Technologieverkenning Mijden Groot Gevaar: Brandgevaar & Instortingsgevaar in Hoge Gebouwen

Behavioural and Societal Sciences Oude Waalsdorperweg 63 2597 AK Den Haag Postbus 96864 2509 JG Den Haag

TNO-rapport TNO-DV 2012 IN044

www.tno.nl

Technologieverkenning Mijden Groot Gevaar: Brandgevaar & Instortingsgevaar in Hoge Gebouwen

T +31 88 866 10 00 F +31 70 328 09 61 [email protected]

Datum

februari 2012

Auteur(s)

ir. J.K.J. van der Vorm P.J. Petiet MSc

Oplage Aantal pagina's Aantal bijlagen Opdrachtgever Projectnaam Projectnummer

25 44(incl. bijlagen) 4 TNO VP MV Topic 6: 2011 Technologieverkenning 032.32799

Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden vermenigvuldigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, foto-kopie, microfilm of op welke andere wijze dan ook, zonder voorafgaande toestemming van TNO. Indien dit rapport in opdracht werd uitgebracht, wordt voor de rechten en verplichtingen van opdrachtgever en opdrachtnemer verwezen naar de Algemene Voorwaarden voor opdrachten aan TNO, dan wel de betreffende terzake tussen de partijen gesloten overeenkomst. Het ter inzage geven van het TNO-rapport aan direct belang-hebbenden is toegestaan. © 2012 TNO

TNO-rapport | TNO-DV 2012 IN044

2 /32

Inhoudsopgave 1 1.1 1.2

Inleiding .................................................................................................................... 3 Mijden Groot Gevaar ................................................................................................. 3 Indeling rapportage.................................................................................................... 8

2 2.1 2.2 2.3 2.4

Introductie brandgevaar & instortingsgevaar in hoge gebouwen.................... 10 Risico’s brand .......................................................................................................... 10 Risico’s instorting..................................................................................................... 12 Impact ...................................................................................................................... 14 Maatregelen............................................................................................................. 14

3 3.1 3.2 3.3

Informatiebehoefte ................................................................................................ 17 Statische informatiebehoefte ................................................................................... 19 Dynamische informatiebehoefte brandgevaar......................................................... 20 Dynamische informatiebehoefte instortingsgevaar ................................................. 21

4 4.1 4.2 4.3

Workshop ............................................................................................................... 22 Aanwezigen ............................................................................................................. 22 Beoordeling toegezonden informatie....................................................................... 22 Workshop Inzichten ................................................................................................. 23

5

Conclusies / Discussie.......................................................................................... 27

6

Suggesties vervolgonderzoek.............................................................................. 29

7

Geciteerde werken................................................................................................. 30

8

Ondertekening ....................................................................................................... 31 Bijlage(n) A Overview static information requirements high building B Overview dynamic information requirements fire hazard in high building C Overview dynamic information requirements collapse hazard in high building D Overzicht informatiebehoefte brand/instortingsgevaar versus toegepaste, bestaande en toekomstige technologie


1

3 /32

Inleiding Nieuwe technologie kan leiden tot verandering van doctrines en het inrichten van de organisatie voor specialistische taken op het niveau van korpsen, regio- en landelijk niveau. Zo is door de NVBR de vraag gesteld welke (deel-)taken in de toekomst door technische systemen vervangen kunnen worden om het gevaar dat mensen lopen in extreem onveilige situaties te beperken. De overvloed aan experimenten en experimentjes met nieuwe snufjes en snuffen op korpsniveau vraagt om een inventarisatie van veelbelovende opties en integratie van de mogelijkheden tot nieuwe concepten en een gezaghebbende bepaling van de daarmee te bereiken impact. Deze verkenning zou zich met name moeten richten op nieuwe technologie voor veilig opereren en waarnemen op afstand en voor vergroten van situational awareness van alle betrokkenen bij complexe operaties. Deze verkenning is door TNO uitgevoerd in het project “Technologieverkenning Mijden Groot Gevaar”. Dit rapport maakt onderdeel uit van die verkenning.

1.1

Mijden Groot Gevaar Onder regie van het toenmalige Ministerie van BZK zijn in nauw overleg met behoeftestellers prioritaire kennistopics gekozen voor het VP Veilige Maatschappij 2011-2014: 1 Herkennen afwijkend gedrag 2 Activering burgers 3 Slimmer inzetten informatiestromen 4 Delen Informatiestromen/samenwerking 5 Cybersecurity. Aan deze onderzoek topics zijn enkele technologieverkenningen gekoppeld: 1 Bestuurlijke drukte en informatiemanagement 2 Mijden groot gevaar 3 Zelfgemaakte explosieven 4 Crowd and Riot Control 5 Ontwikkeling EU-voorstel fieldlabs. Deze technologieverkenningen hebben de volgende doelstellingen: 1 Het helder krijgen van de potentiële impact van opkomende technologieën die een dreiging of een kans met betrekking tot de veiligheid in de maatschappij kunnen vormen (technologieverkenningen). 2 Het verkennen van potentieel te ontwikkelen technologieën als mogelijke oplossingen voor nieuwe vraagstellingen m.b.t. veiligheid in de maatschappij (impactverkenningen). 3 Deelname in bredere Europees kader voor een continue scan van potentieel opdoemende nieuwe opties. Het project “Technologieverkenning Mijden Groot Gevaar” heeft als doel om te analyseren hoe de huidige wijze van optreden kan worden ondersteund in het mijden van risico’s met behulp van technische middelen. Door middel van een inventarisatie van laatste relevante technologieën kunnen daarvoor potentiële oplossingen in beeld worden gebracht. Mijden Groot Gevaar is in zekere zin een tegenhanger van het onderzoek dat zich richt op meer beschermende, veiligere


4 /32

uitrustingen. In dat onderzoek wordt momenteel veel geld gestoken, maar mogelijk dat op afstand het risico waarnemen een effectiever en veiliger middel is. Uiteindelijk is er binnen deze technologieverkenning voor 3 incidenten gekozen waarbij je als First Responder zeer graag op afstand de risico’s zou willen inschatten: 1 Brandgevaar in hoge gebouwen 2 Instortingsgevaar in hoge gebouwen 3 BLEVE, Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion, ofwel “expanderende kokende vloeistof damp explosie” De onderbouwing voor deze keuze incidenten, en de aanname dat op afstand blijven bijdraagt aan het mijden van (groot) gevaar komt in de volgende secties naar voren. 1.1.1

Incidentkeuze Er zijn enkele bronnen gebruikt om een overzicht te maken van complexe operaties waarbij First Responders risico’s zouden kunnen lopen: 1 • Overzicht grootschalige incidenten in Nederland (1900–2011) . • Overzicht risico’s op de risicokaart2. Een risico-object staat op de kaart als: − de gevolgen van een incident zó groot kunnen zijn, dat bij de bestrijding gezamenlijke inzet van hulpverleningsdiensten noodzakelijk is − en wanneer meerdere slachtoffers kunnen vallen. • Overzicht “Analyse van dodelijke brandweerongevallen in Nederland van 19462003” (Rosmuller, Analyse van dodelijke brandweerongevallen in Nederland van 1946-2003, 2005) Aan een aantal brandweerongevallen, die bij de combinatie van bovenstaande overzichten naar voren komt, wordt reeds aandacht besteed (zoals CBRNe, rookbelasting, en desoriëntatie). Andere brandweerongevallen, die tevens gekoppeld zijn aan een risico-objecten, zijn brandgevaar en instortingsgevaar in hoge gebouwen. Deze risico’s worden als zeer relevant beschouwd en komen in het andere rapport binnen de technologieverkenning Mijden Groot Gevaar aan de orde. De aandacht voor hoge gebouwen is om meer redenen nodig: • Hoge gebouwen vereisen een andere aanpak dan doorsnee branden en zijn in zekere zin vergelijkbaar met tunnels: de afstand tot de brandhaard is lang en kan veelal maar langs een weg worden bereikt. • De verkenning en bestrijding kan vrijwel alleen van binnenuit. Als moet worden teruggetrokken is waarneming op afstand een vereiste. • De aanval maar ook het terugtrekken is afhankelijk van een veilige route dit vraagt om speciale voorzieningen. • Brandbestrijding in hoge gebouwen vraagt om speciale gebouwsystemen. Voor de bevelvoering op afstand kan mogelijk daarvan gebruik worden gemaakt. • De binnenaanval vraagt zeker bij hoge gebouwen een grotere inzet van manschappen en materieel. Aanvullende waarnemingstechnieken kunnen de inzet beperken maar deze ook ondersteunen. 1

