NY KUNSKAPSÖVERSIKT OM BRANDSÄKERHET I TRÄBYGGNADER

Under de senaste decennierna har utveckling av nya konstruerade trävaror förändrat vad och hur vi kan bygga med trä och byggandet av stora trähus har verkligen tagit fart.

Men trä är fortfarande ett brännbart material, vilket kräver särskild hänsyn vid utformningen av brandsäkerheten i

byggnader. Detta gäller särskilt högre eller större byggnader som förväntas ha ett brandskydd som säkerställer att en brand stannar inom en brandcell och att byggnaden inte kollapsar. Även om bbr numera är materialneutralt så är branden inte det.

TEXT CARL PETTERSSON & MATTIAS DELIN

Foto: Martin Sparre

Det finns mycket bra kunskap om hur man ska hantera brandsäkerheten när man bygger i trä och Brandforsk har under 2019–2020 arbetat fram en översikt för att göra den befintliga kunskapen mer tillgänglig men också för att se vilken kunskap som saknas. Forskning och utveckling inom träbyggandet pågår för fullt runt om i världen och i Sverige har vi sysslat med det i flera decennier nu. Brandforsk har haft mycket forskning på området vilket bland annat har resulterat i handböcker. Men trots att så mycket görs och publiceras är det mycket kunskap som inte används, och en del kunskapsluckor som missas. Det är bakgrunden till att vi satsade på en sammanställning av den befintliga kunskapen,

Att byggandet med trä ökar har knappast undgått nåAtt byggandet med trä ökar har knappast undgått nå-gon. Kvarter och stadsdelar byggs upp där Hagastaden gon. Kvarter och stadsdelar byggs upp där Hagastaden i Stockholm och där Cederhusen brillierar med sin gula i Stockholm och där Cederhusen brillierar med sin gula cederspånfasad. Från norr till söder ger träfasaderna ett cederspånfasad. Från norr till söder ger träfasaderna ett naturligt välkomnande lugn. I symbios med naturen bidrar naturligt välkomnande lugn. I symbios med naturen bidrar även byggherrarna aktivt till ett hållbarare samhälle med även byggherrarna aktivt till ett hållbarare samhälle med minskat klimatavtryck genom att använda koldioxidbinminskat klimatavtryck genom att använda koldioxidbin-dande trämaterial. dande trämaterial. När det byggs på höjden med träfasad ställs det som oftast krav att träbeklädnaden skall upprätthålla konstruktionsbrandkravet SP-Fire 105. Kravet är direkt kopplat till träslaget i kombination som monteringsförhållande, luftspalt, dubbelläkt, isolering och substrat. Om en produkt uppfyller de tuffa kraven SP-Fire 105, är då allt frid och fröjd? När det byggs på höjden med träfasad ställs det som oftast krav att träbeklädnaden skall upprätthålla konstruktionsbrandkravet SP-Fire 105. Kravet är direkt kopplat till träslaget i kombination som monteringsförhållande, luftspalt, dubbelläkt, isolering och substrat. Om en produkt uppfyller de tuffa kraven SP-Fire 105, är då allt frid och fröjd?

När provningen är avslutad finns det flertalet parametrar Hur skall då arkitekter, brandkonsult, byggherre med fleNär provningen är avslutad finns det flertalet parametrar som analyseras bland annat kravkriterier i harmoniserad Hur skall då arkitekter, brandkonsult, byggherre med flera veta vad som gäller? Det är trots allt ”nästan” samma besom analyseras bland annat kravkriterier i harmoniserad produktstandard (EN14915) för massiva träpaneler där kra- ra veta vad som gäller? Det är trots allt ”nästan” samma benämning där ”EN6755 EXT ingår” bortsatt från tillägget BS! produktstandard (EN14915) för massiva träpaneler där kra-vet på HRR30s ≤150kW/m2 600s efter antändning samt att nämning där ”EN6755 EXT ingår” bortsatt från tillägget BS! vet på HRR30s ≤150kW/m2 600s efter antändning samt att THR 600s inte får öka ≤20 % jämfört med de paneler som THR 600s inte får öka ≤20 % jämfört med de paneler som inte inte varit klimat, -väderexponerade. inte inte varit klimat, -väderexponerade.

