5. Toetskader De beoordeling is uitgevoerd op basis van Bouwbesluit 2012 (inclusief wijzigingen per ). Voor het realiseren van een tijdelijke

Transcriptie

1 BEOORDELING PARKEERGARAGE NIET-BESLOTEN BIJ BRAND Aan : Ballast Nedam Infra B.V. T.a.v. : De heer R. Wouters Referentie : / 2789 Behandeld door : Vestiging Zwolle / Ir. M.S. (Sigrin) Drost-Hofman Datum : 22 februari 2016 Betreft : Parkeergarage rechtbank Amsterdam Beoordeling niet-besloten bij brand 1. Inleiding Nieman Raadgevende Ingenieurs heeft beoordeeld of de parkeergarage van de rechtbank te Amsterdam als niet-besloten bij brand kan worden beschouwd. In deze notitie leest u onze bevindingen. 2. Uitgangspunten De beoordeling is gebaseerd op de uitvoeringstekeningen van Ballast Nedam van 7 januari Voor de gebruiksfunctie van de parkeergarage is uitgegaan van overige gebruiksfuncties voor het stallen van motorvoertuigen. Voor de personenbezetting van de parkeergarage is uitgegaan van minder dan 30 m 2 per persoon. 3. Projectomschrijving Het project betreft de nieuwbouw van een tijdelijke parkeergarage bij de rechtbank te Amsterdam. De parkeergarage bestaat uit 3 bouwlagen en heeft een gebruiksoppervlakte van ca 1600 m2 per bouwlaag. De parkeergarage wordt natuurlijk geventileerd. De bovenste bouwlaag is geheel open (geen dak). De onderste twee bouwlagen hebben heel open gevels. 4. Vraagstelling U heeft de stukken voor de parkeergarage ter goedkeuring ingediend. In reactie hierop heeft u de vraag gekregen met berekeningen aan te tonen dat voor de begane grond en 1 e verdieping kan worden uitgegaan van een niet-besloten ruimte bij brand. Indien dat kan worden aangetoond, moet worden ingegaan op de vraag wat het betekent dat ook een niet-besloten gebruiksgebied in een brandcompartiment dient te liggen. In deze notitie wordt op deze twee vragen ingegaan.

2 5. Toetskader De beoordeling is uitgevoerd op basis van Bouwbesluit 2012 (inclusief wijzigingen per ). Voor het realiseren van een tijdelijke parkeergarage gelden de eisen voor tijdelijke bouwwerken van het Bouwbesluit. Ten aanzien van brandveiligheid (hoofdstuk 2 en 6 uit het Bouwbesluit) worden geen eisen gedefinieerd voor tijdelijke bouwwerken. Dat betekent dat ten aanzien van de benodigde brandveiligheidsvoorzieningen van de eisen op nieuwbouwniveau moet worden uitgegaan. De vraag die in deze notitie beoordeeld wordt, is of de garage kan worden aangemerkt als niet-besloten bij brand. Voor het criterium niet-besloten bij brand, kan onderscheid worden gemaakt in twee situaties: 1 Niet-besloten ten aanzien van vluchtveiligheid; en 2 Niet-besloten ten aanzien van beheersbaarheid van brand. Ad 1 Voor niet-besloten ten aanzien van vluchtveiligheid biedt de toelichting bij artikel lid 12 van het Bouwbesluit toetscriteria. Temperatuur en zicht in de rook moeten voldoende beperkt zijn om vluchten via een dergelijke ruimte mogelijk te maken. Dit betreffen overigens ook de criteria die in de opmerkingen op de ingediende stukken zijn aangegeven als toetskader voor een niet-besloten ruimte. Deze criteria zijn echter in deze situatie niet van toepassing omdat er geen geen (extra) beschermde vluchtroutes aanwezig zijn in deze parkeergarage. Deze parkeergarage is zodanig beperkt in omvang dat binnen 60 meter (grenswaarde maximale loopafstand) de uitgangen van de trappenhuizen op het maaiveld worden bereikt. Ad 2 De eisen die het Bouwbesluit stelt ten aanzien van de beheersbaarheid van brand ofwel branduitbreiding, gaan uit van het ontstaan van een compartimentsbrand. Een compartimentsbrand betreft een brand waarbij alle brandstof in de brandruimte ontbrandt. Het moment waarop de ontbranding plaatsvindt wordt flash-over genoemd. Conform NEN 6055:2011 zijn er twee criteria voor het ontstaan van een compartimentsbrand ofwel het optreden van flash-over: a. Flash-over door straling vanaf de hete rooklaag treedt op bij een rooklaagtemperatuur > 500 C; b. Flash-over door convectie treedt op bij een rooklaagtemperatuur > 300 C en brandbare inventaris in de rooklaag. Indien bovenstaande criteria niet bereikt worden, blijft er sprake van een lokale brand en mag de ruimte als niet-besloten bij brand worden beschouwd. Indien deze grenswaarden wel bereikt worden, moeten de onderste twee bouwlagen van de parkeergarage (de bovenste laag heeft geen dak en is daarmee zonder meer niet-besloten) als besloten bij brand worden beschouwd en moeten / februari 2016 Pagina 2

3 voorzieningen worden aangebracht die het Bouwbesluit eist voor besloten overige gebruiksfuncties voor het stallen van motorvoertuigen. De tijd waarin deze criteria niet overschreden mogen worden betreft 60 minuten. Immers in een parkeergarage dient brandbeheersing conform de nieuwbouweisen van het Bouwbesluit gedurende 60 minuten gegarandeerd te worden en dienen brandveiligheidsvoorzieningen 60 minuten in stand te worden gehouden. 6. Rekenkundige beoordeling Met berekeningen op basis van een zonemodel is beoordeeld of de criteria voor flashover zoals benoemd in paragraaf 5 onder ad 2 worden bereikt. 6.1 Brandscenario In een parkeergarage doet zich een specifiek brandscenario voor: een zogenaamd autobrandscenario. Testen en statistisch onderzoek hebben aangetoond dat de maximale brandomvang een beperkt aantal auto s bedraagt. Het vermogen van een autobrand is relatief hoog, maar de brandduur is daarentegen kort. In dit brandscenario kan de autobrand nog wel naar de ernaast geparkeerde auto s overslaan, maar is uitgedoofd voordat de brand van hieruit naar de volgende auto overslaat. Op deze wijze ontstaat een zich voortplantende brand door de parkeergarage. Het is in Nederland gebruikelijk om ervan uit te gaan dat de brandweer bij brand in een parkeergarage een binnenaanval doet, zodat de schade beperkt blijft. In een natuurlijk geventileerde parkeergarage kan rookverspreiding in de garage echter niet worden beheerst. Dit betekent dat niet gegarandeerd kan worden dat de brandweer een effectieve binnenaanval kan uitvoeren. Voor de garage in dit project geldt dat met name voor de onderste twee bouwlagen. Voor de bovenste bouwlaag geldt dat vanwege het zeer open karakter verwacht mag worden dat een offensieve inzet altijd mogelijk zal zijn. Indien geen offensieve inzet kan worden gedaan, moet rekening worden gehouden met een doorgaand autobrandscenario. Er zal worden beoordeeld of bij een dergelijke doorgaand autobrandscenario, de temperatuur in de garage nog onder de grenswaarden voor flashover blijft. Voor het brandvermogensverloop per auto wordt daarbij uitgegaan van het brandvermogensverloop zoals dat is vastgelegd in het rekenmodel CaPaFi (Car Park Fire). Dit is een rekenprogramma dat in het kader van Europees onderzoek naar de thermische belasting van autobrandscenario's op de constructies van parkeergarages is ontwikkeld. De vermogens zijn gebaseerd op experimentele testen. Ook voor de / februari 2016 Pagina 3

4 tijden waarop brandoverslag plaats vindt naar opzij (elke 12 minuten), is gebruik gemaakt van de uitgangspunten van CaPaFi. Dit leidt tot het brandvermogensverloop in figuur Brandvermogensverloop CaPaFi Brandvermogen (MW) car1 car2 car3 car4 car5 totaal Tijd (minuten) Figuur 1, brandvermogensverloop conform CaPaFi gedurende 60 minuten brand In de eerste 60 minuten van de brand raakt volgens dit brandvermogensverloop, 5 auto s betrokken bij de brand. Uiteraard kunnen nog meer auto s in brand raken. Omdat de brand in de eerste auto s dan al weer gedoofd is, leidt dit niet tot hogere piekvermogens. Het patroon met de pieken van ca 13 MW zoals dat in figuur 1 zichtbaar is, herhaalt zich / februari 2016 Pagina 4

5 3.2 Toegepast rekenmodel De gemiddelde temperatuur die in de parkeergarage ontstaat is bepaald met behulp van het zonemodel Ozone (Ozone 2.2.6, Universiteit van Luik). Dit zonemodel is specifiek ontwikkeld om de condities in brandruimten te beoordelen. 3.3 Uitgangspunten modellering De berekening is uitgevoerd voor de 1 e verdieping. Deze verdieping is door de aanwezigheid van de borstweringen meer besloten dan de parkeerlaag op de begane grond. De gehele 1 e verdieping is als zone ingevoerd, met een oppervlakte van 40 x 40 meter. Voor de gemiddelde hoogte van de parkeerlaag (de hoogte wisselt door de aanwezigheid van TT-vloeren) is uitgegaan van 2,65 meter. De vloer en het plafond van de brandruimte zijn ingevoerd als beton. Voor de gevels is uitgegaan van een begrenzing door staal. Immers de enige begrenzingen die in de gevels aanwezig zijn, zijn van staal. Voor de belemmeringen is voor de onderste meter van de gevels uitgegaan van 20% belemmering in de gevels op as A en D op basis van de aanwezigheid van kolommen en hekvormige borstweringen en 18% belemmering in de gevels op as 1 en 9. Voor de zone tussen 1 meter en bovenzijde gevelopeningen (2,29 meter) is uitgegaan van 5% belemmering in de gevels op as A en D en 4% belemmering in de gevels op as 1 en 9. De twee trappenhuizen, tegen as 1 en as 9 zijn over de gehele breedte als belemmering meegenomen. Dit zijn conservatieve aannames. Voor de brandomvang is op basis van de zes ingevoerde auto s, uitgegaan van 6 x 2,5 x 5 = 75 m 2. Vanwege de turbulente situatie van een autobrandscenario in een parkeergarage met beperkte hoogte, is in het model vanaf start brand gerekend met een opgemengde situatie (dus geen gestratificeerde situatie). 3.4 Rekenresultaten In bijlage 1 zijn de rekenresultaten uit Ozone opgenomen. In figuur 2 is het brandvermogensverloop weergegeven zoals dat in Ozone is ingevoerd. Dit komt overeen met het brandvermogensverloop in figuur 1. Het piekvermogen bedraagt ca 15 MW. In figuur 3 is het temperatuurverloop op laag 1 weergegeven. Dit betreft de gemiddelde temperaturen in de opgemengde zone. Piektemperatuur binnen de beschouwde periode van 60 minuten bedraagt ca 77 C. Dit is ruim onder de kritieke grenswaarde voor flash-over door convectie van 300 C. Er hoeft dan ook geen rekening te worden gehouden met ontstaan van een compartimentsbrand / februari 2016 Pagina 5

6 In figuur 4 is het zuurstofgehalte in de parkeergarage weergegeven. Dit laat zien dat gedurende het gehele brandscenario voldoende zuurstof aanwezig is om uit te kunnen gaan van een lokale brandstofbeheerste brand. Effecten die gepaard gaan bij een compartimentsbrand, zoals uitslaande vlammen, zullen zich dan ook niet voordoen Rate of Heat Release RHR Data RHR Computed Time [min] Figuur 2, brandvermogensverloop waarmee is gerekend Gas Temperature Hot Zone Cold Zone Time [min] Figuur 3, gemiddelde temperaturen in de parkeergarage / februari 2016 Pagina 6

7 Oxygen Mass Oxygen Mass Time [min] Figuur 4, zuurstofmassa in de parkeergarage, er is steeds voldoende zuurstof om van een lokale, brandstofbeheerste brand uit te gaan 3.5 Conclusie berekeningen Bij een doorgaand autobrandscenario, waarbij geen rekening wordt gehouden met brandweerinzet, blijft de gemiddelde temperatuur in de parkeergarage ruim onder de kritieke waarde voor flash-over. Er hoeft dan ook geen rekening te worden gehouden met het ontstaan van een compartimentsbrand. Ook is er voldoende zuurstof voorhanden om geen rekening te hoeven houden met uitslaande vlammen zoals deze ontstaan bij een compartimentsbrand waar het Bouwbesluit vanuit gaat. 7. Eisen niet-besloten brandcompartiment Het Bouwbesluit geeft in artikel 2.82 lid 5 aan dat ook een niet-besloten gebruiksgebied als brandcompartiment aangemerkt dient te worden. Ondanks het feit dat is aangetoond dat de parkeergarage als niet-besloten bij brand mag worden aangemerkt, gelden voor deze garage wel de eisen die gelden voor brandcompartimenten. Wat betekent dit nu? Ten aanzien van de omvang van het niet-besloten brandcompartiment, is met de berekeningen in paragraaf 6 aangetoond dat geen compartimentsbrand ontstaat. De grotere omvang van het brandcompartiment dan de grenswaarde die het Bouwbesluit geeft, is hiermee dan ook toelaatbaar. Deze gelijkwaardigheid dient ter goedkeuring bij het bevoegd gezag te worden ingediend / februari 2016 Pagina 7

