Zum Hauptinhalt springen

I13: Diversen brandveiligheid

FAQs over het onderwerp I Diversen brandveiligheid

Is een verbinding met smeltbouten betrouwbaar? Waar zijn ze te koop?

Een bestek voor een hal geeft aan dat ter plaatse van de aansluiting met een brandwerende wand in de staalconstructie smeltbouten moeten worden toegepast. Is dat wel een betrouwbare verbinding? En waar zijn deze smeltbouten te koop?

De bedoeling van zogeheten smeltbouten (ook wel brandbouten of breekbouten genoemd) is dat de verbinding bij hoge temperatuur zijn verbindende functie verliest. Een bekende toepassing zijn de kunststof smeltankers bij brandwanden. Dit anker koppelt de wand aan de staalconstructie (aan weerszijden van de wand), maar verliest bij brand zijn sterkte. Wanneer de staalconstructie aan de brandzijde bezwijkt, blijft de staalconstructie aan de andere (koude) zijde de wand steunen.

Smeltbouten met een constructief betrouwbaar gedrag (bij kamertemperatuur én bij brand) voor verbindingen in een staalconstructie zijn echter niet verkrijgbaar. De vergelijking met smeltankers in brandwanden (waar slechts beperkte steunkrachten moeten worden overgebracht) gaat niet op. Er bestaan wel kunststof bouten in zeer beperkte diameters van polyamide PA 6.6. Deze bouten zijn echter niet geschikt voor het betrouwbaar overbrengen van krachten bij gewone belastinggevallen. De gewenste ontkoppeling van bouwdelen bij brand moet daarom worden opgelost via een slimme nok (Bouwen met Staal 139, 150 en 153) of door de krachten door te voeren en op te nemen in het koude compartiment (Bouwen met Staal 158).

---

Deze vraag is eerder verschenen in de rubriek Vraag & Antwoord in Bouwen met Staal 169 (december 2002).

Hoe bepaal ik de permanente vuurbelasting?

Regelmatig lees ik dat bij een project de brandwerendheidseis van de hoofddraagconstructie met 30 minuten mag worden verminderd wanneer de permanente vuurbelasting lager is dan 500 MJ/m2 (dat is ongeveer 25 kg vurenhout per m2). Maar hoe moet ik deze vuurbelasting bepalen?

De permanente vuurbelasting wordt bepaald volgens NEN 6090. In deze norm staat een tabel met de verbrandingswaarde (in MJ/kg) van een groot aantal bouwmaterialen. Van alle brandbare bouwmaterialen die in het gebouw worden toegepast moeten het gewicht worden vermenigvuldigd met de verbrandingswaarde en daarna worden opgeteld. Dit totaal moet worden gedeeld door het netto vloeroppervlak om de permanente vuurbelasting te vinden (in MJ/m2).

In principe moeten alle vergunningplichtige brandbare bouwdelen worden meegerekend, inclusief de omhullende constructies. Plafonds, leidingen, installaties en stopcontacten bijvoorbeeld die aanwezig zijn om te voldoen aan een eis in het Bouwbesluit moeten dus worden meegerekend. Alle onderdelen die pas in de afbouwfase worden aangebracht denk aan plinten, plafonds en binnendeuren hoeven niet te worden meegerekend. Alle voorzieningen die niet in de bouwaanvraag hoeven worden opgenomen (om aan een bepaalde eis te voldoen) gelden ook niet als permanente vuurbelasting.

In dit kader is het aan te bevelen om niet meer bouwdelen in de bouwaanvraag op te nemen dan strikt nodig is. Zo horen de nietdragende scheidingswanden in een verblijfsgebied niet tot de permanente vuurbelasting, evenals de inventaris, het behang en de vloerbedekking. Echter niet-dragende scheidingswanden buiten een verblijfsgebied moeten wél worden meegerekend, ongeacht of ze strikt genomen nodig zijn om aan enig bouwvoorschrift te voldoen. Isolatie in scheidingsconstructies (gevels, daken, beganegrondvloer) moet ook worden meegerekend, tenzij kan worden aangetoond dat deze isolatie geen bijdrage kan leveren aan de brand. Hetzelfde geldt bijvoorbeeld voor instortvoorzieningen (leidingen) in betonvloeren.

---

Deze vraag is eerder verschenen in de rubriek Vraag & Antwoord in Bouwen met Staal 154 (juni 2000).

Op welke wijze is te beoordelen of een staalconstructie na brand nog bruikbaar is?

