5 MW mellembrand (bibliotek) i atrium i bygning BYGN2. Verkis

Den nye skole i Nuuk, tegnet af KHR Architecture, er Grønlands største og består af 7 bygninger med et samlet etageareal på 17.860 m2. Selve skolen består af 6 bygninger (BYG 1-6) med 2 – 4 etager og daginstitutionen (BYG 7) på et plan.
Skolebygningen placeres med en afstand på mere end 10 m til naboskel, og der er ikke andre bygninger på grunden. Der er over 15 m afstand mellem skolebygningen og den nye daginstitution. Skolen består af 6 bygninger, som alle er forbundet med hinanden. Hver bygning har et atrium i midten, som er åbent fra stueetagen op til den øverste etage. Bygningernes højde varierer fra to til fire etager i bygning 2. Skolen har en kapacitet på 1.200 elever samt ca. 120 ansatte. Skolen består af indskoling (360 elever), mellemtrin (420 elever), udskoling (360 elever) og specialområde (120 elever).
Desuden indeholder skolen et SFO-afsnit med fritidstilbud til børn i 1. – 3. klasse. Skolen har også et område kaldet Hjertet, som dækker over de fælles ”offentlige” funktioner, som servicerer både elever, personale, gæster og forældregruppe. De semioffentlige funktioner kobler skolens ”private” afdelinger til byen udenfor, når der for eksempel afholdes teaterforestillinger, fællesspisning og udstillinger i skolens musik- og dramasal, café eller kantine. Hjertet fungerer udenfor skolens almindelige åbningstid. Daginstitutionen har plads til 120 vuggestue- og børnehavebørn samt ca. 22 ansatte. Højde fra terræn til gulv i øverste etage i hele bygningskomplekset er højst 10,8 m i bygning 2, som er 4 etager

Det var ikke muligt at anvende sprinklerbeskyttelse i bygningen som følge af mangel på vand. Dette komplicerer klart evakueringsstrategien og brand- og røgkontrollen, så standardforskrifter gælder ikke i denne bygning. Georges Jan Guigay, bygningsingeniør i Verkis

2,5 MW mellembrand i stueetagen i bygning BYGN4. Røg- og evakueringsforhold efter 165 sek. (8 sekunder før RSET) og 260 sek. (ASET) Verkis

Leveret af Verkis

Brandgardiner forhindrer brand- og røgspredning
For at sikre brandsektionering mellem etager i atrier bruges brandgardiner, som skal forhindre brand- og røgspredning fra atrier til andre etager, forklarer Guðmundur Ámundason, bygningsingeniør i Verkis. ”Skolen i Nuuk har store volumener med åbne rum eller atrium i hver af bygningerne med det formål at gøre skolen så åben og imødekommende som muligt, men det øger risikoen for røg- og brandspredning. Dertil kommer, at det ikke var muligt at anvende sprinklerbeskyttelse i bygningen som følge af mangel på vand. Dette komplicerer klart evakueringsstrategien og brand- og røgkontrollen, så standardforskrifter gælder ikke i denne bygning. Derfor skal branddesigneren udføre en brandvurdering baseret på Performance Based Method for at påvise, at de foreslåede designløsninger sikrer brugersikkerhed og bygningens strukturelle integritet,” siger Georges Jan Guigay, bygningsingeniør i Verkis.
Den foreslåede brandstrategi er baseret på brandsektioner mellem bygningerne og en kompleks brand- og røghåndtering ved hjælp af naturlig røgventilation og brandgardiner. Skulle der for eksempel opstå brand i bunden af et atrium, vil brandgardiner falde ned for at forhindre brand og røg i at sprede sig til tilstødende etager, hvilket aktivt holder røgen inde i atriet, hvor den udluftes gennem tagvinduer. I mellemtiden giver evakueringsstrategien brugere mulighed for at evakuere gennem beskyttede trapper eller til tilstødende bygninger, som er separate brandsektioner. ”Det allervigtigste er, at folk kommer ud i tide i tilfælde af brand. Derfor bruger vi brandgardiner og naturlig røgventilation forskellige steder i bygningerne.
Det betyder, at man kan isolere branden, hvor den opstår - vi kan lukke den af, og det vil give folk tid til at komme ud,” siger Guðmundur Ámundason.

