Bouwkundig detailleren voor tekenaar en ontwerper:
Brandwerendheid van skelet en draagstructuur.
In het onderwerp draagstructuur stelden we dat de bepaling van de keuze van skelet en draagstructuur een samenspel is tussen opdrachtgever, architect en constructeur en dat die keuze mede bepalend is voor cq afhankelijk is van het definitieve ontwerp.
In dit onderdeel gaan we hier verder op in en bespreken met name de brandtechnische uitvoering.
Voor de volgende onderwerpen ga naar:
brandveiligheid algemeen;
brandeigenschappen;
brandeigenschappen en regelgeving;
constructiegedrag (brandwerendheid);
bouwbesluit;
Brandveiligheid algemeen:
De brandveiligheid laat zich opdelen in twee belangrijke begrippen te weten, reactie op brand en brandwerendheid.Reactie op brand is een materiaal c.q. producteigenschap. Daarentegen heeft de brandwerendheid van een product betrekking op de gehele constructie (de wijze waarop het product daadwerkelijk in het gebouw verwerkt zal gaan worden).
Ontegenzeggelijk kan een materiaal dat als reactie op brand per definitie onbrandbaar is, in een brandwerendheidstest totaal ongeschikt blijken te zijn.
Een simpel voorbeeld hiervan is lood, per definitie onbrandbaar, echter een gevel opgetrokken uit loden platen zal bij brand al snel smelten en zijn scheidende functie verliezen.
Dit toont reeds aan dat de mate van "onbrandbaarheid" van een materiaal slechts één aspect is van een brandveilige constructie. Veel bepalender is hoe de verschillende materialen in een samenstelling ten opzichte van elkaar geordend zijn en hoe dit zich gedraagt bij hoog oplopende temperaturen.
Met andere woorden is er een "brandveilige constructie"gerealiseerd en is dit objectief aangetoond.
Dit betekent ook dat bijvoorbeeld een volledig uit onbrandbare materialen (bv. glas- en steenwol) samengestelde opbouwgevel niet noodzakelijkerwijs en zeker niet automatisch, als brandveilig kan worden beoordeeld. Immers de gehele constructie is maatgevend en niet de gebruikte materialen.
Brandeigenschappen:
Voor het ontstaan van een brand moet aan een drietal voorwaarden worden voldaan:- de toetreding van zuurstof;
- de ontbrandingstemperatuur van het brandbare materiaal;
- het ontstaan van de activering.
De meeste branden ontstaan als de ontbrandingstemperatuur van de bouwmaterialen is bereikt. De bouwmaterialen kunnen dan spontaan gaan branden en hierbij ontstaat de kans op razendsnelle uitbreiding van de brand.
De uitbreiding van een brand is afhankelijk van:
- brandvoortplanting;
- branddoorslag;
- brandoverslag.
Brandeigenschappen en regelgeving:
In de regelgeving vinden we de brandeigenschappen van een materiaal terug in de begrippen"bijdrage tot de brandvoortplanting" en "rookproductie".
Bijdrage tot brandvoortplanting:
Eigenschap van een bouwmateriaal die van invloed is op de snelheid van brandvoortplanting, vastgesteld op grond van twee proeven volgens NEN 6065, namelijk:- bepaling van de vlamuitbreiding van het materiaal;
- bepaling van de bijdrage tot vlamoverslag van het materiaal.
Klasse 1 is voor materialen met een zeer geringe bijdrage aan de brandvoortplanting, klasse 5 is voor materialen met een grote bijdrage. Materialen van deze laatste klasse mogen daarom niet onbeschermd worden toegepast.
De rookproductie van een materiaal wordt bepaald volgens NEN60066 (Bepaling van de rookproductie bij brand van bouwmateriaal).
Bijdrage tot vlamoverslag:
Maat voor de ontvlambaarheid van een materiaal, vastgesteld op grond van een van de twee proeven volgens NEN 6065, die dienen ter bepaling van de `bijdrage tot brandvoortplanting' (zie aldaar).Toelichting: De intensiteit van de vlamoverslag wordt aangeduid met de klassen 1 tot en met 4. Materialen van de klassen 1 tot en met 3 noemt men `niet gemakkelijk ontvlambaar', die van klasse 4 `gemakkelijk ontvlambaar'.
Voor de bovenzijde van vloeren is tevens NEN1775 (Bepaling van de bijdrage tot brandvoortplanting van vloeren.) voorgeschreven.
Euro brandklassering
De harmonisatie van brandproeven heeft geleid tot een nieuwe Europese klassering van het brandgedrag van bouwproducten.Waar in de verschillende Europese landen voorheen tientallen brandproeven bestonden met verschillende uitvoeringen, beoordelingscriteria, interpretaties en klasseringssystemen, is dat nu rechtgetrokken. In de nieuwe situatie zijn deze in alle lidstaten gelijk. Deze klassering moet door alle Europese lidstaten worden gehanteerd. Dat betekent echter niet dat in ieder land het veiligheidsniveau gelijk zal zijn. Iedere lidstaat mag zelf in zijn regelgeving bepalen welke producten waar mogen worden toegepast en welke brandklasse men daarvoor geschikt vindt. Maar algemeen geldt: hoe hoger de klasse, hoe veiliger het product.
