BEOORDELING PARKEERGARAGE NIET-BESLOTEN BIJ BRAND Aan : Ballast Nedam Infra B.V. T.a.v. : De heer R. Wouters Referentie : 20151349 / 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 2016. 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.
5. Toetskader De beoordeling is uitgevoerd op basis van Bouwbesluit 2012 (inclusief wijzigingen per 1-7-2015). 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 2.107 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 20151349 / 2789-22 februari 2016 Pagina 2
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 20151349 / 2789-22 februari 2016 Pagina 3
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 1. 16.00 Brandvermogensverloop CaPaFi 14.00 12.00 Brandvermogen (MW) 10.00 8.00 6.00 4.00 car1 car2 car3 car4 car5 totaal 2.00 0.00 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 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. 20151349 / 2789-22 februari 2016 Pagina 4
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. 20151349 / 2789-22 februari 2016 Pagina 5
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. 16.0 14.0 12.0 10.0 Rate of Heat Release 8.0 6.0 RHR Data RHR Computed 4.0 2.0 0.0 0 10 20 30 40 50 60 Time [min] Figuur 2, brandvermogensverloop waarmee is gerekend 80 70 60 50 Gas Temperature 40 30 Hot Zone Cold Zone 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 Time [min] Figuur 3, gemiddelde temperaturen in de parkeergarage 20151349 / 2789-22 februari 2016 Pagina 6
1250.0 Oxygen Mass 1200.0 1150.0 1100.0 Oxygen Mass 1050.0 1000.0 950.0 0 10 20 30 40 50 60 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. 20151349 / 2789-22 februari 2016 Pagina 7
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 20151349 / 2789-22 februari 2016 Pagina 8
Bijlage 1 Ozone berekening 20151349-22 februari 2016
OZone V 2.2.6 Report Analysis Name: Parkeergarage laag 1 File Name: G:\Projecten en Kennis\Projecten\Nieman\20151349\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: 100000 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 10 1600 0.7 840 Ceiling Material (from inside to outside) Thickness Unit Mass Conductivity Specific Heat [cm] [kg/m³] [W/mK] [J/kgK] Middle weight Concrete [EN12524] 10 1800 1.15 1000 Wall 1 Material (from inside to outside) Thickness Unit Mass Conductivity Specific Heat [cm] [kg/m³] [W/mK] [J/kgK] Steel [EN1994-1-2] 1 7850 45 600 Openings Sill Height Soffit Height Width Variation Adiabatic [m] [m] [m] 1 2.29 38 Constant no 0 1 32 Constant no
Wall 2 Material (from inside to outside) Thickness Unit Mass Conductivity Specific Heat [cm] [kg/m³] [W/mK] [J/kgK] Steel [EN1994-1-2] 1 7850 45 600 Openings Sill Height Soffit Height Width Variation Adiabatic [m] [m] [m] 1 2.29 36 Constant no 0 1 30 Constant no Wall 3 Material (from inside to outside) Thickness Unit Mass Conductivity Specific Heat [cm] [kg/m³] [W/mK] [J/kgK] Steel [EN1994-1-2] 1 7850 45 600 Openings Sill Height Soffit Height Width Variation Adiabatic [m] [m] [m] 1 2.29 38 Constant no 0 1 32 Constant no Wall 4 Material (from inside to outside) Thickness Unit Mass Conductivity Specific Heat [cm] [kg/m³] [W/mK] [J/kgK] Steel [EN1994-1-2] 1 7850 45 600 Openings Sill Height Soffit Height Width Variation Adiabatic [m] [m] [m] 1 2.29 33 Constant no 0 1 27 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] 1 0 0 0 0 2 30 0.18 0.009 0.922 3 60 0.35 0.017 1.792 4 90 0.53 0.026 2.713 5 120 0.7 0.035 3.584 6 150 0.88 0.044 4.505 7 180 1.05 0.052 5.375 8 210 1.23 0.061 6.297 9 240 1.4 0.07 7.167 10 270 1.4 0.07 7.167 11 300 1.4 0.07 7.167 12 330 1.4 0.07 7.167 13 360 1.4 0.07 7.167 14 390 1.4 0.07 7.167 15 420 1.4 0.07 7.167 16 450 1.4 0.07 7.167 17 480 1.4 0.07 7.167 18 510 1.4 0.07 7.167 19 540 1.4 0.07 7.167 20 570 1.4 0.07 7.167 21 600 1.4 0.07 7.167
