Single storey steel building exposed to fire: An integrated approach for analytical evaluation of steel structures exposed to fire

Abstract: I Sverige pågår en debatt om hur hallar ska byggas säkert. På grund av att det finns utrymme i regelverket att tolka regalerna kring dessa byggnader menar vissa att det finns skillnader i hur hallbyggnader konstrueras och byggs.
Det huvudsakliga målet för den här rapporten är att evaluera och utreda vilket bärförmåga i brand som finns i en typisk hallbyggnad i Sverige. Det här görs genom att utföra en fallstudie på en nybyggd hall vilken används som en matvarubutik. Metoden som används är att ta fram vilken temperatur som uppnåtts efter 30 minuter, dels genom standardbrandkurvan och dels genom den temperatur som uppnåtts genom att simulera en brand i Fire Dynamic Simulator (FDS). Den temperatur som uppnåtts efter 30 minuter standardbrand är 850 grader Celsius. I FDS gjordes fyra olika scenarier där den högsta temperaturen, på en av takbalkarna, var 450 grader Celsius.
För att kunna analysera bärförmågan i brandfallet väljs tre takbalkar i mitten av byggnaden ut och dessa analyseras med programmet Abaqus. Abaqus är ett program som bygger på den finita element metoden. I programmet ritas takbalkarna upp och därefter väljs ett område i mitten av mittenbalken vilken höjs till den temperaturen som kom ifrån standardbrandkurvan eller FDS. Därefter läggs en last på till dess att balken gått till brott och den uppnådda lasten jämförs med den dimensionerande lasten. För att se om några förändringar i viktiga detaljer bidrog till att höja bärförmågan hos balkarna görs en typ av parametrisk studie. De saker som förändrades är infästningen av balken i mitten, randvillkoren, samt tjockleken på de stänger som är tänkta att motsvara taket på byggnaden. Totalt utvärderas nio stycken fall i Abaqus.
Även om små förändringar i infästningen av balkarna gör att balken håller bättre än den skulle gjort från början håller ingen av de analyserade fallen för en temperatur av 850 grader Celsius. Det är relativt enkelt att förstå att en dessa balkar inte klarar sådana temperaturer eftersom väldigt få stålkonstruktioner skulle göra det. Det är däremot värt att notera att i de tre fallen där balken värmdes till 450 grader klarade konstruktionen med säkerhet den dimensionerande lasten.