2

Zie voor het overzicht van grootschalige ongevallen in Nederland: http://www.nbdc.nl/cms/show/id=139737 Zie voor het overzicht van risico’s op de risicokaart: http://risicokaart.nl/over_de_risicokaart/welke_risicos_op_de_risicokaart/


•

1.1.2

5 /32

Bij instortingsgevaar krijgt de bevelvoerder te maken met een complexe situatie en een effectgebied dat (afhankelijk van de effecten en hoogte) dwingt tot het nemen van een veilige(re) afstand.

Scope Hoge gebouwen, zie figuur 1 en figuur 2, vormen een bijzonder risico bij brand en vragen door hun ontwerp bijzondere aandacht bij de inzet van de brandweer bij brandbestrijding. Een recent voorbeeld is de brand in het Bouwkundegebouw in Delft. Dit rapport beperkt zich tot gebouwen waarin zich personen verblijven: 1 Wonen 2 Kantoor 3 Overig (onder andere horeca, logies, winkels) 4 Gemengd.

Figuur 1

Gebouw Montevideo Rotterdam, uit (Oss, 2007).

Er vanuit gaande dat er vele definities in omloop zijn wordt hoge bouw over het algemeen verondersteld te beginnen op een hoogte van 15 meter in combinatie met een gebruiksfunctie. Gebouwhoogten worden in navolging van het Bouwbesluit (V2BO Advies, 2003), (Overveld, 2005), wel ingedeeld in: 1 0-70 meter; 2 70-100 meter; 3 100-150 meter; 4 Hoger.


6 /32

In dit rapport willen we voor de beeldvorming gebouwen van hoger dan 70 meter aannemen. De grens van 70 meter volgt uit de afbakening in Bouwbesluit (artikel 2.209, lid 1). Voor gebouwen hoger dan 70 meter worden geen bijzonder prestatieeisen bij verblijfgebieden hoger dan 70 meter gesteld. Wel moet bij hogere gebouwen een gelijkwaardige veiligheid worden aangetoond met specifieke doelstellingen elders in het Bouwbesluit. De bevindingen in dit rapport zijn in principe bruikbaar voor elke bouw maar dienen dan contextafhankelijk te worden geïnterpreteerd.

Figuur 2

Typologie hoogbouw (Stichting Hoogbouw, 2008).

7 /32


Nederland telt (Oss, 2007), (http://www.skyscrapercity.info/301.php?id=4) in 2004 111 gebouwen boven de 75 meter waarvan 28 gebouwen van 100-150 meter en 2 hoger (Oss, 2007) dan 150 meter (Montevideo en Delftse Poort). Een tiental hoge gebouwen is de afgelopen jaren gebouwd of wordt nog gebouwd. Hoogbouw kent een veelzijdige vormtypologie. Wij zullen in dit rapport het type plint met podium volgen met daarin een ondergrondsparkeergarage (zie figuur 2). 1.1.3

Op afstand waarnemen & technologie Zoals in de verdere rapportage staat beschreven zijn er diverse preventieve en preparatieve maatregelen(Veek & Horsley, 2005), (CVV, 2007) genomen om de kans op het optreden van een brand te verkleinen. Het gebouwontwerp is, zeker in de moderne hoogbouw, er op gericht dat een gebouw in beginsel minimaal 120 minuten zijn sterke en stabiliteit behoudt. Dit moet tezamen met overige gebouwonderdelen en installaties voldoende tijd bieden voor de ontruiming van de gebruikers en een binnenaanval. Wanneer een brand wordt gemeld met een hoog gebouw, heersen er onder meer de volgende vragen aan First Responder zijde: • Waar is de brand? • Kan die van binnenuit worden benaderd? • Is er dreiging van vallende (gevel)onderdelen? • Waar maak ik een bruggenhoofd en waar in het gebouw zet ik ondersteuning in voor de aanvallende ploeg? • Hoe lang zijn veilige werkomstandigheden te waarborgen? • Hoe weet je wanneer je meer afstand moet nemen? • Wat kun je op afstand dan nog waarnemen? • Wanneer dreigt er gevaar voor de omgeving? • … Vanaf de melding tot aan een escalerende brand en eventueel volgende instorting ziet de te nemen afstand er over verloop van tijd mogelijk uit zoals gevisualiseerd in figuur 3.

Afstand (First Responders tot incident) Uitruk

Melding brand

Figuur 3

Verkenning/ Inzet

Repressie & Maatregelen

Tijd

Brand/instortingsgevaaar

De afstand van de First Responders over tijd uitgezet bij een escalerende brand.


8 /32

Bij een escalerende brand zal een aanvallende ploeg zich moeten terugtrekken naar een veiligere verdieping of zelfs tot buiten het gebouw. Op zo’n moment is behoefte aan vervangende waarnemingsmogelijkheden in het gebouw, maar mogelijk ook van buiten het gebouw. Nemen de effecten buiten het gebouw toe door bijvoorbeeld het dreigende neerstorten van gevelbekleding of zelfs een heel geveldeel dan zal ook afstand genomen moeten worden genomen van het gebouw zelf. Bij ieder incident is er dan ook een informatiebehoefte in de verschillende fasen van het optreden (uitruk, verkenning, inzet etc.), zie bijvoorbeeld(Petiet & Van de Ven, 2011). Om deze informatie (verder uitgewerkt in dit rapport) te verkrijgen en bovenstaande vragen te beantwoorden, biedt (sensor)technologie mogelijk soelaas. In dit kader moet gedacht worden aan het gebruik van: • Aanwezige sensoren (bijvoorbeeld rookmelders, camera’s, ...) • Sensoren die op afstand kunnen meten (bijvoorbeeld radarsystemen, drones, satellieten) • Sensoren die bij de bron kunnen meten (bijvoorbeeld in het gebouw ingebouwde, werpbare of inbrengbare sensoren, zoals een onbemande vliegtuig/voertuig uitgerust met camera, sensorkanon, …) Doorgaans worden sensoren gebruikt om dan de toestand van de First Responders zelf te bepalen (hoeveelheid ademlucht, omgevingstemperatuur, positie, etc.). De insteek in dit rapport volgt een andere redenering: Hoe kan je voorkomen dat de First Responder degene is die, uitgerust met sensoren om incident/omgevingsfactoren te bepalen, zelf een gevarenzone moet betreden? 1.2

