Transcriptie

1 Brandveiligheid hoge gebouwen in Een nieuwe benadering (achtergronddocument)

2

3 Herziening praktijkrichtlijn Brandveiligheid in hoge gebouwen Een nieuwe benadering (achtergronddocument) i.o.v. SBR Postbus BV ROTTERDAM Nieman Raadgevende Ingenieurs BV Vestiging Zwolle Dr. Van Lookeren Campagneweg 16 Postbus DC ZWOLLE T (038) F (038) info@nieman.nl Datum 19 juli 2012 Projectnummer z080302aa Rapportnummer Wz080302A05.rhe

4

5 Opdrachtgever SBR Postbus BV ROTTERDAM T (010) F (010) vertegenwoordigd door: ir. W. Verburg Omschrijving project Brandveiligheid in hoge gebouwen (achtergronddocument) Een nieuwe benadering Projectnummers Nieman z080302aa Datum 19 juli 2012 Versie CONCEPT Uitgevoerd door Nieman Raadgevende Ingenieurs BV Vestiging Zwolle ir. R.A.P. van Herpen FIFireE Het rapport omvat: 29 pagina s en 1 bijlage

6 Brandveiligheid in hoge gebouwen Adviesburo Nieman B.V. 6 van 30

7 Adviesburo Nieman B.V. Brandveiligheid in hoge gebouwen Samenvatting SBR heeft Nieman Raadgevende ingenieurs opdracht gegeven om de SBR- Praktijkrichtlijn "Brandveiligheid in hoge gebouwen".te herzien. De reden hiervoor is dat door verschillende marktpartijen commentaar is geleverd op de huidige richtlijn, naar aanleiding van ervaringen die met de richtlijn zijn opgedaan. Dit commentaar is geïnventariseerd en gevalideerd in rapport Wz080302A01.sdr (Drost-Hofman et al; 2010). Hieruit blijkt dat veel van het commentaar kan worden ondervangen door een risicogebaseerde benadering toe te passen voor de dimensionering van brandveiligheidsvoorzieningen in hoogbouw. Hieraan is in rapport Wz080302A02.rhe (van Herpen; 2010) een uitwerking gegeven op basis van principes van fire safety engineering. Dat houdt in dat gebruik gemaakt is van projectspecifieke kenmerken voor het gebouw en het gebruik ervan. Om die projectspecifieke kenmerken te kunnen waarderen is een natuurlijk brandconcept toegepast in plaats van de standaard brandkromme. Hoewel dit fysisch realistisch is, werd hierdoor een zodanig grote afhankelijkheid van projectspecifieke parameters geïntroduceerd dat dit conflicteerde met het doel: een generiek toepasbare handreiking waarin het voorzieningenniveau met betrekking tot brandveiligheid in hoogbouw vastligt. Een poging om die afhankelijkheid te elimineren door altijd rekening te houden met de meest conservatieve uitgangspunten en randvoorwaarden bleek tot een zeer hoog voorzieningenniveau te leiden. Dit is onwenselijk, er bleek geen draagvlak te bestaan voor een dergelijke uitwerking. In het onderhavige rapport wordt daarom een meer kwalitatieve risicobeschouwing gehanteerd. In aansluiting op de publiekrechtelijke regelgeving worden de volgende risicodoelen onderscheiden: Instandhouding omgeving (buurpercelen); Instandhouding draagstructuur (gebouw); Instandhouding compartimentsscheidingen; Instandhouding vluchtroutes; Instandhouding aanvalsroutes. Omdat de publiekrechtelijke regelgeving geen risicoprofiel kent, moet worden geëxtrapoleerd vanuit een referentiesituatie die voldoet aan de publiekrechtelijke regelgeving naar de hoogbouwsituatie. De essentie van deze extrapolatie is dat het risico in de hoogbouwsituatie vergelijkbaar is met dat in de referentiesituatie. De extrapolatie wordt generiek toegepast, dat wil zeggen dat de risicobeschouwing kwalitatief is zonder waardering van projectspecifieke parameters daarin. De beschouwing is daarmee zuiver een extrapolatie vanuit de publiekrechtelijke regelgeving en volgt niet de principes van fire safety engineering. Dat houdt in dat ook het voorzieningenniveau voor hoogbouw, zoals dat weergegeven in in tabel 4.1 (hoofdstuk 4), in Bouwbesluittermen is gedefinieerd. 7 van 30

8 Brandveiligheid in hoge gebouwen Adviesburo Nieman B.V. Dit achtergronddocument leidt tot een nieuwe Handreiking brandveiligheid in hoge gebouwen, dat in samenhang met de NTA (2010) voor constructieve veiligheid hoogbouw en de NTA (2010) voor ontvluchting hoogbouw van het Convenant Hoogbouw kan worden gebruikt. Zwolle, 19 juli 2012 Nieman Raadgevende Ingenieurs B.V. 8 van 30

9 Adviesburo Nieman B.V. Brandveiligheid in hoge gebouwen Inhoudsopgave Pagina Samenvatting 7 Hoofdstuk 1 Inleiding 11 Hoofdstuk 2 Een andere visie op veiligheid Introductie Veiligheidsdoelen Doelkwantificering 14 Hoofdstuk 3 Kwalitatieve beschouwing van veiligheidsrisico s Kansen Effecten Risico en veiligheid Ontruimingsconcepten Installatietechnische en organisatorische aspecten 24 Hoofdstuk 4 Uitwerking brandveiligheid in hoogbouw Algemeen Generieke aanpak met risico-afweging Concretisering veiligheidsniveau 26 Bibliografie: 29 Bijlage 1 Hoogbouwdiagrammen Nederland 9 van 30

10 Brandveiligheid in hoge gebouwen Adviesburo Nieman B.V. 10 van 30

11 Adviesburo Nieman B.V. Brandveiligheid in hoge gebouwen Hoofdstuk 1 Inleiding In maart 2009 heeft SBR aan Nieman Raadgevende Ingenieurs opdracht verleend om de huidige SBR-praktijkrichtlijn Brandveiligheid in hoge gebouwen (juni 2005) te herzien. De reden hiervoor is dat door verschillende marktpartijen commentaar is geleverd op de huidige richtlijn, naar aanleiding van ervaringen die met de richtlijn zijn opgedaan. De commentaren geïnventariseerd en gerubriceerd in rapport Wz080302A01.sdr (Drost-Hofman et al; 2010). Een belangrijk deel van het commentaar betreft het brandveiligheidsniveau dat in de huidige richtlijn wordt nagestreefd. Onduidelijk is hoe dit niveau aansluit op het niveau van de publiekrechtelijke regelgeving (tot 2012: Bouwbesluit en Gebruiksbesluit). Hoge gebouwen (gebouwen met een verblijfsgebiedvloer hoger dan 70 meter boven het meetniveau) vallen namelijk buiten het directe toepassingsgebied van de publiekrechtelijke regelgeving (ook van Bouwbesluit 2012). Hoe de eisen met betrekking tot brandveiligheid voor hoge gebouwen vanuit de regelgeving kunnen worden geëxtrapoleerd is niet duidelijk. Daardoor zijn de brandveiligheidsvoorzieningen in de huidige richtlijn onderhevig aan discussie. In diverse commentaren op de huidige richtlijn is de suggestie gedaan om het brandveiligheidsniveau in hoogbouw risicogericht te definiëren in plaats van prescriptief het voorzieningenniveau voor effectbeheersing vast te leggen (zoals nu het geval is). Aan deze suggestie kan gehoor gegeven worden door in hoogbouw eenzelfde risicoprofiel voor brandveiligheid te hanteren als in de publiekrechtelijke regelgeving. Met andere woorden: het voorzieningenniveau ten aanzien van brandveiligheid in een hoogbouwsituatie leidt tot een veiligheidsrisico dan tenminste vergelijkbaar is met het veiligheidsrisico dat wordt bereikt in een referentiesituatie met het daarbij voorgeschreven voorzieningenniveau (Bouwbesluit 2012). Omdat de bouwregelgeving geen expliciet risicoprofiel kent is in rapport Wz080302A02.rhe (van Herpen; 2010) een methode voorgesteld waarin voor een referentiesituatie het risicoprofiel wordt vastgesteld, dat vervolgens bij extrapolatie naar een hoogbouwsituatie gehandhaafd moet blijven. Voor de referentiesituatie is uitgegaan van een 10 verdiepingen tellend gebouw als mediaan voor het toepassingsgebied volgens Bouwbesluit. Voor de hoogbouwsituatie is uitgegaan van een 50 verdiepingen tellend gebouw (180 a 190 meter hoog). Aan deze methode is in rapport Wz080302A02.rhe (van Herpen; 2010) een uitwerking gegeven op basis van principes van fire safety engineering. Dat houdt in dat in de risicobenadering gebruik gemaakt is van projectspecifieke kenmerken voor het gebouw en het gebruik ervan. Om die projectspecifieke kenmerken te kunnen waarderen is een natuurlijk brandconcept toegepast in plaats van de standaard brandkromme. Met name de opbouw en invulling van de gevels bleek een grote rol te spelen in het natuurlijk brandconcept en daarmee een grote invloed te hebben op de benodigde brandveiligheidsvoorzieningen. De gebruiksfunctie was hierin van ondergeschikt belang. Hoewel dit fysisch realistisch is, werd hierdoor een zodanig grote afhankelijkheid van projectspecifieke parameters geïntroduceerd dat dit conflicteerde met het doel: een generiek toepasbare handreiking waarin het voorzieningenni- 11 van 30

12 Brandveiligheid in hoge gebouwen Adviesburo Nieman B.V. veau met betrekking tot brandveiligheid in hoogbouw vastligt. Een poging om die afhankelijkheid te elimineren door altijd rekening te houden met de meest conservatieve gevelinvulling (d.w.z. leidend tot de hoogste thermische belasting volgens het natuurlijk brandconcept) bleek tot een zeer hoog voorzieningenniveau te leiden (zie de bijbehorende casusrapporten Wz080302A03a.rhe, Wz080302A03b.rhe en Wz080302A03c.rhe; van Herpen; 2010). Dit is onwenselijk, omdat dergelijk conservatieve gevelinvullingen zelden in de praktijk voorkomen en daardoor geen draagvlak hiervoor kon worden gecreëerd. In december 2012 is derhalve besloten om geen projectspecifieke kenmerken in de methode op te nemen, zodat daadwerkelijk een nieuwe generieke handreiking als opvolger van de huidige richtlijn kan worden opgesteld. Dat houdt in dat het natuurlijk brandconcept niet meer kan worden toegepast, zodat weer teruggegrepen moet worden op de standaard brandkromme. Een risicogerichte definitie van het brandveiligheidsniveau in hoogbouw is daarmee niet goed mogelijk. In dit achtergrondrapport wordt daarom een meer kwalitatieve risicobeschouwing gevolgd, op basis waarvan een generiek voorzieningenniveau voor hoogbouw wordt voorgesteld. Het toepassingsgebied betreft hoogbouw met een hoogste verblijfsgebiedvloer tussen 70 en 200 meter boven meetniveau. 12 van 30

13 Adviesburo Nieman B.V. Brandveiligheid in hoge gebouwen Hoofdstuk 2 Een andere visie op veiligheid 2.1 Introductie De publiekrechtelijke bouwregelgeving (i.c. Bouwbesluit 2012) stelt eisen aan onder andere de brandveiligheid van zowel nieuw te bouwen als bestaande bouwwerken. De benodigde prestaties zijn daarbij in grenswaarden vastgelegd. Deze grenswaarden zijn beperkt toepasbaar. Gebouwen met grote brandcompartimenten en ondergrondse en hoge gebouwen vallen buiten het toepassingsgebied. De SBR-richtlijn Brandveiligheid in hoge gebouwen (van der Veek et al; 2005) geeft praktische invulling voor het voorzieningenniveau in hoogbouw waarmee aan het publiekrechtelijke veiligheidsniveau kan worden voldaan. Dat aan een dergelijke richtlijn behoefte is blijkt wel uit de lijst van hoge bouwwerken in Nederland in bijlage 1. Doordat de richtlijn zwaardere eisen aan brandveiligheidsvoorzieningen stelt dan het Bouwbesluit is deze onderhevig aan discussie en commentaar. Een belangrijk deel van het commentaar dat in Wz080302A01.sdr (Drost- Hofman; 2010) is verzameld heeft te maken met discussie over het noodzakelijke niveau van brandveiligheid voor hoogbouw. Het begrip dubbele veiligheid wordt meerdere malen genoemd. Het is evident dat in hoge gebouwen strengere eisen ten aanzien van de brandveiligheid worden gesteld dan in vergelijkbare lage gebouwen, maar hoeveel strenger deze eisen moeten zijn is minder eenvoudig vast te stellen. De algemene opinie is dat de huidige SBR-richtlijn Brandveiligheid in hoge gebouwen op dit punt conservatief is. De publiekrechtelijke prestatie-eisen zijn grofweg in te delen in de volgende categorieën: Basis (passieve brandveiligheid): Instandhouding omgeving (voorkomen van branduitbreiding naar buurpercelen) Instandhouding bouwwerk (brandwerendheid m.b.t. bezwijken van de draagstructuur) Brandbeheersing door compartimentering (max. oppervlakte; brandwerendheid compartimentsgrenzen; materialisering scheidingsconstructies) Rookbeheersing door compartimentering (max. loopafstanden; brand/rookwerendheid compartimentsgrenzen; materialisering scheidingsconstructies) Instandhouding vluchtroutes (brandwerendheid van draag- en scheidingsconstructies van vluchtroutes; materialisering scheidingsconstructies) Additioneel (actieve brandveiligheidsmaatregelen): Brandbeveiligingsinstallaties (BMI, OAI, BSH, DBL, etc.) Brandveilig gebruik (organisatie en management) Voorzieningen voor ondersteuning van de repressieve inzet 13 van 30

14 Brandveiligheid in hoge gebouwen Adviesburo Nieman B.V. Het betreft in elke categorie een groot aantal eisen voor effectbeheersing met grenswaarden die een deterministisch karakter bezitten (goed/fout). Daardoor is een toetsing voor bouwvergunning eenduidig, maar de onderlinge samenhang gaat verloren. Met dergelijke prescriptieve regelgeving is maatwerk dan ook niet mogelijk. Juist bij bijzondere bouwwerken waarvoor de grenswaarden bij de prestatie-eisen van de publiekrechtelijke regelgeving niet toepasbaar zijn (zoals hoogbouw) levert dit een knelpunt op. In die gevallen kan een prestatiegerichte beschouwing op basis van functionele eisen (performance based) uitkomst bieden. Door deze meer integrale aanpak kan risicobeheersing worden toegepast in plaats van effectbeheersing. Het voordeel van het uitdrukken van veiligheid in risicogrenswaarden is dat het veiligheidsniveau éénduidig is, iets wat met effectgrenswaarden principieel onmogelijk is. 2.2 Veiligheidsdoelen In paragraaf 2.1 zijn de categorieën weergegeven waarin de publiekrechtelijke eisen zijn in te delen. Elke categorie bevat dus een (groot) aantal eisen waaraan moet worden voldaan om een voldoende veiligheidsniveau in die categorie te bereiken. In plaats van de verschillende eisen in die categorie in acht te nemen kan ook het eigenlijke functionele veiligheidsdoel in acht worden genomen. Daarmee gaat het, in aansluiting op paragraaf 2.1, om de volgende functionele veiligheidsdoelen (risico subsystemen): 1. Beperken schade aan de omgeving (in risicotermen: toelaatbaar falen van schadebeperking aan de omgeving) 2. Instandhouding bouwwerk of gebouw (in risicotermen: toelaatbaar falen van de draagstructuur) 3. Beperken uitbreidingsgebied van brand en rook (in risicotermen: toelaatbaar falen van de compartimentering) 4. Instandhouding vluchtroutes (in risicotermen: toelaatbaar falen van de vluchtroutes) 5. Instandhouding aanvalsroutes (in risicotermen: toelaatbaar falen van de aanvalsroutes) Het eerste doel is voor hoogbouw nauwelijks relevant. Schadebeperking aan de openbare ruimte is in het Bouwbesluit 2012 niet expliciet aanwezig. Het gaat dus alleen om schadebeperking aan buurpercelen. In het Bouwbesluit is dit geconcretiseerd in een weerstand tegen brandoverslag (WBO) naar een in de perceelsgrens gespiegelde fiktieve situatie. Voor hoogbouw is dat spiegelsymmetriebeginsel onrealistisch. Het vijfde doel is niet expliciet benoemd in de regelgeving. Omdat voor hulpverlening in Nederland dezelfde routes worden gebruikt als voor vluchten vanuit het gebouw, kunnen het vierde en vijfde doel worden samengenomen. 2.3 Doelkwantificering Prestatiegerichte regelgeving met risicogrenswaarden (doelkwantificering) ontbreekt momenteel. In rapport Wz080302A02.rhe (van Herpen; 2010) is hiertoe voor hoogbouw een aanzet gedaan, door veiligheidsdoelen in risicogrenswaarden te definiëren (toelaatbare faalkansen van de voornoemde risico-subsystemen), vanuit een referentiesituatie die voldoet aan het voorzienin- 14 van 30

15 Adviesburo Nieman B.V. Brandveiligheid in hoge gebouwen genniveau van de regelgeving. Voor de referentiesituatie is een 10 verdiepingen tellend gebouw gehanteerd. Voor de hoogbouw is uitgegaan van een 50 verdiepingen tellend gebouw (ruim 180 meter hoog). Referentiesituatie en hoogbouwsituatie hebben vervolgens dezelfde gebruiksfunctie en dezelfde layout. In de vertaling van veiligheidsdoelen in risicogrenswaarden is gebruik gemaakt van projectspecifieke kenmerken (brandstofkenmerken, gebouwkenmerken en brandbeveiligingsvoorzieningen). De projectspecifieke kenmerken zijn daarbij gewaardeerd in een natuurlijk brandconcept. Het natuurlijk brandconcept legt het brandvermogen in de tijd vast, waarmee de thermische belasting op mens en constructie in de brandruimte kan worden bepaald. Deze thermische belasting is realistischer dan de thermische belasting op basis van de standaard brandkromme. Figuur 2.1: Extrapolatie van de referentiesituatie (links) naar de hoogbouwsituatie (rechts) Echter, er bleek een grote afhankelijkheid van projectspecifieke parameters te ontstaan, met name van de opbouw en invulling van de gevel. Dat conflicteerde met het doel: een generiek toepasbare handreiking brandveiligheid in hoge gebouwen. Een poging om die afhankelijkheid te elimineren door altijd rekening te houden met de meest conservatieve gevelinvulling (d.w.z. leidend tot de hoogste thermische belasting) bleek tot een zeer hoog voorzieningenni- 15 van 30