Svaret är Nej. Fasadbeklädnad som uppfyller SP-Fire 105 Svaret är Nej. Fasadbeklädnad som uppfyller SP-Fire 105 Svaret är inte helt enkelt menar Thomas Bengtsson, grundare av Woodsafe Timber Protection och tillägger att det bästa alternativet för arkitekter, sakkunnig brandkonSvaret är inte helt enkelt menar Thomas Bengtsson, grundare av Woodsafe Timber Protection och tillägger att det bästa alternativet för arkitekter, sakkunnig brandkonberättar ingenting om brandskyddsmedlet har lämpliga berättar ingenting om brandskyddsmedlet har lämpliga sult, byggherre, kontrollansvarig är att begära ta del av sult, byggherre, kontrollansvarig är att begära ta del av egenskaper för att användas i exteriöer miljö. Faktorer som egenskaper för att användas i exteriöer miljö. Faktorer som typgodkännandebevis, där framgår det klart och tydligt om typgodkännandebevis, där framgår det klart och tydligt om regn, uv, kyla och värme, ytbehandling eller inte ytbehand regn, uv, kyla och värme, ytbehandling eller inte ytbehand- bruksklassen är EN16755 EXT, -eller om den är BS-EN16755 bruksklassen är EN16755 EXT, -eller om den är BS-EN16755 ling är faktorer som påverkar om brandskyddsmedlet lakas ling är faktorer som påverkar om brandskyddsmedlet lakas EXT.EXT. ut eller inte. De brandskyddsmedel som används idag har ut eller inte. De brandskyddsmedel som används idag har alla olika egenskaper och för att kunna användas oavsett alla olika egenskaper och för att kunna användas oavsett Storbritannien avviker från standarden då de valt att Storbritannien avviker från standarden då de valt att inomhus eller utomhus skall vara provade enligt EN16755 inomhus eller utomhus skall vara provade enligt EN16755 bortse från en väldigt väsentlig del av provningen, näm-bortse från en väldigt väsentlig del av provningen, nämINT1, INT2 samt EXT, och det är den sistnämnda klassningen INT1, INT2 samt EXT, och det är den sistnämnda klassningen ligen THR 600s inte får öka ≤20 %, de värderar enbart att ligen THR 600s inte får öka ≤20 %, de värderar enbart att vi skall belysa i denna artikel, berättar Thomas Bengtsson. vi skall belysa i denna artikel, berättar Thomas Bengtsson. brandklassen uppnås, alltså inte om brandskyddsmedlet brandklassen uppnås, alltså inte om brandskyddsmedlet urlakas eller inte. Detta innebär att en brandimpregnerad urlakas eller inte. Detta innebär att en brandimpregnerad

Bruksklass EXT (EN16755) är inte en provning av brand-Bruksklass EXT (EN16755) är inte en provning av brand- träpanel som inte uppfyller kraven enligt EN16755 EXT, träpanel som inte uppfyller kraven enligt EN16755 EXT, klass (även om gränsvärden finns med), provningen fast-klass (även om gränsvärden finns med), provningen fast- ändå kan klassificeras som bruksklass EXT, men då med en ändå kan klassificeras som bruksklass EXT, men då med en ställer inte heller brandskyddets livslängd. Standarden har ställer inte heller brandskyddets livslängd. Standarden har notering om avvikelse från standarden och med benäm-notering om avvikelse från standarden och med benämfått viss kritik då den inte tidsbestämmer livslängden, kriti-fått viss kritik då den inte tidsbestämmer livslängden, kriti- ningen BS-EN16755 EXT. Länder som Sverige, Danmark, ningen BS-EN16755 EXT. Länder som Sverige, Danmark, ken är inte obefogad men ändå missvisande eftersom livs-ken är inte obefogad men ändå missvisande eftersom livs- Finland, Norge tillämpar EN16755 EXT vilket innebär att en Finland, Norge tillämpar EN16755 EXT vilket innebär att en längden aldrig varit syftet med standarden, det är urlak-längden aldrig varit syftet med standarden, det är urlak- bruksklassad produkt med godkända lämplighetsprovade bruksklassad produkt med godkända lämplighetsprovade ning och antändningstid och dito parametrar som belyses. ning och antändningstid och dito parametrar som belyses. egenskaper kan användas. Produkter däremot som klassi-egenskaper kan användas. Produkter däremot som klassiArbete pågår att ta fram provningsstandard där livslängd Arbete pågår att ta fram provningsstandard där livslängd ficerats enligt BS-EN16755 EXT är enbart giltig att använda ficerats enligt BS-EN16755 EXT är enbart giltig att använda skall studeras och fastställas. skall studeras och fastställas. och saluföra i Storbritannien. och saluföra i Storbritannien.

