Røroppheng og brannkrav

Røroppheng og brannkrav

I byggeforskrifter er det tradisjon å klassifisere bygningsdeler og -konstruksjoner etter evnen til å motstå brann. Brannmotstanden betegnes med bokstavkodene R, E, I og M, sammen med motstandstiden i minutter. Kodene følger eurokodesystemet og deles inn i følgende kriterier:

• R – Bæreevne
• E – Integritet
• I – Isolasjonsevne
• M – Mekanisk motstandsevne

Bokstavkoden etterfølges av motstandstiden i minutter: 15, 30, 60, 90 osv.

Søyler og bjelker har normalt bare lastbærende funksjon og karakteriseres derfor av bæreevnen. For eksempel vil en bjelke som skal kunne motstå 90 minutter brannbelastning, bli betegnet med R90.

Standard temperaturkurve

Hver brann utvikler og sprer seg i henhold til parametere som avhenger av miljøet. Disse spesielle omstendighetene omfatter:

• Brannstyrke (størrelse, spredning, påfyll)
• Slukningsalternativer (f.eks. sprinklersystem)
• Tiden det tar før brannmannskap ankommer

For å kunne sammenligne verdier for brannmotstand, benyttes en standard temperaturkurve. Denne kurven er beskrevet i ISO 834 og kalles også brannkurven.

Temperaturkurven uttrykkes med følgende logaritmiske ligning:

T - T₀ = 345 × log(8 × t + 1) [K]

Hvor:

• t = tid (minutter)
• T = branntemperatur ved tidspunkt t
• T₀ = starttemperatur

En tunnelbrann beskriver en ekstrem situasjon med brennende kjøretøy, inkludert drivstoff hvor varmespredningen er begrenset. Manglende påfyll av brennbart materiale og økende mangel på oksygen fører til et jevnt temperaturfall fra det 30. minutt.

(RABT ZTV car)

Påvirkning av brann på strukturelt stål / reduksjonsfaktorer

Styrkeverdien til stålet hører til materialets nøkkelverdier

Fra et fysisk perspektiv, er det et unektelig faktum at disse materialkarakteristikker reduseres til 0 mellom romtemperatur og smeltepunktet.

Iht. DIN EN 1993-1-2: 2010-12 (Eurocode 3), er de reduserte verdier for varmetilstand i stål indikert som temperaturfaktor for:

• Effektiv flytegrense
• Proporsjonalitetsgrensen
• Elastisitetsmodulen

De spesifikke reduksjonsfaktorer finnes ved bruk av diagram (se figur) og ved bruk av tabeller avhengig av starttemperaturen.
Lineær interpolering mellom de spesifikke verdier er tillatt.
På denne måten kan den reduserte lastkapasiteten beregnes.

De nevnte parameterne er tett korrelert:
Et fall i flytegrensen vil føre til redusert lastkapasitet, og en lavere elastisitetsmodul er indirekte proporsjonal med en økning i deformasjon.

Branneksponering:
Ved eksponering mot brann i 60 minutter vil en stålkonstruksjons lastkapasitet bli redusert med en faktor på 20. Med andre ord har man igjen 5 % av styrken i stålet. Dette er som regel ikke en økonomisk forsvarlig løsning for et rørstrekk.

Alternativ løsning:
I disse tilfeller er det heller vanlig å forsterke konstruksjonen (f.eks. med en faktor på 4) i tillegg til å redusere klammeravstanden til 1/5. Dette resulterer også i en faktor på 20, men er en mer «økonomisk forsvarlig» løsning.

Standardreferanse:
Iht. DIN 4104-4 [4] Sek. 11.2.6.3, bør klammeravstand ikke være større enn 1,5 m i tilfelle brann.

Tabell – tillatte spenninger ved forskjellige brannkrav for montasjeskinne MS 41 

En typisk montasjeskinne med mål 41/41/2,5 mm

vil tåle 2,17 kN punktlast over et spenn på 1 m.
Den samme skinnen vil ved brannkrav R60 kun tåle 0,17 kN.

En reduksjon i lastkapasitet på 92,2 %.

Deformasjon av rørledning ved eksponering mot høye temperaturer 

Beregning av festemateriell for rør utsatt for høy temperatur

For å sikre den strukturelle sikkerheten av en rørledning, er første steg å beregne distribusjonen av last i de forskjellige festepunktene, for så å dele opp festemateriellet i en lastkjede.

Lastkjedeelementer:

• RANK = last i forankring
• RSTA = last i gjenstestag
• RKLA = last i klammer

I sin interaksjon skal hvert av disse elementene i lastkjeden ha tilstrekkelig motstand. Hver individuell verdi skal være tilstrekkelig høyere enn rørledningens vekt ved festepunktet for å ta hensyn til uregelmessigheter.

Skinneprofiler / Definere grenseverdier
 

Lastbærende kapasitet

Den lastbærende kapasiteten i tilfelle brann regnes som tilstrekkelig hvis nedbøyningen treffer følgende grense:

Brukbarhet

Brukbarheten refererer til en begrenset nedbøyning dtill_B som er akseptabel fra et visuelt perspektiv og forsikrer styrken i profilens tverrsnitt over hele den belastede lengden Lf:

Maksimalt anbefalt spenn ved brann

Den maksimale anbefalte spennet Lf i tilfelle brann blir da den teoretiske verdien Lf_teor:

Eksempel:

For en 41/41/2,5 skinne:

Lfteor = 20 × 41 mm = 820 mm

Det maksimale teoretiske spennet ved brann blir da 820 mm for en skinne med høyde 41 mm.

 

Feste av skinner i tak