Rockfon B.V. Postbus KD ROERMOND

Transcriptie

1 Efectis Nederland BV Efectis Nederland-rapport 2006-Efectis-R0604 Bepaling van de brandwerendheid volgens EN :1999 van een vloerconstructie met cellenbetonnen vloerplaten en stalen liggers voorzien van een verlaagd plafond met Rockfon Mono Acoustic plafondplaten voorzien van een Mono Acoustic pleisterlaag Efectis Nederland BV Centrum voor Brandveiligheid Lange Kleiweg 5 Postbus CB Rijswijk T F E nederland@efectis.com Datum oktober 2006 Auteur(s) P.W.M. Kortekaas Dr. Ir. G. van den Berg Aantal pagina's 16 Aantal bijlagen 3 Opdrachtgever Postbus KD ROERMOND Projectnaam Brandwerendheid vloer plafond constructie Projectnummer Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden vermenigvuldigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, foto-kopie, microfilm of op welke andere wijze dan ook, zonder voorafgaande toestemming van Efectis. Indien dit rapport in opdracht werd uitgevoerd, wordt voor de rechten en verplichtingen van opdrachtgever en opdrachtnemer verwezen naar de Algemene Voorwaarden voor onderzoeksopdrachten aan TNO, dan wel de betreffende terzake tussen de partijen gesloten overeenmkomst. Het ter inzage geven van het Efectis-rapport aan direct belang-hebbenden is toegestaan Efectis Nederland BV: een TNO bedrijf Dit rapport wordt uitgebracht door het TNO bedrijf Efectis Nederland BV (voorheen TNO Centrum voor Brandveiligheid). TNO heeft besloten, ingegeven door de internationale marktontwikkelingen en klantvragen, samenwerking te zoeken met twee Europese Egolf partners, eveneens met tientallen jaren ervaring in de brandveiligheid: het Noorse Sintef/NBL en het Franse CTICM, om zodoende via schaalvergroting een breder pakket aan diensten en faciliteiten van een hoge kwaliteit aan te kunnen bieden. Daartoe zijn de brandveiligheidsactiviteiten van de betrokken instanties geprivatiseerd en in deze samenwerking gebracht. Bij TNO heeft dat beslag gekregen doordat m.i.v. 1 juli 2006, de activiteiten van het voormalige TNO Centrum voor Brandveiligheid zijn ondergebracht in Efectis Nederland BV.

2 2 / 16 Inhoudsopgave 1 Onderwerp Onderzoek Opdrachtgever Plaats en data betreffende het onderzoek Datum en nummer rapport Onderzochte constructie Algemeen Materialen Methode van assemblage en montage Vervaardiging van de constructie Wijze van onderzoek Controle proefstuk Conditionering Bepaling gewicht, volumieke massa en evenwichtsvochtgehalten Brandproef Waarnemingen tijdens de verhitting Meetresultaten brandproef Meetonzekerheid Samenvatting Conclusie Direct toepassingsgebied Figurenlijst Bijlage(n) A Waarnemingen B Meetresultaten C Foto s

3 3 / 16 1 Onderwerp Een vloer-/plafondconstructie opgebouwd uit cellenbetonnen vloerelementen met stalen liggers IPE 140 en een verlaagd monolytisch plafondsysteem bestaande uit Rockfon Mono Acoustic plafondplaten voorzien van een Mono Acoustic pleisterlaag. 2 Onderzoek Brandwerendheid volgens de Nederlandse norm NEN 6069: 2005 in samenhang met de Europese norm EN : Opdrachtgever Rockwool Rockfon BV Postbus KD ROERMOND 4 Plaats en data betreffende het onderzoek Het onderzoek vond plaats in het laboratorium van het Centrum voor Brandveiligheid van TNO Bouw te Rijswijk. Metselen wanden en montage vloerconstructie : week Montage plafondconstructie : week Brandproef : 31 mei Datum en nummer rapport Datum rapport: oktober Rapportnummer: 2006-Efectis-R0604.

