0 - Brand Informatie Systeem

Hoe kunnen we bij Hoogbouw
een projectgerichte benadering
toepassen?
Ralph Hamerlinck (Bouwen met staal)
Onderwerpen
q Introductie constructieve veiligheid met Eurocode
q Rekenen aan constructieve brandveiligheid met Eurocode
q Natuurlijk brandconcept
q Casus
q Conclusie
20 november 2014
2
Introductie constructieve veiligheid met Eurocode
q Belastingen E (wind, sneeuw, personen, enz.) bepaald
met een lage overschrijdingskans: Ed = γF· Ek
q Sterkte van constructie R berekenen met een lage
onderschrijdingskans: Rd = Rk/γM
q Veiligheidsfactoren
q Rd ≥ Ed
20 november 2014
3
Introductie constructieve veiligheid met Eurocode
q Elke constructie heeft een bezwijkkans, hoe klein ook:
orde van grootte 1·10-6 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 2014
4
Onderwerpen
ü  Introductie constructieve veiligheid met Eurocode
q Rekenen aan constructieve brandveiligheid met Eurocode
q Natuurlijk brandconcept
q Casus
q Conclusie
20 november 2014
5
Rekenen aan constructieve brandveiligheid met Eurocode
q Eurocodedelen 1-2 gaan over brand:
q 1991-1-2 Het buitengewone belastinggeval brand
q 1992-1-2 Beton bij brand
q 1993-1-3 Staal bij brand
q 1994-1-2 Staal-beton bij brand
q 1995-1-2 Hout bij brand
q 1996-1-2 Metselwerk bij brand
q 1999-1-2 Aluminium bij brand
20 november 2014
6
Rekenen aan constructieve brandveiligheid met Eurocode
Waarom van classificatiesysteem naar Fire Safety Engineering (FSE)?
standaard
natuurlijke
brand
component
systeem
brand
classificatie
FSE
FSE
FSE
20 november 2014
7
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 2014
8
Rekenen aan constructieve brandveiligheid met Eurocode
temperatuur"
Brandveiligheidontwerp
niet - volledig"
ontwikkelde brand"
volledig"
ontwikkelde brand"
1000 - 1200 oC"
Thermische belasting op basis
van de fysica
standaardbrandkromme"
(conventie)"
natuurlijke brandkrommen"
(realiteit): soms grote
verschillen!"
vlamoverslag"
begin van "
brand"
tijd"
20 november 2014
9
Rekenen aan constructieve brandveiligheid met Eurocode
NEN-EN 1991-1-2 + 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
25-11-14
20 november 2014 10
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 www.macsfire.eu (18 talen) en www.brandveiligmetstaal.nl
q NL primeur in Timmerhuis Rotterdam"
"
"
"
20 november 2014 11
Onderwerpen
ü  Introductie constructieve veiligheid met Eurocode
ü  Rekenen aan constructieve brandveiligheid met Eurocode
q Natuurlijk brandconcept
q Casus
q Conclusie
20 november 2014 12
Natuurlijk brandconcept
Zonemodel als basis
Vóór flashover: twee zones
Ná flashover: één gemengde zone
flashover
overgangsvoorwaarden
20 november 2014
13
Natuurlijk brandconcept
RHR [MW]
10
groeifase
stationaire
fase
9
10 ultra8
9 snel
7
8
6
7
5
6
5 4
RHR [MW]
RHR [MW]
Natuurlijke brand met
Eurocode / NEN 6055
4
3
3
2
2
1 150''
75''
snel)
brandstof-beheerst
matig)
Groeisnelheid brand
A f x RHR f
traag
ventilatie-beheerst
Decay
600''
0
0
5
5
phase
dooffase t [min]
300''
1
70% (qf,d • 0Afi)0 0
A f x RHR f
10
15
10
tdooffase
RHR: afbrandsnelheid of brandvermogensdichtheid
20
t [min]
25
30
15
20
tijd [min]
20 november 2014 14
Veiligheidsfactoren in Eurocode
activeringsrisico
vloeroppervlak
