C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBrand22 cement 2006 7Eind negentiende eeuw wasbrandveiligheid in steden een,zoals we nu zouden zeggen `hotitem'. Bij de vele dramatischebranden bleken de toegepastebouwmaterialen hout, gietijzer enstaal slecht bestand te zijn tegenbrand. Stadsbesturen kenden toennog geen Bouwbesluit, maarbegrepen wel dat zij met hetnieuwe bouwmateriaal `gewapendbeton' de sleutel in handenhadden om brandveilige huisves-ting te realiseren.In de 20ste eeuw is er op hetgebied van brandveiligheid veelveranderd. De in de Woningwet(1901) omschreven algemenebrandveiligheidseisen werdennader uitgewerkt in de gemeente-lijke bouwverordening.Om tot deregulering en uniforme-ring te komen deden in 1992 hetBouwbesluit en de daaraan gerela-teerde Model Bouwverordeninghun intrede. Deze wetgevingmaakt gebruik van een uitgebreidstelsel normen (NEN, CEN) enrichtlijnen (NPR, CUR-Aanbeve-lingen).Behalve de ontwikkelingen op hetgebied van wet- en regelgevinghebben ook de bouwmaterialeneen spectaculaire ontwikkelingdoorgemaakt in de afgelopenhonderd jaar. Met de huidigecement- en betontechnologischekennis is het mogelijk `beton opmaat' te maken dat specifiek isafgestemd op de eisen voor eenbepaalde toepassing.In dit nummer van Cement wordtnader ingegaan op deze ontwikke-lingen. In deze inleiding wordenalvast de `highlights' van de perfor-mance van beton in een brandnader besproken.D o e l v a n i n t e g r a a lb r a n d v e i l i g b o u w e nHet doel van integraal brandveiligbouwen (IBB) is de effici?ntebescherming van personen, goe-deren en bezittingen tegen brand.Meer specifiek betreft het:? veiligstellen van levens vangebruikers van een gebouw;? bescherming van levens vanbrandweerlieden;? verzekeren van de integriteit vaneen gebouw;? veiligstellen van naburigegebouwen.Het model IBB combineert enstructureert de volgende elemen-ten:Brandveilig ontwerpenin betonir. G.Chr. Bouquet MICT, ENCI B.V."Geen rampzalige branden meer", zo staat het op de plannen voor de beton-nen brug die in 1905 gebouwd werd in Luik en genoemd is naar haar ontwer-per, Fran?ois Hennebique. Deze geniale constructeur en uitvinder van dewapeningsbeugel, had snel het uitzonderlijk belang van het materiaal betonbegrepen. Hij maakte er zijn reclame-slogan van!1 |Cyclisch proces om tekomen tot een integraalbrandveilig gebouw (IBB)op basis van de eisen enuitgangspunten van eenMasterplan Brandbe-veiliging (MpB)bouwkundige maatregeleninstallatietechnische maatregelenorganisatorische maatregelentoezicht en controleMpB:omschrijving risico's ente nemen maatregelenpredikaat`Brandveilig gebouw'C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBrandcement 2006 7 23? integrale benadering via risico-inventarisatie en een Master-plan Brandbeveiliging (MpB) alsstartdocument;? samenhang tussen verschil-lende brandveiligheidsaspecten(fig. 1);? een duidelijke rol / verantwoor-delijkheid voor `fire-safe house-keeping', dat wil zeggen brand-veilig gebruik van het gebouw;? periodieke herbeoordeling vanbrandveiligheid tegen toetsbareen inzichtelijke criteria.De eisen waaraan de (hoofd)draag-constructie moet voldoen zijn inhet Bouwbesluit voor alle soortengebouwen vastgelegd in de vormvan eisen aan de brandwerendheidvan bouwdelen met betrekking totbezwijken [1]. Het begrip `brand-werendheid' is gedefinieerd als detijd gedurende welke eenconstructie(onderdeel) ondergebruiksomstandigheden weer-stand kan bieden aan een (gestan-daardiseerde) verhittingsbelasting(fig. 2).B r a n d v e i l i g c o n s t r u e r e ni n b e t o nDe beoordeling of voldaan wordtaan de eisen voor brandveiligheidvan een betonconstructie wordtom praktische redenen beperkt totde bepaling van de brandwerend-heid van de betonnen bouwdelenzoals vloeren, balken, kolommenen wanden. Uitgangspunt van deregelgeving is dat als de bouwde-len (rekentechnisch) voldoen aande vereiste brandwerendheid metbetrekking tot bezwijken (min. 20tot max. 120 min), de gehele con-structie geacht wordt voldoendebrandwerend te zijn. Hierbij moetwel worden opgemerkt dat de con-structeur ook moet controleren ofde stabiliteit van de constructiegewaarborgd blijft bij het optredenvan de door een brand mogelijkoptredende vervormingen in deconstructie.Voor de beoordeling (rekentechni-sche bepaling) van de brandwe-rendheid van gewapend betonnenbouwdelen geldt NEN 6071 [2].Uitgangspunt hierbij zijn twee cri-teria:1. de scheidende functie moetgedurende de brandduur in tactblijven;2. bezwijken mag gedurende debrandduur niet optreden.Voor beide geeft NEN 6071 een(normatieve) toetsing via eenrekenprocedure en een vereenvou-digde (niet normatieve) bepalingmet `minimum afmetingen'.NEN 6071 geldt voor constructiefbeton conform NEN 6720 [3] in desterkteklassen van C12/15 t.m.C53/65. Voor de beoordeling van debrandwerendheid van beton in