4 4 / 16 6 Onderzochte constructie 6.1 Algemeen Experimenteel werd onderzocht een vloer-/plafondconstructie opgebouwd uit gewapende cellenbetonnen vloerelementen, stalen liggers IPE 140 en een verlaagd plafond, afmetingen ca. 3,2 x 4,0 m, zie Figuur 14.1 t/m Het verlaagde plafond bestond uit plafondplaten van Rockfon plafondtegels afgewerkt met Rockfon Mono Acoustic spuitpleister. 6.2 Materialen Ophangsysteem Hoofddraagprofiel C-profiel 60 x 27 mm, materiaaldikte 0,6 mm. Per hoofddraagprofiel was één lengte koppeling opgenomen; Tussenprofiel C-profiel 60 x 27 mm, materiaaldikte 0,6 mm; C-kruisverbinder, elk C-tussenprofiel werd d.m.v. twee stuks kruisverbinders tussen de C-hoofddraagprofielen bevestigd; Caddy clip t.b.v. ophanging aan stalen liggers; Nonius hanger t.b.v. ophanging C-hoofddraagprofielen aan stalen liggers. U-wandprofiel 12 x 30 x 30 mm, materiaaldikte 0,6 mm tegen de binnenkant van het cellenbetonnen kader Plafondplaten Rockfon Mono Acoustic plafondplaten, 1200 x 900 mm, dikte 30 mm. Bevestigd aan de C-profielen met speciale stalen verzinkte bevestigingsplaatjes van 50 x 20 mm, materiaaldikte 0,7 mm, aangebracht op de hoekpunten en per lange zijde 2 extra, en per korte zijde 1 extra Fillerwerk en spuitwerk Alle langs- en dwarsnaden worden in 2 lagen afgefillerd m.b.v. Rockfon Mono- Acoustic vulmiddel. Het spuitwerk bestond uit 2 lagen Rockfon Mono-Acoustic spuitpleister. Met een verbruik van 0,5 kg/m² per laag Vloer en ondersteuningsconstructie De vloerconstructie werd gevormd door: Vier stuks stalen liggers IPE 140, lengte 4600 mm, h.o.h. 900 mm, overspanning Lt = 4150 mm. Zes gewapend cellenbetonnen vloerelementen, afmetingen: 150 x 750 mm, lang 3050 mm (4 stuks). 150 x 400 mm, lang 3050 mm (2 stuks). De vloer was ingebouwd in een stalen beproevingsframe met een kader van cellenbeton, wanddikte 150 mm, met inwendige afmetingen 4000 x 3200 mm.

5 5 / Bevestigingsmiddelen groefnagels 3.5 x 65 mm, h.o.h. 300 mm t.b.v. de bevestiging van de U- wandprofielen tegen het cellenbetonnen kader Afdichtingsmiddelen Stroken steenwol type Rockwool 750, volumieke massa 115 kg/m³: Voor het afdichten van de naden tussen de vloerelementen, teneinde de vervormingen van de vloerconstructie tijdens de brandproef niet te belemmeren; Voor het afdichten van de sparingen in de cellenbetonnen wand t.p.v. de opleggingen van de stalen liggers. 6.3 Methode van assemblage en montage Vloer Plafond De op- en inbouw van de vloer-/plafondconstructie vond als hierna beschreven plaats. Inbouw van het cellenbetonnen kader in het stalen beproevingsframe. Aanbrengen van drie stalen liggers, h.o.h. ca mm, in de lengterichting van het cellenbetonnen kader. Aanbrengen van de vloerelementen op de stalen liggers. Afdichten met steenwol van de naden tussen de vloerelementen onderling, tussen de vloerelementen en de wanden en de sparingen in de cellenbetonnen wand t.p.v. de opleggingen van de IPE 140 profielen. Aanbrengen U-wandprofielen; Aanbrengen caddy clipsen op staalprofielen; Aanbrengen noniushangers; Aanbrengen D- hoofddraagprofielen en tussenprofielen; Aanbrengen plafondplaten met bevestigingsplaatjes; 2 x affilleren met Rockfon Mono-Acoustic vulmiddel; Aanbrengen 2 lagen Mono-Acoustic spuitpleister. 7 Vervaardiging van de constructie TNO Bouw en Ondergrond, Centrum voor Brandveiligheid te Rijswijk: Ondersteuningsconstructie. Productie van ophangsysteem. Inbouw ophangsysteem en plafondplaten: Rockfon Productie plafondplaten: Rockfon

