Bouwkundig detailleren voor tekenaar en ontwerper:

Het gedrag van hout bij brand.

Voor de volgende onderwerpen ga naar:

algemeen;
brandvoortplantingsklasse en rookproductie;
plaatmateriaal;

brandwerende toepassingen van hout;



 

Algemeen:

Hout is en natuurlijk product dat is opgebouwd uit brandbare stoffen.
Hierdoor zijn de eigenschappen bij brand op het eerste gezicht ongunstiger dan die van bijvoorbeeld steenachtige bouwmaterialen.
Maar schijn kan bedriegen.

Het ontstaan van brand:
De elementen koolstof en waterstof vormen belangrijke bestanddelen van hout. Juist deze elementen kunnen met de in de lucht aanwezige zuurstof stabiele verbindingen aangaan, namelijk koolstofdioxide (C O2) en water (H2 O). Bij deze reactie, waarvoor warmte nodig is, komt meer energie vrij dan voor ontbranding nodig is.
Ontbranding van hout is alleen mogelijk als door voortdurende toevoer van warmte voldoende brandbare gassen als koolmonoxide (C O) en methaan (C H4) vrijkomen, en er een ontsteking plaatsvindt. De brand ontwikkeld zich alleen, als de toegevoegde warmte plus de geproduceerde warmte voldoende zijn om de brand te onderhouden. Er ontstaat geen brand als niet aan al deze voorwaarden wordt voldaan. Bij gebrek aan zuurstof zal een brand vanzelf doven.

Tijdens het branden:
Bij brand vormt zich aan het oppervlak een koollaag. De isolatiewaarde hiervan is vergelijkbaar met die van isolatiematerialen (circa 0,035 m²K;/W).
Deze koollaag vertraagt de opwarming van de doorsnede.
Overigens is de temperatuur van de doorsnede niet uniform verdeeld: de randen zijn warmer dan de kern. Dit effect blijft bij de rekenkundige bepaling van de brandwerendheid buiten beschouwing:   de temperatuur van de doorsnede wordt constant op 100 "C gesteld.
    De verschijnselen die optreden bij het verhitten resp. verbranden van hout zijn de volgende:

  • Bij verhitting stijgt de temperatuur van b.v. vurenhout tot 100 á 105C, er treedt een tijdelijke stilstand van de temperatuurstijging op door het verdampen van gebonden vocht.
  • Bij verdere temperatuurstijging treden chemische omzettingen op met een donkere verkleuring bij 200 C
  • Tussen 250-300 C ontleden de buitenste lagen in houtskool en brandbare gassen
  • Tussen 350-450 gaan de brandbare gassen tot zelfontbranding over.
De gevormde houtskoollaag oefent een beschermende werking uit doordat de temperatuur waarbij houtskool tot zelfontbranding overgaat veel hoger is dan de hierboven genoemde 100. De warmtegeleidingsvermogen van de koollaag is namelijk 4x kleiner dan van hout. Het diep doordringen van de extreme warmte wordt hierdoor tegengegaan zodat het vormen van gas en kool bij het meer naar binnen gelegen hout stopt.
    De inbrandsnelheid(diepte) hangt af van houtsoort, gewicht en afmetingen van de constructie.
    De basiswaarden voor de inbrandsnelheid volgens NEN 6073 zijn:

  • naaldhout  > 300 kg/m3   0,8 mm/min
  • naaldhout  > 600 kg/m3   0,55 mm/min
  • loofhout     > 300 kg/m3   0,8 mm/min
  • loofhout     > 600 kg/m3   0,45 mm/min.
De vorming bij brand van een koollaag aan de buitenste zone van de houtdoorsnede betekent wel dat er een reductie van de houtdoorsnede optreedt. Er wordt gerekend met een zogenaamde effectieve gereduceerde doorsnede. De inbrandsnelheid in mm/minuut is afhankelijk van de volumieke massa van het hout (bij zwaar hout is de reductie minder dan bij licht hout) en voorts van de afmetingen van de doorsnede.