Als eenvoudige, handzame én betrouwbare stelregel geldt: als het staal geen zichtbare, blijvende vervorming heeft ondergaan na brand, hoeft de constructie niet te worden vervangen. Als constructiestaal wordt verhit tot 600 C of hoger daalt de sterkte tot 47% en de stijfheid tot 31% van de waarde bij 20 C (kamertemperatuur). Doorgaans zullen constructies die zijn verhit tot temperaturen van meer dan 600 C een aanzienlijke blijvende vervorming vertonen. Warmgewalste profielen die na verhitting tot 600 C weer afkoelen, krijgen hun oorspronkelijke mechanische eigenschappen weer terug. Dat betekent dat een staalconstructie na brand volledig herbruikbaar is wanneer er geen vervormingen te zien zijn. Veranderingen in de kristalstructuur van staal treden namelijk pas op bij een temperatuur van ongeveer 735 C. Zelfs staal dat tot 900 é 1000 C is verhit geweest, bezit na afkoeling nog ruim 90% van de oorspronkelijke sterkte. Deze waarden hebben betrekking op normaliserend gewalst staal; voor thermo-mechanisch gewalst staal (TM) gelden wat lagere temperaturen.

Voorzichtigheid is echter geboden bij koudgevormde onderdelen, zoals bouten en ankers. Hiervan neemt de sterkte al bij veel lagere temperaturen af. Als de maximale staaltemperatuur niet kan worden vastgesteld (bijvoorbeeld doordat het zink of de verf niet zijn gesmolten), is het raadzaam de bouten te vervangen in de gebieden waar de temperatuur het hoogst is geweest of waar de vervormingen het grootst zijn. Zonodig is door proeven vast te stellen welke bouten moeten worden vervangen.

Bij een staalconstructie die (door een isolerende bekleding) tegen brand is beschermd, blijft de temperatuur van het staal vrijwel altijd onder de grens van 600 C en is de staalconstructie volledig herbruikbaar. De bekleding die door brand of door het blussen is beschadigd, moet wel worden vervangen. In de meeste gevallen is dat goed mogelijk.

---

Deze vraag is eerder verschenen in de rubriek Vraag & Antwoord in Bouwen met Staal 135 (april 1997).

Mag een verzekeringsmaatschappij een oplossing van smeltankers bij een brandwand afkeuren?

Een distributiecentrum moet worden gecompartimenteerd door een scheidingswand met een brandwerendheid van 240 minuten. De constructeur wil een dubbele rij kolommen aanbrengen aan beide zijden van de brandwand en de wand aan de kolommen koppelen via smeltankers: een vrij gebruikelijke oplossing. De verzekeringsmaatschappij wijst dit voorstel echter resoluut af. Is deze afwijzing gegrond?

Formeel wel. Een verzekeraar is in het bouwproces een private partij en kan daarom aan een klant haar voorwaarden opleggen. Het is vervolgens aan de klant om dat al of niet te accepteren. Echter niet alle verzekeraars beoordelen een constructieve oplossing op dezelfde wijze. Sommige maatschappijen accepteren het gebruik van smeltankers, anderen weer niet. Het loont vaak de moeite met een verzekeraar te onderhandelen op basis van onderbouwde argumenten. Geeft de verzekeraar zelf wel aan hoe de brandwand dan wel moet worden gedetailleerd wanneer er geen verbinding met de staalconstructie via smeltankers is toegestaan? Een wand die in de fundering is ingeklemd één van de alternatieven ondergaat bij brand grote thermische krommingen en is technisch gezien niet te verkiezen boven een wand van bijvoorbeeld cellenbeton en smeltankers. Verzekeraars erkennen dat een wand van cellenbeton met smeltanker in de praktijk heel effectief kan zijn, maar laten in het midden of er ook gevallen bekend zijn waarin dit niet zo is. Zie bijvoorbeeld Aon Inzicht herfsteditie 2005, p. 10-11: het kwartaalbericht van verzekeraar Aon op www.aon.com/nl/nl/about/ publicaties.

---

Deze vraag is eerder verschenen in de rubriek Vraag & Antwoord in Bouwen met Staal 208 (april 2009).

Is het terecht dat de brandweer eist dat de kolommen van een fabriekshal brandwerend worden bekleed?

Een vrijstaande fabriekshal bestaat uit een brandcompartiment van 850 m2 en staat op 7 m van de perceelgrens. De staalconstructie bestaat uit geschoorde portalen. De brandweer eist dat de stalen kolommen brandwerend worden bekleed. Is dat terecht?