6 6 / 16 8 Wijze van onderzoek 8.1 Controle proefstuk Gedurende de inbouw werden de gebruikte materialen en onderdelen gecontroleerd aan de hand van de verstrekte gegevens. TNO was op generlei wijze betrokken bij de keuze van de proefstukken. 8.2 Conditionering Vanaf de inbouw tot en met de beproeving bevond de onderzochte constructie zich in de beproevingshal van het Centrum voor Brandveiligheid van TNO Bouw met als omgevingscondities: een temperatuur van (20 ± 5) C en een relatieve vochtigheid van (50 ± 10) %. 8.3 Bepaling gewicht, volumieke massa en evenwichtsvochtgehalten Van de toegepaste plafondplaten en het steenwol dat in de profielen was aangebracht werden op de datum van de brandproef van enkele representatieve monsters, het gewicht, de volumieke massa en het evenwichtsvochtgehalte bepaald. Volumieke massa 1 : 114 kg/m 3 ; Evenwichtvochtgehalte 2 : 0,3 %. 8.4 Brandproef Condities Belasting Metingen Het onderzoek werd uitgevoerd overeenkomstig het gestelde in NEN-EN : Het proefstuk werd éénzijdig aan de onderzijde verhit volgens de standaardbrandkromme. De nagestreefde overdruk in de oven, op 100 mm vanaf de onderzijde van het proefstuk, was 20 Pa. Op de cellenbetonnen vloerelementen werd m.b.v. betonnen tegels een aanvullende gelijkmatig verdeelde bovenbelasting op de vloer aangebracht. De totale belasting, op elk van de liggers tijdens de verhitting bedroeg 2,25 kn/m. De aangebrachte veranderlijke belasting bedroeg 0,96 kn/m. De permanente belasting ten gevolge van eigen gewicht bedroeg van de constructie bedroeg 1,29 kn/m. Gedurende de verhitting werden gemeten en geregistreerd: de temperatuur in de oven met tien thermokoppels (TPL 1 t/m TPL 10). 1 Bepaald voor droging 2 Bepaald na droging gedurende minstens 24 uur bij 105 C

7 7 / 16 de oppervlakte-temperaturen van de lijven van de stalen vloerliggers met zeven thermokoppels (TK 1 t/m TK 7). de oppervlakte-temperaturen van de onderflenzen van de stalen vloerliggers met zeven thermokoppels (TK 8 t/m TK 14). de luchttemperaturen in het plenum met zes thermokoppels (TK15 t/m Tk 18). de oppervlakte-temperaturen aan de bovenzijde van de vloer met vijf thermokoppels (TK 19 t/m en TK 23). de overdruk in de oven gemeten op 250 mm vanaf de onderzijde van het proefstuk; de omgevingstemperatuur in de beproevingshal. de doorbuiging in het geometrische midden van de vloer met één verplaatsingsopnemer. De posities van de thermokoppels en de verplaatsingsopnemer zijn gegeven in figuur B5. 9 Waarnemingen tijdens de verhitting Na een verhittingsduur van 63 minuten vielen twee plafondplaten uit het ophangsysteem. Op verzoek van de opdrachtgever is de verhitting na 64 minuten beëindigd, op dat moment was nog geen van de criteria bereikt maar waren wel twee plafondplaten in de oven gevallen. Voor een gedetailleerde beschrijving van de waarnemingen wordt verwezen naar bijlage A. 10 Meetresultaten brandproef De meetresultaten zijn gegeven in de bijlage B. Gedurende de verhitting voldeden de temperatuur en luchtsnelheid buiten de oven aan het gestelde in NEN EN : Meetonzekerheid Door de aard van brandwerendheidsproeven, waarbij verschillende niet-lineaire effecten in zowel de testopstelling als ook het proefstuk een rol spelen die elkaar onderling beïnvloeden, is het op dit moment nog niet mogelijk om een onderbouwde kwantificering van de meetonzekerheden te geven. 11 Samenvatting Experimenteel onderzocht volgens de Europese norm NEN-EN : 2001 is een vloer-/plafondconstructie opgebouwd uit cellenbetonnen vloerelementen met stalen liggers IPE 140 en een verlaagd plafond met het C-profiel ophangsysteem voorzien van

8 8 / 16 Rockfon mono acoustic plafondtegels aan de onderzijde voorzien van twee lagen Mono Acoustic spuitpleister. In tabel 11.1 zijn de belangrijkste resultaten van het onderzoek gegeven. Tabel 11.1 Samenvatting beproevingsresultaten Criterium 1. Bezwijken 2. Vlamdichtheid betrokken op de afdichting Tijdsduur in minuten, gerekend vanaf het begin van de proef, gedurende welke nog juist aan het criterium werd voldaan. NEN 6069: 2005, NEN-EN : * minuten 64* minuten 3. Thermische isolatie 64* minuten betrokken op de temperatuur De verhitting werd in overleg met de opdrachtgever na 64 minuten beëindigd. * criterium niet bereikt gedurende de verhitting. 12 Conclusie De brandwerendheid van een vloer-/plafondconstructie bestaand uit stalen liggers IPE 140, cellenbetonnen vloerelementen en een verlaag plafondsysteem Rockfon Mono-Acoustic is bepaald volgens de Nederlandse norm NEN 6069:2005 bijlage A. De brandwerendheid bedraagt: ten minste 64 minuten. De classificatie volgens de Europese norm EN zal worden gegeven in een apart classificatierapport. 13 Direct toepassingsgebied De conclusie geldt uitsluitend voor vloer-/plafondconstructies als onderzocht met in achtneming van de in dit hoofdstuk gegeven voorwaarden en toegestane wijzigingen. M.b.t. de vloerconstructie Vloerconstructies bestaande uit stalen liggers en cellenbetonnen vloerplaten en die tevens voldoen aan navolgende voorwaarden: a. Type profiel: andere profieltypen zijn toegestaan, mits minimaal gelijk aan een IPE 140. b. De h.o.h. afstand van de liggers mag worden gewijzigd onder de voorwaarde dat de belasting op de liggers maximaal 2,25 kn/m bedraagt c. De enkelvelds overspanning van de liggers mag worden gewijzigd onder de volgende voorwaarde:

9 9 / 16 l b 4, 15 g g rep pr + + Ψ p pr p rep lb de theoretische overspanning van de vloer in de praktijk [m]. g pr de belasting t.g.v. het eigengewicht van de onderzochte vloer [kn/m 2 ] g rep de rekenwaarde van de representatieve permanente belasting van de vloer in de praktijk situatie, bepaald volgens de TGB belastingen, NEN 6702, [kn/m 2 ] p pr de gelijkmatig verdeelde uitwendige belasting aangebracht tijdens de proef [kn/m 2 ] Ψ de factor voor het bepalen van de momentane waarde van de veranderlijke belasting voorgeschreven in de TGB belastingen, NEN 6702, voor het belastingsgeval brand p rep de extreme waarde van de veranderlijke belasting voorgeschreven in de TGB belastingen, NEN 6702, d. De vloerplaten op de liggers zijn van gewapend cellenbeton. Dunnere plaatdikten zijn toegestaan mits wordt aangetoond dat bij een verhitting zoals gemeten in het plenum: -voldaan wordt aan het criterium thermische isolatie betrokken op de temperatuur. -de vloerelementen niet bezwijken ten gevolge van de in de praktijk aanwezige momentane veranderlijke belasting voor het geval brand. e. De voegen tussen de vloerplaten onderling evenals tussen de platen en omringende constructie zijn op zodanige wijze uitgevoerd waarvan is aangetoond dat via deze voegen/aansluitingen geen voortijdig branddoorslag optreedt. Ten aanzien van de breedte van de vloer gelden geen voorwaarden. M.b.t. de plafondconstructie Een plafondconstructie als onderzocht en beschreven en die tevens voldoet aan navolgende voorwaarden: a. De afhanghoogte en de hoogte van het plenum, d.w.z. de afstand tussen de onderzijde van de vloerplaten en de onderzijde van de plafondtegels is ten minste 410 mm.

10 10 / 16 b. De h.o.h.-afstanden van de ophangpunten van het draagsysteem mogen in beide richtingen niet zijn vergroot. c. In het plafond zijn geen lichtarmaturen e.d. aangebracht. d. Plafondplaten zijn van het type: Rockfon Mono Acoustic plafondtegels met afmetingen als onderzocht; een andere kleur en/of structuurafwerking aan de zichtzijde van de plafondplaten is toegestaan. e. Voorzien van twee lagen Mono Acoustic spuitpleister met een verbruik van 0,5 kg/m². M.b.t. de ondersteunende/aansluitende wanden Wanden van een steenachtig materiaal met een brandwerendheid m.b.t. de scheidende functie en voor zover vloerdragend tevens op bezwijken, van ten minste 64 minuten. P.W.M. Kortekaas Dr. Ir. G. van den Berg Dit rapport wordt uitgebracht door het TNO bedrijf Efectis Nederland BV (voorheen TNO Centrum voor Brandveiligheid). TNO heeft besloten, ingegeven door de internationale marktontwikkelingen en klantvragen, samenwerking te zoeken met twee Europese Egolf partners, eveneens met tientallen jaren ervaring in de brandveiligheid: het Noorse Sintef/NBL en het Franse CTICM, om zodoende via schaalvergroting een breder pakket aan diensten en faciliteiten van een hoge kwaliteit aan te kunnen bieden. Daartoe zijn de brandveiligheidsactiviteiten van de betrokken instanties geprivatiseerd en in deze samenwerking gebracht. Bij TNO heeft dat beslag gekregen doordat m.i.v. 1 juli 2006, de activiteiten van het voormalige TNO Centrum voor Brandveiligheid zijn ondergebracht in Efectis Nederland BV.

