Trapphus som enda utrymningsväg

Trapphus som utgör enda utrymningsväg, och är så kallade Tr1- och Tr2-trapphus enligt Boverkets byggregler BBR, ska alltid dimensioneras för olyckslast. Dimensioneringen av trapphuset kan antingen göras som väsentlig bärverksdel eller genom att lasten som verkar på trapphuset beräknas med den modell för gasexplosion som finns i eurokoden för olyckslast.

Syftet med krav på trapphus som utgör enda utrymningsväg

Syftet med kravet i EKS att dimensionera trapphus som utgöra enda utrymningsväg för ett särskilt lastfall är att om det sker en explosion på ett våningsplan ska man kunna utrymma ovanför liggande våningsplan via detta enda trapphus vid en efterföljande brand.

EKS - BFS 2011:10 - Avd. C, Kap. 1.1.2, 3 §

Trapphuset ska vara så intakt som möjligt. Dock tillåts att dörrar in till och ut ur trapphuset samt glaspartier som utgör en mindre del av trapphustes omslutande väggar, till exempel sidoljus vid dörrarna, inte klarar lasten för väsentlig bärverksdel eller den beräknade explosionslasten, se nedan. Det är också tillåtet med magnetuppställda dörrar.

En förutsättning för att tillåta dörrar som inte klarar olyckslasten eller att tillåta magnetuppställda dörrar är att trapplopp, trapplan och upplagen för dessa klarar last för väsentlig bärverksdel eller den explosionslast som då kan förväntas slå in i trapphuset.

Dimensioneringsförutsättningar

Explosionens läge

Den explosion som trapphuset ska dimensioneras för förväntas inträffa i en brandscell där byggnadens egentliga verksamhet äger rum, till exempel i en bostadslägenhet eller i en kontorslägenhet. Ett trapphus behöver därför inte dimensioneras för en explosion som antas äga rum i trapphallen, hisschaktet, luftslussen eller inne i själva trapphuset.

Orsak till explosionen

Orsaken till explosionen antas vara gas som antänds. Explosiv gas förutsätts kunna uppstå i de flesta sorters lokaler till exempel på grund av läckage i gasledningar, avdunstning av flyktiga vätskor eller förångning av ytbehandlingsmaterial vid en brand.

Generellt krav på att dimensionera för olyckslast och andra olyckslaster

Kravet på trapphus som utgör enda utrymningsväg har med brand och utrymning att göra. Förutom det särskilda kravet på att dimensionera trapphus som utgör enda utrymningsväg för olyckslast i brandlastfallet gäller att trapphuset även kan behöva klara andra olyckslaster som det ställs krav på i EKS och i eurokoden för olyckslast, SS-EN 1991-1-7.

Om det skulle finnas en specificerad olyckslast, till exempel last från påkörning som ger större lasteffekt än explosionslasten, ska trapphuset dimensioneras så att det även klarar den lasten.

Krav på trapphus som utgör enda utrymningsväg

Trapphus som utgör enda utrymningsväg och är av typen Tr1 eller Tr2 enligt Boverkets byggregler, BBR, ska alltid dimensioneras för olyckslast.

EKS - BFS 2011:10 - Avd. C, Kap. 1.1.2, 3 §

Det allmänna rådet i EKS hänvisar till en dimensionerande last på 34 kN/m2 för väggar och bjälklag. Lastens storlek, 34 kN/m2, har sitt ursprung i en gasexplosion, även om det inte uttryckligen anges i eurokoden SS-EN 1991-1-7.

EKS - BFS 2011:10 - Avd. C, Kap. 1.1.7, 2a §

Om en vägg eller ett bjälklag dimensioneras för olyckslasten 34 kN/m2 anses den motstå en så kallad okänd olyckslast. Att dimensionera på detta sätt kallas i eurokoden att en bärverksdel dimensioneras som väsentlig bärverksdel.

Dimensionering enligt modell för väsentlig bärverksdel

I det allmänna rådet hänvisas till last för väsentlig bärverksdel. Den lasten är, som redan nämnts, för väggar och bjälklag 34 kN/m2. Om det inte kan visas att en annan last är rimligare bör lasten för väsentlig bärverksdel användas när trapphusets väggar dimensioneras. Tillåts tryckvågen slå in i trapphuset ska även trapplopp, trapplan och deras upplag dimensioneras för denna last.

Dimensionering enligt modell för gasexplosion

Ett alternativ till lasten för väsentlig bärverksdel (34 kN/m2) kan vara att tillämpa den modell för gasexplosion som finns i bilaga D i eurokoden SS-EN 1991-1-7. Den beräknade lasten kan sedan antingen användas som statisk last eller, om man har kännedom om den betraktade konstruktionens respons, som dynamisk last i en lämplig beräkningsmodell.

