Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Branddimensionering av CLT-element i bärande väggkonstruktioner: en komparativ studie mellan gällande normer och senaste forskningen
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Civil and Architectural Engineering, Building Technology and Design.
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Civil and Architectural Engineering, Building Technology and Design.
2018 (Swedish)Independent thesis Basic level (university diploma), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Fire protection design of CLT elements used as structural walls : a comparative study between current design codes and the latest scientific knowledge (English)
Abstract [sv]

I takt med en ökad miljömedvetenhet har träbyggnation börjat premieras allt mer och sedan lagändringen 1994 som innebar att det blev tillåtet att uppföra höga hus med trästomme har utvecklingen snabbt gått framåt. Att korsvis bygga upp skikt av brädor och sammanfoga dessa till element har visat sig skapa en produkt med hög hållfasthet och låg vikt som är idealisk som stommaterial vid byggnation av stora och höga hus i trä. Dessa element har många namn men kallas ofta korslimmat trä och kommer i arbetet benämnas CLT, cross-laminated timber. Dess användning har ökat markant i Sverige och Europa de senaste decennierna och än ses ingen stagnation på efterfrågan.

 

Denna rapport behandlar relevanta teoretiska områden som måste tas i beaktning vid branddimensionering som exempelvis brandförloppet i en brandcell samt hur brandsäkerhetsklasser och brandtekniska byggnadsklasser bestäms och fastställs. Dimensioneringsmetoder av laster och hållfasthet i både brottgräns och i brandfallet förklaras genomgående för skapa en tydlig bild av hela branddimensioneringsprocessen. Brist på direkt information om hur hållfastheten av resttvärsnitten ska behandlas och beräknas har gjort arbetet utmanande men med hjälp från Maija Tiainen från Sweco structures Helsingforskontor har arbetet kunnat färdigställas och bli fullständigt.

 

Den viktigaste delen i rapporten är dock själva inbränningen och förkolningen av elementen som beräknas med hjälp av två olika metoder. Den ena återfinns i den europeiska standarden Eurokod 5: del 1-2 och den andra, som baseras på den absolut senaste forskningen gällande träkonstruktioner och brand, är hämtad från handboken Brandsäkra trähus version 3. Den senare metoden kommer ligga till grund för en uppdatering av Eurokod 5 i framtiden.

 

För att kunna jämföra de två metoderna och ge en nyanserad bild av dessa valdes fyra väggtyper ut som beräknades med samma förutsättningar. Det vill säga skyddade med två lager gips och utsatta för en 90 minuters ensidig standardbrand.

 

Resultatet visade på skillnader mellan metoderna där en tydlig och definitiv sådan var storleken på resttvärsnittet då det icke lastupptagande skiktet, , visade sig vara mycket större i beräkningarna enligt metoden i Brandsäkra trähus version 3. På grund av elementens uppbyggnad, korsvis lagda skikt där endast vartannat skikt är lastbärande, betyder detta inte nödvändigtvis att det resulterar i en skillnad gällande bärförmåga i brandfallet mellan de två metoderna.

 

Trots att metoden i Brandsäkra trähus version 3 är mer konservativ gällande bärförmåga och leder till ett mindre resttvärsnitt efter brand anser författarna att denna metod bör användas i väntan på en inarbetning av metoden i Eurokoden. Detta då den till skillnad från Eurokoden är utformad och framtagen för att kunna behandla CLT och då säkerheten är viktigast i sammanhanget måste brandens ökade påverkan på materialet enligt den senaste forskningen tas på allvar och tvärsnittet dimensioneras därefter.

Abstract [en]

In recent years, a growing environmental awareness have led to an increase in timber buildings and since the 1994 amendment that made it possible to build tall houses with timber structures the progress in the field have seen an substantial increase. To build an element of perpendicularly placed layers of solid-sawn lumber have proven to be an effective way to obtain a product with good strength-to-weight ratio that is ideal for use in tall timber buildings. These elements go under a lot of different names but are often referred to as cross-laminated timber and will be called CLT in this report. The use of this product have these past decades increased substantially both in Sweden and in Europe and the demand does not seem to stagnate nor decrease in the near future.

 

The report is comprised of relevant theoretical sections that must be taken into account when designing a structures fire protection such as the development of a fire in fire compartment, how to define and determine a structures class of fire resistance and hence required fire protection time for said structure. The basis of design in regards to loads and compressive/flexural strength of the material is thoroughly explained in order to account for the whole fire protection design processes. The lack of information regarding compressive and flexural strength of the residual cross-section was challenging but with the help from Maija Tiainen from Sweco structures Helsinki office the report could be completed.

 

The most important part of the report is the theory and calculation with regards to the charring depth which is calculated by two different methods. The first one is presented in the European standard Eurocode 5: part 1-2 and the other one, that is based on the latest scientific knowledge with regards to timber structures and fire, is found in the technical guide Brandsäkra trähus version 3. The aforementioned method will form the basis for the upcoming update of Eurocode 5.

 

In order to be able to compare the two methods four wall types was chosen and designed based on the same conditions. Namely protected by two layers of gypsum plasterboards as fire protection and exposed to a 90 minutes one-sided standard fire.

 

The result showed differences between the methods where a clear difference was the size of the residual cross-section due to the fact that the zero-strength layer, , was notably larger when calculating with the method presented in Brandsäkra trähus version 3. This does not necessarily affect the elements bearing capacity when calculating with the two different methods due to the elements perpendicularly placed layers where only every other layer is load bearing.

 

Although the method presented in Brandsäkra trähus version 3 are more conservative with regards to bearing capacity and will lead to a smaller residual cross-section the authors of this report recommend the use of said method pending incorporation into the Eurocode. The motivation for this suggestion is that the method is designed to explicitly handle CLT and since safety is the most important aspect in this context it is vital to acknowledge the apparent increased affect from a fire on the material according to the latest scientific knowledge and design the cross-section accordingly.

Place, publisher, year, edition, pages
2018. , p. 142
Series
TRITA-ABE-MBT ; 1868
Keywords [en]
Cross-laminated timber, CLT, bearing capacity, fire resistance, fire protection design
Keywords [sv]
Korslimmat massivträ, CLT, KL-trä, Brandmotstånd, Branddimensionering, Bärighet
National Category
Building Technologies
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-230963OAI: oai:DiVA.org:kth-230963DiVA, id: diva2:1220691
External cooperation
Sweco Structures AB
Supervisors
Examiners
Available from: 2018-06-25 Created: 2018-06-19 Last updated: 2018-06-26Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1512 kB)5 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1512 kBChecksum SHA-512
762d270cc5bc5f7351e47b2e000445a3692968e13b1191c6d03ada1d1615742ebd3005af972451042327fe75e289d3a001d20c06a74f1fa61abb72b3b09da9da
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Hallqvist, StefanBerkal, Cherif
By organisation
Building Technology and Design
Building Technologies

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 5 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 25 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf