Finita elementanalys av en brandutsatt fackverksbalk i stål

Det har blivit allt vanligare med direkthandel i stora enplansvaruhus, dar kunder plockar sina varor direkt fran pallstall. Dessa pallstall gar ofta fran golv till tak och ar lastade med varor anda upp till taket. I taket forekommer ofta fackverksbalkar i stal som bar upp stomsystemet. Vid en eventuell brand i ett pallstall kan det bli stor lokal flampaverkan med snabb upphettning i delar av fackverksbalkarna i stal. Tester utforda av SP visar att en brand i en chipshylla ger en temperatur pa nastan 1000 ◦C redan efter tre minuter och med en slutlig maxeffekt pa 6 MW. Vid sadan lokal flampaverkan pa fackverksbalken har inte brandgasventilationen nagon effekt till foljd av en snabb upphattning av balken. Vid lokal flampaverkan kan darfor en kollaps intraffa langt innan de 30 minuter som lagstiftningen har som krav pa den barande stommen. For att simulera ett fiktivt brandscenario undersoktes en fackverksbalk m.h.a. FE-programmet ABAQUS. Balken exponerades av en 8 meter bred flamma vid balkens stod. Denna flamma skulle simulera en brand i ett stallage som brinner, for att 10 minuter senare sprida sig till nasta stallage langs med balken. Det medforde saledes tre stycken brander i lika manga stallage under sammanlagt 30 minuter. Balken analyserades for tva olika brandkurvor dar balkens temperatur uppgick till 950 respektive 650 ◦C. Den forsta av dessa kurvur skulle motsvara branden i en chipshylla medan den andra motsvarade en mildare brand. Till modelleringen av fackverks- balken anv¨andes indata i form av temperaturberoende termiska och mekaniska materialparameterar. Balken utsattes for en last pa 46 kPa enligt lastkombination 7 som galler vid brand enligt Boverkets Konstruktionsregler samt en termisk last i form av en brandkurva. En bucklingsanalys genomfordes pa balken for att kontrollera dess benagenhet att vippa. Det visades att en balk av detta slag ar mycket instabil och maste stabiliseras utmed hela sin langd for att inte vippa till foljd av kollaps. Deformationerna hos strukturen beror pa temperaturfaltets fordelning som funktion av tiden men temperaturen beror inte pa deformationerna. Pa grund av det genomfordes forst en transient varmeanalys pa balken dar utdatan i form av temperaturen som funktion av tiden i nodpunkterna anvandes som indata till deformationsanalysen som beraknade spanningar och tojningar i balken under hela brandforloppet. For en balk som ej stabiliserades skedde buckling till foljd av en direkt kollaps redan vid 0.33 ganger den palagda lasten. Om daremot balken var fullt stabiliserad utmed hela sin langd skedde inte buckling forran lasten uppgick till 7 ganger den palagda lasten. En balk som exponerades av en kraftig brand klarade inte av att behalla sin lastbarande formaga utan kollapsade plotsligt redan efter 3 minuter vid en temperatur av 560◦C. For att forhindra kollaps kravdes det att hela balken brandskyddsmalades. Om daremot brandkurvan var nagot mildare gick det att pavisa att endast de mest belastade strukturdelarna var nodvandiga att brandskydda.