Nee. Een fabrieks- of productiehal is een industriefunctie. Voor een dergelijke gebruiksfunctie worden aan de kolommen uitsluitend eisen gesteld aan de brandwerendheid met betrekking tot bezwijken indien de kolommen deel uitmaken van:

de hoofddraagconstructie bij brand en er tevens een vloer van een verblijfsgebied aanwezig is dat hoger ligt dan 5 m boven het meetniveau;

een bouwconstructie van een rookvrije vluchtroute; of

een scheidingsconstructie waarvoor een eis geldt met betrekking tot de weerstand tegen branddoorslag en brandoverslag (wbdbo) en aan deze eis niet wordt voldaan ten opzichte van een identiek fictief gebouw dat spiegelsymmetrisch ligt ten opzichte van de perceelgrens.

De fabriekshal is vrijstaand en bestaat uit één brandcompartiment. Het bezwijken van een kolom kan daarom niet leiden tot het bezwijken van een niet in dit brandcompartiment gelegen bouwconstructie (vloer). Er is dus geen hoofddraagconstructie onder brandomstandigheden. De hal bestaat uit één rookcompartiment, zodat zich in de fabriek derhalve geen rookvrije vluchtroutes bevinden.

Tot slot gaat het hier om een vrijstaande hal, waarbij voor de brandveiligheid uitsluitend de weerstand tegen brandoverslag van belang is. Aangezien de kleinste afstand tot de perceelgrens meer bedraagt dan 5 m en de gebruiksoppervlakte kleiner is dan 1000 m2, kan ervan worden uitgegaan dat de afstand voldoende is voor een weerstand tegen brandoverslag van 60 minuten. Zie ook het artikel Nieuwe NEN 6068 biedt meer ruimte in Bouwen met Staal 181.

---

Deze vraag is eerder verschenen in de rubriek Vraag & Antwoord in Bouwen met Staal 210 (augustus 2009).

Door wie moet de kritieke staaltemperatuur en de dikte van de brandwerende bekleding worden uitgerekend?

Op de bestekstekeningen van een kantoorgebouw geeft het ingenieursbureau bij elk onderdeel van de draagconstructie aan wat de brandwerendheidseis is. Het wordt dan aan de aannemer of aan de leverancier van de brandwerende materialen overgelaten om de kritieke staaltemperatuur te bepalen en de dikte van de brandwerende bekleding (beplating of coating) te berekenen. Is dit een correcte werkwijze?

De beschreven werkwijze komt in de Nederlandse praktijk helaas vaak voor. Het ingenieursbureau rekent het dan niet tot zijn taak de constructieve veiligheid bij brand mee te nemen. Vaak wordt dit onderdeel zelfs contractueel uitgesloten. De constructeur laat dan het bepalen van de kritieke staaltemperatuur over aan andere partijen. Maar om dat goed te kunnen doen, is specifieke informatie nodig over de krachtsverdeling in de constructie, bijvoorbeeld om de belastinggraad van de onderdelen van de constructie te berekenen. Wanneer de kritieke temperatuur niet door het ingenieursbureau wordt opgegeven, doet de leverancier meestal een veilige aanname, waarbij in de meeste gevallen een te dure bekleding wordt aangebracht. Hierdoor betaalt de opdrachtgever uiteindelijk te veel voor zijn gebouw. Soms wordt echter een te hoge kritieke temperatuur aangehouden. Dat leidt mogelijk tot een scherpere offerte, maar ook tot een onvoldoende veilige oplossing.

Doorgaans levert het ingenieursbureau de informatie in de vorm van de hoofdberekening. Met de TGB 1990 was het nog relatief eenvoudig om op basis van de unity check en met een gemiddelde veiligheidsfactor voor elk element de belastinggraad te bepalen. Echter met de Eurocode werkt deze aanpak nog uitsluitend voor elementen belast op trek en op buiging zonder kip. Het is daarom het meest logisch dat de constructeur de kritische staaltemperatuur bepaalt. Hij kent immers de belastingen op en de krachtsverdeling in de constructie. Van een leverancier van brandwerende materialen mag niet worden verwacht dat hij de constructie kan uitrekenen.

In het Brandinformatiesysteem van Bouwen met Staal zie www.brandveiligmetstaal.nl staan onder kantoren/draagconstructies een aantal spreadsheets, waarmee op eenvoudige wijze de kritieke staaltemperatuur voor liggers en kolommen kan worden berekend volgens de Eurocode.

---

Deze vraag is eerder verschenen in de rubriek Vraag & Antwoord in Bouwen met Staal 214 (april 2010).

