Vad kan vi lära oss av branden i Notre-Dame de Paris?
Den 15 april 2019 stod en av världens mest kända och älskade byggnader i lågor. Det finns alltid mycket att lära av en brand. Lärdom som kan användas för att sprida kunskap och motivera ansvariga att vidta nödvändiga skyddsåtgärder för att skydda vårt kulturarv.
De ansvariga för Notre-Dame underskattade brandrisken och valde att inte sprinklerskydda vinden. Brandlarmet överfördes inte till räddningstjänsten utan larmet skulle först verifieras av en larmorganisation, trots att det tar lång tid att nå vind och klocktorn. Larmorganisationen hade reducerats under 2015 och detta gjorde även att det förebyggande brandskyddsarbetet blev lidande. Tillsammans fick detta katastrofala konsekvenser.
Brandskyddet behöver tas på allvar i Sverige
Varje år skadas kyrkor och byggnadsminnen av bränder. Sett över en tidsperiod på många hundra år verkar bränder vara något som de festa kyrkor får uppleva. Svenska kyrkan har tretton domkyrkor, vilka är Sveriges motsvarighet till katedraler. Domkyrkor drabbas faktiskt oftare av bränder än vanliga kyrkor och alla samtliga domkyrkor i Sverige har drabbats av bränder förutom Härnösands domkyrka. Västerås domkyrka har brunnit så mycket som fem gånger under sin livstid. [1]
Vad som orsakade branden i Notre-Dame är ännu inte klarlagt men man tror att branden började i närheten av Spiran. Det finns fler möjliga tändkällor på vindar; som el, belysning, motorer, byggarbeten eller anlagd brand. Anlagd brand är vanligare i kyrkor jämfört med andra byggnader. Det är därför väldigt viktigt att arbeta förebyggande och vidta effektiva skyddsåtgärder, ett arbete som behöver ske kontinuerligt.
Man ville undvika elinstallationer på vinden för att minska brandrisken. Denna strategi lyckades man dock inte hålla. Det pågick ett projekt för att renovera spiran och man hade installerat belysning längs gångstråket på vinden för att förbättra arbetsmiljön under projekt. Man placerade även en byggcentral på vinden. Vid alla byggprojekt behöver man ta fram en plan för hur man ska upprätthålla brandsäkerheten genom att vidta de skyddsåtgärder som behövs för de brandrisker som byggprojektet medför. Tidigare gick vakterna brandronder flera gånger per dag och gjorde efterkontroll vid byggarbeten men detta upphörde 2015 på grund av minskad bemanning.
På vinden och i spiran fanns även några mindre kyrkklockor som hade elektrifierats under 2012. Elinstallationer utgör alltid en brandrisk. Det är viktigt att dessa installeras och kontrolleras av behöriga. Man bör årligen noga undersöka statusen på elinstallationen med termografering för utrymmen där en brand kan få allvarliga konsekvenser. Termografering kan upptäcka varmgång i defekta och överbelastade elinstallationer vilket kan leda till brand genom överhettning eller kortslutning. Termografering är ett komplement till revisionsbesiktning av elanläggningen som sker var tredje år.
Massivt trä är inte svårantändligt
Många kyrkvindar är fascinerade och har ibland flera våningar höga handbilade konstruktioner som bär yttertaket. Det är vanligen byggda av grovt bilat virke och sammanfogade med enkla hophuggningar låsta med en spik eller trädymling. Det fanns en tillit hos de ansvariga för Notre-Dame att träbjälkarna på vinden var svårantändliga och det ledde till att nödvändiga skyddsåtgärder inte vidtogs. För att trä ska börja brinna behöver det påverkas av en viss värmestrålning som värmer upp träytan. Strålningen gör att temperaturen stiger. Vid en viss nivå börjar träet att sönderdelas och brännbara gaser börjar avges. När ytan är uppvärmd till cirka 300–400 °C har det bildats tillräckligt med brännbara gaser som sen kan antändas av en gnista eller låga. Trä kan även självantända om temperaturen kommer upp till 500–600 °C. Ekträ har liknande brandegenskaper som furu och andra massiva träslag.
