Brandveiligheid en betonconstructies - Febelcem

Figuur : Ontwikkelingsfasen van een brand
Historisch gezien werden deze curven ontwikkeld voor de
beproeving van constructie‐elementen, teneinde deze te
classificeren volgens brandweerstand en reactie bij brand (zie
§2.4). Het is uiteraard wenselijk dat, wanneer elementen getest
worden in verschillende ovens, zij aan dezelfde thermische
belasting onderworpen worden. Deze curven vormen een eerder
conventionele referentiebasis voor de modellering van een
brand in een gebouw.
Om historische redenen en omwille van de eenvoud blijven zij
veruit de meeste gebruikte voorstelling van een brand in
praktische toepassingen.
De notie [32] van ʺweerstandsduurʺ is conform met het
performantieconcept : geen enkel type materiaal is uitgesloten
en de performantie van het element is voorgeschreven.
De curven die het meest worden gebruikt zijn weergegeven in
de volgende figuur. Zij zijn gebaseerd op de ervaring opgedaan
bij werkelijke branden en zijn onder te brengen in 3 categorieën:
gebouwen, petrochemie/offshore constructies en tunnels.
Temperatuur (°C)
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
Verhoogde koolwaterstofcurve (tunnels)
Koolwaterstofcurve (petrochemie en offshore
constructies)
Standaardcurve ISO 834 (gebouwen)
0 30 60 90 120 150
Tijd (minuten)
Figuur : Verschillende temperatuurcurven
De standaard ISO‐curve : θg= 20 + 345 log10(8t+1)
met θg = gastemperatuur in °C in het compartiment
t = tijd in minuten
Voor de ISO‐curve kan men gemakkelijk aflezen dat na een
kwartier de temperatuur ongeveer 745 °C bedraagt en verder
toeneemt met ongeveer 100 °C bij iedere verdubbeling van de
tijd.
In deze vergelijking zijn de twee fases [5] van een brand
duidelijk terug te vinden : de algehele vlamoverslag met zeer
snelle temperatuurstijging tot ongeveer 800 °C, en vervolgens de
periode waarin de brand volledig ontwikkeld is.
De koolwaterstofcurve [55] werd ontwikkeld in de jaren 1970
door het petroleumbedrijf Mobil en vertoont een zeer snelle
stijging van de temperatuur tot 900 °C in de eerste 5 minuten en
vervolgens een drempel bij 1100 °C. Dit onderzoek werd
opgestart om een testprocedure op punt te stellen voor
brandbeschermingsmaterialen voor gebruik op boorplatformen
en in petroleumbedrijven.
Strengere koolwaterstofcurven zijn op punt gesteld als gevolg
van tunnelbranden, waarvoor duidelijk werd dat strengere
brandscenario’s moesten worden gehanteerd. In Nederland
werd de RWS‐curve ontwikkeld. Deze komt overeen met een
brand van een tankwagen gevuld met olie met een calorisch
vermogen van 300 MW, die een temperatuursontwikkeling van
1350 °C oplevert gedurende 2 uur. Nederland gebruikt deze
curve als referentie voor realistische thermische berekeningen en
ziet ze als onontbeerlijk voor de garantie van het behoud van de
tunnels onder hun waterbouwkundige werken.
Duitsland hanteert de RABT‐curve (ook ZTV‐curve genoemd)
die minder streng is dan de RWS‐curve en toeneemt tot 1200 °C
binnen het eerste half uur en vervolgens lineair afneemt tot
omgevingstemperatuur na 170 minuten.
Een nieuwe curve, verschillend van de curven RWAS en RABT
en gekend onder de naam verhoogde koolwaterstofcurve (HCM)
werd uiteindelijk op punt gesteld waarbij de waarden van de
koolwaterstofcurve met 18 % verhoogd werden. De drempel in
de curve ligt aldus bij 1300 °C.
Betonelementen kunnen zonder problemen aan een ISO‐brand
van 1 uur of meer voldoen. Dit in sterk contrast tot
onbeschermde staalelementen, waar al na 10 tot 15 minuten een
temperatuur van 500 tot 600 °C bereikt wordt en de weerstand
sterk afneemt. Er bestaan isolerende platen en verven om het
staal te beschermen, doch de efficiëntie ervan is sterk afhankelijk
van de juiste uitvoering. Een degradatie van deze materialen kan
dramatische gevolgen hebben.
2.4. Reactie bij brand en
brandweerstand
Reactie bij brand [18] heeft betrekking op bouwmaterialen als
dusdanig en is een maat voor het geheel van eigenschappen van
een materiaal met betrekking tot het ontstaan en de
ontwikkeling van een brand. Zij wordt gekarakteriseerd door de
calorische potentiaal [5], onbrandbaarheid, ontvlambaarheid,
vlamuitbreiding op het oppervlak van het materiaal en
eventueel door andere eigenschappen zoals rookvorming en
productie van giftige gassen.
Brandweerstand heeft betrekking op constructie‐elementen en
geeft een maat voor de wijze waarop ze in staat zijn hun functie
te behouden bij brand.
Deze twee begrippen zijn dus totaal verschillend. Het eerste
speelt een rol bij het ontstaan en het begin van de ontwikkeling
van een brand, terwijl het tweede van belang is bij een brand in
17