Modellen i eurokoden är avsedd att tillämpas på volymer upp till 1 000 m3. För trapphus som utgör enda utrymningsväg kan modell även tillämpas större volymer. Däremot bör inte villkoret i eurokoden beträffande förhållandet mellan ventilationsarean, till exempel fönsterarean, och brandcellens volym, A/V ≤ 0,15, överskridas när explosionstrycket beräknas. För ett större förhållande bör A/V sättas till 0,15 i beräkningsmodellen.

Nedan redovisas hur modell enligt väsentlig bärverksdel kan användas samt hur lasten på trapphuset kan beräknas genom att använda modellen för gasexplosion. Dessutom redovisas hur man vid bestämning av dimensionerande laster kan ta hänsyn till den buffert som en trapphall eller luftsluss kan utgöra mellan brandcellen där explosionen antas inträffa och trapphuset.

Beräkningsmodell enligt väsentlig bärverksdel

Om man inte har någon vetskap om förutsättningarna för att beräkna olyckslastens storlek bör man använda sig av dimensionerande last för väsentlig bärverksdel, det vill säga 34 kN/m2.

Man kan också använda sig av den lasten om en beräkning med modellen för gasexplosion skulle ge en större dimensionerande last än 34 kN/m2. Det är alltså inte nödvändigt att dimensionera trapphuset för en högre last än denna.

Trapphallens och luftslussens omslutandedelar utgör en buffert mot trapphuset. Det betyder att dessa delar, och trapphusets omslutande delar, ska dimensioneras så att de tillsammans klarar olyckslasten 34 kN/m2.

EKS - BFS 2011:10 - Avd. C, Kap. 1.1.7, 2a §

Det är även tillåtet att reducera lasten för väsentlig bärverksdel enligt modellen för buffertzon nedan.

Beräkningsmodell för explosionslast enligt SS-EN 1991-1-7

Om man känner till fönsterarean, volymen i brandcellen och vid vilket explosionstryck fönstren ger vika är det möjligt att själv beräkna explosionstrycket i brandcellen. Trycket kan då beräknas med den modell för naturgasexplosioner som ges i eurokoden SS-EN 1991-1-7, bilaga D, ekvation D.4 och ekvation D.5.

Ekvation beräkningsmodell för explosionslast

I uttrycket är pstat det så kallade ventilationstrycket, det tryck vid vilket särskilda ventilationsluckor, fönster, dörrar eller andra delar öppnas alternativt går sönder vid en explosion. Vidare är Av arean hos ventilationsluckor, fönster, dörrar eller andra delar i brandcellen som kan förväntas öppnas alternativt går sönder vid en explosion. Parametern V är volymen i den brandcell där explosionen antas ske.

Värdet på pstat bör inte väljas lägre än 5 kN/m2 om man inte har särskild kännedom om vid vilka tryck fönstren går sönder eller eventuella ventilationsluckor öppnas.

Hänsyn till en buffertzon

Om det finns en buffertzon, till exempel en trapphall mellan trapphuset och den brandcell i vilken explosionen antas uppkomma, kan trycket i bufferzonen reduceras. Det får göras genom att last enligt väsentlig bärverksdel eller det beräknade trycket reduceras enligt nedan.

Reduktionen av trycket får göras utifrån förhållandet mellan volymen i buffertzonen, V2, och volymen i brandcellen, V1, i brandcellen där explosionen antas inträffa. Storleken på explosionstrycket, P12, i den nya sammanlagda volymen V12, det vill säga brandcell inklusive buffertzon, kan beräknas enligt nedanstående ekvation.

Formel

Explosionstrycket i brandscellen, P1, kan antingen vara 34 kN/m2 om trycket enligt det allmänna råd i EKS används eller ett beräknat tryck enligt modellen i eurokoden SS-EN 1991-1-7.

För att ta hänsyn till utökad volym när explosionslasten slår in i trapphuset bör inte hela trappschaktets volym medräknas. I stället är det lämpligt att endast använda volymen för ett våningsplan. Detta eftersom tryckvågen måste passera de närmaste trapploppen innan den når en större volym av schaktet.

Eftersom trapploppen kan befinna sig antingen ovanför eller under tryckvågen ska dessa dimensioneras för både en uppåtriktad kraft och en nedåtriktad kraft.