Trä i mycket klena dimensioner som exempelvis en tändsticka fortsätter att brinna av sig själv när den har antänts. En grov träbjälke kommer dock att slockna när värmekällan avlägsnas, om inte värmekällan finns kvar tills branden har fått fäste. Därför krävs det att en träbjälke utsatts för en relativt kraftig tändkälla, exempelvis genom att branden började i annat föremål, exempelvis byggcentral eller sågspån. Träbjälken kan också börja brinna om den utsätts för långvarig värmepåverkan. Vid branden i Katarina Kyrka 1990 var det troligen ett elektriskt fel som gjorde att träet låg och pyrde på vinden i flera dygn innan den tog fart, vilket inte värmedetektorerna på vinden kunde upptäcka.
När väl branden fått fäste i träet kommer strålning och värme från branden göra att närliggande träbjälkar antänds. Varma brandgaser fyller vinden. När väl branden fått fäste så blev brandförloppet i Notre-Dame snabbt. Brandgasernas hastighet genom öppningarna runt spiran ökar och flammor syns. Inne på vinden ökar rumstemperaturen kraftigt och de varma brandgasernas strålningsnivå på övriga träbjälkar ökar drastiskt. Branden sprids snabbt genom vinden och på filmer från branden kan man se hur blyplåten smälter och hur lågorna äter sig igenom takpanelen. Kvar brinner träbalkarna helt i det fria under en kortare stund innan de rasar ner på stenvalven.
Därefter har det mesta brännbara brunnit upp och branden går in i en avsvalningsfas där träbjälkarna glöder ovanpå stenvalvet. Temperaturen i den brinnande glödbädden är fortfarande mycket hög (upp till 1000° C).
Hur påverkade taktäckningen av blyplåt branden och insatsen?
Ovanpå takstolarna fanns takpanel täckt med blyplattor. Bly smälter redan vid 324 °C och smält bly kan sprida branden nedåt i byggnaden samt droppa eller sprätta på brandmännen. I Sverige finns ett begränsat antal kyrkor som är täckta med blyplåt eller zinkplåt som har liknande smältpunkt. Det är vanligare med koppartak på våra äldre byggnader. Koppar har en högre smältpunkt på 1085 °C och den tenderar inte att smälta vid brand utan kommer istället, precis som annan takplåt, lägga sig som ett lock och försvåra eftersläckning. För att komma åt branden kan man i dessa fall behöva använda kranbilar för att lyfta bort plåten. Vid Notre-Dame så gick eftersläckningen fort, visst man öste på med väldigt stora mängder vatten men det underlättade att blyplåten hade smält och frigjort det som var brännbart.
Larmorganisationen misslyckades hitta branden och räddningstjänsten larmades för sent
Ett brandlarm ska upptäcka en begynnande brand så tidigt att verksamma brandsläcknings- och utrymningsåtgärder kan vidtas samt aktivera brandfunktioner. Ett brandlarm utan rätt åtgärd ger inget ökat skydd.
I Notre-Dame fanns ett brandlarm på vinden med aspirerande detektorer som hade installerats 2013. En aspirerande detektor använder sig av en fläkt och ett rörsystem som suger luften från det övervakade utrymmet till en detektor, vilket ger väldigt bra möjligheter till en tidig upptäckt. Brandlarmet i Notre-Dame gick inte till räddningstjänsten direkt utan till en vaktcentral i en intilliggande byggnad där en vakt var stationerad. Tidigare så var man två vakter men för att spara pengar så togs en tjänst bort i december 2015. Ett brandlarm inkom klockan 20:18 med den svårtolkade texten “Attic Nave Sacristy, ZDA-110-3-15-1, aspirating framework”. Efter klartexten står själva larmadressen och för att förstå den så behöver man kunna läsa orienteringsritningar. Översatt till svenska ger det ”Vind Mittskepp Sakristia”. Problemet är att det inte finns någon sakristia i mittskeppet utan det är en egen byggnad intill katedralen. Sakristian i sin tur har inget mittskepp, men både sakristian och mittskeppet
har en vind.