16 Brandveiligheid in hoge gebouwen Adviesburo Nieman B.V. veau te leiden (zie de casusrapporten Wz080302A03a.rhe, Wz080302A03b.rhe en Wz080302A03c.rhe; van Herpen; 2010). Dit is onwenselijk, omdat dergelijk conservatieve gevelinvullingen zelden in de praktijk voorkomen. Daardoor is er momenteel onvoldoende draagvlak voor een projectspecifieke aanpak met kwantificering van risico s. In december 2012 is derhalve besloten om geen projectspecifieke kenmerken in de methode op te nemen, zodat daadwerkelijk een nieuwe generieke handreiking als opvolger van de huidige richtlijn kan worden opgesteld. Dat houdt in dat het natuurlijk brandconcept niet meer kan worden toegepast, er moet weer teruggegrepen worden op de standaard brandkromme. Een risicogerichte definitie van het brandveiligheidsniveau in hoogbouw is daarmee niet goed mogelijk. In dit achtergrondrapport wordt daarom een meer kwalitatieve risicobeschouwing gevolgd, op basis waarvan een generiek voorzieningenniveau voor hoogbouw wordt voorgesteld. Op voorhand wordt uitgegaan van het volgende aanvullende voorzieningenniveau in hoogbouw ten opzichte van het noodzakelijke voorzieningenniveau in een referentiesituatie die voldoet aan het Bouwbesluit 2012: Sprinklerbeveiliging in brandcompartimenten Overdukvoorziening in de (extra beschermde) vluchtoutes De risicobeschouwing is relatief grof en eenvoudig. De foutenboom van gebeurtenissen die leiden tot de brand blijft geheel buiten beschouwing. Een eenvoudige gebeurtenissenboom, rekening houdend met een sprinklerbeveiliging in de brandcompartimenten, is weergegeven in figuur 2.2. Hierin heeft elke gebeurtenis een eigen kans, zodat aan de drie scenario s waarschijnlijkheden toegekend kunnen worden. Die kansen en waarschijnlijkheden worden in een kwalitatieve risicobeschouwing ook kwalitatief of semi-kwantitatief gehanteerd. Het gaat dus om een grootte-orde in een onderlinge vergelijking. De absolute waarden (als die al gegeven kunnen worden) zijn van minder belang. BRAND GEBEURTENISSENBOOM SCENARIO BESCHRIJVING SPR [S] I lokale brand ONTSTAAN BRAND BARR [S] II volledig ontwikkelde brand in brandcompartiment SPR [F] SPR : sprinkler BARR : bouwkundige brandscheiding [S] : succesvol [F] : falend BARR [F] III volledig ontwikkelde brand in brandcompartiment en aangrenzende compartimenten Figuur 2.2: Eenvoudige gebeurtenissenboom van mogelijke incidenten bij een brandbeheersingssysteem bestaande uit sprinklers (SPR) en bouwkundige brandscheidingen (BARR) (IFEG; 2005) 16 van 30

17 Adviesburo Nieman B.V. Brandveiligheid in hoge gebouwen Hoofdstuk 3 Kwalitatieve beschouwing van veiligheidsrisico s 3.1 Kansen Algemeen Wanneer een grote brand wordt gedefinieerd als een compartimentsbrand (of groter), dan is het optreden van een grote brand afhankelijk van: Het ontstaan van een (lokale) brand; Het optreden van flashover tot een compartimentsbrand Dit kan worden weergegeven in de volgende Bayesiaanse relatie: P ( bc) P fi P f. o. fi waarin: P(bc) P(fi) P(f.o. fi) kans op het ontstaan van een volledig ontwikkelde brand kans op het ontstaan van brand kans op het ontstaan van flash-over, gegeven een lokale brand Het Bouwbesluit 2012 gaat ervan uit dat onder brandcondities de persoonlijke veiligheid van gebouwgebruikers en hulpverleners moet zijn gegarandeerd. Brand is dus een gegeven, de kans op het ontstaan daarvan speelt geen rol. De impliciete ontstaanskans volgens het Bouwbesluit is daarmee onafhankelijk van gebruiksfunctie en compartimentsgrootte. Daarbij is flashover een gegegeven, de standaard brandkromme impliceert een volledig ontwikkelde compartimentsbrand. Invloed sprinklerbeveiliging Een compartimentsbrand kan worden voorkomen door met een sprinklerbeveiliging (of automatische blusinstallatie) een zodanige vermogensreductie te bereiken dat een lokale brand niet verder uitbreidt. De thermische belasting ten gevolge van een lokale brand is in vergelijking met een compartimentsbrand van weinig betekenis. Dat wil zeggen dat er bij een succesvolle sprinklerbeveiliging in principe geen brandwerende draag- en scheidingsconstructies nodig zijn. Wel zullen er eisen overblijven aan scheidingsconstructies die van belang zijn voor rookbeheersing (vluchtveiligheid), volgens NEN-EN (2007) betreft het dan het S a -criterium (dichtheid voor koude rook). Een sprinklerbeveiliging heeft een faalkans, waardoor het geheel achterwege laten van brandwerende voorzieningen niet toelaatbaar is. Faalkansen van een gecertificeerde sprinklerbeveiliging zijn kleiner dan 5%. Dit betekent dat de kans op een compartimentsbrand bij toepassing van een sprinklerbeveiliging een factor 20 kleiner is dan zonder sprinklerbeveiliging. 3.2 Effecten Algemeen De vijf veiligheidsdoelen zijn beschreven in paragraaf 2.2. Dit houdt in dat de volgende bezwijkmechanismen vanuit de referentiesituatie naar een hoogbouwsituatie moet worden geëxtrapoleerd: 17 van 30

18 Brandveiligheid in hoge gebouwen Adviesburo Nieman B.V. Bezwijken van de omgeving Bezwijken van de draagstructuur Bezwijken van het brandcompartiment Bezwijken van de vluchtroute en aanvalsroute (draag- en scheidingsconstructie) Onder vluchtroute wordt hier verstaan de extra beschermde vluchtroutes via de vluchttrappenhuizen en de aansluitende voorportalen (lifthallen, rooksluizen). Bij vluchtroutes op overdruk ten opzichte van de brandruimte is de luchtdichtheid (rookwerendheid) van de scheidingsconstructies geen maatgevend bouwkundig criterium (zie paragraaf 3.1). Het maatgevend criterium is de thermische belasting van de brand en de thermische en mechanische respons van de constructie, zie figuur 3.1. A: Thermische actie R: Reactie R A > R? falen omgeving A: Thermische actie R: Reactie R A > R? falen gebouw (draagstructuur) compartiments brand N - compartiments brand A: Thermische actie R: Reactie EIW A > R? falen compartiment A: Thermische actie A > R? falen vluchtroutes (en R: aanvalsroutes) Reactie EW (S) Figuur 3.1: Effecten en risico subsystemen bij een compartimentsbrand in hoogbouw 18 van 30