11 11 / Figurenlijst Figuur bovenaanzicht van de constructie Figuur 14.2 Onderaanzicht constructie voor afwerken Figuur 14.3 principe ophanging en draagprofielen Figuur 14.4 overzicht van de draagconstructie Figuur 14.5 principe schets afwerking naden

12 12 / 16 Figuur Bovenaanzicht van de constructie

13 13 / 16 Figuur 14.2 Onderaanzicht constructie voor afwerken

14 14 / 16 Figuur 14.3 Principe ophanging en draagprofielen

15 15 / 16 Figuur 14.4 Overzicht van de draagconstructie

16 16 / 16 Figuur 14.5 Principe schets afwerking naden

17 Bijlage A.1/1 A Waarnemingen Tijd [min] Waarneming 0 Aanvang verhitting 5 Vlies valt van de onderzijde van de platen 27 Vervorming in plafond zichtbaar 42 Doorbuiging neemt verder toe 59 Schroefplaatje zichtbaar 63 2 platen gevallen aan korte zijkant 64 Einde verhitting i.o.m. opdrachtgever

18 Bijlage B.1/6 B Meetresultaten Figuur B 1 Gemeten gastemperaturen in de oven Figuur B 2 Relatieve afwijking van de oventemperaturen volgens EN. Figuur B3 : gemeten overdruk in de oven Figuur B4 : gemeten omgevingstemperatuur Figuur B5 : posities van de thermokoppels Figuur B6 : gemeten staaltemperaturen van de stalen liggers Figuur B7 : gemeten luchttemperaturen in het plenum Figuur B8 : gemeten oppervlaktetemperaturen op de vloer Figuur B9 : gemeten doorbuiging van het midden van de vloerconstructie

19 Bijlage B.2/6 Centrum voor brandveiligheid Datum: 31/05/2006 Project : Rockfon vloer-/plafondconstructie Projectnr : Temperatuur [ C] ===> stbmax stbmin TOV 1 TOV 2 TOV 3 TOV 4 TOV 5 TOV 6 TOV 7 TOV 8 TOV 9 TOV Tijd [min] ===> Figuur B 1 Gemeten gastemperaturen in de oven Centrum voor brandveiligheid Datum: 31/05/2006 Project : Rockfon vloer-/plafondconstructie Projectnr : Relatieve afwijking [%] ===> EN+ ENafw_ISO Tijd [min] ===> Figuur B 2 Relatieve afwijking van de oventemperaturen volgens EN.

20 Bijlage B.3/6 Centrum voor brandveiligheid Datum: 31/05/2006 Project : Rockfon vloer-/plafondconstructie Projectnr : Druk [Pa] ===> Tijd [min] ===> Figuur B3 : Gemeten overdruk in de oven Centrum voor brandveiligheid Datum: 31/05/2006 Project : Rockfon vloer-/plafondconstructie Projectnr : Temperatuur [ C] ===> Tijd [min] ===> Figuur B4 : Gemeten omgevingstemperatuur

21 Bijlage B.4/6 Figuur B5 : Posities van de thermokoppels

22 Bijlage B.5/6 Centrum voor brandveiligheid Datum: 31/05/2006 Project : Rockfon vloer-/plafondconstructie Projectnr : Temperatuur [ C] ===> TK 1 TK 2 TK 3 TK 4 TK 5 TK 6 TK 7 TK 8 TK 9 TK 10 TK Tijd [min] ===> Figuur B6 : Gemeten staaltemperaturen van de stalen liggers Centrum voor brandveiligheid Datum: 31/05/2006 Project : Rockfon vloer-/plafondconstructie Projectnr : Temperatuur [ C] ===> TK 13 TK 14 TK 15 TK 16 TK Tijd [min] ===> Figuur B7 : Gemeten luchttemperaturen in het plenum

23 Bijlage B.6/6 Centrum voor brandveiligheid Datum: 31/05/2006 Project : Rockfon vloer-/plafondconstructie Projectnr : Temperatuur [ C] ===> TK 18 TK 19 TK 20 TK 20 TK Tijd [min] ===> Figuur B8 : Gemeten oppervlaktetemperaturen op de vloer Centrum voor brandveiligheid Datum: 31/05/2006 Project : Rockfon vloer-/plafondconstructie Projectnr : Doorbuiging [mm] ====> Tijd [min] ===> Figuur B9 : Gemeten doorbuiging van het midden van de vloerconstructie

24 Bijlage C.1/2 C Foto s Foto C1 : Proefstuk voor de brandproef aan de verhitte zijde Foto C2 : Proefstuk voor de brandproef aan de verhitte zijde

25 Bijlage C.2/2 Foto C3 : Proefstuk aan de verhitte zijde na de brandproef Foto C4 : Aanzicht bandraster na de brandproef