I vaktcentralen satt en vakt som bara hade hunnit arbeta tre dagar i Notre-Dame när brandlarmet utlöste. Vakten anropade en vaktmästare i kyrkan samt ringde sin chef. Antingen så har vakten blivit fundersam och bett vaktmästaren att kolla sakristians vind, eller så blev vaktmästaren fundersam och bestämde sig för att kontrollera sakristians vind. Vaktmästaren hittar dock ingen brand i sakristian och det är först när vaktens chef ringer tillbaka efter cirka 15 minuter som missförståndet uppmärksammas och vaktmästaren beger sig till vinden. När vaktmästaren är uppe på vinden så har 30 minuter gått från larm och han möter en brand som är alltför kraftig för att kunna släckas. Först nu larmas räddningstjänsten. En bristfällig utformning på klartexten gjorde det möjligt för mänskligt felagerande.
Även i Sverige förkommer fel med missvisande klartexter, feladressering och svårlästa orienteringsritningar. Ett relativt vanligt fel är att orienteringsritningen leder till placeringen av den aspirerande detektor, inte till det utrymme där detektorn suger luft ifrån, vilket kan vara på planet under eller ovanför. Dessa brister kan också lätt missas vid en leverans- och revisionsbesiktning. Det är viktigt att kvalitetssäkra brandlarmets klartexter genom att anläggningsfirma brandlarm exporterar de klartexter som finns i systemet. Ofta går det att få ut en lista i Excel-format. Man får sedan granska texterna för varje sektion/larm-adress mot orienteringsritningen och kontrollera att klartexten stämmer. En enkel åtgärd som bör göras minst årligen.
Om man inte ska larma räddningstjänsten direkt i Sverige så krävs att man har en larmorganisation som normalt är minst två utbildade personer, samt kan ta sig till larmat utrymme inom cirka 10 minuter för att där vidta lämplig åtgärd. Det krävs mycket arbete för att upprätthålla en fungerande larmorganisation över tid. Enkla rutiner, utbildning och övningar är grundläggande. Utrymmen får inte sällan olika smeknamn. För att underlätta kommunikation och samverkan är det viktigt med enhetliga smeknamn och att rätt namn används i rutiner och insatsplan. Det är också viktig att den som är säkerhetsansvarig eller brandskyddssamordnare alltid gör tydliga konsekvensutredningar till ansvariga vid nedskärningar som påverkar brandorganisationen.
Branden och räddningsinsatsen
Tider och brandens omfattning kommer främst från Les Pompiers De Paris sammanställning [3] samt nyhetsklipp.
18:20 Brandlarmet inkommer.
18:50 Räddningstjänsten larmas.
Rök syns utanpå taket.
19:10 Räddningstjänsten påbörjar släckinsats på vinden via invändiga trappor.
19:50 Spiran kollapsar.
20:00 Hela taket är avbränt. Branden börjar avta på stora delar av taket.
20:30 Brandspridning sker till norra klocktornet.
21:45 Branden i norra klocktornet är under kontroll.
23:00 Branden är under kontroll.
Vad kan räddningstjänstens rädda vid en fullt utvecklad kyrkvindsbrand?
Det finns ingen räddningstjänst i världen som skulle kunna räddat vinden och spiran i Notre-Dame. Det är viktigt att byggnadsägaren förstår vilken förmåga räddningstjänsten har vid en brand i sin byggnad. När man inser att räddningstjänsten kanske inte kan rädda vinden, kyrktorn eller kyrkan i huvudtaget så blir man förhoppningsvis mer motiverad av att sprinklerskydda kyrkan.
Brandlarm ger en möjlighet att upptäcka en brand i ett tidigt skede. Men upptäckten måste kompletteras med att en larmorganisation eller räddningstjänsten snabbt kan släcka branden. Desto tidigare insats desto mindre skada. Om det går längre tid så risken att det blir en totalskada. Det finns sällan en larmorganisation för en kyrka på plats dygnet runt. I städer tar det normalt cirka 10 minuter innan räddningstjänsten är på plats, utanför städer kan det röra sig om över 20 minuter. Därefter kan det ta ytterligare 10-20 minuter innan man fått upp rökdykare och vatten till en kyrkvind för att kunna påbörja släckning. I bästa fall så har branden ännu inte fått fäste eller så bristande tillgång på bränsle eller syre gjort att branden har begränsats. I övriga fall så kan branden blivit alltför kraftig för att räddningstjänsten ska kunna släcka den.
Den brännbara takstommen på Notre-Dame gav en hög brandbelastning och kombinerat med en stor vindsyta på över 2 200 m2 ger detta en enorm brandefekt, troligen över 1 000 MW. Räddningstjänsten är har en bemanning och utrustning för att kunna hantera en lägenhetsbrand som normalt kan ge 20 MW.
Vid branden skickade man direkt upp rökdykare på taket via trapphus i tvärskeppen, de tog vatten via de torra stigarledningar som fanns och försökte initialt göra en offensiv insats för att försöka rädda spiran, men deras vattenstrålar gav liten effekt på branden och strålningsvärmen från branden gjorde att man inte kunde komma i närheten av branden.
Byggnadshöjden och dåliga uppställningsmöjligheter gjorde att man inte kunde släcka från vanliga höjdfordon. En fullt utvecklad vindsbrand kan alltså inte räddningstjänsten släcka. Det går helt enkelt inte att få tillräckligt med vatten på branden förrän det mesta brännbara har brunnit upp och branden gått in i en avsvalningsfas. En lärdom är att kontrollera att räddningsfordon kan köra in på kyrkogård eller liknande.
Målet med insatsen vid en fullt utvecklad vindsbrand är normalt att begränsa brandens yttre gränser, i detta fall till stenvalven och väggen mot de båda tornen samt rädda de viktigaste föremålen i kyrkan. [2] Branden hann dock sprida sig till det norra tornet innan man till slut lyckades släcka genom invändig släckning trots stor risk att kyrkklockorna skulle rasa och få tornen att kollapsa. [3]
Man hanterade samtidigt risk för brandspridning med nedfallande byggnadsdelar genom att släcka från dörröppningar samt använda en robot nere i kyrksalen, vilket var en bra lösning med tanke på rasrisken. När brandförloppet lugnade ner sig på taket så började man spruta vatten på taket. Syfte med denna åtgärd är inte klarlagd, men kan vara att släcka branden helt eller att minska gnistregnet och risken för brandspridning ner till kyrksalen.
Man hade ingen insatsplan för objektet. Man fick istället under insatsen lägga tid på att undersöka och visualisera byggnaden, trapphus och brandskydd. Insatsplanen är viktigt
eftersom räddningstjänstens erfarenhet av räddningsinsatser i kulturhistoriska byggnader är varierande. Det hade med säkerhet underlättat insatsen, nu gjorde man handritade skisser under insatsen. Insatsplanen för kulturhistoriska byggnader behöver mer i detalj beskriva dolda utrymmen, tak- och byggnads-konstruktioner samt innehålla de mest skyddsvärda föremålen som måste försöka räddas under insatsen.
Hur klarade stenvalven att hindra brandspridning nedåt?
När denna artikel skrivs så har man inte stabiliserat Notre-Dame tillräckligt för att kunna göra en noggrann bedömning av brandens och vattnets påverkan på stenvalven. Det finns en risk att man behöver renovera samtliga valv. Stenvalven i en kyrka bär endast sin egen last. [4] Trätakets last fördelas på kyrkväggarna och tas ner i marken även via strävbågarna och strävpelarna.
