Indenrigs- og Boligudvalget 2021-22
BOU Alm.del Bilag 96
Offentligt
2549269_0001.png
DTU BYG
ANALYSE
Nr. 1 2022
RISIKO FOR KOLLAPS
VED BRANDE I PARKERINGSHUSE
AF UBESKYTTET STÅL
Brandsikkerheden for åbne parkeringshuse i ubeskyttet stål er hidtil baseret på en antagelse
om, at kun få biler brænder. Imidlertid kan der forventes en større brandspredning og dermed
øget risiko for svækkelse af stålkonstruktionen, når der tages højde for moderne bilers
brandbelastning.
EMNEORD:
Brandbelastning, brandmodstandsevne, parkeringshuse, stålkonstruktioner
RESUMÉ
Design og sikkerhed af parkeringshuse af ubeskyttet stål er hidtil
baseret på en antagelse om, at kun få biler brænder. Denne antagelse
har vist sig at være urealistisk, idet moderne bilers brandbelastning
medfører en større brandspredning og dermed højere temperaturer,
end parkeringshusene er designet til. En øget brandbelasting af
moderne biler og en overvurdering af stålets styrke ifølge Eurocoden
for brandteknisk dimensionering af stålkonstruktioner (1993-1-2)
fører ligeledes til en øget risiko for svigt i stålparkeringshuse i tilfælde
af brand.
AKTUALITET
Over de seneste to årtier er der opført et stort antal parkeringshuse
med bærende konstruktioner af ubeskyttet stål, både i Danmark og
internationalt (Hertz et al., 2021). Det har hidtil været en almindelig
antagelse ved design af disse åbne parkeringshuse, at der kun
forekommer afgrænsede brande, hvor få biler brænder på samme tid,
og at ilden hurtigt brænder ud pga. ringe varmeudvikling i en bygning
uden vægge. For denne type parkeringshuse har man hidtil forventet,
at den varmepåvirkede konstruktion kun svækkes lokalt, og at
sikkerheden derfor opretholdes af nabokonstruktionerne, der ikke er
varmepåvirkede (se fig. 2) (Hertz et al., 2021).
Figur 1. I Stavanger kollapsede et parkeringshus i ubeskyttet stål delvist i marts 2020, efter at en brand spredte sig til mere end 400 biler
(foto: Carina Johansen/NTB/Ritzau Scanpix).
 BOU, Alm.del - 2021-22 - Bilag 96: DTU Byg Analyse - RISIKO FOR KOLLAPS VED BRANDE I PARKERINGSHUSE AF UBESKYTTET STÅL
2549269_0002.png
Figur 2. Brandsikkerheden for åbne parkeringshuse i ubeskyttet stål er hidtil baseret på en antagelse om, at konstruktionen kun opvarmes lokalt, således at
belastning kan omfordeles til naboelementer, der ikke er varmepåvirkede.
Imidlertid er der adskillige eksempler på, at brande i parkeringshuse
har spredt sig hurtigt til mange biler, hvorved konstruktionen er blevet
stærkt beskadiget under varmepåvirkningen. Dette er sket både i
lukkede, åbne og delvist åbne parkeringshuse (Hertz et al., 2021). I
Stavanger kollapsede et parkeringshus i ubeskyttet stål delvist, efter at
en brand spredte sig til 400 biler (se fig. 1).
ANALYSE
Design af parkeringshuse i stål uden brandisolering er hidtil baseret
på brandprøvninger af personbiler fra 1980’erne og 1990’erne og
statistiske studier af bilbrande i perioden 1995-1998 (Joyeux et al.,
2002; Schleich et al., 1999; ISO/TC92/SC4, 2005). Disse studier er ikke
tidssvarende, bl.a. fordi personbiler generelt er blevet større, og deres
brandbelastning er øget (Hertz et al., 2021).
Hurtigere og større brandspredning
Den hurtige brandspredning i parkeringshuse skyldes bl.a., at biler
gennemsnitligt er blevet bredere, mens parkeringsbåsenes bredde ikke
er øget tilsvarende. Den kortere afstand mellem bilerne betyder, at
tilstødende biler hurtigere antændes, og at der dermed kan forventes
en hurtigere og større brandspredning (Hertz et al., 2021).
Større biler med øget brandenergi
Brandenergien i biler er generelt øget pga. bilernes forøgede størrelse
og indhold af brandbare materialer. Traditionelle biler fra 1980’erne
havde en brandbelastning på 6-7 GJ. En personbil fra 2018 med 40
liter brændstof i tanken forventes at have en brandbelastning på
gennemsnitligt 12 GJ (Hertz et al., 2021). Det er dette tal, der er brugt
i denne analyse. Hertil kommer den hyppigere forekomst af elbiler, som
hver især har meget stor brandenergi. En moderne, kraftig elbil med
et 100 kWh-batteri antages at have en brandenergi på omkring 15 GJ
(Hertz et al., 2021). Elbiler er ikke taget i betragtning i denne analyse.
Stålets styrke
Designantagelserne for parkeringshuse i ubeskyttet stål har hidtil
baseret sig på en overvurdering af stålets styrke ved høje temperaturer,
bl.a. pga. den europæiske norm for brandteknisk dimensionering af
stålkonstruktioner (EN 1993-1-2, 2005), hvor stålets spænding er
sat fejlagtigt højt til brudstyrken, der er baseret på 2 % deformation
af stålet. Dette er sjældent realistisk for bjælker og aldrig for søjler.
Dette giver så store udbøjninger, at bygningen er faldet sammen, inden
deformationen nås. Det vil være mere retvisende, at der tillades en 0,2
% flydespænding i stedet for en 2 % brudspænding (Hertz et al., 2021).
Brandmodstandsevne
Hvordan en brand opfører sig i et givent parkeringshus, er bestemt af
en række faktorer vedr. bygningen, biltyperne, antallet af biler samt
placering og størrelse af parkeringsbåsene. Brandårsagen, brandens
arnested samt vind- og vejrforhold påvirker også brandudviklingen. Pga.
de mange usikkerheder er det svært at forudsige, hvordan en brand
spreder sig i et parkeringshus. Derfor anbefales det, at et parkeringshus
designes til at kunne modstå en 60 minutters standardbrand (R60) eller
en fuldt udviklet brand med en brandbelastning på 330 MJ/m2 målt på
de omsluttende flader (Hertz et al, 2021). Et beregnet designeksempel
viser, at et åbent parkeringshus med almindelige stålbjælker, såsom
HE200A, skal isoleres med for eksempel 30 mm mineraluld (Hertz et al.,
2021).
KONKLUSION
De antagelser, som designet af parkeringshuse i stål uden
brandisolering hidtil er baseret på, tager ikke højde for aktuelle forhold.
Der bør tages højde for, 1) at moderne biler er større og har større
brandbelastning, 2) at brande kan brede sig til mange biler,
og 3) at stålets flydespænding reduceres væsentligt mere end det,
Eurocoden giver værdier for.
Forfattere
Lektor Lars Schiøtt Sørensen,
professor emeritus Kristian D. Hertz,
lektor Luisa Giuliani.
Litteratur
EN 1993-1-2 (2005): Eurocode 3:
Design of Steel Structures, Part 1-2:
General Rules – Structural Fire Design,
Comité Européen de Normalization CEN,
Bruxelles.
Hertz, K.D., Sørensen, L.S. og Giuliani,
L. (2021): Reliable assumptions for
structural fire design of steel car parks.
I Journal of Structural Fire Engineering.
ISO/TC92/SC4 (2005): Fire Safety
Engineering – Performance of Structures
in Fire – Part 3: Example of an Open Car
Park, International Standard, s.l.
Joyeux, D., Kruppa, J., Cajot, L.J., Schleich,
J.B., van de Leur, P. and Twilt, L. (2002):
Demonstration of Real Fire Tests in Car
Parks and High Buildings, European
Commission, s.l.
Schleich, J., Cajot, L., Pierre, M. and
M., B. (1999): Development of Design
Rules for Steel Structures Subjected
to Natural Fires in Closed Car Parks,
European Commission Report EUR
18867, ECSC Publication, Bruxelles.
DTU Byg Analyse
formidler forskningsresultater til
bygge- og anlægsbranchen i Danmark
DTU Byg
www.byg.dtu.dk
ISBN: 87-7877-576-0