Tammiriman palosuojamenetelmien kokeellinen ja laskennallinen arviointi
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2017-09-25
Department
Major/Subject
Rakennetekniikka
Mcode
R3001
Degree programme
Rakenne- ja rakennustuotantotekniikan koulutusohjelma
Language
fi
Pages
66+3
Series
Abstract
Suomen rakennusmääräyskokoelma asettaa paloluokkavaatimukset puurakenteisille sisäverhouksille. Puu on paloluokaltaan D-luokan materiaalia, jolloin sen käyttö sisäver- houksista on rajallista. Markkinoilta löytyy nykyisin lukuisia palonsuoja-aineita, joilla voidaan parantaa puun paloluokitus B-luokkaan asti. Tuotteen paloluokitus määräytyy pääosin SBI-kokeen tuloksen perusteella. Tässä työssä tutkitaan matemaattista laskentamallia, jolla voidaan ennustaa palosuoja-aineella käsi- tellyn puun SBI-kokeen tulokset. Laskentamalli perustuu yksiulotteiseen termiseen lie- kinleviämismalliin sekä kartiokalorimetrikokeen tuloksiin. Tutkimusta varten toteutet- tiin kartiokalorimetrikokeita palosuoja-aineilla käsitellyille tammisille koekappaleille. Tutkittavilla palosuoja-aineilla on saavutettu B-luokka puulle. Laskentamallin validoinnissa käytettiin Danish institute of fire and security technology:n palosuojatulle puulle tehtyjen SBI- ja kartiokalorimetrikokeiden tuloksia. Validoitua las- kentamallia käytettiin tammisten koekappaleiden SBI-luokituksen ennustamiseen. Koepoltetuille kappaleille saatiin paloluokituksen ennusteeksi C-luokka. Saatujen FIGRA- arvojen ennusteet olivat keskimäärin 46 % suurempia kuin paloluokkaan B vaadittu ra- ja-arvo 120 W/s. Ennusteiden korkeat arvot johtuivat pääosin kartiokalorimetrikokeiden tuloksissa esiintyneistä korkeista lämmönvapautumisnopeuksista. Erityisesti ensimmäi- sen lämmönvapautumisnopeuspiikin arvot vaikuttivat merkittävästi saatuihin ennustei- siin. Työssä tutkittiin myös palosimulaatioiden käyttömahdollisuuksia palokokeiden tekemi- seen. Simulaatioissa mallinnettiin kartiokalorimetrikokeita käsittelemättömälle sekä palosuojatuille koekappaleille. Simulaation tulokset toistivat hyvin oikeissa kartiokalo- rimetrikokeissa esiintyvät palon eri vaiheet. Suurimmat erot olivat hiiltymisvaiheessa, missä FDS-malli yliarvioi lämmönvapautumisnopeuden keskimäärin 40 %.The national building code of Finland sets the requirements for fire classification of in- terior wood claddings. Wood is generally a D class material which limits its usage in in- terior claddings. Today, there are plenty of fire retardants for woods which improve the fire classification of the wood to B class. The fire classification is mainly based on the results of SBI-test. This thesis investigates a mathematical model for predicting SBI-test results for a fire retardant wood. The model is based on the one-dimensional thermal flame spread model and the basis of cone cal- orimeter data. For this thesis, cone calorimeter tests were performed to oak samples which were treated with different fire retardants. The tested fire retardants have im- proved woods classification to B class. The results of SBI and cone calorimeter tests for fire-retardant wood, performed by Danish institute of fire and security technology, were used for the validation of the mathematical model. The validated model was used to predict the fire classification of the oak samples. The predicted fire classification for the tested oak samples was class C. The predictions of FIGRA values were on average 46 % higher than the requirement of 120 W/s for class B. The high results of predictions were caused by the high values of heat release rates in cone calorimeter tests. The first peaks in the heat release rates had particularly great impact to predictions. The use of fire simulations to simulate fire bench tests were also investigated in this study. The numerical simulation of cone calorimeter test was performed to untreated and fire-retardant treated samples. Simulation results replicated well the different phases of wood burning in cone calorimeter test. The major differences in results were in charring phase, where the FDS-model overpredicted heat release rate on average of 40 %.Description
Supervisor
Hostikka, SimoThesis advisor
Lehtonen, ArtoHirsi, Hannu
Keywords
puun palaminen, FDS, paloluokitus, palosuoja-aine, simulaatio