Räkneexempel

Nedan visas två räkneexempel på hur explosionstryck och tryckreduktion för buffertzon kan beräknas. Det första exemplet avser ett kontorshus. Det andra ett bostadshus.

Kontorshus

I en byggnad finns på varje våningsplan av en kontorsdel. Denna del utgörs av en enda brandcell. Trapphuset respektive hisschaktet är egna brandceller. Utanför trapphuset finns en brandsluss/luftsluss som också den utgör en egen brandcell.

De väggar som vetter direkt mot kontorets brandcell, blåmarkerade på bilden, ska ensamma klara explosionslasten. Övriga väggar, bjälklag och dörröppningar som omsluter trapphuset ska tillsammans med intilliggande brandceller i form av hisschakt och brandsluss/luftsluss klara explosionslasten.

 

Bild på kontor en enda brandcell
Illustrationen visar ett våningsplan i ett kontorshus med ett trapphus som enda utrymningsväg. Illustration: Boverket / Altefur Development

Kontorets golvarea är 400 m2 och fönsterarean är 25 procent av golvaren, det vill säga 100 m2. Takhöjden är 3 meter.

Utifrån dessa uppgifter kan trycket beräknas enligt ekvation D.5 i eurokoden SS-EN 1991-1-7. Utan uppgifter om vid vilket tryck fönstren går sönder används 5 kN/m2 som ventilationstryck. Det beräknade trycket på trapphusets blåmarkerade väggar blir:

 

Ekvation tryck på väggar

Om dörrarna in till luftslussen och dörrarna in till trappschaktet inte tillsamman klarar explosionstrycket antas tryckvågen slå in i trappschaktet. Då måste även trapplopp, trapplan och deras upplag dimensioneras för explosionslasten.

Det tryck som slår in i trappschaktet kan reduceras enligt utrycket för tillkommande volym. Om trappschaktet är fyra gånger två meter och våningshöjden är 3,3 meter, samt brandslussen är två gånger två meter kan trycket i trappschaktet beräknas till

 

Tryck i trappschakt

I detta fall blir reduktionen för ökad volym inte så stor eftersom volymen hos trappschakt/brandsluss är litet i förhållande till volymen hos kontorets brandcell.

Bostadshus

I ett bostadhus finns flera bostäder på samma plan. Varje bostadslägenhet utgör en egen brandcell. Utanför trapphuset finns en trapphall mot vilket de enskilda bostäderna har sina lägenhetsdörrar. Trapphallen är en egen brandcell.

Den trapphusvägg som vetter direkt mot en bostad, blåmarkerad på bilden, ska ensam klara explosionslasten. Övriga väggar, bjälklag och dörröppningar som omsluter trapphuset ska tillsammans med intilliggande brandceller i form av hisschakt och trapphall klara explosionslasten.

 

Bostad som egen brandcell
Illustrationen visar ett våningsplan i ett bostadshus med ett trapphus som enda utrymningsväg. Illustration: Boverket / Altefur Development

Flera beräkningar av explosionstrycket kan behöva göras. Avgörande för trycket är förhållandet mellan bostadens fönsterarea och volym.

I detta exempel görs en beräkning för bostaden som gränsar direkt mot trapphuset. Bostaden har golvarean 85 m2 och fönsterarean är 15 procent av golvaren, det vill säga 12,8 m2. Takhöjden är 2,5 meter. Explosionstrycket i bostaden blir

Ekvation explosionstryck i bostad

vilket därmed är det tryck som den blåmarkerade väggen på bilden ska klara.

De trapphusväggar som vetter mot trapphallen kan dimensioneras för ett lägre tryck enligt uttrycket ovan för tillkommande volym. Om trapphallen har en golvarea på 30 m2 och en takhöjd på 2,5 meter, och med utgångspunkt i det ovan beräknade explosionstrycket, blir trycket på trapphusväggarna:

Ekvation tryck trapphusväggar

Om dörrarna in till trappschaktet inte klarar explosionstrycket antas tryckvågen slå in i trappschaktet. Då måste även trapplopp, trapplan och deras upplag dimensioneras för explosionslasten.

Om trappschaktet är fyra gånger två meter och våningshöjden är 2,7 meter kan trycket i trappschaktet beräknas till

Tryck i trapphusschakt 2.7 våningshöjd

Förbindning av trapphusets väggar, trapplopp och vilplan

Även förbindningar av trapphusets väggar, trapplopp och vilplan till övrig stomme måste dimensioneras för de lasteffekter som den beräknade explosionen ger upphov till.

Granskad: Sidansvarig: Webbredaktionen
Hjälpte informationen dig? Ja Nej