”Bruksklass som ” Bruksklass som klassificerats enligt klassificerats enligt BS-EN16755 EXT BS-EN16755 EXT är inte likvärdig en är inte likvärdig en bruksklass som bruksklass som klassificerats enligt klassificerats enligt EN16755 EXT. EN16755 EXT.

Urlakning av brandskyddsmedel utan Urlakning av brandskyddsmedel utan lämplighetsprovade egenskaper enligt EN16755 EXT. lämplighetsprovade egenskaper enligt EN16755 EXT.

”Att välja en EN16755 EXT certifierad produkt ger ”Att välja en EN16755 EXT certifierad produkt ger byggherren stort och långvarigt mervärde, det är bara byggherren stort och långvarigt mervärde, det är bara att se till bilden så förstår man varför, avslutar Thomas” att se till bilden så förstår man varför, avslutar Thomas”

Författare:Författare: Thomas Bengtsson Thomas Bengtsson Woodsafe Timber Protection Woodsafe Timber Protection www.woodsafe.se www.woodsafe.se

både för att den ska användas och för att luckorna ska bli lättare att se. Sammanställningen ger övergripande information om viktiga ämnesområden och vägledning till var kunskap finns att hämta, och använda. Vi har i den här artikeln valt att fördjupa oss i några ämnesområden som vi tycker är viktiga att belysa. Mer finns att läsa i rapporten på vår hemsida, som är fritt tillgänglig liksom allt annat vi publicerar.

DESIGNMÅLEN – EMBRYOT TILL BYGGNADEN

En sak som är avgörande för en byggnads brandsäkerhet är förstås vilken målsättning man har när man ska börja projekteringen, designmålet. Det är ett ämne som, trots att det är så viktigt, inte får ett enkelt svar i vår kunskapsöversikt. Designmål kan sättas på många sätt och den naturligt första nivån är att uppfylla myndighetskrav, t.ex. bbr. Utöver det kan beställaren sätta i princip vilka mål som helst, och för brandsäkerheten kan det innebära att byggnaden ska klara av ett fullständigt brandförlopp inom en brandcell (t.ex. en lägenhet) utan att resten av byggnaden tar skada av branden, (för det är inte ett krav enligt bbr). Snart kommer vi förhoppningsvis se designmål som säger att byggnaden ska uppfylla Agenda 2030, och för det krävs betydligt mer än de minimikrav som myndigheter ställer idag. Det finns idag kunskap för att sätta designmålen högre än bbr och lösningar för det kan man hitta via vår kunskapsöversikt. Vad som är ”tillräckligt bra brandsäkerhet” kan vi dock inte uttala oss om via vår kunskapsöversikt. Det är upp till beställaren att fastställa.

När det moderna träbyggandet kom in i dagens byggande så introducerades också några nya fenomen och aspekter. Vi har valt ut några som vi tror kan vara intressanta att fördjupa sig i här.

DELAMINERING TILLFÖR MER BRÄNSLE, HINDRAR SJÄLVSLOCKNING OCH REDUCERAR KONSTRUKTIONEN

Delaminering (även kallat glue-line integrity failure, char fall off etc.) av träelement vid brandpåverkan kan definieras som när vidhäftningsförmågan hos limmet i limmade träelement tappas och det brandpåverkade träskiktet faller av. Det leder till att det kolskikt som har en låg värmeledningsförmåga, och som bromsar inbränningen i trä, förloras och nytt bränsle till branden blir exponerat. Det har studerats i flera fullskaliga brandexperiment sedan 2010 med rumskonstruktion bestående av kl-trä element. Samma resultat kan fås om skyddande beklädnad utanpå träytor inte har tillräcklig kapacitet att ge ett skydd under ett fullständigt brandförlopp och de förloras innan branden har slocknat.