22 630 1.4 0.07 7.167 23 660 1.4 0.07 7.167 24 690 1.4 0.07 7.167 25 720 1.4 0.07 7.167 26 750 2.6 0.13 13.311 27 780 3.8 0.19 19.454 28 810 3.8 0.19 19.454 29 840 3.8 0.19 19.454 30 870 3.8 0.19 19.454 31 900 3.8 0.19 19.454 32 930 3.8 0.19 19.454 33 960 3.8 0.19 19.454 34 990 4.06 0.203 20.785 35 1020 4.31 0.215 22.065 36 1050 4.57 0.228 23.396 37 1080 4.83 0.241 24.727 38 1110 5.08 0.254 26.007 39 1140 5.34 0.267 27.338 40 1170 5.59 0.279 28.618 41 1200 5.85 0.292 29.949 42 1230 6.11 0.305 31.28 43 1260 6.36 0.318 32.56 44 1290 6.62 0.331 33.891 45 1320 6.88 0.344 35.222 46 1350 7.39 0.369 37.833 47 1380 7.9 0.395 40.444 48 1410 8.42 0.421 43.106 49 1440 8.93 0.446 45.717 50 1470 11.79 0.589 60.358 51 1500 14.65 0.732 75 52 1530 13.96 0.698 71.468 53 1560 13.27 0.663 67.935 54 1590 12.58 0.629 64.403 55 1620 11.88 0.594 60.819 56 1650 11.98 0.599 61.331 57 1680 12.08 0.604 61.843 58 1710 13.32 0.666 68.191 59 1740 14.56 0.728 74.539 60 1770 13.45 0.672 68.857 61 1800 12.35 0.617 63.225 62 1830 11.24 0.562 57.543 63 1860 10.13 0.506 51.86 64 1890 9.81 0.49 50.222 65 1920 9.49 0.474 48.584 66 1950 9.17 0.458 46.945 67 1980 8.85 0.442 45.307 68 2010 8.54 0.427 43.72 69 2040 8.22 0.411 42.082 70 2070 8.16 0.408 41.775 71 2100 8.1 0.405 41.468 72 2130 8.04 0.402 41.16 73 2160 7.98 0.399 40.853 74 2190 9.12 0.456 46.689 75 2220 10.26 0.513 52.526 76 2250 10.2 0.51 52.218 77 2280 10.14 0.507 51.911 78 2310 10.22 0.511 52.321 79 2340 10.31 0.515 52.782 80 2370 10.39 0.519 53.191 81 2400 10.47 0.523 53.601 82 2430 11.7 0.585 59.898 83 2460 12.92 0.646 66.143
84 2490 11.8 0.59 60.41 85 2520 10.68 0.534 54.676 86 2550 9.69 0.484 49.608 87 2580 8.71 0.435 44.59 88 2610 8.52 0.426 43.618 89 2640 8.33 0.416 42.645 90 2670 8.14 0.407 41.672 91 2700 7.95 0.397 40.7 92 2730 7.76 0.388 39.727 93 2760 7.57 0.378 38.754 94 2790 7.64 0.382 39.113 95 2820 7.71 0.385 39.471 96 2850 7.77 0.388 39.778 97 2880 7.84 0.392 40.137 98 2910 9.11 0.455 46.638 99 2940 10.38 0.519 53.14 100 2970 10.45 0.522 53.498 101 3000 10.51 0.525 53.805 102 3030 10.58 0.529 54.164 103 3060 10.65 0.532 54.522 104 3090 10.72 0.536 54.881 105 3120 10.79 0.539 55.239 106 3150 12 0.6 61.433 107 3180 13.21 0.66 67.628 108 3210 12.07 0.603 61.792 109 3240 10.93 0.546 55.956 110 3270 9.93 0.496 50.836 111 3300 8.93 0.446 45.717 112 3330 8.73 0.436 44.693 113 3360 8.52 0.426 43.618 114 3390 8.31 0.415 42.543 115 3420 8.11 0.405 41.519 116 3450 7.9 0.395 40.444 117 3480 7.7 0.385 39.42 118 3510 7.75 0.387 39.676 119 3540 7.8 0.39 39.932 120 3570 7.85 0.392 40.188 121 3600 7.9 0.395 40.444 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. 75.00m²) is lower than 25% of the floor area (1600.00m²). The fire load is
Gas Temperature 80 70 60 50 40 30 Hot Zone Cold Zone 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 Time [min] Analysis Name: Parkeergarage laag 1 Peak: 77 C At: 29 min Figure 1. Hot and Cold Zone Temperature 16.0 14.0 12.0 10.0 Rate of Heat Release 8.0 6.0 RHR Data RHR Computed 4.0 2.0 0.0 0 10 20 30 40 50 60 Time [min] Analysis Name: Parkeergarage laag 1 Peak: 0 MW At: 0 min Figure 2. RHR Data and Computed