Transponeringstabel
De Nederlandse brandklassen lopen op van een zeer zwakke bijdrage aan brandvoortplanting (klasse 1) tot een zeer sterke bijdrage aan brandvoortplanting (klasse 4).De Europese bepalingsmethode omvat meerdere beproevingen. Het slechtste resultaat van deze proeven is maatgevend. Aan de hand van het testresultaat wordt een materiaal ingedeeld in één van zeven Euroklassen: A1, A2, B, C, D, E en F. Hierbij staat A1 voor onbrandbaar, F betekent uiterst brandbaar.
Het Bouwbesluit (2003) stelt de eisen volgens de Nederlandse brandklassen. In het nieuwe Bouwbesluit maken ze plaats voor de Europese brandklassen. Zolang het nieuwe Bouwbesluit nog niet in werking is getreden, zijn de eisen in Nederlandse brandklassen om te zetten naar de eisen in Europese klassen met behulp van de transponeringstabel in de Regeling Bouwbesluit.
zie tabellenRook- en druppelvorming
Behalve de klassering A1 tot en met F, die straks verplicht op het CE-merk van het product moet komen te staan, zal ook op het label aangegeven moeten worden wat de klassering van het product is ten aanzien van rookontwikkeling en druppelvorming.
Er wordt onderscheid gemaakt tussen drie klassen:
S1: Geringe rookproductie;
S2: Gemiddelde rookproductie;
S3: Grote rookproductie.
Ditzelfde geldt ook voor de vorming van brandende druppels. Zij zijn een gevaar voor het ontstaan van nieuwe brandhaarden op andere plaatsen en tevens een direct gevaar voor personen en reddingswerkers.
Ook hier wordt onderscheid gemaakt tussen drie klassen:
D0: Geen productie van brandende delen;
D1: Delen branden korter dan 10 seconden;
D2: Delen branden langer dan 10 seconden.
A1 geclassificeerde bouwproducten, zoals steenwol, kennen per definitie geen rookontwikkeling of/en druppelvorming.
Constructiegedrag (brandwerendheid):
Bij de rekenkundige bepaling van de brandwerendheid kijkt men vrijwel altijd naar de elementen afzonderlijk. Elk element moet aan de vereiste brandwerendheid voldoen, onafhankelijk van de samenhang in de totale constructie. Objectief gezien heeft een statisch complexe constructie (de statische krachten in de constructie liggen zeer ingewikkeld) een veel grotere brandwerendheid dan een statisch minder complexe: na het bezwijken van elementen nemen andere elementen de draagfunctie over.
Denk hierbij bijvoorbeeld aan bolvormige koepels met een geodetische staafverdeling.
In dit onderdeel betreffende de "bouwkundige brandwerendheid" hebben we het steeds over de statisch minder complexe constructies.
voor hout het onderwerp "Het gedrag van hout bij brand" bij het onderdeel "materialiserig".
voor staal het onderwerp "Het gedrag van staal bij brand" bij het onderdeel "materialiserig".
voor beton het onderwerp "Het gedrag van beton bij brand" bij het onderdeel "materialiserig".
voor gipsplaat het onderwerp "Het gedrag van gipsplaat, etc. bij brand" bij het onderdeel "materialiserig".
Een volledig ontplooide brand stuwt de temperatuur in de ruimte op tot 800-1000º C. Hierdoor kan de draagkracht van de constructie in gevaar komen. Wanden, vloeren en deurconstructies kunnen ook hun scheidende functie verliezen, met als gevolg uitbreiding van de brand naar andere ruimten.
De constructie-eigenschappen zijn in de normering opgenomen onder het begrip ‘brandwerendheid’ van de constructie. Het betreft de verhittingsduur in minuten, waaraan een bouwdeel onder een voorgeschreven belasting weerstand biedt tegen verhitting volgens de zogenaamde standaard-brandkromme.
bron van voorbeeld standaardbrandkromme: documentatie Rockwool 1991/92
-
Al naar de functie van een bouwdeel onderscheiden we:
- ‘brandwerendheid op bezwijken’ (b.v. een kolom)
- en ‘brandwerendheid met betrekking tot de scheidende functie’ (b.v. een binnendeur constructie).
Bij bouwdelen met zowel een dragende als scheidende functie gelden voor beide aspecten eisen.
De voorschriften omschrijven de brandwerendheidseisen als een tijdsperiode in minuten afhankelijk van de grootte en het gebruik van een gebouw.