Trä förkolnar vid en temperatur på ca 300°C och träytor som inte förkolnat har därmed en lägre temperatur. I de vanligaste limmen som används i träkonstruktionselement, så som kl-trä, har vid experiment visat sig tappa vidhäftningsförmåga i temperaturer runt 90–125°C. Det ger möjligheten till att det yttersta träskiktet delaminerar när limmet värms upp till dessa temperaturer. Sker detta innan en brand har slocknat kommer ny energi introduceras när träskiktet lossnar och brandens effekt kommer att öka igen. I fullskaliga experiment har det visat sig att i dessa rum når brandeffekten från delamineringen motsvarande en ny övertändning.

Ett normalt brandförlopp i ett mindre rum har en accelererande effektutveckling till dess branden blir fullt utvecklad och antingen blir ventilations- eller bränslekontrollerad, följt av en avsvalningsfas när bränslet börjar ta slut. Det är det brandförlopp som byggreglerna i Sverige (och övriga världen) är baserade på. Återkommande övertändningar av fullt utvecklade bränder, eller avsaknaden av en avsvalning efter en fullt utvecklad brand när nytt bränsle från kontinuerlig delaminering sker, skapar ett annorlunda brandförlopp, se Figur 1. Ett sådant brandförlopp kan ge påfrestningar och påverka de passiva byggnadstekniska brandskyddssystemen (brandcellgränser, tätningar, branddörrar, ventilationssystem, konstruktion m.m.) i en byggnad på ett annat sätt än vad vi är vana vid. Förutom konsekvenser på konstruktioner från en hög och långvarig temperaturpåverkan så reduceras dimensionerna på de brännbara byggnadsdelarna när de brinner.

Åtgärder för att minska problematiken med delaminering kan exempelvis innehålla: ■ Obrännbar brandskyddande beklädnad som skyddar under hela brandförloppet så att träkonstruktionen inte blir involverad i branden. ■ En automatisk vattensprinkler som reducerar brandförloppet så att träkonstruktionen inte blir involverad i branden.

Eventuellt kan det behöva kombineras med viss brandskyddande beklädnad ■ Lim i träelement som har kapacitet att klara hög värmepåvekan utan att delaminering sker.

MÅNGA VÄGAR FÖR BRANDEN ATT SPRIDAS

Brand sprider sig gärna i hålrum innehållande brännbart material. Det moderna träbyggandet innehåller ofta det, oavsett vilken teknik som tillämpas, för att exempelvis tillgodose krav gällande akustik. Det är en aspekt som kräver mycket omsorg i projektering och byggande.

En brand kan sprida sig på många sätt i en byggnad, se Figur 2. Konsekvenserna av brandspridning kan påverka:

Maximal effektutveckling Kontinuerlig delaminering av avsvalningsperioder

Normalbrand 1:a delaminering

Figur 1: Vid delarminering av träelement kan nya övertändningar ske, vilket kan ge intensiva och långa brandförlopp. 2:a delaminering

■ Möjligheten för personer i byggnaden att utrymma. ■ Räddningstjänstens möjlighet att få branden under kontroll. ■ Konstruktionens möjlighet att stå emot kollaps. ■ Egendomsskador utanför den primära brandcellen. En brännbarkonstruktion som blir involverad i en brand kommer att bidra med energi till branden vilket skapar möjlighet till ökad brandeffekt och längre brandscenarier. Detta kan påverka brandtekniska lösningar som används för att skydda mot brandspridning till närliggande brandceller (t.ex. brandstopp, brandfogar, genomföringar och tätningar). Produkter för att motverka brandspridning runt installationer, genomföringar eller i luftspalter är ofta framtagna för att klara temperaturpåverkan enligt en standardtemperaturkurva under en begränsad tid. Det är inte säkert att alla dessa lösningar är testade för användning i träkonstruktioner. I en träbyggnad kan det medföra ett begränsat skydd, som i kombination med brandpåverkan under ett längre brandförlopp kan leda till en ökad risk för brandspridning. Det är därför viktigt att de produkter som används ger ett skydd som står emot den typ av brandscenarier som byggnaden dimensioneras för. Även rörelserna i trä behöver beaktas när material och metoder för att hindra brandspridning väljs, och därmed finns behov att planera framtida kontroll och underhåll för de delar som kan påverkas.