Als vuistregel voor de inbranddiepte kan gehanteerd worden 1 mm per minuut.

Gesteld kan worden dat het mogelijk is, om met het brandbare materiaal hout, een brandveilige constructie te maken.
klik hier om naar boven te gaan



 

Brandvoortplantingsklasse en rookproductie:

De bijdrage tot brandvoortplanting van hout verschilt per soort en hangt af van de volumieke massa.
Daarnaast spelen andere aspecten mee, zoals o.a. afmetingen, afwerkingen, vorm en oppervlakteruwheid.

De volgende informatie tabel kan als basis dienen

  Brandvoortplantingsklasse Rookproductie
Massief hout:    
< 560 kg/m3 4  
560-790 kg/m3 3 4-9 m-1
> 790 kg/m3 2  
     
Zachtboard 4 - 5 4-6 m-1
Hardboard 4 4-8 m-1
Spaanplaat 3 - 4 3-6 m-1

Met een brandvertragende behandeling is het mogelijk houtproducten in brandvoorplantingsklasse 2 en in enkele gevallen klasse 1 te krijgen.
Men onderscheidt drie methoden:
  -   impregneren;
  -   oppervlaktebescherming;
  -   en toeslagstoffen bij productie van houtachtig plaatmateriaal.

Materialen die in een gebouw op mogelijk brandgevaarlijke plaatsen worden toegepast, moeten onbrandbaar zijn. Met deze eis wordt voorkomen dat er in de nabijheid van deze plaatsen brand kan ontstaan. Brandgevaarlijk zijn die plaatsen waar materialen door straling, convectie of temperatuurgeleiding in brand kunnen geraken.
brandwerendheid hout
klik hier om naar boven te gaan



 

Plaatmateriaal:

In de huidige architectuur spelen houtachtige plaatmaterialen in toepassingen een steeds belangrijkere rol. Vanwege eventuele brand zijn de materiaaleigenschappen derhalve belangrijk. In dragende constructies en/of ruimtescheidende bouwdelen kan plaatmateriaal bijdragen aan de brandwerendheid van een bouwdeel.
NEN6073 (rekenkundige bepaling van de brandwerendheid van bouwdelen houtconstructies) geeft berekeningen voor de brandwerendheid houtconstructies en formules om de inbrandsnelheid en doorbrandtijd van houtachtige plaatmaterialen te berekenen.

Plaatmateriaal brandt anders dan onbehandeld en onbewerkt massief hout. Bij triplex spelen dikte en hechting van de lagen een rol. Bij spaan- en vezelplaten, zoals MDF, is het brandgedrag sterk afhankelijk van de aard en de hoeveelheid lijm of andere toeslagstoffen.
Toevoegingen kunnen het brandgedrag zowel verbeteren als verslechteren.

De meeste plaatmaterialen zonder enige vorm van brandvertraging vallen in de brandvoortplantingsklasse 3 of 4 (NEN6065).
Het Bouwbesluit geeft tenminste klasse 4 als algemene basiseis voor toepassing in bouwwerken.
Bij vluchtwegen, die lang toegankelijk moeten blijven, is voor materialen de strengere klasse 2 gegeven.

Brandvertragende behandelingen verbeteren hun brandvoortplanting tot klasse 1 of 2.
Zo kan er tijdens de productie van de plaat een brandvertragend product aan de lijm worden toegevoegd. Ook impregnering na de productie met een brandvertragend middel volgens de vacuumdrukmethode is mogelijk, dan wel een behandeling met speciale lakken of oppervlaktecoatings na de montage.
klik hier om naar boven te gaan



 

Brandwerende toepassingen van hout:

Hout kan uitstekend worden toegepast in brandwerende toepassingen.   (bron leidraad tekst: B1-120 Hout en brand (1999))