Indeling rapportage Dit rapport geeft eerst een introductie van wat brand-en instortingsgevaar in hoge gebouwen inhoudt. Daarbij zal in worden gegaan op de risico’s van branden instortingsgevaar. Aan de hand van deze condities, en op basis van interviews en literatuur wordt de daadwerkelijke informatiebehoefte beschreven. Deze behoeftebepaling dient om antwoord te kunnen geven op de essentiële vragen genoemd in de vorige sectie. Dit overzicht geeft een completer beeld van de informatiebehoefte bij mogelijke branden en instorting van hoge gebouwen. We maken hierbij onderscheid tussen 2 soorten informatie, namelijk: 1 Objectinformatie (statische informatie) Objectinformatie betreft alle informatie die in de koude fase (preventie of preparatie) kan worden verkregen; 2 Incidentinformatie (dynamische informatie). Incidentinformatie betreft alle informatie die van belang is bij/ tijdens een incident. In secties 1.1, 1.1 en 1.1staan deze typen informatiebehoefte in groot formaat weergegeven. Tevens zijn er Engelstalige versies gecreëerd, deze zijn weergegeven in bijlagenA, bijlage Ben bijlage C. Het daaropvolgende hoofdstuk richt zich op de resultaten van een workshop, waarin (sensor)technologie wordt gekoppeld aan de invulling van deze typen informatie: welke technologieën worden reeds toegepast, en welke technologieën


9 /32

zijn denkbaar in de (nabije) toekomst. Het volledige overzicht staat beschreven bijlageD. Dan volgt een conclusie/discussiestuk, alvorens deze rapportage wordt afgesloten met suggesties voor vervolgonderzoek.


2

10 /32

Introductie brandgevaar & instortingsgevaar in hoge gebouwen Brand en instorting van hoge gebouwen vormen een bijzonder risico. In de Handreiking Regionaal Risicoprofiel3 zijn zowel brand in kwetsbare objecten als instortingen in grote bouwwerken (onderscheiden) crisistypes in het maatschappelijk themaveld Gebouwde omgeving benoemd. Instorting van gebouwen kent naast brand verschillende andere oorzaken zoals het bezwijken van de constructie, bezwijken van de fundering door bijvoorbeeld grondverzakking en explosies. Dit rapport zal zich beperken tot instorting van gebouwen door brand. Bij brand optredende explosies worden daarin meegenomen. Twee aspecten van brand in hoge gebouwen zullen nader worden onderzocht als basis voor de analyse van informatiebehoefte: 1 Wat zijn relevante aspecten bij het verloop van een brand in een hoog gebouw? 2 Welke instortingsverschijnselen kunnen daarbij worden onderscheiden? Uitgangspunt bij dit onderzoek is een ordening van informatie vanuit het perspectief van de bevelvoerder dan wel officier van dienst. Brand als verschijnsel zal in dit rapport niet nader worden toegelicht. Zoals in elk gebouw zal brand in een hoog gebouw door vrijwel dezelfde fysische/chemische processen worden verklaard. De daarbij van belang zijnde factoren worden in de brandvijfhoek samengevat. Hoe een brand verloopt zal enerzijds afhangen van het gebruik van het gebouw en verdere gebouwen installatiekenmerken en anderzijds van het gebruik in combinatie met brandbestrijdingsmogelijkheden en omgevingsfactoren.

2.1

Risico’s brand Het risico van een brand in een hoog gebouw bestaat primair uit gevaar voor grote aantallen daarin aanwezige personen en secundair (zeker in verdichte stadsgebieden) voor omstanders en hulpverleners. Meerdere dodelijke slachtoffers zijn daarbij denkbaar. Een voorbeeld is een brand op 15 november 2010 in een wolkenkrabber van dertig verdiepingen waarin minstens 53 personen om het leven kwamen en 90 personen gewond geraakt.

2003 - Op 23 maart, tijdens de blussing van een grote brand in de Koningkerk aan de Kloppersingel 55 te Haarlem, worden de vrijwillige brandmeester D. van Kooten en de hoofdbrandwachts B.F. Hannenberg en R.P. Knipper bedolven onder een omvallende gevel. Alledrie komen daarbij om het leven. Een toeschouwer overlijdt 4 later aan de gevolgen van een hartaanval .

3

4

Zie Handreiking Regionaal Regionaal Risicoprofiel: http://www.regionaalrisicoprofiel.nl/de_handreiking/ Zie rapport Inspectie Openbare Orde en Veiligheid: http://www.ioov.nl/actueel/@4399/brand_koningkerk


11 /32

2010 - Op 8 maart worden twee brandweerlieden tijdens de blussing van een brand in een winkel van Scheer & Foppen consumentenelektronica aan de Kerkstraat in Veendam getroffen door een instortende topgevel. Eén van hen, W. de Vries, overlijdt op weg naar het ziekenhuis en de ander raakt gewond5.

Het effectgebied van de brand zal worden vergroot als: • De integriteit van het gebouw wordt aangetast en constructiedelen (bijvoorbeeld gevelplaten) van het gebouw beginnen neer te storten, • Bouwdelen (zoals een zijkant) instorten, • Het hele gebouw instort, en/of • Het gebouw (daarbij) al dan niet omvalt. Hoeveel mensen aan dit gevaar zijn blootgesteld zal afhangen van het gebruik van het gebouw, het tijdstip en de plaats van het gebouw in de omgeving. De veiligheid van hulpverleners zal bij de aankomst aan het begin van de brandbestrijding afhangen van de lokale omstandigheden rond de plaats van de brand en van het al dan niet uit- en overslaan van de brand waardoor constructiedelen hun sterkte en bevestiging verliezen en neer kunnen storten. Rond het gebouw kunnen al constructiedelen,zoals onderdelen van de gevel, neerstorten en binnenin het gebouw kunnen al gevaarlijke werkomstandigheden heersen. Later in het brandproces wordt bepalend of in het gebouw de brandbestrijding beheerst en veilig kan worden uitgevoerd. Wordt de controle verloren dan kunnen brandweerlieden direct bedreigd worden door vuur en rookontwikkeling of indirect door het verlies van mogelijkheden om zich veilig terug te trekken en het gebouw tijdig en veilig te verlaten. Het gebruik van het gebouw zal meestal kantoor, wonen, logies of ander verblijf zijn. Ander gebruik is niet uitgesloten. In de UK wordt bijvoorbeeld gewaarschuwd voor drugslaboratoria. Brand in hoge gebouwen zal op microniveau (brandcompartiment) een vergelijkbaar verloop hebben als in andere gebouwen. Brand in hoge gebouwen volgt fysisch gesproken een vergelijkbaar verloop als in andere gebouwen. Vragen die een First Responder dan heeft zijn onder andere: • Waar bevindt zich de brand? • Hoe verloopt de brand (in de tijd)? • Hoe ziet de brand er uit (wat gebeurt er in de brand)? • Hoe reageert het gebouw op de brand? De effecten zullen in hoge gebouwen versterkt worden als branddoorslag of -overslag plaats heeft. Bij branddoorslag gaat de brand binnen verder in meerdere compartimenten en kunnen in het uiterste geval vlucht- en aanvalswegen worden bedreigd of verloren gaan. Bij een ontvluchting uit een hoog gebouw wordt daarmee een ontruimingsroute afgesneden of is brandbestrijding niet goed/meer mogelijk. Bij brandoverslag breidt een uitslaande brand zich langs de gevel uit naar

5

Zie verder informatie: http://www.112groningen.nl/Groningen/nieuws/8532/brandweerman-overleden-bij-brand-inveendam.html


12 /32

hoger of nabij gelegen bouwdelen en kan een groot deel van het gebouw gaan bijdragen aan het brandverloop. Ook kunnen brandfenomenen versterkt worden door de vormgeving en de schaal denk aan schoorsteeneffect, zie figuur 4, van brand door de aanwezigheid van schachten of aan de versterkende werking van wind in “wind driven fires”.

