Methodes en voorschriften - Brandwerendheid controle

Grenstoestanden brandwerendheid

De grenstoestand van de brandwerendheid is primair gebaseerd op het type constructie. Of het nu een dragend of niet-dragend element is, of een wand, kolom of deur. De regelgeving definieert een aantal grenstoestanden. De vier meest gebruikte typen zijn R, E, I, W.

(a) R = weerstand en stabiliteit, (b) E = Integriteit, (c) I = Isolerende functie, (d) W = Brandmuren

Grenstoestand„R“ (weerstand en stabiliteit)

De grenstoestand 'R' geldt voor alle dragende constructies (ook die in het brandcompartiment). Vooral degenen die zorgen voor de stabiliteit van het gebouw. Die moeten ook bij brand hun dragende functie behouden. Voor grenstoestand 'R' maakt het niet uit of de constructie een balk- of plaattype is. Aan de R-grenstoestand moet worden voldaan voor wanden, kolommen, balken, dakspanten, gordingen, maar ook door verstijvers, etc.

Grenstoestand „E“ (integriteit)

Grenstoestand 'E' geldt voor alle oppervlakken van brandscheidingsconstructies. Tijdens een brand mag in de brandcompartimenteringsconstructie geen scheur ontstaan waardoor vlammen zouden kunnen gaan of waardoor hete gassen in een ander compartiment zouden kunnen binnendringen. Brandwerendheid moet worden gewaarborgd door brandmuren en plafonds die de brandcompartimenten van elkaar scheiden, andere brandschotten of soffits (waarachter zich proceskanalen kunnen bevinden, enz.), en brandafsluitingen (bijv. deuren), waar van toepassing.

Grenstoestand „I“ (Isolerende functie)

Grenstoestand 'I' geldt voor oppervlaktebrandscheidingsconstructies, die bedoeld zijn om overmatige opwarming van de ruimte aan de van de brand afgekeerde zijde te voorkomen. Materiaal op of naast de onverwarmde zijde mag niet ontbranden. Het isolerend vermogen wordt met name vervuld door stevig ingebouwde vlakke constructies zoals brandmuren en plafonds tussen brandcompartimenten. Dit betekent dat dit voornamelijk interne elementen zijn waar aan beide zijden van de constructie brand kan ontstaan en waar mensen aan de onverwarmde zijde risico lopen. Brandstops die uitkomen op een beschermde vluchtweg moeten ook voldoen aan Grenstoestand 'I'.

Grenstoestand "W" (limiet van warmtestraling)

De warmtestralingsbeperkingen zijn van toepassing op oppervlaktebrandscheidingsconstructies, deze is vergelijkbaar met de "I", maar met minder strenge eisen. Grenstoestand 'W' is niet in staat om temperatuurstijging te voorkomen, het beperkt slechts tot op zekere hoogte de warmtestroom die uitstraalt vanaf de van de brand afgekeerde zijde van de constructie. Deze stralingswarmtestroom mag echter geen branduitbreiding veroorzaken of personen in gevaar brengen die in de buurt van een dergelijke constructie ontsnappen. Deze is dus beperkt tot 15 kW/m2.

Tijd van brandwerendheid

De brandwerendheidsperiode wordt gedefinieerd als de tijdsduur waarin de constructie de effecten van brand moet weerstaan of moet voldoen aan de vereiste (of meer) grenstoestanden. De brandwerendheidsduur wordt bepaald in minuten. De basisclassificatieperiodes zijn vastgesteld op 15, 30, 45, 60, 90, 120 en 180 minuten.

Belasting tijdens een brandwerendheid

Volgens de Eurocode kun je de extreme belasting tijdens een brand simplistisch beschouwen als 70% van de belastingscombinatie voor UGT.

Brandwerende methoden:

De ontwerpmethoden variëren afhankelijk van de aanpak, nauwkeurigheid en complexiteit van de berekening. Bij het analyseren van een kritisch element kunnen we de tabelmethode gebruiken, die de meest conservatieve is.