Zoals hierboven beschreven, vormt hout bij verbranding een beschermende koollaag, die het inwendige beschermt tegen hoge temperaturen, waardoor er geen gassen meer vrijkomen die de brand voeden.
Vooral bij grotere doorsneden van de houten constructiedelen kan deze laag voor een verrassende hoge brandwerendheidtegen bezwijken zorgen.
Een gelamineerde houten ligger met een doorsnede van 180 x 480 mm² heeft op het moment van bezwijken, na 65 minuten, nog een doornede van 66 x 423 mm². Een vloerbalk van 75 x 225 mm²bezwijkt bij brand na ruim 20 minuten en voldoet als zodanig aan de gestelde eis. De resterende doorsnede bedraagt dan 38 x 203 mm².

Houten scheidingen (wanden en vloeren):
Houten scheidingen, zoals wanden en vloeren, kunnen een behoorlijke brandwerendheid hebben, mits ze goed worden uitgevoerd.
De wanden zijn meestal opgebouwd uit een frame van houten stijlen waarop een brandwerende bekledingsplaat (gipskarton-, gipsvezelplaat, e.d.) is bevestigd. Tussen de stijlen wordt afhankelijk van de gewenste bouwfysische eigenschappen een minerale wol, o.g. aangebracht.
Zolang de bekleding intact is brandt het hout niet in en zal de sterkte ook niet afnemen. De bekleding moet zo min mogelijk zijn voorzien van openingen voor de doorvoer van leidingen of voor wandcontactdozen. Bij wandcontactdozen is het daarom noodzakelijk om achter de dozen een extra laag minerale wol met overmaat aan te brengen.

zie   het onderwerp "Skeletwanden" bij het onderdeel "Binnenwanden".
en
zie   het onderwerp "Brandveiligheid" bij het onderdeel "Houtskeletbouw".

Bij houten vloeren wordt er vanuitgegaan dat de vuurbelasting nagenoeg altijd van beneden komt. Het is dan ook van belang dat de bekleding aan de onderzijde een voldoende grote bijdrage aan de brandwerendheid levert.
Zolang deze bekleding intact blijft, brandt het hout niet in, zodat de afmetingen, en dus ook het draagvermogen van de balken, niet zullen afnemen.

zie   het onderdeel "Brandveiligheid van vloeren".

Brandwerende bekledingen van staalconstructies:

hout op staal Voor het bevestigen van de, in naaststaand artikel, genoemde bekleding is een methode ontwikkeld, waarbij boren in het staal overbodig is.

Zoals onderstaande afbeelding weergeeft, worden bandstalen strippen (25x2 mm²) gebruikt, die hart op hart 450 mm om de flenzen van het staalprofiel zijn geklemd. De schroefgaten moeten ruim of sleuvend zijn om eventuele krimp te kunnen opvangen.
Rondom het profiel moet tenminste 3 mm vrij worden gehouden in verband met mogelijke krimp van het hout. De houten delen sluiten met een tandverbinding in elkaar en moeten worden verlijmd.

hout op staal

De vereiste houtdikte hangt af van de afmetingen van het gebruikte staalprofiel en van de geiste brandwerendheid, maar mag niet minder zijn dan 20 mm

Voor de brandwerende bekleding van bijvoorbeeld een staalprofiel HE200B moet de minimale houtdikte 34 mm zijn voor een brandwerendheid van minimaal 60 minuten.
De invloed van het toegepaste staalprofiel geeft men weer met de profielfactor F/A. Hierbij zijn:
F
het ontwikkelde oppervlak in m² van het staalprofiel per strekkende meter, gemeten langs de binnenzijde van de bekleding let op! (niet te verwarren met het verfoppervlak van het staalprofiel);
A
de staalinhoud in m³ per strekkende meter staalprofiel.

Zie onderstaand tabel profielfactor van hierboven getoonde omkledings voorbeeld en bijbehorende ontwerpgrafiek ter bepaling van de houtdikte.

hout op staal
 


Bouwkundig detailleren voor tekenaar en ontwerper:
dd: 12-05-2015

 

 
klik hier om naar boven te gaan