Figuur 4

Schoorsteeneffect in hoogbouw.

Tegelijkertijd kunnen de gevolgen omvangrijk zijn als brand onbeheerst blijft en die de gebouwintegriteit zodanig aantast dat gedeeltelijke of complete instorting volgt. Er van uitgaande dat dat (nog) niet gebeurt, vraagt de hoogte om bijzondere voorzieningen voor brandpreventie, branddetectie, ontruiming en brandbestrijding. Dit is een nog redelijk onontgonnen terrein gelet op nog lopende studies en verkenningen gericht op enerzijds specificatie van eisen en anderzijds op het prepareren van de hulpverleners. Zo is afgelopen jaren een begin gemaakt om voor gebouwen boven de 70 meter specifieke eisen te formuleren, zie de SBR praktijkrichtlijn Brandveiligheid in hoge gebouwen(Veek & Horsley, 2005). Ook is er in Nederland nog geen landelijke richtlijn beschikbaar voor de inzet van hulpverleners op dit gebied. Wel zijn er diverse initiatieven, waaronder dit project, om een effectieve en veilige brandbestrijding in hoge gebouwen te ondersteunen. 2.2

Risico’s instorting Het instortingsgevaar (NIBRA, 2005)bestaat uit een zodanig verlies van integriteit van de constructie dat een deel van of een geheel gebouw invalt en wordt vernield. Behalve instortingsgevaar bestaat bij een brandend gebouw ook het gevaar van neerstortende constructieonderdelen. Denk daarbij aan gevelelementen, losrakende constructiedelen of glasbreuk in het dak van een atrium, in wanden of in ramen. De kans daarop is ook groter dan op een instorting.


13 /32

Een instorting kan plaatselijk en van een enkel bouwdeel zijn maar ook het resultaat van volgtijdelijke instorting van bouwdelen. In het laatste geval begint een constructiedeel te bezwijken waarna overige constructiedelen zodanig gaan meewerken dat een domino-effect optreedt. Dit kan in een gevel zoals bij de Bouwkunde-brand(Zannoni, 2008)gebeuren, zie figuur 5, maar ook in een heel gebouw met Twintowers als bekend voorbeeld.Afhankelijk van hoe een constructie bezwijkt kan een gebouw omvallen maar die kans is relatief klein er van uitgaande dat hoge gebouwen zodanig worden ontworpen dat zijn rechtstandig in elkaar zakken. Hoge gebouwen worden evenwel zodanig ontworpen dat (afhankelijk van de hoogte) bij brand de hoofddraagconstructie gedurende een bepaalde tijd stand houdt en voldoende tijd voor ontruiming en mogelijk een inzet van de brandweer biedt. Woedt de brand langer of is de vuurlast op een bepaalde plaats hoog dan kan de hoofddraagconstructie haar sterkte en stijfheid verliezen en bezwijken. Zo verliest staal al vanaf 300° haar sterkte (Bouquet, 2006). Beton is veel beter bestand tegen hogere temperaturen maar kan door spatten (afspringen van stukken of schollen uit het oppervlak) sterkte verliezen. Zowel binnen als buiten het gebouw levert dat gevaar op voor personen in de gevarenzone. Dit gevaar bestaat uit: 1 Onbruikbaar worden van vluchtroutes 2 Neervallen onderdelen 3 Stofvorming waardoor verstoring oriëntatie–vermogen 4 Doorbreken compartimentering 5 Invloed op het brandverloop. Voorafgaand aan instorting kunnen diverse mechanismen werkzaam zijn die hun oorsprong vinden in onder andere verbuigen, uitzetten of knikken constructiedelen zoals liggers, kolommen, vloeren, verzwakken en verbreken verbindingen, spatten van beton. Dit uit zich bijvoorbeeld in vervorming van de constructie, trilling en geluid.

Figuur 5

6

Gebouw Bouwkunde TU Delft gedeeltelijk ingestort na brand. Bron: Bouwen met Staal6.

Zie Bouwen met Staal online: http://www.bouwenmetstaal.nl/index.php?page=home


2.3

14 /32

Impact De impact van brand in een hoog gebouw, zeker in combinatie met instortingsgevaar, kan enorm zijn door de bedreiging van grote hoeveelheden mensen die daarin verblijven of mensen of zich nabij het gebouw ophouden. De schade kan daarbij eveneens groot zijn. Niet alleen vanwege de materiële schade maar ook omdat een gebouw(en complex) of zelf de omgeving en infrastructuur van het gebouw tijdelijk of langdurig ontruimd moeten worden.

2.4

Maatregelen Uit diverse gesprekken en bronnen zie onder meer (Government, 2008), (Richardson), (Lo, 2010)blijkt dat de brandbestrijding in hoge gebouwen op hoofdlijnen een volgende aanpak kent: 1 Melding en uitruk 2 Voorbereiding op inzet onderweg, verzamelen en raadplegen informatie over brand, locatie en gebouweigenschappen 3 Inrichten opstelplaats 4 Uitvoeren van eerste verkenning 5 Vorming van bruggenhoofd zo mogelijk twee verdiepingen onder laagste verdieping waar brand is 6 Opzetten van communicatie- en ondersteuningspost (onder anderewatertoevoer via stijgbuis) 7 Begin maken met brandbestrijding 8 Op begane grond en op verschillende verdiepingen inrichten van commandoposten, afhankelijk van complexiteit gebouw en de hoogte 9 Mogelijk buiten gebouw inrichten van waarnemingspost 10 Brandbestrijding tot brand geblust is. Typerend hiervoor is dat de brandbestrijding van binnenuit wordt ingezet. Voorwaarden hiervoor zijn: 1 Hulpverleners worden niet in gevaar gebracht 2 De hoofddraagconstructie blijft in tact 3 In de directe omgeving van de toegang tot het gebouw lopen hulpverleners geen gevaar voor vallen constructiedelen (denk aan glas, gevelplaten) 4 De aanvalsroute blijft intact 5 Er is altijd een vluchtroute voor het verlaten van het gebouw. Soms kan niet langer aan die voorwaarden worden voldaan en zullen de hulpverleners zich moeten terugtrekken via een veilige route (trappen in combinatie met brandweerliften). In dat geval ontvalt ook een belangrijke waarnemingsmogelijkheid van brand van binnenuit en moet de bevelvoerende terugvallen op informatie uit het gebouwmanagementsysteem zolang dat toegankelijk en bruikbaar blijft en op waarnemingen van buitenaf. De afstand tussen First Responders en de plaats van de brand zal dus afhankelijk van de betreedbaarheid van het gebouw en het te verwachten gevaar bij de eerste verkenning en binnenaanval tijdens de inzet kunnen veranderen, zie volgende figuur.

15 /32


Dreigt instorting of worden de werkomstandigheden te riskant dan zal terugtrekking uit het gebouw volgen, zie figuur 6. Dreigt (een deel van) het gebouw in te storten dan zal de gevarenzonde rond het gebouw moeten worden uitgebreid en bestrijding en bevelvoering op grotere afstand komen. Afhankelijk van hoe het gebouw zijn stabiliteit verliest en in welke richting het instort, zal die zone nog moeten worden vergroot met het oog op de “valschaduw” van het gebouw.

Afstand (First Responders tot incident) Uitruk

Verkenning/ Inzet

Repressie & Maatregelen Binnenaanval

Melding calamiteit

Figuur 6

Tijd

Terugtrekken

Uitbranden

Instorting

Afstand First Responder tijdens inzet afhankelijk ontwikkeling brand die tot instorting leidt.

