Brandtekniska krav på skandinaviska halltak

Brand
De skandinaviska brandkraven på hallbyggnader har historiskt legat på en liknande nivå. Dock har Sverige de senaste 15 åren genomgått en drastisk förändring med avseende på kravnivån för de hallbyggnadstak som med framgång utvecklats under de senaste 50 åren. Dessa ökade krav på hallbyggnadstak i Sverige grundas så vitt författarna erfarit inte på någon ökning av antalet tillbud varför det är rimligt att ställa frågan om ökningarna verkligen speglar risken vid brand på ett relevant sätt.

För att kunna göra detta behöver vi se på skillnader och likheter när det gäller tillämpad byggnadsteknik i Skandinavien. Byggbranschen är mycket nationell och historiskt betingad och jämförelser är därför ofta svårt att göra. Som undantag kan dock konstateras stora likheter i tillämpad byggnadsteknik i de skandinaviska länderna Sverige, Danmark och Norge. Byggnadstekniken i dessa länder har utvecklats parallellt och man har tagit del av varandras erfarenheter och utveckling. Till följd av detta arbetar många byggmaterialleverantörer och byggare i alla dessa länder.

En vanlig byggnadstyp i de skandinaviska länderna är de stålhallar som byggs överallt i våra länder. Framför allt yttertaken uppförs på liknande sätt med stålfackverk och tak av högpro­filerad plåt. Detta byggsystem medger stora spännvidder, vilket ofta är ett krav från verksam­heten, samtidigt som det ger ett rationellt och snabbt montage.

Regelverken har en liknande uppbyggnad i de skandinaviska länderna och det bakomliggande syftet med tillräcklig säkerhet i händelse av brand upplevs på det stora hela som lika. För de flesta byggnaderna är kraven på brandteknisk klass (R 30, R 60, R 90 osv.) liknande, inte minst gäller det flervåningsbyggnader typ kontor, bostäder, hotell och liknande. Även om det finns många likheter, finns det ändå skillnader för byggnader som i allt väsentligt är identiska. Just hallbyggnadstak är en konstruktionstyp där skillnaderna i brandkrav märks extra tydligt och då speciellt i hallbyggnader som inrymmer samlingslokaler. Detta trots att samma byggnadsteknik tillämpas och liknande personer/verksamheter finns i byggnaderna.

Skillnader i “slutresultat” vad gäller kraven på brandteknisk klass för hallbyggnader belyses närmare med några exempel men först nedan lite kort och mer allmänt om regelsystemen i de olika länderna vad avser brandskydd med fokus på den bärande stommen i byggnader i ett eller två plan.

Norge

I Norge sker en indelning i så kallade riskklasser beroende på vilket hot en brand kan innebära för skada på liv och egendom inom en verksamhet. Några exempel på indelning i riskklasser ges nedan. En mer heltäckande sammanställning finns i TEK 17.

Riskklassen tillsammans med byggnadens våningsantal avgör om konsekvensen av en brand kan bedömas bli liten, medel eller stor och bestämmer byggnadens s.k. brandklass (BKL1- BKL3). Brandklassen, BKL, översätts sedan till en brandteknisk klass för bärande konstruktioner, R, följt av en tidsangivelse i minuter. För stommen i en- och tvåplansbyggnader med samlingslokal anges i TEK 17 att det brandtekniska kravet för det bärande huvudsystemet i enplans hallbyggnader motsvarar R 30. Förutsatt att det inte finns några brandceller i byggnaden som ger följdkrav kan det brandtekniska kravet sänkas till R 15 för stålhallar. För tvåplansbyggnader med samlingslokal blir kravet istället R 60.
Tabell 1 visar de brandtekniska förutsättningarna vid dimensionering av bärande konstruktioner med avseende på brand i samlingslokaler.

Tabell 1 Brandtekniska förutsättningar för samlingslokaler i en- och tvåplansbyggnader beroende på verksamhet i det norska regelverket.

VerksamhetAntal våningarRiskklassBrandklassKrav
Samlingslokal15BKL 1R 30
Samlingslokal25BKL 2R 60

För stålhallar finns undantag som innebär att det inte ställs några formella brandkrav på tak­konstruktionen om isoleringen är obrännbar. Detta framgår närmare i avsnittet där olika jämförelser görs.