Hålrum och luftspalter behövs i träbyggnader av hänsyn till fukt och akustik, och ibland monteringsmetod, vilket skapar vägar för brandspridning inuti konstruktionen som riskerar att leda till att branden sprids till andra brandceller. Det finns tyvärr flera exempel på bränder i träbyggnader där brandspridning i hålrum lett till totalskada av byggnaden.

För att minska risken för brandspridning inom byggnader med träkonstruktion bör följande beaktas i relation till designmålen: ■ Brandcellsindelning, fukt, akustik och montage bör studeras gemensamt. ■ Brandcellsgränser kan behöva anpassas till exempelvis delaminering, spridningsvägar för brand med mera. ■ Brandstopp i luftspalter och hålrum behöver anpassas. ■ Brännbart fasadmaterial nära fönster, balkonger eller där det finns andra öppningar, kan behöva anpassas.

TRÄKONSTRUKTIONER FÖRLORAR BÄRFÖRMÅGA VID LÅNGA BRANDSCENARIER

Med brännbara konstruktioner tillkommer aspekten att konstruktionen kan brinna, till skillnad från de obrännbara konstruktioner som länge byggts. I byggnader med en ökad brandbelastning från exponerat trä kan intensiva och långa brandscenarier medföra att konstruktionen blir påverkad på ett sätt som överstiger påverkan från en standardprovning. Detta kan leda till att avskiljande eller bärande konstruktioner fallerar, dels på grund av värmepåverkan dels på grund av att konstruktionen i sig reduceras om den brinner upp. Detta kan leda till ökad brandspridning, svåra släckmöjlighe-

Figur 2. En rumsbrand kan ha många vägar att sprida sig från en brandcell.

ter för räddningstjänsten och till och med kollaps av byggnaden. Detta är saker som bör beaktas i relation till designmålen.

Trä förlorar en del av sin bärförmåga redan vid 100°C. Även om materialet är termiskt trögt och ett kolskikt begränsar förbränningen (om delaminering inte inträffar) sker en uppvärmning av materialet i en brand över tid som fortsätter efter att branden har slocknat. Detta kan leda till att konstruktionen fallerar flera timmar efter en brand.

Räddningstjänstens roll vid en byggnadsbrand är i första hand att rädda människor. Därefter kan de även skydda egendom och miljö.

Ett exempel i litteraturen är en brandprovning av en bärande limträpelare där temperaturmätningar gjordes inuti pelaren. Efter 90 minuters uppvärmning enligt standardtemperaturkurvan för standardisering av brandklass togs pelaren ut ur ugnen och självslocknade. Då (efter 90 minuters standardprovning) hade bärförmågan halverats, vilket var väntat, men efter ytterligare 90 minuter (efter att brandpåverkan avbrutits) visade mätningar att pelaren hade under 13% av den ursprungliga bärförmågan. Detta visar på att bärförmågan i en träkonstruktion kan fortsätta att reduceras även efter att branden har slocknat. Det pågår i dagsläget flera forskningsprojekt om detta.

För designmål där det inte accepteras att en brand ger påverkan på avskiljande eller bärande konstruktioner så att branden riskerar att skada mer än begränsade delar av byggnaden bör någon av följande saker beaktas, i den omfattning det motsvarar designmålet: ■ Konstruktioner dimensioneras för ett fullständigt brandförlopp samt en fördröjd uppvärmning av träkonstruktionen efter att branden slocknat. ■ Skyddsåtgärder ordnas så att branden inte blir fullt utvecklad eller att träkonstruktionen skyddas så att den inte blir involverad i branden.

RÄDDNINGSTJÄNSTENS UTMANINGAR ATT BEGRÄNSA KONSEKVENSER AV EN BRAND

Byggnader beter sig olika när de brinner. För räddningstjänsten spelar det stor roll att de vet hur en byggnad är byggd för att de ska kunna förstå dess egenskaper vid brand och kunna bedöma sina risker vid en insats. Det har hänt att räddningstjänsten anlänt till brinnande träbyggnad och påbörjat insats i tron om att det är en betongbyggnad och sedan förbryllats av att brandförloppet inte motsvarat vad de förutspådde. Det kan innebära risker för dem och minskar chanserna till framgångsrika insatser.