De waarneming van brand/instortingsverschijnselen en de behoefte aan waarnemingsmogelijkheden op afstand zijn dan ook divers: 1 Informatie over het verloop van de brand binnen het gebouw 2 Informatie over het verloop van de brand buiten het gebouw. Hierbij gaat het om oorzaken (waardoor brand het), maar vooral ook om effecten tijdens de inzet en potentiële effecten. Vanuit veiligheidsperspectief zijn daarbij van belang: 1 Wat is de directe bedreiging door de brand? 2 Wat is de indirecte bedreiging door verlies sterkte en stabiliteit constructie delen en het gebouw? 3 Is een goede werking van brandbestrijdingsmiddelen verzekerd? 4 Is een goede werking van ondersteunde systemen (communicatie, brandweerliften etc.) verzekerd? 5 Wordt de begaanbaarheid van de aanvals-/vluchtroute bedreigt door verlies van sterkte, stabiliteit, brandscheiding e.d.? Informatie over het gedrag en verloop van de brand dient dus te worden gecombineerd met gebouwen installatiegegevens. Omdat architectuur van hoogbouw complexe vormen en constructies kent, zal afhankelijk van materiaalgebruik, constructieprincipes en vormgeving ieder gebouwof complex uniek zijn.Voor een succesvolle brandbestrijding is dus


16 /32

essentieel alle relevante informatie over het gebouw en complex beschikbaar te hebben of te krijgen. Die informatie is daarnaast ook van belang om de effecten van de brand op de hoofddraagconstructie, de gevelbekleding en dergelijke te kunnen onderscheiden en interpreteren. Kennis daarover bij de brandweer daarover is beperkt. Ook Bouw en Woningtoezicht zal niet alle informatie over het gebouw hebben zodat bij complexe bouwwerken mogelijk specialisten moeten worden geraadpleegd. Om de bevelvoering te ondersteunen, is dus niet alleen brand(repressie)kennis nodig maar ook gebouw(kundige)kennis. In het verlengde hiervan zal technologie die zich richt op mijden van groot gevaar gebruik moeten maken van combinaties van kennis. Hierbij kan gebruik worden gemaakt van kennis over het gebouw en waarnemingen binnen en/of buiten het gebouw.


3

17 /32

Informatiebehoefte Om te komen tot een overzicht van de informatiebehoefte bij het inschatten van een brandverloop met of zonder instortingsgevaar op afstand was het streven om zowel de theoretische ‘informatiebehoefte’ als de praktische informatiebehoefte vast te leggen. In de modellering van de informatiebehoefte worden de volgende aspecten onderscheiden: 1 Wat is de constructie van het gebouw? 2 Wat zijn de gevaren op de geplande opstelplaats? 3 Wat zijn de gevaren in het gebouw bij de eerste verkenning en inzet? 4 Wat zijn de gevaren in en rond het gebouw tijdens de brandbestrijding? 5 Hoe gedraagt het gebouw zich tijdens de brand? 6 Wat gebeurt er als brand onbeheersbaar wordt? 7 Wat gebeurt er als de hoofddraagconstructie of andere draagconstructies hun integriteit verliezen? De bevelvoerende zal, om deze vragen te beantwoorden, verschillende gegevensbronnen en inzicht intrends in sommige gegevens nodig hebben: 1 Het gebouwgebruik; 2 Bouwkundige informatie over de het gebouw en installaties; 3 Indicatoren over het ontstaan, verloop en de effecten van brand; 4 Indicatoren die informatie geven over de gebouwintegriteit, de situatie in het gebouw, de buitenkant van het gebouw en eventueel de (bedreigde) omgeving van het gebouw; 5 Indicatoren over omstandigheden die het brandverloop kunnen beïnvloeden. In dit tussenrapport wordt nog niet ingegaan op welke wijze die informatie verzameld kan worden en welke technologie daar (potentieel) voor beschikbaar is. Potentiële bronnen (nog nader uit te werken) daarvoor zijn; 1 Preparatieve risicoanalyses; 2 Inzet- en aanvalsplannen; 3 Gebouwdossiers met ontwerpaannames, aard en opbouw hoofddraagconstructie, gevelbekleding, constructieconcept, materiaal gebruik e.d.; 4 Deskundigen van gemeente, gebouweigenaar/beheerder of gebruikersorganisaties; 5 Hoogbouwconstructie-specialisten; 6 Eigen waarneming; 7 Bijzondere waarnemings-, meetapparatuur of –systemen; 8 Informatieverwerkingssystemen die complexe beelden kunnen interpreteren en het verloop van indicatoren in de tijd kunnen interpreteren; 9 Informatie, ervaring en denkkracht brandweerteam. Het gaat daarbij om combinaties van gegevensbronnen. Technologie kan daarbij op verschillende manieren helpen zoals databases, expertsystemen, augmented reality en intelligente waarnemings- en meetsystemen.In de verdere bepaling van de informatiebehoefte zal de nadruk op de laatste categorie liggen.


18 /32

Om de informatiebehoefte weer te geven hebben we gebruik gemaakt van de techniek “concept maps” en sluiten we aan bij de stroming zoals die op het Florida Institute for Human & Machine Cognition onderwezen wordt, gebaseerd op de werkwijze van Joseph Novak7, ook gebruikt in analyse van de informatiebehoefte bij complexe binnenaanvallen (Petiet & Van de Ven, 2011). We onderscheiden 2 soorten informatie: •

Objectinformatie / Statische informatie Objectinformatie betreft alle informatie die in de koude fase (preventie of preparatie) kan worden verkregen. Denk hierbij aan een aanvalsplan, opgeslagen vloeistof, vullingsgraad, en aanwezigheid preventiemiddelen. We noemen deze informatie ook wel statisch omdat ze niet vaak verandert. Het betekent echter niet dat ze nooit veranderen of dat ze eenmaal verkregen altijd accuraat zijn. Men zal bij een incident de accuraatheid steeds moeten verifiëren.

•

Incidentinformatie / Dynamische informatie Incidentinformatie betreft alle informatie die van belang is bij een incident. Denk hierbij bijvoorbeeld aan gebouw gebruik, locatie en omvang brand, begaanbaarheid aanvalsroute, meteorologische omstandigheden en dergelijke. Onderscheid wordt gemaakt tussen informatie over: − Brand(verloop) − Instorting.

In de volgende overzichten zal per informatiesoort een ordening worden gegeven vanuit diverse bronnen verkregen indicatoren van het incident. Een aantal van deze indicatoren zal zowel van toepassing zijn op het gebruikte materiaal, de constructiedelen als op bouwdelen. De indicatoren zullen zoveel mogelijk op het laagste schaalniveau waarop deze toepasbaar zijn worden beschreven. Deze overzichten geven een completer beeld van de informatiebehoefte bij branden instortingsgevaar in hoge gebouwen. Het overzicht is gebaseerd op bestaande literatuur, op basis van interviews met de dhr. Jaap Molenaar, dhr. Hans Veltkamp, en dhr. Patrick Mostert, en op basis van aanvullingen/reviews van dhr. Jaap Molenaar, dhr. Hans Veltkamp, dhr. Dick Arentsen, dhr. Huibert Borsje, en dhr. IJsbrand van Straalen.