Danmark

I Danmark sker också en indelning i riskklasser, dock går de danska reglerna vägen över så kallade användningskategorier. Då jämförelsen handlar om samlingslokaler i ett eller två plan förutsätts att det är fler än 50 personer i varje brandcell samt att det är dagverksamhet och att de inte har god lokalkännedom men att de kan sätta sig själv i säkerhet vid brand. Alla dessa parametrar i kombination ger användningskategorin 3 som i sin tur ger riskklass och krav på bärande konstruktioner enligt Tabell 2. I tabellen anges värden för hallbyggnader med fler än 1000 personer och/eller 1000 m² inom parentes. Riskklassen är inte avgörande för krav på bärande konstruktioner men bestämmer vilken typ av kompetens som krävs i projektet och omfattningen på kontroll av dimensioneringen.

Tabell 2 Brandtekniska förutsättningar för samlingslokaler i en- och tvåplansbyggnader beroende på verksamhet i det danska regelverket.

Användnings-
kategori
Antal våningarRiskklass
(>1000 personer)
Krav
(>1000 m²)
312 (4)R 30 (R 60)
323 (4)– Markplan R 60
– Övre plan R 30

För stålhallar finns undantag som innebär att det inte ställs några formella brandkrav på tak­konstruktionerna om dessa endast bär en areabegränsad yta. Detta framgår närmare i avsnittet där olika jämförelser görs.

Sverige

I Sverige sker istället en indelning i byggnadsklass utifrån verksamhet och våningsantal. Baserat på risken för personskada vid kollaps av en byggnadsdel på grund av brand bestäms sedan brandsäkerhetsklass, BSK. Beroende på BSK ges sedan ett krav på de bärande konstruktionerna, R‑krav, i förhållande till mängden brandbelastning som kan förväntas i byggnaden (redovisas som MJ/m² i Tabell 3). För samlingslokaler i hallbyggnader förutsätts normalt en verksamhetsklass som kallas Vk2B, dvs. fler än 150 personer kan vistas i en av byggnadens brandceller samtidigt.

Tabell 3 Brandtekniska förutsättningar för samlingslokaler i en- och tvåplansbyggnader beroende på verksamhet i det svenska regelverket.

VerksamhetsklassAntal våningarByggnadsklass
(>1000 personer)
BSK

Krav
<800 MJ/m² (<1600/>1600 MJ/m²)
2B1Br2 (Br2)3R 30 / R 30 / R 30
2B2Br1 (Br0)4R 60 / R 120
/ R 180

Givet att takkonstruktionen i en enplansbyggnad har en spännvidd under 15 m eller att influensarean för dess ingående delar understiger 150 m² finns möjlighet till undantag för enplansbyggnader. Som influensarea räknas de bärande delar in som direkt påverkas av brott och fram till nästa upplag. För takplåten i enplansbyggnader ska tillräcklig stabilitet påvisas även då mindre delar av taket tas bort, detta går normalt att uppnå med relativt enkla åtgärder.

Jämförelser mellan länderna för hallbyggnadstak

Skillnaden mellan ländernas regelverk belyses med två exempel på hallbyggnader där skillnaden i det första fallet får ses som relativt liten och i det andra fallet som relativt stor varför de får tjäna som exempel.

Exempel 1

Halltak till envånings försäljningslokal på 5000 m2 för möbler inklusive plocklager. Stomme med stålpelare och stålfackverk samt tak av trapetsprofilerad plåt. Se Figur 1.

Figur 1 Hallbyggnad på 5000 m² i ett plan.

Erfarenhetsmässigt ger en spännvidd i stålhallar på ca 24 meter med centrumavstånd på 6 meter en rimlig byggnad där önskemål om flexibel inredning kan tillmötesgås. I den danska lösningen förutsätts också brandgasventilation. Givet dessa förutsättningar redovisas de olika ländernas krav i Tabell 4.

Tabell 4 Krav på brandteknisk klass för olika byggnadsdelar i en enplans hallbyggnad.

ByggnadsdelNorge¹Danmark²Sverige³
PelareR 15R 30R 30
FackverkR 15R 30
TakplåtR 15
1) En stålhall kan anses uppfylla de krav som ställs för att acceptera undantag ner till R15. Då hela stommen samverkar vid stomstabilisering sänks kravet dock inte lägre för någon del.
2) För aktuell byggnad kan sekundära fackverk utföras utan krav på brandteknisk klass då det förutsatt en brandgasventilation om minst 10 m². Primära fackverk bär totalt mer än 200 m² tak (inte influensarean) varför dessa behöver skyddas.
3) En konstruktion med spännvidder under 15 m eller där influensarean understiger 150 m² ses sällan som rationell i förhållande till övriga byggnadstekniska önskemål. Takplåten kan utföras utan krav på brandteknisk klass om byggnadens totalstabilitet inte ska äventyras vid bortfall av begränsad del.