Deze vereiste tijdsperiode houdt, zoals hierboven reeds is beschreven, niet direct verband met de duur van een werkelijke brand of de benodigde tijd voor mensen om te vluchten, maar is een maat voor de vereiste weerstand tegen bezwijken door een brand van een constructie-element onder standaard laboratorium omstandigheden.
De geëiste brandwerendheidseisen kunnen bij gebruik van sprinklers worden verlaagd.
Voorbeeld constructie keuze i.v.m. brandwerendseisen:
Naaststaand figuur geeft twee scharnierliggers (gerberliggers) weer: A en B.
Het bezwijken van bijvoorbeeld het eerste element X in ligger A leidt tot het bezwijken van alle elementen rechts ervan (zogenaamde voortschrijdende instorting): de scharnierligger past in de definitie van de hoofddraagconstructie.
Het bezwijken van bijvoorbeeld element Y in ligger B is slechts lokaal. Vanuit het oogpunt van brandwerendheidseisen is ligger B dus te verkiezen boven ligger A
Bouwbesluit:
Het vereiste niveau van brandveiligheid van gebouwen en de brandwerendheid van constructies als onderdeel daarvan ligt vast in de Nederlandse bouwregelgeving, in de vorm van prestatie-eisen. Deze eisen zijn materiaalafhankelijk en uniform voor heel Nederland.Per constructiemateriaal is er een NEN-norm voor het berekenen van de brandwerendheid.
Hierdoor is brand een 'belastinggeval', net als wind- en sneeuwbelasting.
Het Bouwbesluit stelt eisen aan de brandwerendheid van hoofddraagconstructies (op bezwijken). Het bezwijken van deze draagconstructie door brand resulteert namelijk in voortschrijdend bezwijken van het gehele gebouw; het 'kaarthuiseffect'.
De eisen van hoofddraagconstructies van utiliteitsgebouwen zijn afhankelijk van de gebouwhoogte en de gebruiksfunctie.
M.a.w. afhankelijk van de functies die in het gebouw worden uitgeoefend verschillen de prestatie-eisen voor de aanwezige gebouwonderdelen.
Zie voor verdere uitleg bij het onderdeel "brandwerendheid (voorschriften)".
Naast eisen voor de hoofddraagconstructie, kunnen er eisen gelden voor de overige draagconstructie.
Bijvoorbeeld voor het in stand houden van een rookvrije vluchtroute, voor brandcompartimentering of tegen brandoverslag naar andere gebouwen.
Constructiedelen die hierbij een functie vervullen, moeten doorgaans 30 minuten brandwerend zijn.
Volgens het gelijkwaardigheidbeginsel mag van een gestelde prestatie-eis worden afgeweken, mits voorzien wordt in alternatieve maatregelen die leiden tot een veiligheidsniveau dat met de prestatie-eis wordt beoogd.
Zie voor de exacte eisen het thans geldende bouwbesluit.
Hoe om te gaan met het Bouwbesluit bij niet standaard gebouwen:
als voorbeeld het artikel "Is er bij een atrium sprake van een besloten of niet-besloten ruimte?
bij het onderwerp "Atrium, etc." van het onderdeel "ontwerpelementen - interieur divers".
En de bij de verwijzing naar externe sites van derden, vermelde site van atrium (niet-besloten ruimten)
Virtuele brandcompartimenten
Door intensief ruimtegebruik verdwijnen steeds meer gebruikfuncties onder het maaiveld. Vooral parkeergebouwen gaan ondergronds. Deze tendens houdt gelijke tred met de toename van het gebruiksoppervlak waardoor meer en meer de maximale brandcompartimentsgrens van 1000 m2 wordt overschreden. Via een beroep op het gelijkwaardigheidsbeginsel behoort het mechanisch ventileren van gesloten parkeergarages dan tot de mogelijkheden.Bouwkundig detailleren voor tekenaar en ontwerper:
dd: 02-07-2016 ( atrium verwijzing 09-2019
| extra informatie behorende bij: | Brandeigenschappen en regelgeving: |
|
De Nederlandse brandklassen lopen op van een zeer zwakke bijdrage aan brandvoortplanting (klasse 1) tot een zeer sterke bijdrage aan brandvoortplanting (klasse 4).
Bij vloeren en tredevlakken is het gedrag van de brandvoortplanting anders dan bij wanden. Daarom is voor de bepaling van de bepaling aan de de voortplanting een aparte beproevingsmethode ontwikkeld.
Een vloer of tredevlak moet ten minste behoren tot klasse T3 en bij een vluctweg ten minste tot klasse T1.
In de Europese bepalingsmethode wordt een materiaal ingedeeld in één van zeven Euroklassen: A1, A2, B, C, D, E en F. Hierbij staat A1 voor onbrandbaar, F betekent uiterst brandbaar.
Transponeringstabel voor omzetten eisen Nederlandse brandklassen naar de eisen in Europese klassen.