7

Zie online: http://cmap.ihmc.us/conceptmap.html


3.1

Statische informatiebehoefte

19 /32


3.2

Dynamische informatiebehoefte brandgevaar

20 /32


3.3

Dynamische informatiebehoefte instortingsgevaar

21 /32

22 /32


4

Workshop

4.1

Aanwezigen Participanten bij de workshop Mijden Groot Gevaar inzake Brand- en Instortingsgevaar van 21 december 2011 in Brandweerkazerne Zeist: Huidige functie(s) Extern TNO Pieter van Beek

• Projectcoördinator/adviseur in opdracht van A+O fonds Gemeenten • Veiligheidskundige VAB Luctor et Emergos

Dick Arentsen

• Nederlandse Vereniging voor Brandweerzorg en Rampenbestrijding (NVBR) • Adviseur Gevaarlijke Stoffen / Hoger Veiligheidskundige / Fire Safety Engineer • Secretaris Landelijke Vakgroep OGS • Warm BOT-mi lid brandweer • Expert CTIF Hazmat Commission • Expert vfdb Referat-10 Umweltschutz • Technical Expert bij de EU Civil Protection • Vice-President IFE branche The Netherlands

Sensortechnologen TNO Huibert Borsje

Projectleider Structural Assessment & Building Lab

Sander Kossen

Innovator afd. Waarnemingsystemen

Rob van Heijster

Chief Scientist Integrated Systems

Organisatoren TNO

4.2

Peter Petiet

Projectleider Societal Safety

Johan van der Vorm

Senior Technical Consultant

Beoordeling toegezonden informatie De aan de deelnemers toegezonden vastgestelde informatiebehoefte-diagrammen werden als goed leesbaar en vrij compleet beschouwd. Het fungeerde als goede basis voor verdere invulling van de workshop. Enkele aanvullingen die tijdens de


23 /32

workshop zijn genoemd worden in de desbetreffende diagram(men) toegevoegd, en ook meer inhoudelijk gedetailleerde opmerkingen komen in de rapportage tot uiting. 4.3

Workshop Inzichten Tijdens de workshop verschafte de benadering van mijden van groot gevaar in gebouwen bij brand en instorting de volgende inzichten: • Bij instortingsgevaar zijn niet alleen brandweer en gebouwpersoneel informatiedragers, maar ook andere disciplines zoals politie. Zeker als de oorsprong van instortingsgevaar niet brand is, maar bijvoorbeeld criminele of terroristische daad/dreiging, zijn andere partijen leidend. Ook de eigenaar kan zich laten ondersteunen door deskundigen zoals bijvoorbeeld met de (dreiging van) instorting in winkelcentrum ’t Loon. •

Mijden groot gevaar gaat om gevaar voor alle risicodragers: − Gebruikers van het gebouw − First Responders − Omstanders/passanten − Salvagepersoneel en andere dienstverleners.

•

Dit betekent dat informatie over de aard, aantal en positie van aanwezigen in het gebouw belangrijk is ook betrekking heeft op de locatie van First Responders. Technologieontwikkeling kan daarbij gebruik maken van in de security reeds ontwikkelde techniek die juist gericht is op het ontdekken en volgen van personen in een gebouw. Dit betekent dat bijvoorbeeld gedacht kan worden aan: − Combinaties met persoonsdetectieapparatuur zoals camera’s en geluidsmetingen. − Apparatuur die de conditie voor veilige ontvluchting bewaakt.

•

De bevelvoering zal gebruik maken van: − Eigen waarneming aanwezig personeel of BHV-organisatie − Waarneming via gebouwmanagementsysteem − Aanvullende waarnemingstechnologie die tijdens de inzet wordt aangevoerd en binnen en/of buiten wordt toegepast.

•

Technologieontwikkeling zal dan ook uit moeten gaan van die combinatie.

Bestaande technologieontwikkeling is tot nu toe vooral gericht op aanvullen en verbeteren van waarnemingssystemen in gebouwen. Daarmee worden ook combinaties van techniek bedoeld. De toepassing wordt vooral gezien in nieuwbouw. Tijdens het workshop wordt benadrukt dat naar mate het gebouw hoger en complexer is informatie zoveel mogelijk door het gebouw zelf moet worden gegenereerd. Voorbeelden van combinaties die tijdens de workshop worden gesuggereerd zijn: 1 Benutten van status van bestaand branddetectie en bestrijdingsmiddelen. Te denken valt aan informatie over rook/warmtedetectoren en sprinklers en dan tevens de plaats, tijd en volgorde waarin die worden aangesproken, Op deze wijze kan het brandverloop door het compartiment en eventueel het bouwdeel worden gevolgd.


2

3

24 /32

Het combineren van waarnemingsapparatuur met gebouwinformatie (aangesproken sprinklers, ingezette pompcapaciteit e.d.) . Naarmate een gebouw complexer wordt zal de behoefte groeien de waarnemingen van een ruimtelijke matrix van waarnemingspunten en informatie te combineren met een ruimtelijk beeld van gebouw en gebouwinstallaties zoals bijvoorbeeld brandweerliften). Op deze wijze kan in de commandoruimte binnen of buiten het gebouw snel inzicht over plaats incident en brongebied ontstaan en de ontwikkeling in tijd en ruimte worden gevolgd. Vaste detectieapparatuur op strategische uitbreiden met apparatuur die info kan leveren over: • Temperatuur • Luchtdruk/stroming • CO/CO2 concentratie • Beeldtechnieken (waarneming rook, aanwezigheid personen).

Het volgende aspect binnen de workshop behelst het op afstand uitlezen van de informatie. Er zijn twee logische plaatsen, zie figuur 7, om informatie over de brand te verkrijgen: 1 In het gebouw: in de ruimte met brandmeldcentrale/gebouwmanagementsysteem en/of commandoruimte in het gebouw 2 Op een plek dicht bij de brand: bijvoorbeeld de CoPI-bak.

Figuur 7

De organisatie van waarneming op afstand.

In theorie kan de positie van de uitlezing van de waarnemingen zich verplaatsen naar een plaats buiten het brongebied en/of het effectgebied. Het gebouwmanagementsysteem of de tijdelijk door First Responder inzetbare apparatuur kan vanaf willekeurige plaats worden uitgelezen. Dit kan zijn bij of via de gebouwbewaking op afstand of bijvoorbeeld door een aftak daarvan naar het crisiscentrum van de veiligheidsregio. Tijdens de workshop wordt benadrukt dat dat inzet van specialisten vraagt. Uitgaande van een brand zoals in schematisch weergeven in figuur 8 zijn in verschillende fasen van de brand mogelijk andere sensoren en waarnemingsposities nodig en zullen die op andere posities worden gebruikt: 1

Binnen: a Bij de uitruk en bij de verkenning uitlezen van gebouwinformatiesysteem en van eventueel speciaal ingebouwde sensoren. Te denken valt aan de staalconstructie verbonden sensoren of meetapparatuur die temperatuur en

25 /32


druk meet in schachten. Deze kunnen vanaf dat moment het gedrag van de gebouwconstructie en mogelijk het verloop van de brand volgen. b

Bij bestrijding aanbrengen van sensoren die informatie leveren over bijvoorbeeld luchtstroming en ventilatie, warmte ontwikkeling rond plaats brand, in schachten e.d. Een variant hierop is dat sensoren worden geplaats die de bedreiging van de veiligheid van de vluchtroute (rookvorming, ontwikkeling temperatuur) van de First Responders waarnemen en besluitvorming ondersteunen met het oog op de inzetbaarheid.

c

d

2

Bij dreigende noodzaak terugtrekking kunnen rond (onder, boven, eromheen) de ruimte waarin de brand plaatsvindt, tijdelijk sensoren worden geplaatst die de waarneming ter plaatse overnemen en uitlezing op afstand mogelijk maakt. Aanvullende informatie kan na terugtrekking worden verkregen door eventueel permanente geplaatste waarnemingstechnologie, zie punt a. Na terugtrekking kan dan mogelijk eveneens het gebouwmanagement systeem op afstand worden uitgelezen als dat daar op is voorbereid.