Exempel 2

Halltak till tvåvånings försäljningslokal på totalt 5000 m2 (2500 m2 per plan) för möbler inklusive plocklager. Se Figur 2.

Figur 2 Hallbyggnad med 5000 m² fördelat på två våningar.

I en tvåplans hallbyggnad är spännvidder och centrumavstånd mellan fackverk inte dimensionerande varför detta inte redovisas för aktuellt exempel. Kraven i de olika länderna redovisas i Tabell 5 med ett grundkrav motsvarande R 60 i Norge och R 60/R 30 i Danmark. I Sverige är kravet avsevärt mycket högre, R 180, om inte sprinkler installeras då kravet istället kan sänkas till R 120.

Tabell 5 Krav på brandteknisk klass för olika byggnadsdelar i en tvåplans hallbyggnad.

ByggnadsdelNorgeDanmarkSverige²
PelareR 60R 60/R 30¹R 180
MellanbjälklagR 60R 60R180
FackverkR 60R 30R 180
TakplåtR 60R 30R 180
1) För takkonstruktionen och pelarna i övre plan gäller brandteknisk klass R 30.
2) Eftersom byggnaden innehåller plocklager för möbler kan brandbelastningen förutsättas >1600 MJ/m². En så stor byggnad har oftast krav på sprinkler varför kravet kan sänkas till R 120.

Kommentar till exempel 2

För hallbyggnader i två plan är skillnaderna mycket stora mellan länderna. Där Norge och Danmark har liknande krav har Sverige valt en mycket högre kravnivå. Detta medför vissa praktiska problem vid byggande av tvåplans hallbyggnader i Sverige. Medan R 30 och R 60 är tekniskt möjligt att bygga är ett brandtekniskt krav motsvarande R 120 och uppåt mer eller mindre omöjligt att uppfylla med den byggnadsteknik som med framgång tillämpats under de senaste 50 åren i alla de skandinaviska länderna.

Stålfackverk och högprofilerad plåt

Stålfackverk och högprofilerad plåt har hittills varit helt dominerande till hallbyggnadstak i den här typen av byggnader. Detta då fackverkens spännvidder möjliggör de stora fria ytor som önskas i aktuella verksamheter. Med fackverkens öppna konstruktion kan ventilationskanaler och andra utrymmeskrävande installationer dras genom fackverken, installationer som annars måste läggas under takbalkar av annan utformning. Att tvingas dra ventilationskanaler under takstolarna kan göra att byggnadens höjd måste öka för bibehållen fri höjd vilket påverkar byggkostnaden och den framtida energiförbrukningen negativt.

För fackverk är R 30 och R 60 relativt sett enkelt att uppnå med brandskyddsfärg men då kraven blir så höga som i Sverige är det inte längre möjligt att brandskyddsmåla utan helt andra skyddsprinciper måste tillämpas. Takplåten kan normalt inte brandskyddsmålas men kan i vissa fall uppnå brandteknisk klass genom att visa att byggnaden som helhet klarar att plåten går över i linverkan. Detta går för krav motsvarande de norska och danska men är mycket svårt på gränsen till omöjligt att visa för kravnivån i Sverige.

Ett alternativ till brandskyddsmålning är då att skydda med skivor eller isolering. Det finns idag inga “traditionella” typgodkända lösningar för hallbyggnader med krav motsvarande R 120 eller R 180. En uppskattning av skydd med ett antal olika material har gjorts för att visa storleksordningen på den erforderliga tjockleken av olika alternativa brandskyddsmaterial för att kritiska ståltemperaturer inte ska uppnås, se tabell 6.

Tabell 6 Olika skyddsmetoder för att uppnå krav på brandteknisk klass för fackverk och högprofilerad plåt.

