie syftar till att klargöra vilken temperatur som är rimlig att använda vid dimensionering av den bärande konstruktionen för enkelinglasade balkonger. Är den tidigare exponeringskurvan för utvändig brand mer rimlig, eller är föreskriften om att använda standardtemperatur-/tidkurvan motiverad? I studien har 16 scenarion analyserats med hjälp av CFD beräkningar i simuleringsprogrammet FDS, och med hjälp av FEM beräkningar i simuleringsprogrammet TASEF. Med FDS beräknades den adiabatiska yttemperaturen för den bärande konstruktionen, vilken sedan användes som indata i TASEF för att beräkna temperaturen i den bärande konstruktionen. Maxtemperaturen på konstruktionselementen som utgörs av stål uppnår generellt temperaturer som understiger temperaturen för exponeringskurvan vid utvändig brand. I ett ”worst-case” scenario där brandkällan står i direkt anslutning till en stålkonstruktion, kan temperaturer uppnås vilka överstiger temperaturen i standardtemperatur-/tidkurvan. Maxtemperaturen på balkongplattan är högre än temperaturen i exponeringskurvan vid utvändig brand, men lägre än temperaturen i standardtemperatur-/tidkurvan. 15 mm in i balkongplattan understiger temperaturen på betongen 500 °C. Enligt 500 °C isotermmetoden som är publicerad i SS-EN 1992-1-2 innebär detta förenklat att all betong på ett djup överstigande 15 mm har kvar sin fulla bärförmåga. En slutsats är att det krävs vidare studier för att kunna fastställa vilket nominellt temperatur-/tidförlopp som borde användas vid dimensionering av den bärande konstruktionen för enkelinglasade balkonger. Ett förslag på vidare studier är att utföra brandtester på en enkelinglasad balkong, varav resultaten sedan kan jämföras med resultaten i denna studie. Sådana resultat skulle förhoppningsvis möjliggöra ett fastställande av vilket nominellt temperatur-/tidförlopp som bör användas vid dimensionering av den bärande konstruktionen för enkelinglasade balkonger.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:ltu-81730 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Lilja, Andreas |
| Publisher | Luleå tekniska universitet, Byggkonstruktion och brand |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0032 seconds