Buiten: a Bij verkenning zal waarnemingsondersteuning nodig zijn die de beperkingen door complexiteit gebouw, hoogte, duisternis en weersomstandigheden vermindert b Tijdens de bestrijding dient waarnemingstechnologie te worden ingezet op een diversiteit van verschijnselen die helpen van buitenaf: ihet verloop van de brand, iikritische situaties te identificeren en iiide reactie van constructieonderdelen en het gebouw als geheel op te merken en te volgen. c Hierbij zijn verschillende perspectieven denkbaar: rond het gebouw op maaiveld, rondom het gebouw op hoogte (helikopter, ander gebouw), op grote hoogte van boven af (helikopter, satelliet). e

Bij dreigende uitbreiding van de brand zoals bijvoorbeeld op de 13 verdieping in de figuur is bijvoorbeeld denkbaar een soort matrix van sensoren aan te brengen die rond de plaats incident waarnemingen doen.

S S S

S S S

1

1

S


Figuur 8

26 /32

Voorbeeld van posities sensoren in relatie tot plaats uitlezen waarneming.

De gegevens die met deze technologie worden verzameld, zullen tot betekenisvolle informatie voor de bevelvoerder moeten worden teruggebracht en te kunnen te worden verwerkt naast ander informatie en besluitvormingsprocessen. Technologieontwikkeling zal er dus ook er uit kunnen bestaan dat gebouwinformatie wordt gecombineerd met intelligente systemen voor 3D weergave van het gebouw, transmissie en communicatie van data en informatie en een plaats met display en bediening die de verwerking van de informatie kan omvatten en presenteren aan een waarnemer/operator van het informatie en of gebouwsystemen. Bij instortingsgevaar is het van belang te weten waar kritische plekken zijn. Bijvoorbeeld als hoofddraagconstructie stand houdt kan het van groter belang zijn het gedrag van de gevel te volgen, of (anticiperend) een simulatie te kunnen doen van de effecten van een neerstortend gebouw.


5

27 /32

Conclusies / Discussie Dit onderzoek, dat zich concentreerde op waarneming, heeft een breed overzicht van bestaande en mogelijke technologie gericht op waarneming en informatievoorziening van ongeval/calamiteitensituaties in hoge gebouwen opgeleverd. De belangrijkste informatiebehoefte bestaat uit in formatie over: • Gedrag gevel • Temperatuur • Luchtdruk/stroming • CO/CO2 concentratie • Beeldtechnieken (waarneming rook, aanwezigheid personen) • Behoud aanvals/terugtrekroutes • Behoud integriteit hoofddraagconstructie • Functioneren gebouwinstallaties (pompen, ventilatie e.d.). Echter een afweging van technologierijpheid heeft in dit kader niet plaatsgevonden. Daarvoor is nader onderzoek nodig na selectie van veelbelovende technologie in combinatie met concrete toepassingsscenario’s. Met het opleveren van steeds meer hoge gebouwen (ook de komende jaren), is er in het veld behoefte aan kennis en richtlijnen gebleken over brandbestrijding in hoge gebouwen en bruikbare technologie voor preventieve en repressieve doeleinden. Dit onderzoek maakt duidelijk dat de inzet van waarnemingstechnologie een grotere potentie heeft als deze wordt gekoppeld aan informatie-, communicatietechnologie en ondersteuning besluitvorming. Hiervoor is nadere inventarisatie en analyse van haalbare systemen nodig. Door uit te gaan van innovatieve concepten waarin deze technologie wordt gekoppeld aan de nodige (innovatieve) organisatieoplossingen in de veiligheidsketen kan een rijker oplossingen pakket voor mijden groot gevaar worden ontwikkeld. Dit kan inhouden dat de hulpverleningsorganisatie zich prepareert en specialiseert op brandbestrijding in hoge gebouwen. Onderdeel hiervankan bijvoorbeeld zijn een landelijk oproepbare specialist hoge gebouwen in analogie met de AGS/ROGS. Waar in dit rapport de focus is op waarneming, is tijdens gesprekken en de workshops duidelijk geworden dat daarbij verschillende niveaus relevant zijn: 1 2 3

Niveau van de calamiteitenbestrijding (effecten instorten groot gebouw). Niveau van brand/ongevallenbestrijding Niveau van objecten.

Op het niveau van de calamiteitenbestrijding zal technologie ingebed moeten worden in een organisatiestructuur waarin kennismanagement mede een rol speelt. Wie heeft behoefte aan welke informatie en welke organisatiestructuur is daarvoor nodig? In het geval van brand en/of instorting kan daarbij worden gedacht aan informatie die over het gebouw zelf beschikbaar is en/of door de gebouwbeheerder of gebouwsystemen ter beschikking kan worden gesteld. Voor het versterken van mijden van groot gevaar is niet alleen technologie nodig aan de kant van de First Responder. Een belangrijke aanvulling is informatie die


28 /32

door de het gebouw zelf wordt geleverd door middel van waarnemingsapparatuur in/aan/over het gebouw. Het gaat daarbij om zowel statische (tijd dat de hoofddraagconstructie standhoudt, over informatie over de constructie, kritische installaties) als dynamische informatie (het verspreiden van de brand en de effecten ervan bijvoorbeeld door het aanspreken van sprinkler en de hoeveelheid verpomp water te volgen). In analogie met gevaarsaanduiding op tankauto’s, kan worden gedacht aan een schildje op gebouwen met essentiële gebouwkenmerken zoals ontwerpuitgangspunt voor de hoofddraagconstructie. Met het hoger worden van gebouwen zal steeds meer een beroep moeten worden gedaan van waarnemingstechnologie, al dan niet structureel in het gebouw zelf of tijdelijk door de First Responder aangebracht, nodig zijn. Voor het interpreteren van informatie uit sensorwaarnemingen is kennis over de gebouw ter plaatse nodig. Met het oog op de recente calamiteit in Winkelcentrum ’t Loon te Heerlen8 dient daar specifieke kennis zoals bijvoorbeeld over de ondergrond aan te worden toegevoegd. Uitgaande van gebouw–gebonden technologie zijn ook combinaties van technologie in verschillende veiligheidsdomeinen te noemen. Hierbij wordt vooral de combinatie van security met brandveiligheidstechnologie bedoeld. Bijvoorbeeld door functionaliteit in één sensor te integreren en in één gebouwmanagementsysteem uit te lezen. De informatiediagrammen in deze rapportage fungeren hierin als een uiterst praktische representatie van gewenste en (potentieel) meetbare informatie.

8

Zie online: http://www.kennislink.nl/publicaties/waarom-verzakte-winkelcentrum-t-loon


6

29 /32

Suggesties vervolgonderzoek Waarnemingstechnologie voor brand in hoge gebouwen zal idealiter dienen te bestaan uit een combinatie gebouw–gebonden en ter plekke in te zetten tijdelijke waarnemingstechnologie. De vraag is hoe deze verplicht te stellen in de desbetreffende sector. Regelgeving neemt doorgaans (tientallen) jaren in beslag. Waarnemingstechnologie naar de markt toe te brengen, lijkt de meest haalbare oplossing, maar is dat op landelijke schaal door te voeren? Hoe is de informatie door “het gebouw” geleverd optimaal op afstand te combineren met informatie van First Responders? Gesuggereerde vervolgacties hebben betrekking op: 1 Ontwikkelen van concepten en oplossingen voor waarnemingssystemen waarin technologie, informatieverwerking en intelligentie worden geïntegreerd. 2 Kennisontwikkeling a Vernieuwen lesstof betrokken First Responder en bevelvoerenden met oog op risico’s en inzet bij hoge gebouwen. b Kennisdelen in professionele organisatie/verenigingen zoals NIFV en NVRB (verspreiden resultaten, presentaties bevindingen e.d.), Bijdragen aan NFIcongres op 27 maart a.s. 3 Gesprek aangaan met commerciële partijen zoals leveranciers van apparatuur maar ook vastgoedbeheer sector met oog op stimuleren ontwikkeling door First Responder uit te lezen gebouwtechnologie. 4 Voeden van de werkgroep Hoogbouw met inzichten en mogelijkheden die nieuwe technologieën bieden. 5 Signaleren van technologische mogelijkheden bij vak ministeries met het oog op verbetering van richtlijnvorming. 6 Presenteren en toetsen van visie met Fire safety engineers, bijvoorbeeld docenten FSE opleiding (Hanzehogeschool Groningen), lectoren NIFVopleidingen, en docenten opleidingen bouwkunde (TU Delft). 7 Benchmarken technologievisie met state of the art in landen/regio’s waar ervaring met hoogbouw is opgedaan: Amerika, Hong Kong, Singapore.


