Der stilles i byggeriet en række specifikke brandkrav til de forskellige bygningsmaterialer der måtte anvendes. Det kan være krav til væggene, loftet, gulvet, taget samt vinduer og døre.
For at en bygningsdel kan overholde et bestemt brandkrav, skal alle de materialer der indgår i dens opbygning overholde det samme krav. Det vil sige at en bygningsdel med brandkrav R30 kun må indeholde materialer med den samme brandmodstandsevne. 
Alle nybyggerier skal overholde kravene i det nye bygningsreglement BR15. Alle ombygninger og renoveringer må ikke have ringere brandmæssige egenskaber end resten af den konstruktionen de ingår i.
Krav til byggematerialers brandsikkerhed stilles for at øge sikkerheden i tilfælde af brand. Skulle uheldet være ude, er det altafgørende for beboere samt evt. redningspersonel at man kan stole på at byggematerialerne ikke kollapser hurtigere end forventet. Disse sikkerhedsforanstaltninger kan i sidste ende redde menneskeliv. 
Afhængig af forskellige krav har de individuelle byggematerialer en specificeret brandmodstandsevne (R30, R60, etc.). R30 betyder for eksempel, at et materiale i en ”standard brand” og under en given belastning er stabilt i 30 minutter.

Tests i henhold til EN 13501-2 og EAD 130186-00-0603

Simpson Strong-Tie har udført en række tests af forskellige bygningsbeslag i henhold til EN 13501-2 og EAD 130186-00-0603 for at kunne dokumentere beslagenes brandmodstandsevne.
Der er udført tests af bjælkesko, skjulte bjælkebærere samt endetræsbeslag. Bjælkesko er testet både med og uden et beskyttende lag af træ. Skjulte bjælkebærere og endetræsbeslag er allerede beskyttet af et lag træ, qua deres udformning og funktion.

Ubeskyttet forbindelse med bjælkesko

Image

For at finde brugbare værdier til beregning i forhold til brand har vi undersøgt bjælkeskoens bæreevne ved brandpåvirkning. 
Ved at udføre en brandtest har det givet nogle vigtige oplysninger om beslagets bæreevne. Den konstruktion der blev anvendt til testen skulle opfylde den samme ydeevne som en reel. Der blev testet en forbindelse med ubeskyttet bjælkesko GSE (med 4 mm tykkelse) i et tidsinterval på 30 minutter. GSE bjælkesko med udvendige flige anvendes til samling af træ­bjælker i samme plan. 

Den karakteristiske bæreevne efter brandpåvirkning i 30 minutter

Nedestående formel skal kunne verificeres:

E_d,fi ≤ R_d,30,fi

Hvor

• E_d,fi er den regningsmæssige virkning af laster under brand­påvirkning    
• R_d,30,fi er den tilsvarende regningsmæssige bærevne under brand i den tilsvarende tid interval (30 minutter)

Den regningsmæssige virkning af laster under brandpåvirkning beregnes med den nedestående formel:

E_d,fi = ƞ_fi x E_d 

Hvor

• E_d er den regningsmæssige virkning af laster ved normal temperatur
• ƞ_fi er en reduktionsfaktor for den regningsmæssige last under brandpåvirkning

Den regningsmæssige bæreevne under brand beregnes med den nedestående formel:

R_d,30,fi = R_k,30,fi / γ_M,fi

Hvor

• R_k,30,fi repræsenterer den karakteristiske bæreevne efter brandpåvirkning i den tilsvarende tid interval (30 minutter) – se ovenstående tabel
• γ_M,fi er partialkoefficient for træ under brandpåvirkning, anbefalet at være 1

Eksempel:

Med udgangspunkt i et bjælkelag i konstruktionstræ klasse C24. Det valgte profil for bjælker bxh er 100x200 mm, har en spændvidde på 4,4 m og en bjælkeafstand e på 0,5 m. De laster der påvirker bjælkelaget er:
egenlast G_k = 1,2 kN/m² og nyttelast Q_k = 2,0 kN/m².
Der vælges en bjælkesko GSE500/100/4

Vi starter med at finde den regningsmæssige last E_d er defineret som:

E_d = (γ_G x G_k + γ_Q x Q_k) x e x (L / 2)

Hvor 

• γ_G er partialkoefficient for permanente laster (= 1,35) ift. EN1995-1-2
• γ_Q er partialkoefficient for variable laster (= 1,5) ift. EN1995-1-2

Den regningsmæssige last bliver således:
E_d = (1,35 x 1,2kN / m² + 1,5 x 2kN / m²) x 0,5 m x (4,4 m / 2)
     = 1,62 + 3) x 1,1 
     = 5,08 kN

For at finde den regningsmæssige last ved brandpåvirkning E_d,fi, beregnes først reduktionsfaktoren ƞ_fi:

ƞ_fi = (G_k + ψ_fi x Q_k) / (γ_G x G_k + γ_Q x Q_k)

Hvor

• ψ_fi er en kombinationsfaktor for variable laster under brand­påvirkning (= 1) ift. EN1990