Ett stenvalv har generellt bra förutsättningar att ta ökad last under förutsättning att den fördelas symmetriskt över valvet. Trots att taket rasade ovanpå stenvalvet så har denna extra last inte orsakat att valven kollapsade. Den övre delen av spiran rasade orsakade att en del av ett valv rasade. Byggnadsställning tog upp en del av den dynamiska lasten när den nedre delen av spiran rasade kort därpå. Mittenvalvet rasade inte förrän klockan 02:00. Stenvalv är känsliga för punktbelastningar som kan orsaka hål i valvet. I Notre-Dame blev det flera lokala hål i valvet, men valvet som helhet klarade detta.
Värmen från en brand kan både förstöra murbruket, påverka kalksten i stenvalvet och destabilisera själva stenvalvet. Temperaturen i en fullt utvecklad brand kan uppgå till över 1000 °C. Redan vid en temperatur på cirka 600° C påbörjas kalcinering av kalksten. Vid kalcinering drivs koldioxid bort och kalciumoxid (kalk/bränd kalk) bildas. [5] Vid branden så har även smält bly påverkat stenen.
Släckvattnet påverkar också valven negativt. Heta stenar kan spricka om kallt vatten hälls på dem. Släckvatten kommer rinna längs valvkapporna och samlas i valvets kupor. Det kan bli en ansenligt mängd vatten vars vikt gör att valvet rasar, särskilt om vattnet fördelas icke symmetriskt i valvets olika kupor. Vattnet kommer även infiltrera sprickor i kalkstenen och späda murbruksfogarna som håller ihop valvet. Detta kan destabilisera valvet så att det fallerar, få valvets bärande ribbor att sjunka eller så kan skalet med valvkapporna rasa.
När stenvalvet rasar så kommer lasterna att ändras då strävbågarna trycker fönstervåningen i mittskeppet inåt. Det finns alltså en risk att väggarna rasar inåt mot kyrkorummet. Den risken kvarstår tills konstruktionen har stabiliserats. [6]
En lärdom från tidigare fullt utvecklade vindsbränder är att vattenmängden ska begränsas så långt som möjligt eftersom den kan orsaka mer skador än själva branden. Vatten kan behöva användas för att skydda en begränsningslinje, särskilt vid eftersläckning är det viktigt att inte använda mer vatten än nödvändigt. Vid kyrkbranden 2006 i finska Borgå lät räddningstjänsten kyrktaket brinna för att de gamla valven i mellantaket inte skulle rasa under tyngden av släckningsvattnet. Beslutet räddade domkyrkan från totalförstörelse. [6]. Katedralerna i franska Reims och Chartres drabbades av bränder 1836 respektive 1914 och där höll också stenvalven. En fullt utvecklad kyrkbrand kommer sprida gnistor som kan antända omkringliggande byggnader. Vid brand nära tätbebyggd trähusbebyggelse kan räddningstjänsten behöva ösa på vatten på den brinnande kyrkvinden för att hindra en stadsbrand, trots att detta kan leda till att stenvalv rasar och en totalskada av kyrkan. Hade vindsbjälklaget eller väggarna varit av trä så är risken stor att det blivit en totalskada.
Rädda föremålen i byggnaden
Vid en vindsbrand i en kyrka så är det viktigaste att rädda föremålen i byggnaden samtidigt som man försöker begränsa brandspridningen om möjligt. Byggnaden kan återuppbyggas, men föremål kan inte återskapas. I Notre-Dame fanns mängder av konstverk, statyer och målningar samt en enorm orgel och flera målade glasfönster. Det flesta av föremålen fanns i en anslutande byggnad och man lyckades därför utrymma en stor mängd av föremålen, trots rasrisken och röken. Ett stort antal brandmän arbetade tillsammans med personal för att utrymma de mest skyddsvärda föremålen. Vissa föremål var för stora för att kunna flyttas under branden och de blev därför mer utsatta för rök och vatten. Det var först när kyrkan ansågs säker att beträda som man kunde plocka ner dessa. Man hade tidigare övat på att täcka över större tavlor, men det var inget man hann med under själva räddningsinsatsen.