Når man laver brandsikring baseret på Performance Based Design, skal man bruge modeller til at vise, om bygningen er sikker i forskellige brandsituationer. Guðmundur Ámundason, bygningsingeniør i Verkis

Simuleringer af brand
Verkís’ brandsikkerhedsingeniører brugte ASET vs. REST Performance Based Design metodologi, der kombinerede røgspredningssimulering ved hjælp af Computational Fluid Dynamics softwaren FDS6 (Fire Dynamic Simulator) med evakueringssimuleringer ved hjælp af udgangssoftwaren Pathfinder. Flere branddesignscenarier blev simuleret - lige fra 1 MW mellembrand i korridorer (begrænsede brandbelastningsområder) til 5 MW mellembrand i biblioteket eller i multihallen.
Sideløbende blev der simuleret 5 evakueringsscenarier med forskellig fordeling af brugere under hensyntagen til maksimalt forudsigelig belægning på 1.452 beboere i undervisningstiden eller fritiden eller 1.120 beboere om aftenen, når en del af bygningen (multihal, hjertet og bibliotek) er åbnet for offentlig adgang. Det relevante kriterium for at vurdere de holdbare forhold for brugere var synlighed gennem røg med kritiske forhold i betragtning, når sigtbarheden bliver mindre end 10 m ved 2 m fra gulvet.
”Når man laver brandsikring baseret på Performance Based Design, skal man bruge modeller til at vise, om bygningen er sikker i forskellige brandsituationer. Simuleringerne skal vise, hvad der sker, når en brand starter et sted og vokser. De viser, hvordan røgen spreder sig rundt om i bygningerne, og hvordan folk bliver evakuerede. Vi sætter tider på forløbet med forskellige programmer,” fortæller Guðmundur Ámundason.

Sikkerhedsmargin for langsommere ganghastighed
Sikkerhedskriteriet var for hvert scenarie at have en sikkerhedsmargin (forskel mellem tiden til kritiske røgforhold ASET og evakueringstid RSET) på mindst 50 % af RSET, hvilket anses for tilstrækkeligt til at inkludere usikkerheder i den valgte gennemsnitlige tid til evakuering, hvilket tillader langsommere ganghastighed for nogle brugere, dvs. ældre eller handicappede. Derudover blev der gennemført en usikkerheds-, robustheds- og følsomhedsanalyse for at udfordre brandsikkerhedsdesignet og sørge for, at sikker evakuering af beboere vil være sikret selv i tilfælde af svigt, såsom manglende sigt pga. røg eller blokerede flugtveje.
Temperaturfelter blev også vurderet med de store 5 MW brande for at kontrollere, at maksimale lofttemperaturer stabiliserede sig i alle tilfælde under de kritiske temperaturer for stål. Den præstationsbaserede metode gjorde det muligt at validere røgkontrol- og evakueringsstrategien og at optimere størrelsen og placeringen af røgventiler og luftindtag til ventilation, antal og bredde af flugtveje og rum og samtidig sikre sikker evakuering af offentligheden og den strukturelle integritet af bygningen. ”Det har været et spændende projekt for os at deltage i. Det var en opgave, der blev særligt udfordrende og kompliceret, fordi vi ikke kunne anvende sprinkleranlæg. Det krævede opdeling i flere brandsektioner og performance based design med alternative løsninger, der sikrer, at man begrænser spredning af røg og brand og sikrer folk den nødvendige tid til at komme ud af bygningerne. Det er alt sammen foregået i et rigtig fint og tæt samarbejde med arkitekterne i KHR Architecture,” siger Guðmundur Ámundason.

Artiklen er en del af temaet Brand & Sikkerhed.