19 Adviesburo Nieman B.V. Brandveiligheid in hoge gebouwen 3.3 Risico en veiligheid Instandhouding draagstructuur Algemeen Voor constructieve veiligheid wijst het Bouwbesluit 2012 als bepalingsmethode de Eurocode aan. Hieraan ligt een risicogebaseerde methode ten grondslag, waarbij het risico wordt uitgedrukt in een toelaatbare faalkans van de draagconstructie van een gebouw. In de Eurocode wordt onderscheid gemaakt in belasting en respons. De basis voor de risicobenadering is opgenomen in NEN-EN 1990+NB (2011). De risicogrenswaarde is afhankelijk van de gevolgklasse (Consequences Classes). Het standaard risicoprofiel volgens NEN-EN 1990+NB is gevolgklasse CC2. Voor hoogbouw kan gevolgklasse CC3 van toepassing zijn, zie tabel 3.1. Tabel 3.1: Gevolgklassen (Consequences Classes) conform NEN-EN 1990 Het Bouwbesluit drukt het veiligheidsniveau van brandwerende draag- en scheidingsconstructies uit in minuten brandwerendheid. De 60 minuten brandwerendheidseis kan daarbij gezien worden als referentieniveau (niveau CC2 volgens NEN-EN 1990+NB). Dit betekent niet dat de constructie ten gevolge van een thermische belasting door brand 60 minuten stand houdt, maar dat bij de betrouwbaarheidsindex die behoort bij CC2 de constructie gedurende het brandscenario intact blijft. Voor een hoger veiligheidsniveau wordt in het Bouwbesluit een hogere brandwerendheid in minuten geëist. In lijn met de risicobenadering van NEN- EN 1990 zou in een dergelijke situatie een hoger risicoprofiel (CC3) toegepast moeten worden. De toelaatbare bezwijkkans bij CC3 is 1/10 van de bezwijkkans bij CC2. Een verkleining van de faalkans met een factor 10 kan worden bereikt door een verhoging van de brandwerendheid met 60 minuten, zie tabel 3.2 en figuur 3.2 (Wu040430aaA5.rhe; van Herpen et al; 2009). 19 van 30

20 Brandveiligheid in hoge gebouwen Adviesburo Nieman B.V. Tabel 3.2: Brandwerendheid volgens het Bouwbesluit en faalkans volgens NEN-EN 1990+NB Brandwerendheid volgens Bouwbesluit 2012 [min.] Faalkans NEN-EN 1990 [t.o.v. referentie CC2] , , , , ,1 0, veiligheidsniveau t.o.v. referentie Figuur 3.2: Relatie tussen veiligheidsniveau Bouwbesluit 2012 en de betrouwbaarheid ten opzicht van CC2 volgens NEN-EN Voor de referentiesituatie (veiligheidsniveau: 1) geldt een brandwerendheid met betrekking tot bezwijken van 60 minuten. Voor de instandhouding van de draagstructuur kan gebruik gemaakt worden van de bepalingsmethode NTA (2010) van NEN Convenant hoogbouw. Hiermee is het ook mogelijk om het projectspecifieke brandveiligheidsniveau van de draagstructuur te bepalen, uitgaande van het natuurlijk brandconcept (NEN 6055; 2011) en Eurocode 1 (NEN-EN NB; 2011). Differentiatie naar gebruiksfunctie Wanneer in de referentiesituatie voor de draagstructuur van een gebouw een brandwerendheid nodig is van 120 minuten (woonfunctie) zal dit voor de hoogbouwsituatie (ten opzichte van de referentiesituatie een vergroting van de kans op brand met een factor 5) resulteren in een eis aan de brandwerendheid met betrekking tot bezwijken van 165 minuten. Wanneer in de referentiesituatie voor de draagstructuur van een gebouw een brandwerendheid nodig is van 90 minuten (utiliteitsfuncties met overnachting zoals een logiesfunctie, permanente vuurbelasting < 500 MJ/m 2 ) leidt dit in de 20 van 30

21 Adviesburo Nieman B.V. Brandveiligheid in hoge gebouwen hoogbouwsituatie tot een benodigde brandwerendheid met betrekking tot bezwijken van 135 minuten. Wanneer in de referentiesituatie voor de draagstructuur van een gebouw een brandwerendheid nodig is van 60 minuten (utiliteitsfuncties zonder overnachting zoals een kantoorfunctie, permanente vuurbelasting < 500 MJ/m 2 ) leidt dit in de hoogbouwsituatie tot een benodigde brandwerendheid met betrekking tot bezwijken van 105 minuten. Invloed sprinklerbeveiliging In de voorgaande beschouwing is geen rekening gehouden met een gecertificeerde sprinklervoorziening. Indien voor hoogbouw een sprinklervoorziening als uitgangspunt wordt gehanteerd kunnen de genoemde brandwerendheden worden gereduceerd. De kans op het ontstaan van een compartimentsbrand wordt door de sprinklervoorziening met circa een factor 20 gereduceerd. De benodigde brandwerendheid kan daardoor met 75 minuten worden verlaagd. Voor de woonfunctie blijft dan bij een gecertificeerde sprinklerbeveiliging een brandwerendheidseis over aan de draagstructuur van 90 minuten en voor de utiliteitsfuncties van 60 minuten (met overnachting), respectievelijk 30 minuten (zonder overnachting). De relatief lage eisen voor de utiliteitsfuncties worden niet alleen bereikt door de sprinklervoorziening, maar ook door de aanname dat de permanente vuurbelasting lager is dan 500 MJ/m2. In het geval van houtskeletbouw wordt de grenswaarde voor de permanente vuurbelasting overschreden, maar houtskeletbouw is voor hoogbouw niet aan de orde. Instandhouding vlucht- en aanvalsroutes Algemeen Voor de instandhouding van de vlucht- en aanvalsroutes geldt, net als voor de draagconstructie van een gebouw gevolgklasse CC3. Immers, de veiligheid van de vertikale vlucht- en aanvalsroutes (veiligheidsvluchtroutes) dient op gebouwniveau te worden beschouwd. Voor een veiligheidsvluchtroute geldt in de referentiesituatie een instandhoudingsduur van 60 minuten, afgeschermd van de brandcompartimenten met een brandwerendheid van eveneens 60 minuten. Deze vluchtroute is gedurende 30 minuten bruikbaar voor het ontvluchten van het gebouw. In de hoogbouwsituatie moet rekening worden gehouden met gevolgklasse CC3. Als gevolg daarvan dient de brandwerendheid voor dragende en scheidende constructies in principe te worden verhoogd van 60 naar 120 minuten. De verhoging mag worden beperkt tot de waarde die nodig is voor de brandwerendheid van de draagstructuur van het gebouw. Omdat in de hoogbouwsituatie langere ontruimingstijden nodig zijn dan in de referentiesituatie moet gecontroleerd worden of de benodigde vluchttijd en de beschikbare vluchttijd in overeenstemming zijn met elkaar: ASET > RSET waarin: ASET RSET Available Safe Egress Time (beschikbare vluchttijd) = 30 min. Required Safe Egress Time (benodigde vluchttijd) Differentiatie naar ontruimingstijden 21 van 30