Reduktionsfaktoren bliver:

ƞ_fi  = (1,2 + 1 x 2) / (1,35 x 1,2 + 1,5 x 2)
     = 3,2 / 6,24
     = 0,51

ƞ_fi = 0,6 vælges ift. anbefalinger i EN1995

Nu kan den regningsmæssige last ved brandpåvirkning E_d,fi beregnes:

E_d,fi = ƞ_fi x E_d
       = 0,6 x 5,08
       = 3,048 kN 

Beslagets regningsmæssige bæreevne ved brandpåvirkning R_d,30,fi beregnes:

R_d,30,fi = R_k,30,fi / γ_M,fi  

Hvor

• R_k,30,fi er den karakteristiske bæreevne efter brandpåvirkning i 30 minutter, som findes i den ovenstående tabel (= 3,55 kN for GSE500/100/4)
• γ_M,fi er partialkoefficient for træ under brandpåvirkning, anbefalet værdi = 1,0

Den regningsmæssige bæreevne ved brandpåvirkning bliver således:

R_d,30,fi = 3,55 / 1 
           = 3,55 kN

For at forbindelsen kan godkendes, så skal formlen verificeres:
E_d,fi ≤ R_d,30,fi       
3,048 ≤ 3,55  →  Forbindelsen er OK

Beskyttet forbindelse med bjælkesko

Image

For at kunne bruge andre typer bjælkesko, som f.eks. BSN (2 mm tykkelse), er der behov for at beskytte dem med yderligere træbeklædning, træbaserede pladematerialer eller gipsplader. I Eurocode 5-1-2 afsnit 6.2.1.2 er der angivet regler i forhold til beskyttelse af beslaget.

Nedestående formel skal kunne verificeres:

t_ch ≥ t_req - 0,5 x t_d,fi

Hvor 

• t_ch er tiden indtil indbrændingens begyndelse
• t_req er den krævede brandmodstandevne for standardbrand
• t_d,fi er brandmodstandevnen for den ubeskyttede forbindelse (_td,fi = 15 for søm, skruer og bolte, t_d,fi = 20 for dorne) - Jf. EN1995-1-2 tabel 6.1

Eksempel:

En forbindelse med sømmet bjælkesko BSN beskyttet med gipsplader der skal modstå branden i 30 minutter, bliver tiden indtil indbrændingen begynder: 

t_ch ≥ 30 - 0,5 x 15 = 30 - 7,5 ≥ 22,5 min

Det vil sige at forbindelsen først må begynde at brande efter 22,5 minutter for at kunne få en brandmodstandevne på 30 minutter.

For at kunne sikre den krævede brandmodstandevne er det en forudsætning at kantafstanden afi er lig med eller større end den beregnet med den nedestående formel angivet i Eurocode 5-1-2:

a_fi = β_n k_flux (t_req - t_d,fi)

Hvor 

• β_n er indbrændningshastigheden ifølge tabellen 3.1 i EN1995-1-2
• k_flux er en koefficient til forøget varmeflux gennem beslaget (k_flux = 1,5)
• t_req er den krævede brandmodstandevne for standardbrand
• t_d,fi er brandmodstandevnen for den ubeskyttet beslag ifølge tabellen 6.1 i EN1995-1-2

Eksempel:

a_fi = 0,8 mm/min x 1,5 (30 min - 15 min)
    = 0,8 mm/min x 1,5 x 15 min 
    = 18 mm

Det vil sige at den krævede gipsplade til beskyttelse skal have en tykkelse på min. 18 mm for at sikre en brandmodstand på 30 minutter. 

Endetræsbeslag

Image

Endetræsbeslag anvendes til skjulte bjælke/bjælkesamlinger og til søjle/bjælkesamlinger. Ved endetræsbeslag er det vigtigt at vælge netop beslaget der svarer til den angivne bjælke profil. I den følgende tabel findes de krævede ETB beslag der skal bruges for at sikre en brandmodstandevne på 30 minutter afhængig af bjælkens profil og skruens længde (se tabel 2).

Den karakteristiske bæreevne efter brandpåvirkning i 30 minutter

For detaljeret info henv. til ETA-07/0245

Eksempel:

En bjælke i konstruktionstræ C24 med profil b x h 120x200 mm skal modstå brand i 30 minutter ved påvirkning fra 3 sider (side, bund, side). Idet de skruer der bruges i forhold til bæreevnen er 5,0x70 mm, vælges beslaget ETB160-B, ift. den tidligere tabel.

I produktkataloget findes at beslaget ETB160 har en bredde på 60 mm og en højde på 166 mm. Med en bjælkebredde på 120 mm, bliver kantafstanden d_g:

d_g = (bjælkens bredde - beslagets højde / 2)
    = (120 - 60) / 2
    = 30 mm

d_g = 30 mm > 30 mm (krav)

Bjælkens højde undersøges: 

beslagets højde + d_g = 166 + 30 = 196 mm < 200 mm

Dvs. at beslaget ETB160 er OK