NEN 6702 definieerde het begrip 'hoofddraagconstructie bij brand'. Waar in de Eurocode is dit begrip nu omschreven?

Op 1 april 2012 is het Bouwbesluit 2012 in werking getreden en is tevens NEN 6702 komen te vervallen. Deze laatste norm definieerde het begrip 'hoofddraagconstructie bij brand'. Waar in de Eurocode is dit begrip nu omschreven?

Nergens! De Eurocode kent het begrip 'hoofddraagconstructie bij brand' niet en geeft dus ook geen definitie hiervan; ook niet in de Nationale Bijlagen. Het Bouwbesluit 2012, art. 2.10 omschrijft de brandwerendheidseisen voor constructies en geeft ook aan voor welke constructies deze eisen gelden. Overigens zijn de brandwerendheidseisen (in minuten) ogenschijnlijk ongewijzigd gebleven ten opzichte van het Bouwbesluit 2003, maar er zijn toch verschillen. In het Bouwbesluit 2012 is de nodige nuance verloren gegaan, maar in grote lijnen komt de inhoud op hetzelfde neer, namelijk dat de gestelde eisen uitsluitend gelden voor constructies waarvan het bezwijken leidt tot voortschrijdend bezwijken (buiten het brandcompartiment). De letterlijke tekst: 'Een bouwconstructie van een gebruiksfunctie met een vloer van een gebruiksgebied hoger dan 5 m boven het meetniveau of lager dan 5 m onder het meetniveau bezwijkt bij brand in een brandcompartiment waarin de bouwconstructie niet ligt, niet binnen 90 minuten door het bezwijken van een bouwconstructie binnen of grenzend aan het brandcompartiment.' In het Bouwbesluit 2012 is elke woning een brandcompartiment, zodat voor woongebouwen de eisen niet hetzelfde zijn als in het Bouwbesluit 2003. Dat geldt ook voor vluchtroutes binnen een subbrandcompartiment, waarvoor nu eisen gelden die voorheen niet bestonden. Wanneer er geen sprake is van een 'hoofdraagconstructie bij brand' kunnen er ook met het Bouwbesluit 2012 eisen worden gesteld aan de constructie, bijvoorbeeld om brandoverslag (wbdbo) via de gevel te verhinderen of om veilig vluchten mogelijk te maken. Zo moet bijvoorbeeld een trappenhuis als onderdeel van een beschermde vluchtroute 30 minuten overeind blijven (bij brand in kantoren). Dat betekent in de meeste gevallen ook een brandwerendheidseis van 30 minuten voor de gewone bouwconstructie.

---

Deze vraag is eerder verschenen in de rubriek Vraag & Antwoord in Bouwen met Staal 226 (april 2012).

Is de werking van de kantelnok wel te garanderen als de liggers eerst langer worden door de hogere temperatuur?

In Nederland zijn veel bedrijfshallen uitgevoerd met zogenaamde kantelnokken bij brandscheidingen. Volgens de literatuur moet de kantelnok gaan werken als de stalen liggers gaan doorhangen door de brandbelasting. In werkelijkheid zullen de liggers door de hogere temperatuur eerst langer worden en daarna pas doorhangen. Is een goede werking van de kantelnok dan wel te garanderen?

Ondanks het vele gebruik is de werking van de kantelnok nog nooit proefondervindelijk geanalyseerd. Het blijft bij een kwalitatieve analyse waarbij de werking aannemelijk kan worden gemaakt, maar niet kan worden gegarandeerd (evenals vele andere aspecten tijdens brand). Tijdens brand zullen de stalen liggers inderdaad eerst uitzetten (een ligger van 25 m zal 60 mm verlengen bij 200 °C), daarna zal de ligger al vrij snel doorbuigen. De elasticiteitsmodulus van staal neemt al af vanaf 100 °C. Bij voldoende speling tussen het uiteinde van de ligger en de wand is er geen enkel probleem te verwachten. Als de speling gering is, zal de constructie zich gaan zetten, maar daarna zal de ligger toch van de nok afvallen door het doorbuigen van de ligger. De verlenging van de ligger zal dus een goede werking van de kantelnok niet in de weg staan. Als de ligger aan de andere zijde (gevel) vrij kan vervormen is speling in het kantelnokdetail van de wand uiteraard niet nodig. Hetzelfde geldt wanneer de krachten door verhinderde uitzetting aan de koude zijde van de wand kunnen worden opgenomen.

---

Deze vraag is eerder verschenen in de rubriek Vraag & Antwoord in Bouwen met Staal 233 (juni 2013).