desterkteklassen C60/75 t.m. C80/95geldt CUR-Aanbeveling 95 [4].Voor een toelichting en gebruikvan NEN 6071 wordt verwezennaar Stufib ? rapport 1 `Beton enbrandveiligheid' [5].NEN 6071 wordt over een aantaljaren (waarschijnlijk medio 2010)vervangen door de Eurocode 2 [6],die betrekking heeft op alle sterk-teklassen volgens NEN-EN 206-1[7]. In tegenstelling tot NEN 6071wordt in Eurocode 2 naast`normaal' beton ook aandachtgeschonken aan lichtbeton enhogesterktebeton.M a t e r i a a l e i g e n s c h a p p e nb e t o n b i j b r a n dIedereen weet dat materiaaleigen-schappen bij verhitting verande-ren. De smid smeedt het ijzer alshet heet is. Dit is mogelijk omdatde vervormbaarheid van staal sterktoeneemt bij temperaturen bovencirca 300 ?C; dat wil zeggen hetstaal gaat zich plastisch gedragen.Het tijdstip waarop een construc-tie na het uitbreken van de brandbezwijkt, wordt bepaald door ener-zijds de belasting en anderzijdsdoor de optredende temperaturenen de daarbij behorende mechani-sche eigenschappen zoals sterkteen stijfheid. Bij betonconstructiesvormt het wapeningsstaal dezwakke schakel, omdat staal boven300 ?C zijn sterkte verliest; bij750 ?C is de treksterkte zelfs nihil.De staaltemperatuur in een gewa-pend-betonconstructie is afhanke-lijk van de duur van de brand, debrandbelasting en de betondek-king. Hoe groter de betondekking,des te langzamer zal de staaltem-peratuur stijgen (fig. 3).Bij verhitting van het betonopper-020040060080010001200140016000 50 100 150tijd (min)temperatuur(?C)NEN 6069; ISO 834RijkswaterstaatbrandcurveEC1 koolwaterstofbrandEC1 constructiedeel inbuitenlucht2 |De brandkrommen voorwoning- en utiliteits-bouw: ISO 834 enEurocode 1 en voor tun-nels: RijkswaterstaatbrandkrommeC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBrand24 cement 2006 7vlak door brand kan de betondek-king beschadigen door `spatten':het afspringen van stukken ofschollen uit het betonoppervlak.In het algemeen geldt dat de kansop spatten vooral afhangt van hetvochtgehalte in het beton, de druk-sterkte, de dikte/omvang van hetbouwdeel en de wijze of snelheidvan verhitting.Op basis van onderzoek ismomenteel de kennis over hetfenomeen zo ver ontwikkeld datspatten in de bouwpraktijk geenbelemmerende invloed meer heeftop de brandbestandheid. Zowel debetonmortelindustrie als deprefab-betonindustrie heeft debetontechnologische kennis ombetonmengsels te maken die ingeval van brand niet zullenspatten.C o n c l u s i eBeton is anno 2006 nog steeds `h?tbouwmateriaal' dat bij uitstekgeschikt is in situaties waar eisenworden gesteld aan de brandbe-standheid van de(hoofd)draagconstructie, omdat:? beton onbrandbaar is;? beton een grote bestandheidheeft tegen brandbelastingen inde woning- en utiliteitsbouw (debrandbelasting volgens de stan-daard brandkromme ISO 834 isvoor beton geen probleem);? beton zelfs bestand is tegenextreme brandbelastingen in deutiliteitsbouw, industrie en auto-tunnels (koolwaterstof-brand-kromme volgens Eurocode 1 ende tunnel-brandkromme vanRijkswaterstaat);? beton zonder speciale maatrege-len (isolatie, coating) brandbe-stand is;? beton bij brand geen rook engiftige gassen produceert;? beton bij brand geen smeltdrup-pels afgeeft;? beton bij brand levensreddendkan zijn;? beton bij brand bedrijfsmidde-len (opstal / inventaris) kanbeschermen en schade kanbeperken;? beton uitermate geschikt is voorhet maken van brandcomparti-menten (vloeren / brandmu-ren);? beton de bestrijding van brandkan faciliteren.Met beton kan niet alleen op een-voudige wijze aan de veiligheids-eisen van het Bouwbesluit wordenvoldaan, maar is ook renovatie/herstel na brand mogelijk, watweer zekere economische voorde-len heeft. In dit opzicht is deslogan van Hennebique "Metbeton geen rampzalige brandenmeer" anno 2006 nog steedsactueel! nL i t e r a t u u r1. Overveld, M. van, HandboekBouwbesluit 2003. Sdu Uitge-vers bv, Den Haag, 2003.2. NEN 6071, Rekenkundigebepaling van de brandwerend-heid van bouwdelen ? Beton-constructies. NNI, Delft, 2001.3. NEN 6720, Voorschriftenbeton TGB 1990 ? Construc-tieve eisen en rekenmethoden(VBC 1995). NNI, Delft, 1995,met wijzigingsblad A3:2004.4. CUR-Aanbeveling 95, Reken-kundige bepaling van debrandwerendheid van bouwde-len in hogesterktebeton. Stich-ting CUR, Gouda, 2003.5. Bouquet, G.Chr. et al., Betonen brandveiligheid, Stufib ?rapport 1. Stufib, Nieuwegein,2002.6. NEN-EN 1992-1-2, Eurocode 2:Ontwerp en berekening vanbetonconstructies ? Deel 1-2:Algemene regels ? Ontwerp enberekening van constructiesbij brand, NEN, Delft, 2005.7. NEN-EN 206-1, Beton ? Deel 1:Specificatie, eigenschappen,vervaardiging en conformiteit.NEN, Delft, 2005.3 |De temperatuurverdeling(isothermen) in een plaatof wand op afstand xvanaf het verhitte opper-vlak01002003004005006007008001520304050607080901001101201306030 90 120tijd (min)T(?C)x(mm)