Als de norm-controle niet naar wens is, bestaat de mogelijkheid om over te gaan tot meer precieze methoden zoals de Isotherm 500 of de zogenaamde Zone Methode. In het geval van een analyse van een deel van de constructie of zelfs de hele constructie, kunnen numerieke simulaties zoals geleiding, convectie of straling worden gebruikt.

Basisveronderstellingen van de methode in tabelvorm

• Alle waarden zijn voornamelijk voor kiezelhoudende toeslagstoffen (het meest gevoelig voor de effecten van brand) 
• Voor kalksteenaggregaat kan de kleinste vereiste steenafmeting met 10% worden verminderd
• De luchtvochtigheid van beton moet lager zijn dan 3%, anders bestaat het risico op explosief afspatten 
• De kritische temperatuur van betonwapening is 500 °C 
• De kritische temperatuur voor voorspanwapening is 400 °C (staven) of 350 °C (kabels en draden) 
• De axiale afstand van de wapening tot het oppervlak moet kleiner zijn dan 70 mm, anders moet rekening worden gehouden met oppervlaktewapening 
• In het geval van meerdere wapeningslagen, moet de gemiddelde axiale afstand vanaf de rand worden berekend, waarbij de kleinste axiale afstand van elke laag ten minste voldoet aan criterium R30 
• Het is mogelijk om lineair te interpoleren tussen de waarden in de tabellen 
• De waarden in de tabellen zijn minimale waarden en ook de ontwerpprincipes volgens Eurocode moeten in acht worden genomen

Kolommen

Kolommen worden over het algemeen op code gecontroleerd met behulp van methode A of B. De beslissing welke methode moet worden gebruikt, is uitsluitend afhankelijk van de technische keuze. De code-check is geldig voor kolommen die voornamelijk worden onderworpen aan de normale druk en voor verstijfde constructies.

Methode A

• De maximale effectieve lengte bereikt 3 m. 
• Effectieve lengte is gelijk aan 0,7*L voor de bovenste verdieping en 0,5*L voor elke extra verdieping.
• Aanvankelijke onvolkomenheden zijn minder dan 15% van de hoogte van de doorsnede. 
• Het maximale wapeningsoppervlak is minder dan 4% van het dwarsdoorsnedeoppervlak van het beton.

Method B

• De methode is alleen geldig voor verstijfde constructies. 
• De effectieve lengte van de kolom kan meer dan 3 meter zijn.

Liggers

De codecontrole van liggerelementen is alleen mogelijk voor rechthoekige, T-profiel of I-profiel doorsneden. In de volgende stap moet onderscheid worden gemaakt tussen enkele overspanningen of doorlopende liggers.

Platen

Net als bij liggerelementen moet u kiezen tussen een eenvoudig ondersteunde plaat of een doorlopende plaat. Een ander aspect maakt onderscheid tussen steunen gecreëerd door muren of kolommen.

a) Eenrichtingsplaat, b) Tweerichtingsplaat, c) Doorlopende plaat - wanden, d) Doorlopende plaat - kolommen

Wanden

• De verhouding tussen hoogte en dikte moet lager zijn dan 40 
• Brandwerendheid EI – integriteit en isolerende functie, lagerloos 
• Brandwerendheid REI – integriteit en isolerende functie, dragende functie

Samenvatting

Voor het controleren van de brandwerendheid van constructies wordt meestal de voorkeur gegeven aan de getabelleerde methode, waarbij de ingenieur zeer snel een OK/NOK-status krijgt. Ook meer geavanceerde methoden zoals de Isotherm 500 of Zone Methode zijn veelgebruikte methoden. De geavanceerde methoden worden gebruikt wanneer kritische elementen zoals een kolom, balk, wand of plaat falen in de getabelleerde methode. Numerieke simulatiemethoden zoals geleiding, convectie of straling worden voornamelijk toegepast in academische instellingen. IDEA StatiCa RCS bevat de eerder genoemde methodes in tabelvorm. De ontwikkeling bij IDEA StatiCa verschuift de analyse van methoden in tabelvorm naar het niveau van numerieke methoden. Zo kunt u zich in de nabije toekomst verheugen op niet-stationaire warmtegeleidingsanalyse in IDEA StatiCa Member.