8 Ten aanzien van de brandmeld- en ontruimingsalarminstallatie: deze is alleen vereist voor besloten overige gebruiksfuncties van motorvoertuigen. Met de berekeningen in hoofdstuk 6 is dan ook aangetoond dat geen brandmeld- en ontruimingsalarminstallatie noodzakelijk is. Zwolle, 22 februari 2016 Nieman Raadgevende Ingenieurs B.V. Mevrouw ir. M.S. Drost-Hofman Bijlage 1 Ozone berekening / februari 2016 Pagina 8

9 Bijlage 1 Ozone berekening februari 2016

10 OZone V Report Analysis Name: Parkeergarage laag 1 File Name: G:\Projecten en Kennis\Projecten\Nieman\ \Ozone\ Parkeergarage laag 1.ozn Created: 2/22/2016 at 4:35:07 PM ANALYSIS STRATEGY Selected strategy: 1 Zone Model PARAMETERS Openings Radiation Through Closed Openings: 0.8 Bernoulli Coefficient: 0.7 Physical Characteristics of Compartment Initial Temperature: 293 K Initial Pressure: Pa Parameters of Wall Material Convection Coefficient at the Hot Surface: 25 W/m²K Convection Coefficient at the Cold Surface: 9 W/m²K Calculation Parameters End of Calculation: Time Step for Printing Results: Maximum Time Step for Calculation: Air Entrained Model: 3600 sec 60 sec 10 sec Thomas COMPARTMENT Form of Compartment: Rectangular Floor Height: 2.65 m Depth: 40 m Length: 40 m Roof Type: Flat Roof DEFINITION OF ENCLOSURE BOUNDARIES Floor Material (from inside to outside) Thickness Unit Mass Conductivity Specific Heat [cm] [kg/m³] [W/mK] [J/kgK] Normal Bricks Ceiling Material (from inside to outside) Thickness Unit Mass Conductivity Specific Heat [cm] [kg/m³] [W/mK] [J/kgK] Middle weight Concrete [EN12524] Wall 1 Material (from inside to outside) Thickness Unit Mass Conductivity Specific Heat [cm] [kg/m³] [W/mK] [J/kgK] Steel [EN ] Openings Sill Height Soffit Height Width Variation Adiabatic [m] [m] [m] Constant no Constant no

11 Wall 2 Material (from inside to outside) Thickness Unit Mass Conductivity Specific Heat [cm] [kg/m³] [W/mK] [J/kgK] Steel [EN ] Openings Sill Height Soffit Height Width Variation Adiabatic [m] [m] [m] Constant no Constant no Wall 3 Material (from inside to outside) Thickness Unit Mass Conductivity Specific Heat [cm] [kg/m³] [W/mK] [J/kgK] Steel [EN ] Openings Sill Height Soffit Height Width Variation Adiabatic [m] [m] [m] Constant no Constant no Wall 4 Material (from inside to outside) Thickness Unit Mass Conductivity Specific Heat [cm] [kg/m³] [W/mK] [J/kgK] Steel [EN ] Openings Sill Height Soffit Height Width Variation Adiabatic [m] [m] [m] Constant no Constant no FIRE Fire Curve: User Defined Fire Maximum Fire Area: 75 m² Fire Elevation: 0.3 m Fuel Height: 1.5 m Point Time RHR mf Fire Area [sec] [MW] [kg/sec] [m²]

12

13 Combustion Heat of Fuel: 25 MJ/kg Combustion Efficiency Factor: 0.8 Combustion Model: No combustion model RESULTS Fire Area: The maximum fire area ( localised m²) is lower than 25% of the floor area ( m²). The fire load is

14 Gas Temperature Hot Zone Cold Zone Time [min] Analysis Name: Parkeergarage laag 1 Peak: 77 C At: 29 min Figure 1. Hot and Cold Zone Temperature Rate of Heat Release RHR Data RHR Computed Time [min] Analysis Name: Parkeergarage laag 1 Peak: 0 MW At: 0 min Figure 2. RHR Data and Computed