Kulturhistoriska byggnader, museer, arkiv, bibliotek, kyrkor bör alltid upprätta en insatsplan och en restvärdesplan. Insatsplanen bör alltid innehålla föremålskort för de föremål som ska räddas först. Föremålskortet ger information om var föremålet är placerat, dess vikt, samt hur föremålet kan monteras ned och hur det ska hanteras. Det finns inte tid att vänta på verksamhetens restvärdesorganisation eller restvärdesledare för att påbörja akut egendomsräddning för kulturhistoriska byggnader.
Restvärdesplanen är verksamhetens beslutsstöd för den akut och efterföljande insatsen för att begränsa sekundärskador på byggnad och föremål som uppstår vid en brand eller vattenskada.
Sammanfattning
• Brandskyddet behöver tas på allvar och ett systematiskt brandskyddsarbete ska bedrivas.
• Termografering som är ett komplement till revisionsbesiktning bör ske varje år.
• Ett brandlarm måste finnas i kyrkor om man ska ha en chans att rädda den. Det bör alltid gå direkt till räddningstjänsten om larmet utlöser på vind eller klocktorn.
• Brandskyddet bör inte vara beroende av personalens och räddningstjänstens insats. Det behöver vara förlåtande för mänskliga felhandlingar genom en bättre balans med tekniskt brandskydd. Om det finns risk att något går fel under en insats så är det troligt att det även gör det.
• Räddningstjänstens förmåga att begränsa en brand bör bedömas i förväg och nödvändiga förutsättningar för en effektiv räddningsinsats bör skapas. Bjud in räddningstjänsten för att diskutera och öva troliga brandscenarier. Upprätta en insatsplan där även skyddsvärda föremål finns ingivna.
• Överväg att sprinklerskydda vinden, särskilt domkyrkor och kyrkor som är särskilt skyddsvärda.
• Vid en fullt utvecklad brand i en kyrka med stenvalv bör räddningstjänsten använda så lite vatten som möjligt ovanpå valvet.
• En restvärdesplan bör upprättas för alla kyrkor.
Vindsbränder blir i regel mer omfattande än exempelvis lägenhets- eller källarbränder. I kulturhistoriska byggnader är dessa särskilt farliga. Följande faktorer gör att bränder på vinden svårare att hantera:
• Brännbara konstruktioner och hög brandbelastning i kombination med stora brandceller ger snabb brand-spridning.
• Invecklade takkonstruktioner gör det svårt att förutse brandspridning och komma åt branden.
• Oftast saknas förberedda möjligheter att ventilera brandgaser.
• Svårt att direkt lokalisera branden.
• Tillträde till vinden kan vara svårt och tar tid.
• Krångligt att få upp vatten till vinden för släckning via trappor.
• Hög höjd gör det svårt att komma åt utifrån för släckning.
Referenser
[1] ØYVIND, Midbøe. Kyrkbränder i Sverige: register över kyrkor och kapell i Sverige, som under åren 1193-1984 skadats eller förstörts genom brand, krig, plundring, ras, oväder, snö med mera. Svenska brandförsvarsföreningen, 1985
[2] MATTSON, Magnus och ERIKSSON, Linus. Taktikboken, Informationsbolaget, 2015
[3] LES POMPIERS DE PARIS. Intervention on progress Fire of Notre-Dame de Paris, 2019
[4] HEYMAN, Jacques. The Stone Skeleton: Structural Engineering of Masonry Architecture, 1997
[5] Gomez-Heras, Miguel & McCabe, Shelby & J. Smith, Bernard & Fort, R. Impacts of Fire on Stone-Built Heritage: An Overview. Journal of Architectural Conservation. 15. 47-58. 2009.
[6] Vannucci, Paolo & Masi, Filippo & Stefanou, Ioannis & Maffi-Berthier, Victor. Structural integrity of Notre Dame Cathedral after the fire of April 15th, 2019, 2019
[7] www.svenska.yle.fi/artikel/2016/05/21/domkyrkobranden-i-borga