22 Brandveiligheid in hoge gebouwen Adviesburo Nieman B.V. Indien langere ontruimingstijden nodig zijn via de trappenhuizen (tot 60 minuten) is een hogere brandwerendheid noodzakelijk. Dit is afhankelijk van het ontruimingsconcept (zie paragraaf 3.4). De brandwerendheid moet in dat geval gelijk zijn aan de brandwerendheid van de draagstructuur van het gebouw (165 minuten voor de woonfunctie, 135 minuten voor utiliteitsfuncties met overnachting en 105 minuten voor utiliteitsfuncties zonder overnachting). Overdrukvoorziening in extra beschermde vluchtroutes In de hoogbouwsituatie met vrijwel altijd inpandige trappenhuizen is het doorgaans niet mogelijk om een extra beschermde vluchtroute als veiligheidsvluchtroute uit te voeren. In dat geval kan in de extra beschermde vluchtroute hetzelfde veiligheidsniveau worden bereikt met behulp van een overdrukvoorziening. Alle vluchtroutes in de hoogbouwsituatie moeten dus zijn uitgerust met die overdrukvoorziening. De overdrukvoorziening moet worden gedimensioneerd conform NEN-EN (2005). Invloed sprinklerbeveiliging In de voorgaande beschouwing is geen rekening gehouden met een sprinklervoorziening. Indien voor hoogbouw een sprinklervoorziening als uitgangspunt wordt gehanteerd kunnen de genoemde brandwerendheden worden gereduceerd. De kans op het ontstaan van een compartimentsbrand wordt door de sprinklervoorziening met een factor van circa 20 gereduceerd. Dit houdt een reductie in van de benodigde brandwerendheid met 75 minuten. Instandhouding compartimentsscheidingen Algemeen Gevolgklasse CC3 geldt alleen voor constructies die van belang zijn voor veiligheidsdoelen die op gebouwniveau van belang zijn, zoals de draagstructuur en de vlucht- en aanvalsroutes. Op brandcompartimentsniveau mag worden uitgegaan van gevolgklasse CC2, op dit niveau is er geen verschil in risico tussen de referentiesituatie en de hoogbouwsituatie. Voor compartimentsgrenzen (scheidingsconstructies) mag dus gevolgklasse CC2 worden aangehouden. Dit houdt in dat voor compartimentsscheidingen een brandwerendheid van 60 minuten gehanteerd moet worden. Invloed sprinklerbeveiliging Wanneer rekening wordt gehouden met de aanwezigheid van een sprinklerbeveiliging kan de benodigde brandwerendheid van compartimentsscheidingen worden gereduceerd tot circa 24 minuten, afgerond dus 30 minuten. Dit geldt uiteraard alleen voor compartimentsscheidingen tussen compartimenten onderling. Voor compartimentsscheidingen tussen compartiment en vluchtroute is in de richting van de vluchtroute een brandwerendheid nodig zoals aangegeven voor de instandhouding van vluchtroutes en aanvalsroutes, terwijl in de richting van het brandcompartiment geen brandwerendheid noodzakelijk is. 22 van 30

23 Adviesburo Nieman B.V. Brandveiligheid in hoge gebouwen Figuur 3.3: Principedoorsnede van een gebouw met meerdere brandcompartimenten. Draagstructuur en vluchtroute/aanvalsroute strekken zich uit over alle brandcompartimenten. Hiervoor geldt dan ook een hogere gevolgklasse dan voor de brandcompartimenten zelf. 3.4 Ontruimingsconcepten De ontruimingsconcepten in de huidige richtlijn worden in de nieuwe handreiking overgenomen, waar nodig voorzien van inhoudelijke aanpassingen die uit het geïnventariseerde commentaar volgen. Dit commentaar betreft niet zozeer de ontruimingsconcepten zelf, maar meer de modellen die in de uitwerking worden gehanteerd. Om aan te sluiten bij het Bouwbesluit 2012 ligt het voor de hand voor de ontruimingstijden aan te sluiten op het rekenmodel maximale personenbezetting (BZK, 2012). Dit model is vrij grof en vrij conservatief, maar zou voor hoogbouwdoeleinden aangepast moeten worden op de volgende onderdelen: Ontruimingstijden langer dan 30 minuten (het model is nu begrensd tot een maximale ontruimingstijd van 30 minuten) Een toename van de ontruimingstijd van 1 minuut per 50 meter gebouwhoogte, zodat in enige mate met vermoeiing van de vluchtenden rekening gehouden wordt. Net als in het Bouwbesluit 2012 wordt gebouwontruiming alleen beschouwd voor zelfredzame personen via vlakke vloeren, hellingbanen en trappen. Echter, de overtuiging dat in hoogbouw ontruiming met behulp van evacuatieliften efficiënter en veilig kan zijn dan via trappenhuizen wint terrein. Zie hiervoor NTA (2010) van NEN Convenant hoogbouw. Er wordt uitgegaan van vier verschillende ontruimingsconcepten: Ontruimingsconcept A: Volledige ontruiming van het gebouw binnen 30 minuten (standaard, conform normatief brandverloop) 23 van 30

