Brandgevolgen voor Gebouwontwerp

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Brandgevolgen voor Gebouwontwerp"

Emma de Croon
8 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Brandgevolgen voor Gebouwontwerp Een perspectief vanuit Groot-Brittanië Susan Deeny, PhD

2 2 Broadgate Phase 8

3 3

5 5 Vormgeven aan een betere wereld

6 Experience of working in Abu Dhabi 6 UAE

7 7

8 Gevolgen van brand voor Gebouwanalyse Gedrag van gebouw bij brand Ernst van brand Reactie van gebouw 8

9 Gedrag van gebouw bij brand Brandstof Ventilatie Geometrie Grenzen 9

10 Kleine-middelgrote compartimenten

11 Na-flashover branden Alle brandstof binnen de ruimte doet mee aan de verbranding; Temperatuur van gassen zijn over het algemeen gelijk T s z l D M f A o L 11

12 12 Ruimtelijke variatie van temperature binnen compartiment

13 Average compartment temperature Average compartment temperature Average compartment temperature Na-flashover branden Opnieuw kijkend naar de invloedsfactoren - Brandstof: Goed verdeeld beïnvloed duur. - Ventilatie: beïnvloed duur en piek temperaturen - Geometrie beïnvloed groeisnelheid en piek temperaturen Fire duration Fire duration Fire duration 13

14 Na-flashover branden Hulpmiddelen Parametrisch ontworpen branden Eén gas temperatuur tijd relatie Opwarm en afkoel fase Beschikbaar in national design documents Houdt rekening met Ventilatie Brandvermogen Thermische grenzen Grootte compartiment Gevalideerd in tests tot aan compartimenten van 100~144m 2 Waarschijnlijk niet (wetenschappelijk) geschikt voor grote compartimenten (1000m 2 )

15 15 Na-Flashover Projectie van Vlammen

16 Compartimenten met open plattegrond

17 Verticale Dorpen Vloer compartiment Atrium vloeren Typisch dorp

18 Verplaatsende branden Gezien bij daadwerkelijke branden - World Trade Centres, Torres Windsor, Delft Faculty of Architecture Weinig tot geen experimentale data (Huidige programma s in Europa) 18

19 Verplaatsende branden Brandstof: Verspreid Ventilatie: Grote, brandstofgecontroleerde branden Geometrie: Groot (100m 2 +) z l A o T s A o D M f L 19

20 Verplaatsende branden - Hulpmiddelen Arup UoE Methodology (Stern Gottfried & Rein) Near en Far field temperaturen Dichtheid van brandstof en brandruimte bepalen snelheid Familie van brandkrommes benodigd Far Field Alpert Near Field 1200 C 20

25 Zeer grote compartimenten

26 Lokale branden Brandstof: Laag/lokale bron van brandstof Ventilatie: Groot brandstofgecontroleerde brand Geometrie: Groot volume lage terugkoppeling A o A o T s A o z l D M f L 26

27 Lokale branden Effecten op gebouw Blootstelling: - Hoge temperature/ straling van lokale vlammen - Beperkt van duur vanwege beperkte brandstof 27

28 Lokale branden - Hulpmiddelen Pluim temperaturen: - Heskestad (SFPE Handbook/EC1) - Hasemi (SFEP Handbook/EC1) - Alpert Ceiling Jet Correlations - TM19 Plume Correlations Inputs: - Heat Release Rate (kw) - Brandoppervlak (m 2 ) - Brandvermogen (MJ) Heskestad method (left) and Hasemi method (right) 28

29 29 Brandbare constructies

30 Temperature (C) Ontwerpen van gevolgen brand Long Duration Travelling Fire Medium Duration Travelling Fire Short Duration Travelling Fire 600 Parametric Fire Standard Fire Time (min) 30

31 Temperature (C) ASTM E-119 Time (minutes)

32 Temperature Doelen Oplossing Time

34 Temperature Temperature Ingberg s Doel Gelijke oppervlakten Time Time

35 Temperature Temperature Doelen Beperkingen Time Oplossing Time

36 Selectie van ontwerpbrand Huidige methode Hoe kiezen we een ontwerpbrand? Ontwerpbrand (Design Fire) Analyse hitteoverdracht (Heat transfer analysis) Structural model 36

37 Average compartment temperature Average compartment temperature Average compartment temperature Na-flashover branden Fire duration Fire duration Fire duration 37

38 Selectie van ontwerpbrand Huidige methode Hoe kiezen we een ontwerpbrand? Ontwerpbrand (Design Fire) Analyse hitteoverdracht (Heat transfer analysis) Het is niet praktisch om gebouwen zo te ontwerpen dat ze elk mogelijk brandscenario kunnen weerstaan BS 9999 erkent dit: een geaccepteerd criteria voor ontwerp is bepaald (gebaseerd op consequentie van falen) Structural model 38

39 Consequentie van falen Gebouwtype

40 Toegestane faalkans Gebouwtype

41 Laag Hoog Kans Gevolg Kans Gevolg = Risico Risico Gebouwtype

42 Ontwerpbrand selecteren Huidige methode Hoe kiezen we een ontwerpbrand? Ontwerpbrand (Design Fire) Analyse hitteoverdracht (Heat transfer analysis) Structural model Het is niet praktisch het gebouw te ontwerpen op elk mogelijk brandscernario BS 9999 erkent dit: een geaccepteerd criteria voor ontwerp is bepaald (gebaseerd op consequentie van falen) BS 9999 onderkend dat de standaardbrand ontoereikend is en maakt gebruik van parametrische curves We onderkennen nu dat parametrische branden niet altijd geschikt zijn Deze benadering stelt ons in staat om niet de meest zware branden, maar meer specifieke branden te kiezen voor gebouwontwerp. 42

43 Risicobenadering voor Selecteren Ontwerpbrand 1) Fysieke input gebaseerd op kansverdelingen Compartiment geometrie Brandvermogen Grootte brand 2) Maximum temperatuur voor beschermd staal gebruikt om ernst van brand te schetsen H p/ A analyses 3) criteria (toegestane faalkans acceptatie) en selectie van belangrijke ontwerpbranden Ontwerpbrand Heat transfer analyse Structural model 43

44 Risicobenadering voor Selecteren Ontwerpbrand 1) Fysieke input gebaseerd op kansverdelingen Compartiment geometrie Brandvermogen Grootte brand 2) Maximum temperatuur voor beschermd staal gebruikt om ernst van brand te schetsen 3) criteria (toegestane faalkans acceptatie) en selectie van belangrijke ontwerpbranden Ontwerpbrand Heat transfer analyse Structural model 44

45 (1) Fysieke input Sleutelwaarden Sleutelwaarden Brandvermogen Compartiment gebied Brandoppervlak Heat Release Rate Vlamtemperatuur Ventilatie Monte Carlo Analyse om mogelijke variatie te beschouwen Gecontroleerd op kansverdeling en betrouwbaarheid 45

46 Probability distribution Probability distribution Probability distribution (1) Fysieke input Mogelijke Verdelingen More low HRR/UA: More medium HRR/UA: More high HRR/UA: Max HRR/UA Min HRR/UA 250kW/m² 550kW/m² 250kW/m² 550kW/m² 250kW/m² 550kW/m² HRR/UA HRR/UA HRR/UA 46

47 Risicobenadering voor Selecteren Ontwerpbrand 1) Fysieke input gebaseerd op kansverdelingen 2) Maximum temperatuur voor beschermd staal gebruikt om ernst van brand te schetsen H p/ A analysis 3) criteria (toegestane faalkans acceptatie) en selectie van belangrijke ontwerpbranden Ontwerpbrand Heat transfer analyse Structural model 47

48 48 (2) Ernst van Brand Maximale Temperatuur Staal

Risicobenadering voor Selecteren Ontwerpbrand 1) Fysieke input gebaseerd op kansverdelingen 2) Maximum temperatuur voor beschermd staal gebruikt om ernst van

49 Risicobenadering voor Selecteren Ontwerpbrand 1) Fysieke input gebaseerd op kansverdelingen 2) Maximum temperatuur voor beschermd staal gebruikt om ernst van brand te schetsen 3) criteria (toegestane faalkans acceptatie) en selectie van belangrijke ontwerpbranden Ontwerpbrand Heat transfer analyse Structural model 49

$(3) Acceptatie Criteria & ontwerpbrand selectie At 18m design fractal is 80% giving 60 minutes FR At 40m design fractal is 96% Branden die het gebouw niet kan weerstaan Meest$

50 (3) Acceptatie Criteria & ontwerpbrand selectie At 18m design fractal is 80% giving 60 minutes FR At 40m design fractal is 96% Branden die het gebouw niet kan weerstaan Meest zware ontwerpbranden With sprinklers, this is reduced to ~80% geselecteerd als intput voor het FE model Branden die het gebouw moet kunnen weerstaan 90 minuten van brandbescherming 50

51 Cumulative Frequency (3) Acceptatie Criteria & ontwerpbrand selectie 100% Range of worst case design fires Target reliability Target reliability 0% Limiting temp Limiting temp 51

52 Temperature (C) Branden voor Gebouwanalyse Reikwijdte branden: parametrische curves, verplaatsende branden en standaard Technische beoordeeling nodig om passende bereik te bepalen Long Duration Travelling Fire Medium Duration Travelling Fire Short Duration Travelling Fire Parametric Fire Standard Fire Time (min) 52

53 Structural Response Reactie van gebouw

54 Kantoortoren Compartiment vloer Atrium vloeren Typisch Dorp

55 55 Meerverdiepingen brand

56 56 Brandverspreiding richting meerdere verdiepingen - Kolommen

57 57 Lang-koud & Kort-warm

58 58 Verplaatsende branden

59 Temperature (C) Een omhulsel van brandgedrag Long Duration Travelling Fire Medium Duration Travelling Fire Short Duration Travelling Fire Parametric Fire Standard Fire Time (min) 59

60 An Envelope of fire behaviour Gebouwstructuren en brandgevaar zijn in toenemende mate complex en vereisen Risicobenadering kan subjectiviteit in het selecteren van ontwerpbranden voorkomen Het gedrag van gebouwen bij brand zou getest moeten worden onder een omhulsel van ontwerpbranden Brandbare constructies zorgen voor een nieuwe uitdaging in de gevolgen van brand 60

Vergelijkbare documenten

Voordelen van sprinklerbeveiliging voor persoonlijke veiligheid

Voordelen van sprinklerbeveiliging voor persoonlijke veiligheid ir. Ruud van Herpen FIFireE Department Built Environment Unit Building physics and services Veilig vluchten ASET toets criteria (geen gezondheidsschade):