Hoe kunnen we bij Hoogbouw een projectgerichte benadering toepassen? Ralph Hamerlinck (Bouwen met staal)

Transcriptie

1 Hoe kunnen we bij Hoogbouw een projectgerichte benadering toepassen? Ralph Hamerlinck (Bouwen met staal)

2 Onderwerpen q Introductie constructieve veiligheid met Eurocode q Rekenen aan constructieve brandveiligheid met Eurocode q Natuurlijk brandconcept q Casus q Conclusie 20 november

3 Introductie constructieve veiligheid met Eurocode q Belastingen E (wind, sneeuw, personen, enz.) bepaald met een lage overschrijdingskans: E d = γ F E k q Sterkte van constructie R berekenen met een lage onderschrijdingskans: R d = R k /γ M q Veiligheidsfactoren q R d E d 20 november

4 Introductie constructieve veiligheid met Eurocode q Elke constructie heeft een bezwijkkans, hoe klein ook: orde van grootte over levensduur q Maximaal toegestane bezwijkkans is lager wanneer de effecten van bezwijken groter zijn: brug, hoogbouw of theaterzaal vs. eengezinswoning, industriehal of stal q Eurocode: indeling in gevolgklassen CC1, CC2, CC3 q Per hogere klasse ± 10 x lagere bezwijkkans 20 november

5 Onderwerpen ü Introductie constructieve veiligheid met Eurocode q Rekenen aan constructieve brandveiligheid met Eurocode q Natuurlijk brandconcept q Casus q Conclusie 20 november

6 Rekenen aan constructieve brandveiligheid met Eurocode q Eurocodedelen 1-2 gaan over brand: q Het buitengewone belastinggeval brand q Beton bij brand q Staal bij brand q Staal-beton bij brand q Hout bij brand q Metselwerk bij brand q Aluminium bij brand 20 november

7 Rekenen aan constructieve brandveiligheid met Eurocode Waarom van classificatiesysteem naar Fire Safety Engineering (FSE)? standaard natuurlijke brand brand component classificatie FSE systeem FSE FSE 20 november

8 Rekenen aan constructieve brandveiligheid met Eurocode Keuze bij de berekening van de constructie bij brand Natuurlijke brand Natuurlijke brand + systeemgedrag Thermische belasting op basis van standaardbrandkromme Thermische belasting op basis van de fysica (natuurlijke brandkromme) 20 november

9 Rekenen aan constructieve brandveiligheid met Eurocode temperatuur" vlamoverslag" niet - volledig" ontwikkelde brand" volledig" ontwikkelde brand" o C" Brandveiligheidontwerp Thermische belasting op basis van de fysica standaardbrandkromme" (conventie)" natuurlijke brandkrommen" (realiteit): soms grote verschillen!" begin van " brand" tijd" 20 november

10 Rekenen aan constructieve brandveiligheid met Eurocode NEN-EN Nationale Bijlage: Belasting bij brand: Mechanische belasting beoordeling van de constructie als geheel beoordeling van onderdelen van de constructie beoordeling van componenten (vrnl. bij toetsing standaard brandwerendheideisen november

11 Tool MACS+: gebruik membraanwerking in staalplaat-betonvloer, waardoor deel van de liggers onbekleed kan blijven" Eurocodes FSE approach" Systeem-gedrag vloer + liggers q mindset: brand in Broadgate, Londen" q 1 : 1 testfaciliteit in Zeppelinhangar" q constructie als een systeem veel sterker" q liggers hangen aan de vloer!" q standaard brandkromme" q Metz: 6,6 x 8,7 m vloerveld" q 2 liggers onbekleed " q > 120 minutes brandwerend" q ontwerptool en achtergronddocumenten" q (18 talen) en q NL primeur in Timmerhuis Rotterdam" " " " 20 november

12 Onderwerpen ü Introductie constructieve veiligheid met Eurocode ü Rekenen aan constructieve brandveiligheid met Eurocode q Natuurlijk brandconcept q Casus q Conclusie 20 november

13 Natuurlijk brandconcept Zonemodel als basis Vóór flashover: twee zones Ná flashover: één gemengde zone flashover overgangsvoorwaarden 20 november

14 Natuurlijk brandconcept Natuurlijke brand met Eurocode / NEN RHR [MW] RHR [MW] RHR [MW] 10 70% (q f,d A fi ) stationaire groeifase 9 10 A f x RHR f ultra- 8 snel) 9 snel brandstof-beheerst 7 8 matig) Groeisnelheid brand 5 4 A f x RHR f 4 3 ventilatie-beheerst traag '' 1 150'' 300'' 600'' Decay phase dooffase t [min] 1 0 t [min] t dooffase tijd [min] RHR: afbrandsnelheid of brandvermogensdichtheid 20 november

15 Veiligheidsfactoren in Eurocode vloeroppervlak brandruimte A f [m²] q activeringsrisico δ q1 1,10 1,50 1,90 2,00 activeringsrisico δ q2 0,78 1,00 1,22 1,44 museum, zwembad 2,13 1,66.! m q δ ni functie q1 voor qactieve 2 brandveiligheid-maatregelen ni voorbeelden van gebruik woning, hotel, kantoor machinefabriek = " ". ".. f, d chemische fabriek, verfwinkel vuurwerkfabriek, verffabriek f, k automatische blussing automatische melding handmatige blussing automatisch waterblussysteem onafhankelijke watertoevoer automatische melding & alarm automatische doormelding naar de brandweer door hitte door rook δ n1 δ n2 δ n3 δ n4 δ n5 bedrijfs- gemeente brandweer brandweer veilige brandblustoegang middelen δ n6 δ n7 δ n8 δ n9 rookafvoer δ n10 0,61 1,0 0,87 0,7 0,87 or 0,73 0,87 0,61 or 0,78 0,9 or 1 1,5 1,0 1,5 1,0 1,5 20 november

16 Eurocode + NB Onderbouwing Eurocodemethode: meerjarig Europees onderzoeksprogramma Statistisch onderzoek Validatie met proeven NB met aansluiting op Nederlands veiligheidsniveau, aangetoond in project: fase 1 thermisch (2009): robuust systeem fase 2 mechanisch (2014): aanpassing aan EC (CC1-2-3) OZone [ C] MAX. BRANDTEMPERATUUR OZone MAX. BRANDTEMPERATUUR IN DE BRANDRUIMTE PROEF [ C] 20 november

17 Brandveiligheid van constructies Onderbouwing Eurocodemethode: meerjarig Europees onderzoeksprogramma Statistisch onderzoek Validatie met proeven NB met aansluiting op Nederlands veiligheidsniveau, aangetoond in project: fase 1 thermisch (2009): robuust systeem fase 2 mechanisch (2014): aanpassing aan EC (CC1-2-3) 20 november

18 Resultaten natuurlijke vs. standaard brand 20 november

19 Natuurlijk brandconcept q Nieuwe tekst NB nav projectresultaat NEN q Bijlage E van informatief naar normatief (voor staal dat vrij kan uitzetten ) q Vervangen van δ r (als functie van brandwerendheidseis) door p CC (als functie van de gevolgklasse) q p CC = 0,1 (CC1), p CC = 1 (CC2), p CC = 10 (CC3) q Aangepaste tekst E.0 Inleiding met toelichting en voorwaarden 20 november

20 Onderwerpen ü Introductie constructieve veiligheid met Eurocode ü Rekenen aan constructieve brandveiligheid met Eurocode ü Natuurlijk brandconcept q Casus q Conclusie 20 november

21 Casus Anna van Bueren, Den Haag q Hoogte ʻnet geenʼ 70m; wonen (studenten) boven 4 e verdieping > FSE (natuurlijk brandconcept)" q Publieke functies tot 4 e verdieping (standaard brandberekeningen van kritieke staaltemperatuur θ a;cr ; bekleding met brandwerende spuitmortel en plaat)" q Staalplaat-betonvloeren; geïntegreerde vloerliggers (SFB). " q Vierkante stalen buiskolommen in metal stud wanden" 20 november

22 Casus Anna van Bueren, Den Haag FSE van woonunits" q 120 minuten brandwerendheid" q Sprinkler in rekening gebracht" q NEN-EN NB (Ozone)" q Unit 8 x 3,5 m, h = 2,7 m" q Variatie van ventilatie (ventilatierooster, voordeur naar de unit, ramen h = 2,05/2,35 m) met verschillende scenarioʼs van glasbreuk" q Gevoeligheidsanalyse" q Enkele liggers moesten overgedimensioneerd of bekleed" " 20 november

23 Casus Anna van Bueren, Den Haag Maatgevende scenario D2:" q h gevel = 2,05 m; terrasdeur en gesloten deel 10% bij 500 C tot 100 % bij 700 C;" q voordeur gesloten en ventilatierooster (3x0,05 m) open" q θ a;max = 629 C na 72 " q θ a;cr = 600 C, 633 C en 656 C (SFB typen) en 644 en 654 C (THQ typen) " q Kolommen:" q onbeschermd: θ a;max = 629 C > θ a;cr;min = 481 C " q beschermd met 2x12,5 mm gips: θ a;cr;min = 428 C " " Time [min] s Name: AvBa berekening e of Heat Rele Time [min] s Name: AvBa berekening el Temperat RHR Data RHR Com Hot Zo Steel 20 november

24 Conclusie q Projectgerichte benadering met natuurlijke branden is via Bouwbesluit en Eurocodes aangestuurd q Voor hoogbouw hoger veiligheidsniveau: 10x (CC3) q Methode leidt tot meer differentiatie in eisen (naar gebouwhoogte en gebruiksfuncties), dus geleidelijkere overgang in voorzieningen, dus minder gebouwen van 69 m q Methode leidt tot meer maatwerk q Optimalere brandveiligheid (kostenefficiënter) geborgd q Methode is ingewikkelder, bedoeld voor specialisten (aan beide zijden van de tafel): kennisopbouw! 20 november

25 Conclusie q De enige mogelijkheid om écht grip te krijgen op risico s en daarop afgestemde efficiënte maatregelen te treffen, is de brand beter te beschrijven dan de standaard brand én meer het systeemgedrag te doorgronden dan het componentgedrag 20 november

26 Dank voor uw aandacht! Veel informatie beschikbaar, o.a.: q BmS-boek Brand q 20 november