24 Brandveiligheid in hoge gebouwen Adviesburo Nieman B.V. Ontruimingsconcept B: Volledige ontruiming van het gebouw met een tijdsduur langer dan 30 minuten, doch minder dan 60 minuten Ontruimingsconcept C: Gefaseerde ontruiming van het gebouw (in twee stappen) met een totale tijdsduur langer dan 30 minuten, doch minder dan 60 minuten Ontruimingsconcept D: Gedeeltelijke ontruiming van het gebouw (alleen emergency-zone) naar een verdieping met voldoende opvangcapaciteit, die als veilige plaats wordt ingericht. De ontruiming kan door de BHV-organisatie in goede banen worden geleid. Wanneer in hoogbouw verschillende gebruikers met verschillende BHVorganisaties gehuisvest zijn, is een gebouwcoördinator noodzakelijk. 3.5 Installatietechnische en organisatorische aspecten Het spreekt voor zich dat het niveau van installatietechnische brandveiligheidsvoorzieningen zoals brandslanghaspels, droge of natte blusleidingen, eventuele hogedrukslanghaspels, brandmeldinstallatie, ontruimingsalarminstallatie, vluchtroute-aanduiding, noodverlichting e.d. tenminste in overeenstemming moet zijn met de eisen van de publiekrechtelijke regelgeving die in de referentiesituatie van toepassing zijn. Feitelijk is dit het uitgangspunt geweest in de waardering van het veiligheidsniveau in paragraaf 3.3. Het waarderen van organisatorische aspecten in het veiligheidsniveau is vrijwel niet mogelijk. Organisatorische aspecten bezitten relatief grote faalkansen in vergelijking met bouwkundige en installatietechnische voorzieningen. Om die reden is het niet wenselijk een al te zwaar beroep te doen op organisatorische maatregelen. Dat neemt niet weg dat organisatorische maatregelen noodzakelijk zijn voor een effectieve gebouwevacuatie. Zoals aangegeven in 3.4. is daarvoor een gebouwcoördinator noodzakelijk, wanneer verschillende gebruikers met verschillende BHV-organisaties in het gebouw gehuisvest zijn. Daarnaast zijn organisatorische maatregelen noodzakelijk voor een effectieve inzet van de hulpverlening en repressieve inzet. De hulpverlening moet dit zelf organiseren, voorzieningen worden geboden in de vorm van een brandweercommandoruimte op de begane grond van het gebouw, nabij de toegang in de aanvalsroute van de brandweer. Deze voorziening is ook in de huidige richtlijn opgenomen. 24 van 30

25 Adviesburo Nieman B.V. Brandveiligheid in hoge gebouwen Hoofdstuk 4 Uitwerking brandveiligheid in hoogbouw 4.1 Algemeen Het commentaar op de huidige richtlijn is gerubriceerd en gevalideerd (Wz080302A01.sdr; Drost-Hofman; 2010). Dit commentaar kan worden verwerkt in een nieuwe handreiking. In de nieuwe handreiking wordt a priori uitgegaan van het benodigde publiekrechtelijke beveiligingsniveau voor de referentiesituatie, aangevuld met een sprinklerbeveiliging in de brandcompartimenten en een overdrukvoorziening ten behoeve van de vertikale vlucht- en aanvalsroutes. In het algemeen is een update noodzakelijk van bepalingsmethoden, die in de huidige richtlijn genoemd worden, naar Europese EN-normen. Dat geldt bij voorbeeld voor de sprinklerbeveiliging. Ook de dimensionering en inrichting van de overdrukvoorzieningen behoeft een update, gebaseerd op EN (2005). Overigens wordt aangeraden om in plaats van de trappenhuizen en liftschachten rechtstreeks met een overdrukvoorziening te beveiligen een indirecte beveiliging toe te passen. Dat is mogelijk door de verkeersruimte (lifthal) als buffer tussen de vluchttrappenhuizen/brandweerliften en het brandcompartiment met overdruk te beveiligen. Dat leidt tot een eenvoudiger en betrouwbaarder systeem dan het rechtstreeks beveiligen met overdruk van de vluchttrappenhuizen/brandweerliften. Bovendien doet dit ook meer recht aan het principe van een veiligheidsvluchtroute volgens het Bouwbesluit Voor de bepaling van de doorstroom- en opvangcapaciteiten van de vertikale vluchtroutes is bij het Bouwbesluit 2012 het rekentool maximale personenbezetting beschikbaar (ministerie BZK-WWI). Dit rekentool is in principe ook geschikt voor hoogbouwsituaties, maar behoeft enige aanpassing (zie paragraaf 3.4). Het doel van het rekentool is om doorstroom- en opvangcapaciteiten te dimensioneren waarmee wordt voldaan aan de toelaatbare ontruimingstijden bij het gekozen ontruimingsconcept. 4.2 Generieke aanpak met risico-afweging Veel commentaar heeft te maken heeft met het niveau van veiligheid voor hoogbouw. Dit wordt ondervangen door toepassing van een benadering met een risico-afweging zoals toegepast in hoofdstuk 3. De basis voor deze benadering is een generieke extrapolatie van het veiligheidsniveau in de referentiesituatie naar dat in een hoogbouwsituatie. Een echte risicobenadering is alleen mogelijk met waardering van projectspecifieke kenmerken. Dat is in de hier gevolgde generieke aanpak, gebaseerd op het voorzieningenniveau en de bepalingsmethoden van Bouwbesluit 2012 niet mogelijk. 25 van 30

26 Brandveiligheid in hoge gebouwen Adviesburo Nieman B.V. Om projectspecifieke kenmerken te kunnen waarderen kan niet met brandwerendheden en WBDBO s gerekend worden die zijn gebaseerd op een genormeerde temperatuur-tijd curve. Daarvoor moet een meer geavanceerde methode voor de thermische belasting worden gevolgd, zoals het natuurlijk brandconcept (NEN 6055; 2011) met een risicobenadering conform de Eurocode (NEN-EN 1990+NB; 2011). Voor de draagstructuur van een hoog gebouw is dat in principe mogelijk met de NTA (2010) van NEN Convenant hoogbouw. 4.3 Concretisering veiligheidsniveau Op basis van de risico-afweging in hoofdstuk 3 is het bouwtechnische voorzieningenniveau voor hoogbouw (van 70 tot 200 meter) vastgelegd in tabel 4.1. In de tabel worden drie concrete gebruiksfuncties onderscheiden: kantoorfunctie woonfunctie logiesfunctie Hoewel voor hoogbouw een sprinklerbeveiliging het uitgangspunt is, is ook voor de niet-gesprinklerde situatie het voorzieningenniveau aangegeven. De niet-gesprinklerde situatie wordt overigens afgeraden en ook niet in de nieuwe handreiking opgenomen. Op basis van het voorzieningenniveau in tabel 4.1 wordt de SBR-richtlijn Brandveiligheid in hoge gebouwen herzien in een SBR-handreiking Brandveiligheid in hoge gebouwen. 26 van 30

27 Adviesburo Nieman B.V. Brandveiligheid in hoge gebouwen Tabel 4.1: Benodigd voorzieningenniveau voor hoogbouw ( meter) bij verschillende gebruiksfuncties. Doel Gebruiksfunctie Voorziening 1 (hoofddraagconstructie) 2 (brandcompartimentering) 3 (bescherming van vlucht- en aanvalsroutes) Kantoorfunctie Woonfunctie Logiesfunctie Alle gebruiksfuncties Kantoorfunctie, alle ontruimingsconcepten Woonfunctie, ontruimingsconcept A Woonfunctie, overige ontruimingsconcepten Logiesfunctie, ontruimingsconcept A Logiesfunctie, overige ontruimingsconcepten Tussen vluchtroutes onderling, ontruimingsconcept A Tussen vluchtroutes onderling, overige ontruimingsconcepten R = 105 min. Bij gesprinklerde compartimenten: R = 30 min. R = 165 min. Bij gesprinklerde compartimenten: R = 90 min. R = 135 min. Bij gesprinklerde compartimenten: R = 60 min. WBDBO = 60 min. (EIW) Bij gesprinklerde compartimenten: WBDBO = 30 min. (EIW) WBDBO = 105 min. (EW-Sm) Bij gesprinklerde compartimenten: WBDBO = 30 min. (EW-Sm) WBDBO = 120 min. (EW-Sm) Bij gesprinklerde compartimenten: WBDBO = 45 min. (EW-Sm) WBDBO = 165 min. (EW-Sm) Bij gesprinklerde compartimenten: WBDBO = 90 min. (EW-Sm) WBDBO = 120 min. (EW-Sm) Bij gesprinklerde compartimenten: WBDBO = 45 min. (EW-Sm) WBDBO = 135 min. (EW-Sm) Bij gesprinklerde compartimenten: WBDBO = 60 min. (EW-Sm) EW 30-Sa EW 60-Sa Bij gesprinklerde compartimenten: EW 30-Sa 4 (brandbeveiligingsinstallaties) Alle gebruiksfuncties Conform Bouwbesluit 2012; Aanvullend: Evt. sprinklerbeveiliging Overdrukvoorziening 27 van 30

28 Brandveiligheid in hoge gebouwen Adviesburo Nieman B.V. 28 van 30

29 Adviesburo Nieman B.V. Brandveiligheid in hoge gebouwen Bibliografie Drost-Hofman, M.S., R.A.P. van Herpen (2010): Herziening praktijkrichtlijn Brandveiligheid in hoge gebouwen kritiek huidige praktijkrichtlijn (achtergronddocument); Adviesburao Nieman BV, Zwolle Herpen, R.A.P. van, P.H.E. van de Leur, A.C.W.M. Vrouwenvelder, R. Hamerlinck (2009): Fysisch brandmodel Afstemming risiconiveau aan publiekrechtelijke regelgeving constructieve veiligheid; Adviesburo Nieman BV, Zwolle Herpen, R.A.P. van (2010): Herziening praktijkrichtlijn Brandveiligheid in hoge gebouwen een risicogebaseerde benadering (achtergronddocument); Adviesburo Nieman BV, Zwolle IFEG (2005): International Fire Engineering Guidelines: International Code Council ICC, USA Ministerie van VROM (2008): Visie op brandveiligheid; Gedeelde verantwoordelijkheid en heldere kaders vanuit een risicobenadering; Ministerie van VROM, Den Haag NEN 6055 (2011): Thermische belasting op basis van het natuurlijk brandconcept - bepalingsmethode; Nederlands Normalisatie Instituut, Delft NEN-EN 1990+ÑB (2011): Eurocode Grondslag van het constructief ontwerp; Nederlands Normalisatie Instituut, Delft NEN-EN NB (2011): Eurocode 1: Belastingen op constructies Deel 1-2: Algemene belastingen belasting bij brand, inclusief Nationale Bijlage; Nederlands Normalisatie Instituut, Delft NEN-EN (2005): Installaties voor rook- en warmtebeheersing deel 6: specificatie voor systeemsamenstelling van overdrukinstallaties; Nederlands Normalisatie Instituut, Delft NEN-EN (2007): Brandclassificatie van bouwproducten en bouwdelen deel 2: classificatie op grond van resultaten van brandwerendheidsproeven, behalve voor ventilatiesystemen; Nederlands Normalisatie Instituut, Delft NTA (2010): Hoogbouw deel 2: brand en evacuatie; Nationaal Convenant Hoogbouw (concept) NTA (2010): Hoogbouw deel 3: structural fire engineering; Nationaal Convenant Hoogbouw (concept) Veek, J.H. van der, K.M. Horsley (2005): Brandveiligheid in hoge gebouwen Praktijkrichtlijn; Stichting Bouwresearch, Rotterdam 29 van 30

30 Brandveiligheid in hoge gebouwen Adviesburo Nieman B.V. 30 van 30

31 Bijlage 1 Hoogbouwdiagrammen Nederland

32

33 Hoogbouwdiagram Amsterdam Hoogbouwdiagram Rotterdam Hoogbouwdiagram Den Haag

34 Vestiging Utrecht Postbus AA Utrecht Sophialaan 1A AR Utrecht Tel.: Fax: Vestiging Zwolle Postbus DC Zwolle Dr. Van Lookeren Campagneweg BX Zwolle Tel.: Fax: Vestiging Rijswijk Postbus DT Rijswijk Nassaukade ZA Rijswijk Tel.: Fax: Vestiging Eindhoven Postbus BJ Eindhoven Verdunplein SZ Eindhoven Tel.: Fax: