Brandtests afslører sårbarheder i hybride stål-træ-etagedæk
Udgivet: 21. januar 2026Et nyt studie viser, at ubeskyttet stål i hybride stål-træ-etagedæk er en varmeleder ved brand. Det kan give øget forkulning i samlingen mellem træ og stål. Intumescerende brandmaling kan dog forebygge skaden.
Hybride stål-træ-byggerier vinder frem som et alternativ til traditionelle betondæk, fordi de reducerer byggeriets CO₂-udledning. Bl.a. er stålbjælker med etagedæk af krydslamineret træ (CLT) en udbredt løsning. Kombinationen er velkendt, men det er brandforholdene i samlingen mellem stål og træ derimod ikke. Derfor har et nyt studie undersøgt, hvad der sker, når hybride stål-træ-etagedæk udsættes for brand.
Studiet tager udgangspunkt i en konstruktion, som ofte bliver anvendt i byggeriet, nemlig CLT-trædæk, som hviler direkte på underflangen af en stålbjælke med H-profil. Løsningen giver slanke etageopbygninger, men skaber samtidig en kritisk grænseflade mellem stål og træ.
Når man branddimensionerer bærende konstruktioner, bliver stål typisk vurderet ud fra en kritisk temperatur omkring 500-550 °C afhængigt af lastniveau og forudsætninger. Træ reagerer markant anderledes. Her begynder styrken at aftage ved væsentligt lavere temperaturer, med tydelig nedbrydning allerede omkring 100 °C, mens forkulning normalt sker ved temperaturer omkring 300 °C.
»En strategi for brandbeskyttelse af stål kan vise sig utilstrækkelig for det træ, der er i kontakt med stålet.«
- En strategi for brandbeskyttelse af stål kan derfor vise sig utilstrækkelig for det træ, der er i kontakt med stålet. Materialerne har grundlæggende forskellige temperaturfølsomheder, konstaterer Ian Pope, som er Fire Safety Researcher hos DBI og medforfatter til studiet.
Netop den forskel var udgangspunktet for det nye studie, som havde til formål at belyse, hvordan varme ledes gennem stål-træ-samlinger under brand.
Varmen finder vej gennem samlingen
Forskerne gennemførte seks småskala-brandtests efter ISO 834-1-standardbrandkurven, hvor tre scenarier blev testet: ubeskyttet stål, stål med intumescerende brandmaling på den eksponerede underflange og fuld beskyttelse af hele stålprofilet.
I alle forsøg var der mineraluld mellem stålbjælkens lodrette flade og CLT-pladens lodrette flade som anbefalet i hybride stål-træ-konstruktioner. Isoleringen skal både begrænse varmeoverførslen fra stål til træ og reducere risikoen for, at flammer og varme gasser kan sprede sig gennem samlingen.
Forsøgene viste, at stålet spiller en dobbelt rolle under brand. I brandens tidlige fase kan underflangen i nogen grad skærme træet ovenover mod direkte varmepåvirkning. Efterhånden som temperaturen stiger, begynder stålet imidlertid at fungere som varmeleder og føre varme ind i CLT-elementet – ikke kun nedefra, men også fra siden via den lodrette flade.
- I hjørnet, hvor flangen og den lodrette flade i H-profilet mødes, bliver træet opvarmet fra flere sider. Det giver en dybere forkulning, end man ville forvente ved varmepåvirkning fra én side, siger Ana Sauca, der er Postdoc (PhD) Scientific Researcher hos DBI.
Opmålinger efter forsøgene bekræftede øget lokal forkulning tæt på stålet og viser, hvordan samlingens geometri påvirker brandegenskaberne.
Fuld beskyttelse har ikke større effekt
Et centralt spørgsmål i studiet var, hvor meget af stålkonstruktionen der i praksis behøver at blive brandbeskyttet. Ved brandpåvirkning nedefra viste det sig, at det var tilstrækkeligt at beskytte de eksponerede ståloverflade på underflangen med intumescerende brandmaling. Den delvise beskyttelse reducerede forkulningen i det tilstødende træ lige så meget som fuld beskyttelse af hele stålprofilet.
- I den opsætning var der ingen afgørende forskel på, om hele bjælken var beskyttet, eller om det kun var den eksponerede flange. Det er den eksponerede overflade, der er afgørende for varmeoverførslen, siger Ian Pope.
Studiet understreger samtidig, at intumescerende brandmaling kræver plads for at kunne ekspandere og danne et effektivt isolerende lag. Hvor stålet er i direkte kontakt med træ eller isolering, kan ekspansionen blive begrænset, hvilket kan reducere beskyttelsens effektivitet.
Skal ses som et samlet system
Ud over småskala-brandtests blev der lavet en todimensionel model for varmeoverførsel i beregningsværktøjet SAFIR. Modellen blev valideret mod målte temperaturer og observeret forkulning i henhold til standardbrandkurven.
Samtidig peget studiet på sine begrænsninger i forhold til praksis. Forsøgene blev gennemført uden vægt på etagedækkene, og samlingen havde ikke fastgørelse som f.eks. skruer, der kan lede varme i virkelige konstruktioner.
Samlet set understreger resultaterne dog behovet for at se hybride stål-træ-etagedæk som et samlet system i branddimensioneringen – og ikke som stål og træ hver for sig.
- Strategien for brandbeskyttelse skal fungere for både stål og træ – særligt i samlingen. Man kan ikke basere den på standardantagelser til systemer med ét materiale, understreger Ian Pope.
Hybride stål-træ-etagedæk og brand
Studiet undersøger varmeoverførsel og forkulning i en hybrid konstruktion, hvor krydslamineret træ (CLT) ligger direkte på underflangen af en stålbjælke, med særligt fokus på grænsefladen mellem stål og træ ved brandpåvirkning.
Der blev udført seks småskala-brandtests efter ISO 834-1-standardbrandkurven, hvor ubeskyttet stål blev sammenlignet med stål beskyttet med intumescerende brandmaling – enten på den eksponerede underflange eller på hele stålprofilet. Forsøgene blev kombineret med en todimensionel SAFIR-model for varmeoverførsel.
Resultaterne viser, at det er afgørende at tage samspillet mellem stål og træ i betragtning i en brandbeskyttelsesstrategi. Ubeskyttet stål og samlingens geometri kan lede varme ind i træet – særligt fra den bjælkens lodrette flade – hvilket øger den lokale opvarmning og forkulning. Omfattende opvarmning og forkulning i samlingen kan medføre brandspredning eller i værste fald strukturelt svigt. Intumescerende brandmaling på den eksponerede ståloverflade viste sig imidlertid at være tilstrækkelig til at begrænse forkulningen i grænsefladen, hvor delvis beskyttelse fungerede lige så godt som fuld beskyttelse af bjælken.
Studiet er publiceret som ‘Thermal response of hybrid steel-timber floor cross-sections exposed to standard fire: experimental and numerical investigations’ i Fire Safety Journal og er gennemført i samarbejde mellem Dansk Brand- og sikringsteknisk Institut (DBI), University of Edinburgh, University of Sheffield og Stora Enso.
Forfatterne er Deonisius P. Aprisa, Ankit Agrawal, Ana Sauca og Ian Pope (DBI), Renaud Blondeau-Patissier (Stora Enso), Prof. Luke Bisby (University of Edinburgh) og Martyn S. McLaggan (University of Sheffield).
