Hvordan kan vi enda bedre forebygge brann i høye trehus?
Hvordan kan vi enda bedre forebygge brann i høye trehus? (GU MCHS)

KOMMENTAR: Brann i trehus

Hvor brannfarlige er egentlig høye trehus?

Forskningen avslører stor kunnskapsmangel, skriver sivilingeniør Eivind Løken.

  • Bygg

Vi bygger stadig flere høyhus med ubeskyttet treverk som hovedbærekonstruksjon, der det siste forslaget er å bygge det nye regjeringskvartalet i tre. Mange stiller seg spørsmålet om brannsikkerheten i disse bygningene er god nok. Spørsmålet er legitimt, men utfordringen er
ikke personsikkerhet, den er mest sannsynlig tilfredsstillende. Utfordringen er om motstanden mot kollaps, og de enorme konsekvensene dette har, er god nok.

Eivind Løken.

I Norge er kravet at høyhus skal ha «tilfredsstillende bæreevne og stabilitet gjennom et fullstendig brannforløp, slik dette kan modelleres». Kravet er i prinsippet likt i hele den vestlige verden, og baserer seg på at det er uakseptabelt om et høyhus kollapser som følge av brann. Spørsmålet er derfor om et høyhus av tre tilfredsstiller dette kravet.

Diskusjonen handler i hovedsak om hvilket brannforløp man skal modellere, og hva som er det mest kritiske brannforløpet. Vil dette brannforløpet være det samme for en stål- og betongkonstruksjon som for en trekonstruksjon? Og hvordan vil dette brannforløpet være sammenliknet med de brannforløpene man kan forvente seg i et høyhus?

Det mest kritiske brannscenarioet i et høyhus er en brann som kommer ut av kontroll. I praksis innebærer dette en brann hvor brannvesenet er avskjermet fra å slokke brannen, pga. stengte angrepsveier innvendig og høydebegrensninger utvendig. Et slikt scenario forutsetter at ett eller flere brannbegrensende tiltak har sviktet, inkludert sprinkleranlegg og brannskiller.

På verdensbasis inntrer kun noen få slike branner årlig. En slik brann vil ikke slokke av seg selv på flere timer, selv om teorien skulle tilsi at alt brennbart materiale er utbrent etter en time. Sannsynligheten for å få en brann ute av kontroll er liten, men den vil alltid være høyere i en bygning av tre enn i en bygning av stål- og betong når omfanget av brennbare overflater er større. Brennbare overflater innvendig gir raskere og mer intens brannutvikling og dermed kortere tid for brannvesenet til å hindre spredning, mens brennbare overflater utvendig øker sannsynligheten for fasadespredning.

Den erfarte preaksepterte løsningen for høyhus av stål- eller betong er at disse må motstå 90 minutter i en «standard brannkurve» for å kunne bli stående gjennom et fullstendig brannforløp, mens veldig høye bygninger (i brannklasse 4) bør motstå 120 eller 180 minutter.

Dette tilsvarer i praksis full utbrenning av alt brennbart inventar man har i en
bygning/branncelle i løpet av kortest mulig tid (dvs. under teoretisk ideelle forhold), med påfølgende høyest mulige temperaturer. Dette er også det mest kritiske brannforløpet for en stål- og betongkonstruksjon, da temperaturen er den avgjørende faktoren. Brannforløpet gir temperaturer over 1000 °C og dimensjoneringen går i praksis ut på å beskytte stålet (herunder armeringen) for de høye temperaturene. Erfaringer fra ekte branner som har
kommet ut av kontroll tilsier at stål- og betongkonstruksjoner dimensjonert etter disse ytelseskriteriene ikke kollapser – selv om brannen varer i flere timer.

Hva så med høyhus av tre – er en 90 minutters brann på 1000 °C det mest kritiske brannforløpet for disse? Tvilsomt, fordi treverkets avgjørende faktor ikke er brannens temperatur, men brannens varighet som gir lengre forkullingstid. Det mest kritiske brannforløpet er derfor en brann med lavere intensitet over lengre tid, slik man får ved en brann ute av kontroll. Siden bærekonstruksjonen også bidrar med brannenergien, vil en brann ute av kontroll i en bygning av tre i alle tilfeller ha et lenger forløp enn i en bygning av
stål- og betong. Dersom trekonstruksjonen kun er dimensjonert for en 90 minutters brann vil den kollapse i slike branner.

Det vi sitter igjen med, er en stor usikkerhet rundt bæreevnen til høyhus av tre i ekte branner

Eivind Løken

En mulig teori som kan forsvare høyhus av tre, er at forkullingshastigheten reduseres med omfanget av brannens intensitet, men dokumentasjonen på dette er motstridende – både fordi sammenhengen mellom forkullingshastighet og temperatur ikke er proporsjonal, men også at faktorer som brannens ventilasjonsforhold og oksygeninnhold har større betydning.

Dette vises ved at forkullingshastigheten er målt høyere i naturlige branner enn i laboratorietester med standardiserte brannkurver. Hypoteser om at forkullingen stanser etter en viss tid er heller ikke verifisert. Det vi sitter igjen med, er derfor en stor usikkerhet rundt bæreevnen til høyhus av tre i ekte branner.

Denne usikkerheten gjelder både limtre- og massivtrekonstruksjoner. Men for
massivtrekonstruksjoner inntrer et ekstra element som gjør det logisk og praktisk umulig å oppnå tilfredsstillende bæreevne gjennom et fullstendig brannforløp. Omfanget av brennbare overflater er så stort at massivtrekonstruksjonen alene er i stand til å underholde en brann uten bidrag fra inventaret. Følgelig vil bærekonstruksjonene brenne ut og
bygningen kollapse, uavhengig av konstruksjonens brannmotstandstid. 

Å dokumentere tilfredsstillende bæreevne basert på 90 minutters brannmotstand i standardiserte brannkurver blir derfor feil for trekonstruksjoner som skal motstå fullstendige brannforløp. Ytelseskriteriet for brannmotstand er basert på erfaringer med stål- og betongkonstruksjoner, og kan ikke uten videre overføres til brennbare trekonstruksjoner.

Mesteparten av den nasjonale og internasjonale forskningen innen temaet peker på store kunnskapsmangler og behov for mer forskning og tester på høyhus av tre.

Inntil det er mulig å dokumentere bæreevnen i branner ute av kontroll, er det avgjørende for brannsikkerheten i høyhus med ubeskyttede trekonstruksjoner å krysse fingrene og håpe på at vi ikke får noen slike branner – det har tross alt ennå ikke skjedd i Norge. Alternativt må vi nedskalere forskriftskravene, og akseptere at disse bygningene kan kollapse i en brann ute av kontroll.

Kommentarer (14)

Kommentarer (14)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå