Compartimentering bij brand faculteit Bouwkunde

Transcriptie

1 Bouwfysica Compartimentering bij brand faculteit Bouwkunde Door velen is bij de brand van de faculteit Bouwkunde de vraag gesteld hoe het mogelijk is dat een gebouw van deze grootte in zijn geheel kan afbranden. Na een analyse van het gebouw, de inrichting en de brandcompartimentering behoeft dat geen vraag te zijn. Wanneer een brand zich direct na het ontstaan snel kan ontwikkelen, en wanneer compartimentering het bestrijden van die brand niet echt faciliteert dan komt snel het ogenblik dat de grenzen van de brandwerendheid van de constructie in zicht komen. Dan moet de brandweer ontruimen, brandt een gebouw volledig uit en kan het zelfs (deels) instorten. Kees van Weeren, TU Delft, faculteit Bouwkunde Beschrijving van het gebouw Het gebouw voor Bouwkunde is gereed gekomen in 1970 naar een ontwerp van J.H. van den Broek. Het gebouw bestond uit een hoogbouw van 12 lagen boven een uitgebreide, paviljoenvormige onderbouw van 2 lagen. Het geheel was onderkelderd. De hoogbouw bestond uit een centrale liftenhal met twee vleugels, de Noord- en Zuidvleugel. Elk van de vleugels was per 2 verdiepingen ingedeeld met 2 kantoorlagen naast een dubbelhoge atelierruimte. 2 1 Faculteit Bouwkunde, het thuis van 3000 studenten en 800 medewerkers Dwarsdoorsnede over de Noordvleugel, in de hoogbouw met links de dubbelhoge ateliers en rechts kantoren. Bouwtekening uit archief TU Delft FM&VG

2 Bouwfysica Bouwtekening uit archief TU Delft FM&V/G brandveiligheid 3 4 Plattegrond van de 6e en de 7e verdieping, links Noord en rechts Zuid Ontwerpatelier 6 Zuid; de brand ontstond in de koffieautomaat links 20_26_Brand_03_2009.indd :33:29

3 Bouwfysica 22 7 Bibliotheek, het gehele paviljoen over 2 lagen vormde één brandcompartiment Bouwtekening uit archief TU Delft FM&VG Atelier 6 Noord met hangvloer, van het atelier akoestisch afgescheiden door glas. Achterin de wand van de collegezaal. 6 Begane grond met boven van links naar rechts collegezaal A, bibliotheek, handtekenzalen en blokkenhal. Beneden van links naar rechts kantine, tutorruimtes en vormstudie/maquettehal. In die atelierruimte was aansluitend op de bovenste kantorenlaag over een deel van het oppervlak een hangvloer aangebracht. In de Noordvleugel was een deel van de atelierruimtes afgescheiden en ingericht als collegezaal. In de paviljoens van de onderbouw waren een grote collegezaal, de bibliotheek, handteken-, vormstudie-, maquette-, instructie- en computerzalen, zelfstudieruimten en de onderwijsadministratie ondergebracht. In de kelder bevonden zich naast veel opslagruimten nog enkele onderwijsruimten en laboratoria. 20_26_Brand_03_2009.indd 22 Beschrijving van de compartimentering [5] Het totale gebouw had een vloeroppervlak van m2. De hoogbouw, met 12 bouwlagen boven de onderbouw van 2 lagen met een kelder, had per verdieping een oppervlak van circa 2000 m2. Het hoogste verblijfsgebied lag op 52,5 m hoogte. De hoogbouw bestond per 2 lagen uit 3 compartimenten, de Zuidvleugel de liftenhal en de Noordvleugel. Een vleugel had op de even laag een oppervlak van 775 m2 en op de oneven laag 520 m2 (met gedeeltelijk een vide ter plaatse van de ontwerpateliers). Samen geeft dat een :34:04

4 brandveiligheid 23 Bouwfysica Verdiepingen 6 en 7 van de hoogbouw (de brand ontstond op 6 Zuid). De vlam in de rode cirkel geeft de plaats aan van de koffieautomaat, waar de brand begon In het kader van een verbetering van de brandveiligheid was recent de brandwerendheid van de compartimentscheidingen verhoogd tot een weerstand tegen branddooren brandoverslag (WBDBO) van 30 minuten. Daarnaast was er nog een aantal rookscheidingen aanwezig, waarvan de weerstand tegen rookdoorslag (WRD) was verbeterd tot 30 minuten. Die waren gesitueerd rond de trappenhuizen. De WRD van de goederenlift zou later dat jaar (na de brand) worden verbeterd tot 30 minuten. Tijdens de brand was nog sprake van de oorspronkelijke uitvoering met normaal draadglas, waarvan de WRD circa 20 minuten zal hebben bedragen en de WBDBO uiteraard nog minder. Naast die officiële compartimentsscheidingen waren er zoals in ieder gebouw allerlei tussenwanden aanwezig, die natuurlijk ook hun effect kennen bij brand. De kantoorkamers waren van de gang gescheiden door houten kastenwanden met daarboven glas. In de plinten waren luchtroosters met suskasten aangebracht om de kamers te kunnen ventileren. De kamers waren onderling gescheiden door houten wanden, met tussen de kolommen en de gevels een glasstrook. Later toegevoegde wanden waren over het algemeen van gipsplaat. Rondom de inhangverdiepingen was 20_26_Brand_03_2009.indd 23 glas geplaatst als akoestische scheiding, in de vloer waren lange roosters met suskasten aanwezig om de inhangverdiepingen te ventileren. In feite was het gehele brandcompartiment over twee verdiepingen, met inhangverdieping en kamers één geheel qua ventilatiesysteem. Wel was in de Noordvleugel sprake van een dichte afscheiding tussen compartimentgrootte van circa 1300 m2, ruim binnen de eis van 2000 m2 voor bestaande gebouwen. 9 Kastenwanden tussen gang en kamers. In de plint zijn luchtroosters met suskasten aangebracht :34:09

5 Bouwfysica Tina van Houten Afscheiding tussen de gang met kantoren en de dubbelhoge ruimte met ateliers en collegezaal op 7 Noord. Op deze foto vanuit de gang is de hoek van de gesloten wand van de collegezaal te zien en daarop aansluitend een draadglazen pui. Het rooster dat laag 6 en laag 7 verbindt ligt achter de pui de kantoren en de ateliers en collegezaal (zie figuur 10). Gezien het soort wand en pui kan hier wel een beperkte WRD en WBDBO aan worden toegekend. 12 Detail van bouwtekening uit archief TU Delft FM&VG 10 Foto auteur Noodtrap Plattegrond noodtrap Effect van de compartimentering bij de ontruiming Om 9.00 uur werd witte rook gezien bij de koffieautomaat op 6 Zuid [6, 9]. Om 9.10 uur spoten vuurballen uit de automaat, die niet geblust bleken te kunnen worden. Nadat de brand door de Bedrijfshulpverlening (BHV) was beoordeeld, werd de handmelder om 9.16 uur ingeslagen. Daardoor werd de ontruimingsinstallatie gestart, waarbij een ieder werd opgeroepen het gebouw te verlaten. De ontruiming met behulp van deze recent geïnstalleerde ontruimingsinstallatie was eerder geoefend en verliep vlot. Daarbij werd vrijwel alleen de hoofdtrap gebruikt. De (een aantal jaren geleden) aangebrachte extra noodtrap tot de 4e verdieping, gericht op extra ontruimingscapaciteit bij vol bezette collegezalen op de 2e en 4e verdieping, werd niet gebruikt. Maar de betreffende collegezalen waren op dat ogenblik dan ook niet bezet. Maar ook de twee noodtrappen in de vleugels werden (volgens informatie van de BHV) niet gebruikt. Met de zeer beperkte bezetting in het gebouw was de hoofdtrap, als logische hoofdverbinding met de begane grond, kennelijk aantrekkelijker dan de smalle noodtrappen. Na de ontruiming op aanwijzen van de ontruimingsinstallatie werd door de BHV nog geveegd. Daarbij keken BHV-ers in alle kamers en toiletten of soms nog mensen in het gebouw achtergebleven waren. Dat vegen was geen overbodige luxe, want tegen 9.40 uur werd een medewerkster aangetroffen, die zo verdiept was in haar werk dat ze de ontruimingsinstallatie niet had gehoord. Gedurende het ontruimen verspreidde zich (vanuit het brandende compartiment) nog geen rook door het gebouw. 20_26_Brand_03_2009.indd 24 Het aantal mensen in het gebouw was veel kleiner dan het maximum. Aanwezig waren enkele honderden mensen, terwijl van een maximum aantal van 1700 in de hoogbouw werd uitgegaan. De ontruiming duurde (op de ene medewerker na) circa 10 minuten. Er waren geen lichamelijk gehandicapten aanwezigen, maar het aantal daarvan was in het gebouw altijd zodanig beperkt dat dit geen belangrijk verschil in ontruimingstijd zou veroorzaken. Wanneer het gebouw wel volledig bezet geweest zou zijn, zou er sprake zijn geweest van een geheel andere situatie. Dan zou er zo n grote stroom mensen naar