Räddningstjänstens roll vid en byggnadsbrand är i första hand att rädda människor. Därefter kan de även skydda egendom och miljö. Rökdykning och invändig släckinsats kräver bedömningar av risken i förhållande till nyttan, och en del räddningstjänster har gjort bedömningen att endast livräddning kan anses vara tillräckligt stor nytta för att ta riskerna med rökdykning. Vid riskbedömningen behöver alla de saker vi nämnt ovan beaktas. Om nyttan inte bedöms stå i proportion till riskerna med rökdykning måste skydd av egendom och miljö ske på andra sätt, t.ex. genom utvändigt arbete för att skydda intilliggande bebyggelse. Det släckvatten som används kan ta med sig miljöpåverkande ämnen varför räddningstjänsten behöver värdera även användningen av vatten och nyttan med den. Det kan alltså finnas bränder där räddningstjänsten till följd av olika avvägningar gör valet att inte släcka. Det är en viktig aspekt att beakta när designmålen bestäms för en byggnad. Hur stor får en brandskada bli? I vilken omfattning får det målet bero på räddningstjänstens insats, och i vilken omfattning ska det skyddet byggas in från början? Värt att ta i beaktande är också att släckvattnet riskerar att skada byggnaden. Studier visar på att vattenskadorna i hus som brunnit i många fall varit större om räddningstjänsten släckt branden utan hjälp av sprinkler än när sprinkler funnits i huset.

Metodmässigt finns en del forskning på släckning av bränder i hålrum i träbyggnader men de är huvudsakligen inriktade på verkan av släckmedel i hålrum och hanterar inte hur räddningstjänsten ska arbeta säkert för att få dit släckmedlet.

NÅGRA SAKER ATT TÄNKA PÅ

Vid projektering och uppförande av träbyggnader kan det vara bra att tänka på ett antal saker. Några av dem har vi fördjupat oss i ovan. Här kommer en liten checklista. Läs gärna mer i vår kunskapsöversikt också: 1. Fastställ designmålen och formulera dem så att de kan följas upp genom hela byggprocessen, och går att vidmakthålla i förvaltningsskedet. 2. Involvera räddningstjänsten tidigt i er process så att de får kunskap om byggnaden ni planerar och för att de ska kunna ge inspel till projektet. 3. Olika byggnadstyper kan bete sig olika när de brinner. Var noga med hur just er byggnadstyp beter sig, och se inte bara på hur generella regelverk är skrivna. 4. Säkerställ att material och metoder är lämpade för ändamålet.

FAKTA BRANDFORSK

Insamlingsstiftelsen Brandforsk verkar för ett brandsäkert hållbart samhälle byggt på kunskap. Det gör vi genom att initiera och finansiera kunskapsutveckling inom området brandsäkerhet, och vi arbetar för att sprida den kunskapen så att den ska göra nytta. Allt vi gör finansieras med insamlade medel från våra stödorganisationer som på så sätt bidrar till vår vision, och allt vi publicerar är gratis. Se www.brandforsk.se

5. Tänk på att vissa produkter ger särskilda förutsättningar i förvaltningsskedet.

Exempelvis medger brandskyddsbehandlat trä inte alltid att användare av byggnaden målar om sina väggar själva, och fasadbehandlingar behöver normalt förnyas efter en viss tid. 6. Kontrollen i byggprocessen behöver anpassas till hur träkonstruktionen uppförs, för att ta hänsyn till produktionsordning och säkerställa korrekta detaljlösningar. 7. Brandsäkerhet under byggtiden ställer särskilda krav eftersom en brand i det skedet kan ge en totalskada. Sträva efter att färdigställa brandskyddet så fort som möjligt vartefter bygget fortgår. 8. Använd den kunskap som finns. ■

Referenser

Läs mer i rapporten https://www.brandforsk.se/ forskningsprojekt/2020/brandsakerhet-i-trahuskunskapsoversikt-och-forskningsbehov/

CARL PETTERSSON

Brandingenjör och Civ.Ing. Riskhantering RED Fire Engineers Sweden

MATTIAS DELIN

Brandingenjör Forskningsdirektör, Insamlingsstiftelsen Brandforsk