Adviseurs voor milieu, geluid, trillingen, brand en bouwfysica Alcedo bv Keizersweg 26 Postbus 140, 7450 AC Holten T: (0548) 63 64 20 F: (0548) 63 64 30
FlexFrameBouw bv T.a.v. de heer J. Douwes Kalanderstraat 51 7461 JL Rijssen Datum: 18 maart 2011 Ons kenmerk: 20103154.RH3851 Project: Beoordeling staalconstructie systeem FlexFrameBouw Betreft: Onderzoek brandwerendheid
E:
[email protected] I: www.alcedo.nl KvK 08108022 BTW NL 8109.43.694.B01
Geachte heer Douwes, Hierbij sturen wij u de resultaten van het onderzoek naar de brandwerendheid van de wandopbouw van Flex Frame Bouw. Doel van het onderzoek is het aantonen van de brandwerendheid van minimaal 30 minuten van de wandopbouw. De wand bestaat uit een skelet van C‐ en U‐profielen met aan beide zijden een gipsvezelplaat. Doorgaans wordt de wand gevuld met een minerale wol plaat. Met behulp van het thermodynamische rekenmodel Voltra is een berekening uitgevoerd ter bepaling van de maximale staaltemperatuur van de constructie. Vervolgens wordt op basis van de kritische staaltemperatuur en een testrapport van een vergelijkbare wandopbouw een uitspraak gedaan over de te verwachten brandwerendheid van de wandopbouw.
Achtergrond De wandopbouw van Flex Frame heeft naast een scheidende functie ook een dragende functie. De sterkte en elasticiteitsmodulus van staal nemen af bij een temperatuur vanaf 400 ˚C. Het staalskelet van Flex Frame wordt beschermd door de afwerking met gipsbeplating. Uit onderzoek van Bouwen met Staal is gebleken dat de kritische temperatuur van staalprofielen in een staalframe constructie 500 ˚C bedraagt. Tot deze temperatuur is de draagkracht van de wand nog voldoende om niet te bezwijken. Bij het beoordelen van de wandopbouw op brandwerendheid is de thermische en mechanische respons ten gevolge van de thermische belasting van belang. De thermische respons (opwarming van de constructie) kan met een rekenmodel (Voltra) worden berekend. De mechanische respons (vervormingen) kan niet worden berekend en is ook niet noodzakelijk indien de respons gedurende de vereiste brandwerendheid (30 minuten) beperkt blijft. De respons kan bepaald worden uit praktijktesten.
Berekeningen Met behulp van het thermodynamisch rekenmodel Voltra 6.0W wordt de wandopbouw van Flex Frame gemodelleerd. Met dit programma kan de thermische respons berekend worden. De wand is als volgt opgebouwd (zie ook bijlage 1): • 12,5 mm Rigidur H (Rigips); • C150 staalprofiel van FlexFrameBouw met een dikte van 1,6 mm; • spouwvulling met Glaswol Knauf 035, dikte 140 mm; • 12,5 mm Rigidur H (Rigips). In tabel 1 zijn de materiaaleigenschappen opgenomen van de verschillende toegepaste materialen. Tabel 1 Materiaaleigenschappen Materiaal Glaswol Knauf 035 Rigidur gipsvezelplaat C‐profiel (staal)
Warmtegeleidingscoëf. [W/mK] 0,035 0,25 50
Dichtheid 3 [kg/m ] 15 1067 7800
Soort. warmte [kJ/kgK] 840 840 530
In de berekening wordt de wandopbouw aan de direct verhitte zijde belast volgens de standaard brandkromme overeenkomstig een praktijk testsituatie. Hierbij wordt rekening gehouden met een warmteoverdrachtscoefficient van 25 W/m2K aan de verhitte zijde en 7,7 W/m2K aan de niet‐ verhitte zijde. In bijlage 3 zijn de uitgebreide rekenresultaten weergegeven. In figuur 1 is een samenvatting van de resultaten weergegeven. Figuur 1 Resultaten
2
Uit de resultaten blijkt dat de C150 profielen na 30 minuten een maximale staaltemperatuur van 428 ˚C hebben. Dit is ruim onder de 500 ˚C en voldoet hiermee aan de eisen ten aanzien van de brandwerendheid. Uit de resultaten blijkt eveneens dat de temperatuur aan de niet‐verhitte zijde na 30 minuten niet hoger is dan 100 ˚C en is hiermee ruim lager dan de vereiste 140 ˚C voor een scheidende wand.
Analyse testrapporten Volgens het testrapport van Rigips, 3617/7623‐AP‐09.06.2003, bedraagt de brandwerendheid van een met Flex Frame vergelijkbare wandopbouw 30 minuten met betrekking tot de scheidende functie. Het rapport is in bijlage 3 opgenomen. De wandopbouw betreft een niet dragende scheidingswand en is derhalve niet één op één te vergelijken met een dragende wandopbouw. Wat wel goed te beoordelen is, is het temperatuurverloop in de constructie (thermische respons) en de vervormingen/scheurvormingen (mechanische respons) van de opbouw. Uit het testrapport blijkt het volgende: • na 25 minuten ontstaan scheuren in de Rigidur platen aan de direct verhitte zijde; • de vervorming van de wand bedraagt na 30 minuten tussen de 50 en 80 mm; • de gemeten temperatuur van de stijlen bedraagt na 30 minuten minder dan 480 ˚C. De constructie van Flex Frame heeft halverwege de wandopbouw een ligger, waardoor de constructie stijver is en derhalve minder snel zal vervormen. Hierdoor zal naar verwachting minder snel scheurvorming in de beplating optreden. Dit heeft tot gevolg dat na 30 minuten de temperatuur van de constructie lager zal zijn dan 480 ˚C.
Conclusie Op grond van het uitgevoerde onderzoek kan het volgende worden geconcludeerd: • de thermische en mechanische respons van de wandopbouw leiden in een brandsituatie gedurende 30 minuten niet tot een overschrijding van de kritische staaltemperatuur; • de wandopbouw voldoet aan een brandwerendheid van 30 minuten met betrekking tot bezwijken; • de wandopbouw voldoet aan een brandwerendheid van 30 minuten met betrekking tot de scheidende functie. Vertrouwende u hiermee voldoende te hebben geïnformeerd. Met vriendelijke groet, ir. R.G.W. Hendriks Bijlagen: 1) detail wandopbouw Flex Frame 2) berekening temperatuurverloop Voltra 3) testrapport Rigips
3
BIJLAGE 1
DETAIL WANDOPBOUW FLEX FRAME
Wandopbouw: - 12,5 mm Rigidur H (Rigips); - C150 staalprofiel van FlexFrameBouw met een dikte van 1,6 mm; - spouwvulling met Glaswol Knauf 035, dikte 140 mm; - 12,5 mm Rigidur H (Rigips).
Doorsnede wandopbouw FlexFrame
Wandopbouw FlexFrame 3D
BIJLAGE 2
BEREKENING TEMPERATUURVERLOOP VOLTRA
BIJLAGE 3
TESTRAPPORT RIGIPS
A BPB group company
A BPB group company
A BPB group company
A BPB group company
A BPB group company
A BPB group company
A BPB group company
A BPB group company
A BPB group company
A BPB group company
A BPB group company
A BPB group company
A BPB group company
A BPB group company
A BPB group company
A BPB group company
A BPB group company
A BPB group company
A BPB group company
A BPB group company
A BPB group company
A BPB group company
A BPB group company