beneden zijn geweest, dat waarschijnlijk ook de noodtrappen gebruikt zouden zijn. Daarbij zouden de aanwezigen aan de Zuidzijde geconfronteerd zijn met een zichtbare brand met mogelijk effect op de snelheid van ontruimen daar ter plaatse. Mensen zouden wellicht geaarzeld hebben om door te lopen en zijn teruggekeerd, of zelfs in paniek geraakt kunnen zijn. Tevens zouden zij geconfronteerd zijn met het gegeven dat, tijdens het openen en sluiten van de toegangsdeuren tot de noodtrappen, de doorgang op de trappen vanaf boven tijdelijk versperd werd (zie figuur 12). De hiervoor gemaakte opmerkingen illustreren dat het succesvol ontruimen van het gebouw in zeer korte tijd geen proefondervindelijk bewijs is dat qua vluchtmogelijkheden, qua compartimentering en qua ontruimings installatie sprake was van voldoende op de situatie (met de maximaal 1700 aanwezigen) toegesneden voorzieningen :34:12

6 brandveiligheid Bouwfysica Wel geven de recent verbeterde voorzieningen voor de compartimentering (zelfsluitende deuren, verhoging WBDBO en WRD) [5], de aangebrachte ontruimingsinstallatie, het aanwezig zijn van getrainde BHV-ers en het succesvol geoefend hebben van de ontruiming (met veel meer aanwezigen dan tijdens de brand) vertrouwen dat ook bij een veel groter aantal aanwezigen iedereen een veilig heenkomen had kunnen vinden. Effect van de compartimentering op de branduitbreiding In het vorig nummer van dit blad (kort artikel bouwfysicadag) is het ontstaan van de brand beschreven. Die begon in een koffieautomaat als gevolg van een ontregeling van het besturingssysteem door wateroverlast. De koffieautomaat was samen met een andere automaat ondergebracht in een meubel van mdf, bekleed met 5 mm polyester. De brand verspreidde zich snel en in zeer korte tijd was het hele compartiment met een dichte rook gevuld. Uit een voorlopige simulatie van prof. Brian Meecham en zijn studenten Fire Engineering van het Worcester Polytecnic Institute (USA) kwam naar voren dat de brand zich vanuit de koffieautomaat waarschijnlijk zeer snel kon ontwikkelen met een hoge temperatuur. Dat is enerzijds het gevolg van de grote hoeveelheid brandstof, waarbij de 5 mm polyester op het meubel rond de automaten in de beginperiode van de brand een belangrijke rol speelt en anderzijds het opgesloten zijn van de brandhaard tussen 2 betonschijven en een laag plafond. De hoge atelierruimte lag op enige afstand. Tevens was in dit beginstadium sprake van voldoende zuurstoftoevoer. Het gehele 2 verdiepingen hoge compartiment kon zuurstof leveren en via de roosters tussen de kamers en de gang was er ook nog toevoer van buiten de ruimte. Op de dag van de brand stonden er veel (boven)ramen open in de kantoren. Bij deze eerste brandontwikkeling zou volgens de simulaties lokaal al vrij snel een temperatuur van 950 o C bereikt kunnen zijn. Nadere, meer nauwkeurige simulaties zijn nodig om definitieve uitspraken te doen. Als gevolg van de hoge temperatuur trad een flash-over al snel op. De brand kon gemakkelijk van de 6 e verdieping overslaan naar de 7 e verdieping. In feite betrof het hier één brandcompartment, met een open, met een rooster afgedekte strook als meest directe verbinding, en verder slechts een scheiding in de vorm van grote glazen ruiten rond de hangvloeren, die uitsluitend als geluidswering dienden. Het rooster bevond zich op slechts korte afstand van de brandhaard. Als gevolg van de tijdens de brand heersende NO-wind (windkracht 3) was sprake van een hoge vuurbelasting aan de westgevel (aan de Mekelweg), waar in de zuidvleugel de dubbelhoge ontwerpateliers waren gelegen. Daar sloegen de vlammen na korte tijd uit de over vrijwel de gehele hoogte aanwezige ramen. De grote vlamlengte was opmerkelijk en zou verklaard kunnen worden uit de hoge brandbelasting in het gehele gebouw, de wind en het op foto s, die tijdens de brand werden gemaakt, op dat ogenblik zichtbaar nog slechts deels bezweken zijn van de ramen van de ateliers aan de westgevel. Ongeveer per uur breidde het vuur zich uit naar een bovengelegen compartiment, per compartiment duurde de brand maximaal circa 2 uur. Uitbreiding van de brand naar boven kan ook plaats gevonden hebben via de schacht van de goederenlift, die slechts 20 minuten rookwerend uitgevoerd was en vlak naast de brandhaard volledig binnen het brandcompartiment lag. De verbetering tot 30 minuten WRD zou pas later in 2008 worden uitgevoerd. Zowel de schacht van de goederenlift als de, geheel door het brandcompartiment omsloten, noodtrap vormden een kwetsbare plek in de brandcompartimentering. Op infrarood opnamen vanuit een politiehelikopter waren al om circa uur brandhaarden op verschillende verdiepingen en in de dakopbouw (technische ruimte) zichtbaar. De noodtrap aan de Zuidzijde was eveneens volledig ingesloten in het brandcompartiment en 30 minuten rookwerend uitgevoerd. Omdat de brandweer van hier uit het vuur bestreed, was dit trappenhuis gedurende de eerste uren in ieder geval geen doorgang voor brandoverslag. Doordat de gevelkolommen zichtbaar aangetast raakten gaf Bouw- en woningtoezicht na ongeveer 2 uur aan dat de Zuidvleugel ontruimd moest worden. De brand breidde zich daarna eerst naar boven uit in de Zuidvleugel. Pas nadat de gehele Zuidvleugel vanaf de 6 e verdieping tot het dak in brand stond, was sprake van uitbreiding van de brand naar de liftenhal, die een apart brandcompartiment vormde. Die uitbreiding lijkt met slechts een beperkt tijdsverschil op alle verdiepingen (vanaf de 6 e tot het dak) horizontaal te hebben plaatsgevonden, eerst naar de liftenhal en daarna naar de Noordvleugel. Nadat de brand circa anderhalf uur op 7 Noord had gewoed bezweken hier de gevelkolommen. Pas toen breidde de brand zich beneden 6 Noord uit. Vrijwel direct na de instorting stonden al die lagen in de Noordvleugel in brand. Daarna duurde het nog uren voordat de brand beneden de 6 e verdieping weer terug kwam in de liftenhal en de Zuidvleugel. Effect van de compartimentering bij de brandbestrijding De eerste ploeg van de brandweer was uitgerukt in het kader van de melding van wateroverlast. Als gevolg van de wateroverlast waren eerder de opvoerpompen/drukverhogers tijdelijk uitgezet [3]. Deze stonden wel weer aan, maar waren nog niet ontlucht, waardoor er geen water uit de brandslangen kwam. De brandweerploeg had geen andere blusmiddelen ter beschikking, zodat pas gebruik gemaakt kon worden van de droge opvoerleidingen na de aankomst van verdere ploegen. Voor de ploeg die het gebouw binnenkwam, bestond de beschikbare informatie uit: brand op de 6 e verdieping Zuid. Voor zover nu bekend waren de brandweerploegen er niet van op de hoogte dat de 6 e en de 7 e verdieping samen één brandcompartiment vormden. De brand werd uitsluitend op de 6 e verdieping vanuit de liftenhal en vanuit de noodtrap Zuid bestreden. Al snel stond het gehele gebouw vol rook. De bestrijding vanuit de noodtrap Noord was zeer moeilijk. Die locatie was volledig door het brandende compartiment omringd en de 30 minuten

7 Bouwfysica rookwerende beglazing was gescheurd. Door de gescheurde ruiten heen werd gespoten. Maar na enige tijd brandde hier de stijgleiding door. Zodra de 7 e verdieping volop brandde, en zeker zodra het vuur was overgeslagen naar de 8 e verdieping, het volgende brandcompartiment, was bestrijding van het vuur uitsluitend op de 6 e verdieping nutteloos. Dat was naar schatting kort na 10 uur al het geval. Vanaf was het via de infrarood beelden duidelijk dat er diverse hoger gelegen brandhaarden waren, tot in de dakopbouw toe. Om uur ontruimde de brandweer de hoogbouw en om uur was het gehele gebouw, inclusief een veiligheidsafstand in verband met instortingsgevaar, ontruimd. Het COT concludeert in haar rapport [1]: Het besluit om de brandweer uit het pand terug te trekken is te begrijpen. Dit besluit had echter eerder genomen kunnen worden: er was geen sprake van redding, er waren terechte twijfels over de mogelijkheid de brand te beperken en de risico s binnen namen toe. Het is begrijpelijk dat de brandweer zich maximaal wil inspannen om de brand te bestrijden, maar er zijn grenzen aan deze inzet, met name bezien vanuit de veiligheid van hulpverleners. Conclusies De compartimentering en overige maatregelen, voor zover die gericht waren op een veilige ontruiming van het gebouw hebben goed gewerkt. De aanwezige bezetting was echter veel lager dan het maximum. De uitbreiding van de brand naar de 7 e verdieping kon buiten waarneming van de brandweer via de aanwezige roosters optreden. Onbekendheid van de brandweer met de precieze grootte van het brandcompartiment, de samenstelling van scheidingswanden binnen dat compartiment en de luchtbeweging er doorheen bemoeilijkten de brandbestrijding in ernstige mate. Aangezien uit veiligheidsoverwegingen alleen op het niveau van de oorspronkelijke brand werd geblust, had voortzetting van de bluspogingen bij uitbreiding boven dat niveau geen zin meer (er was alleen sprake van het nastreven van gebouwbehoud). De glazen schacht van de goederenlift, omsloten door het brandcompartiment, gaf een extra kwetsbaarheid voor branddoorslag naar boven in het gebouw. Doordat het noodtrappenhuis werd omsloten door het brandcompartiment, gaf brandbestrijding van hieruit extra risico s voor de hulpverleners. Verder onderzoek Omtrent het gebouw en het verloop van de brand zijn veel gegevens beschikbaar: rapporten, bouwtekeningen, foto s, video s en verslagen van ooggetuigen. Daarom is de brand een goede casus om verder te documenteren en te bestuderen. In de USA is het initiatief genomen om te komen tot een internationale database van branden. De brand van Bouwkunde zou kunnen dienen als eerste casus, op basis waarvan kan worden nagegaan welke informatie in zo n database opgeslagen zou moeten worden. Dat was de reden dat via TNO contact werd gezocht met Nederlandse betrokkenen en geïnteresseerden. Aan het uitwerken van de gegevens omtrent de brand wordt verder gewerkt door een International Fire Research Group, bestaande uit Brian Meacham en Haejun Park, Worcester Polytechnic Institute, Michael Engelhardt, The University of Texas at Austin, Venkatesh Kodur, Michigan State University, IJsbrand van Straalen, TNO, Kees van Weeren, Technische Universiteit Delft, René de Feijter, en Kees Both, Efectis. Deze groep is enkele keren bij elkaar geweest en heeft onder meer gesproken met brandweer en hulpverleners [9]. In de USA zullen verdere analyses en simulaties van het ontstaan en verloop van de brand worden uitgevoerd. Wellicht kan dit onderzoek ook nog een bijdrage leveren aan de onderzoeken, die de laatste tijd in Nederland zijn opgestart naar brand en brandwerendheid. De onderzoekinstellingen NIFV, Efectis en TNO hebben gezamenlijk een visie [7] ontwikkeld op brandveiligheid in de bouw en de rol van onderzoek daarin. Zij sluiten daarmee aan bij het lopende Actieprogramma Brandveiligheid van de ministeries VROM en BZK. Daarin is geconcludeerd dat het huidige systeem voor brandpreventie aan de grenzen van zijn mogelijkheden is gekomen. Er bestaan te weinig mogelijkheden om innovatieve brandveiligheidsmaatregelen, gebaseerd op risicoanalyses, toe te passen. Bronnen [1] Brand bij Bouwkunde Evaluatie van de crisisbeheersing en vergunningverlening rond de verwoestende brand bij de Faculteit Bouwkunde van de TU Delft COT Instituut voor Veiligheids- en Crisismanagement 22 december 2008 [2] Evaluatierapport Evaluatie crisismanagement tijdens brand 13 mei 2008 Ernst & Young 12 januari 2009 [3] Feitenonderzoek brand Faculteit Bouwkunde TU Delft Interseco 7 januari 2009 [4] Dossier bouwtekeningen en -berekeningen Directie FM Vastgoed TU Delft [5] Advies Brandbeveiliging European Fire Protection Consultants 2001 [6] Bouwkunde Portret van een gebouw , ISBN [7] Regels voor resultaat Visie brandveiligheid, april 2009, ISBN [8] Fotoarchief Faculteit Bouwkunde [9] (Merendeels vastgelegde) gesprekken met ooggetuigen, grotendeels in het kader van de International Fire Research Group