Byggnadsdel\kravR 120R 180
Stålfackverk8 x 13 mm GN, eller
3 x 15 GF, eller
60 mm stenull (>150 kg/m³)
5 x 15 mm GF, eller 90 mm stenull (>150 kg/m³)
Högprofilerad plåt9 x 13 mm GN, eller
4 x 15 mm GF, eller
80 mm stenull (>150 kg/m²)
6 x 15 GF, eller
120 mm stenull (>150 kg/m³)

Av praktiska skäl är det svårt att isolera varje enskild fackverksdel med det antal skivor, eller de isolertjocklekar som anges ovan. Det mest realistiska är i så fall att bygga in hela fackverket vilket gör att möjligheterna att nyttja fackverkets överlägsna fördel med att dra ventilationskanaler genom fackverket försvinner.

Den ökade egentyngd som skyddet medför (sex brandgipsskivor på den högprofilerade plåtens undersida) ökar tyngden på hela taket med ca 100 kg/ m²vilket motsvarar hela den dimensionerande snölasten i södra Sverige. Förutom en tjockare plåt kommer hela konstruktionen i form av fackverk, pelare inklusive grundläggningen att belastas med ökade dimensioner och ökade kostnader och ökade kostnader som följd.

Sammanfattning

Det är intressant att se vilken skillnad det är i kravnivå på hallbyggnader för länder som i allt väsentligt är lika även i byggtradition. Ur ett svenskt perspektiv är det svårt att se varför det är så stor skillnad i brandteknisk kravnivå mellan två lika stora byggnader men där den ena är uppförd i två plan. Det går att konstatera att något hänt i Sverige de senaste 15 åren vad gäller brandtekniska krav i en- och tvåplans hallbyggnader som lett till att det idag är mycket svårt att uppföra den här typen av byggnader. Det ska sägas att det är möjligt att lösa kraven men då till mycket stora kostnader. Ökad materialanvändning ligger inte i linje med den önskad om ökad miljömedvetenhet i byggbranschen och då det inte finns någon tydlig riskbild att luta sig mot är det svårt att se motivet till de ändringar som gjorts.

Samtidigt så tillåter det svenska regelverket alternativa lösningar och en egen riskbedömning där brandteknisk klass kan bestämmas utifrån risken för personskador vid kollaps till följd av brand. Att göra en sådan riskbedömning ses dock ofta som kontroversiellt med följden att det inte alltid är möjligt att driva igenom i faktiska projekt.

Det är nödvändigt, framförallt för hallbyggnadsbranschen att hitta ett sätt att balansera kravnivån mot risken för personskador vid brand. En risk som upplevs olika i de skandinaviska länderna trots att vi i allt väsentligt är så lika i vårt byggande och kynne. För att kunna göra det behövs några saker för att komma framåt till ett mer rationellt byggande:

  1. Ett förtydligande kring varför kraven för hallbyggnader ökat så de senaste åren i Sverige och ett svar på vilken byggnadsteknisk funktion som faktiskt ska uppnås
  2. En vedertagen dimensioneringsmetodik för att kunna visa den faktiska risken och på så sätt hitta en god balans mellan risk och kostnad

En accepterad dimensioneringsmetodik som möjliggör alternativa lösningar i förhållande till de krav som ges i Boverkets allmänna råd och som redovisats i föregående kapitel är av nöden för att direkt kunna värdera risken för personskador i den här typen av byggnad. I brist på tydlig vägledning i det svenska regelverket florerar idag en uppsjö av metoder med varierande ansats och kvalitet. I kombination med en generellt låg kompetensnivå om brandteknisk dimensionering av bärverk hos beställare, projektörer, brandkonsulter och granskande myndighet ger det en situation som upplevs som mycket oklar. Denna situation har gjort att de allmänna råden, inte minst när det gäller bärande konstruktioner och brand, ofta i praktiken upphöjs till föreskrift. En lösning som inte följer de allmänna råden hamnar därför ofta i “långbänk” med förseningar, stora osäkerheter och tilläggskostnader som följd.

Även om brand utgår från en liten och sällan förekommande händelse jämfört med alla andra funktioner som en byggnad ska dimensioneras för, får kraven på brandskydd ett mycket stort genomslag på byggkostnaden. Vi behöver gemensamt reagera och agera på de krav som ställs och fråga oss om rimligheten och byggbarheten. Artikeln är tänkt att belysa skillnaderna mellan de skandinaviska länderna vad gäller krav på hallbyggnader men är lika mycket en öppen fråga om hur mycket säkerhet får kosta och vilken säkerhet som är rimlig. Det är dags att vi tar en funderare; vad är brandskydd egentligen värt?

Författare:
Joakim Sandström, Brandskyddslaget
Jörgen Thor, Brandskyddslaget