brandruimte Af [m²]
δq1
voorbeelden
van
gebruik
activeringsrisico
δq2
25
1,10
0,78
museum,
zwembad
250
1,50
1,00
woning, hotel, kantoor
2500
1,90
1,22
machinefabriek
5000
2,00
1,44
10000
2,13
1,66
chemische fabriek,
verfwinkel
vuurwerkfabriek,
verffabriek
q f ,d =δ " q1 . " q 2 . ! " ni . m . q f ,k
ni
automatische blussing
functie voor actieve brandveiligheid-maatregelen
automatische melding
automatisch onafhankelijke automatische
waterwatermelding
toevoer
blussysteem
& alarm
0
δ
n1
0,61
1
δ
2
n2
1,0 0,87 0,7
door
hitte
δ n3
door
rook
δ n4
0,87 or 0,73
handmatige blussing
automatische bedrijfs- gemeente veilige brandblus- rookdoormelding brandweerbrandweer toegang middelen afvoer
naar de
brandweer
δ
n5
0,87
δ
δ
n6
0,61
or
n7
0,78
δ
n8
0,9 or 1
1,5
δ
n9
1,0
δ
n10
1,0
1,5
1,5
20 november 2014 15
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)
1400
MAX. BRANDTEMPERATUUR
OZone
1200
1000
OZone [°C]
Eurocode + NB
800
600
400
200
MAX. BRANDTEMPERATUUR
IN DE BRANDRUIMTE
0
0
200
400
600
800
1000
1200
PROEF [°C]
20 november 2014 16
1400
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 2014 17
Resultaten natuurlijke vs. standaard brand
20 november 2014 18
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 δr (als functie van brandwerendheidseis)
door pCC (als functie van de gevolgklasse)
q pCC = 0,1 (CC1), pCC = 1 (CC2), pCC = 10 (CC3)
q Aangepaste tekst E.0 Inleiding met toelichting en
voorwaarden
20 november 2014 19
Onderwerpen
ü  Introductie constructieve veiligheid met Eurocode
ü  Rekenen aan constructieve brandveiligheid met Eurocode
ü  Natuurlijk brandconcept
q Casus
q Conclusie
20 november 2014 20
Casus Anna van Bueren, Den Haag
q  Hoogte ʻnet geenʼ 70m; wonen (studenten)
boven 4e verdieping > FSE (natuurlijk
brandconcept)"
q  Publieke functies tot 4e verdieping
(standaard brandberekeningen van kritieke
staaltemperatuur θa;cr; bekleding met
brandwerende spuitmortel en plaat)"
q  Staalplaat-betonvloeren; geïntegreerde
vloerliggers (SFB). "
q  Vierkante stalen buiskolommen in metal stud
wanden"
20 november 2014 21
Casus Anna van Bueren, Den Haag
FSE van woonunits"
q 120 minuten brandwerendheid"
q Sprinkler in rekening gebracht"
q NEN-EN 1991-1-2 + 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 2014 22
Casus Anna van Bueren, Den Haag
Maatgevende scenario D2:"
q hgevel = 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 θa;max = 629 °C na 72 "
q θa;cr = 600 °C , 633 °C en 656 °C (SFB
typen) en 644 en 654 °C (THQ typen) "
q Kolommen:"
q onbeschermd: θa;max = 629 °C > θa;cr;min =
Rate of Heat Release
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
RHR Data
1.5
RHR Computed
1.0
0.5
0.0
0
20
40
60
80
Time [min]
100
120
Analysis Name: AvBa berekening D2 NB
Steel Temperature
700
600
500
400
Hot Zone
300
Steel
200
100
0
0
20
40
60
80
Time [min]
100
120
Analysis Name: AvBa berekening D2 NB
481 °C "
q beschermd met 2x12,5 mm gips: θa;cr;min
= 428 °C "
"
20 november 2014 23
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 2014 24
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 2014 25
Dank voor uw aandacht!
Veel informatie beschikbaar, o.a.:
q BmS-boek Brand
q www.brandveiligmetstaal.nl
20 november 2014 26

Download Report