7

30 /32

Geciteerde werken Bouquet, G. C. (2006). Brandveilig ontwerpen in beton. Cement. CVV. (2007). Model integrale brandveiligheid bouwwerken.Utrecht: Centrum voor Criminaliteitspreventie en Veiligheid. Government, H. (2008). Generic risk assessment 3.2, High rise fire fighting. London: The Stationary Office. http://www.skyscrapercity.info/301.php?id=4. (sd). Overzicht hoge gebouwen in Nederland. Lo, S. S.-h. (2010). Fire fighting in high-rise buildings: the role for engineers. Proceedings of ICE Civil Engineering 163 November 2010. NIBRA. (2005). Lesboek Veilig repressief optreden: bijscholing van bevelvoerders. Arnhem, 1e druk, 1e oplage, ISBN 90-5643-328-8.: Nibra. NVBR/NIFV. (2009). Risico's bij OGS herkennen en inschatten. Oefenbank Brandweer, Oefenkaart 221A . Oss, S. v. (2007). “Hoe hoger, hoe duurder?” Onderzoek naar de invloed van de bouwhoogte op de investeringskosten van kantoorgebouwen in Nederland. Delft: TU Delft. Overveld, M. v. (2005). Praktijkboek Bouwbesluit 2003. Den Haag: Ministerie van VROM. Petiet, P., & Van de Ven, J. (2011). Analyse van de informatiebehoefte tankautospuitbemanning bij complexe binnenaanvallen. TNO Defensie & Veiligheid, TNO-Report TNO-DV 2010 C455. Richardson, K. (sd). Fire safety in high rise apartment buildings.Ontario Association of Architects. Rosmuller, N. (2005). Analyse van dodelijke brandweerongevallen in Nederland van 1946-2003. Nibra: Arnhem. Stichting Hoogbouw. (2008). Een studie naar Nederlandse hoogbouwcultuur HOOGBOUW. Rotterdam: ISBN 978-90-809293-4-0, Zandbelt & vandenBerg. V2BO Advies. (2003). Analyse huidige praktijk hoogbouw: eisen en richtlijnen brandveiligheid. Leersum. Veek, J. v., & Horsley, K. (2005). Brandveiligheid in hoge gebouwen, praktijkrichtlijn. Rotterdam: Stichting Bouwresearch. Zannoni, D. M. (2008). Brand bij Bouwkunde, Evaluatie van de crisisbeheersing en vergunningverlening rond de verwoestende brand bij de Faculteit. Den Haag: COT Instituut voor Veiligheids- en Crisismanagement.

31 /32


8

Ondertekening Den Haag, februari 2012

TNO

F.S. Fraga MSc Research manager

ir. J.K.J. van der Vorm Auteur

P.J. Petiet MSc Auteur


A

Overview static information requirements high building

BijlageA | 1/1


B

Overview dynamic information requirements fire hazard in high building

BijlageB | 1/1


C

Overview dynamic information requirements collapse hazard in high building

BijlageC | 1/1


D

BijlageD | 1/9

Overzicht informatiebehoefte brand/instortingsgevaar versus toegepaste, bestaande en toekomstige technologie De onderstaande tabel bevat allereerst een opsomming van de specifieke informatiebehoeften gevisualiseerd in sectie 1.1, sectie 1.1, en sectie 1.1 (en in bijlage A, bijlage B en bijlage C). Vervolgens is vóór en tijdens de workshop bij iedere specifieke informatiebehoefte een sensor technologische mogelijkheid benoemd die in deze informatiebehoefte voorziet dan wel zou kunnen voorzien. Voor sommige informatiebehoeften is geen beschikbare sensortechnologie benoemd om eventuele waarnemingen te doen. De kolom “bestaande technologie” heeft betrekking op reeds bestaande technologie die vrij direct kan worden ingezet om de gewenste typen informatie ter plekke, van nabije afstand, of van verre afstand vast te stellen. De kolom “toekomstige technologie” heeft betrekking op (nog) niet bestaande technologie, maar die enerzijds door slim combineren van bestaande technologieën toch in de informatiebehoefte kan voorzien, of technologie die in de nabije toekomst kan worden verwacht. Door de overige participanten in de workshop is aangegeven welke technologieën reeds worden ingezet om in specifieke informatiebehoeften te voorzien.

Tabel D.1

Tabel getoetst en aangevuld bij de workshop brand/instortingsgevaar. Relevante technologie

Informatiebehoefte

Huidige technologie toegepast door First Responders

Bestaande technologie, namelijk:

Toekomstige technologie, mogelijk:

Bepalen (kenmerken) aanwezige bouwmaterialen

Typen

Onderscheiden van metaal t.o.v. ander materiaal mogelijk met radiogolven. Beperking is dat radiogolven door metaal geblokkeerd worden waardoor materialen gevat in metal of omgeven door metaal niet worden gedetecteerd. Er bestaan commercieel verkrijgbare materiaal type radars voor de bouw (http://www.primendt.com/ ?page_id=7)

Kun je bepalen met Raman spectroscopie. Gaat op zich goed, maar is erg duur en complex. De bekende mug en de olifant.

Temperatuur

Met warmtebeeld camera is oppervlakte temperatuur te bepalen. Ir warmtebeeld. Met radiogolven zou je ook temperatuur kunnen bepalen door (niet metalen) muren heen.

Met een IR camera is op afstand de temperatuur te bepalen. Hierbij is het een voordeel als we de toegepaste materiaalsoort weten (emissie coëfficiënt)


BijlageD | 2/9

Relevante technologie Informatiebehoefte




Sterkte/Stijfheid

Combinatie van temperatuur, afmetingen en materiaalsoort geeft een goede indruk van de sterkte en stijfheid.

Sterkte

Meting van het akoestisch spectrum (wat aanwezig is door piepen/kraken van de constructie + het lawaai van de brand geeft een beeld van de eigenfrequenties waaruit de resterende stijfheid is af te leiden).

Stijfheid

Mogelijk te bepalen dmv reeds aangebrachte sensoren in de constructie. Deze later op afstand uitlezen. Bijvoorbeeld fiberbragg scatter sensoren. Nadeel is dat deze van te voren geplaatst moeten worden.

Dimensies (Lengte,Breedte etc.)

Tijdens de calamiteit zijn lengte en breedte te meten met landmeetkundige principes .

Bepalen beweging/verplaatsing materialen

Algemeen

Beweging en verplaatsing meten gaan heel goed met radar, laser en akoestische sensoren. Commerciële afstandsmeters verkrijgbaar. Voor brandweer mogelijk aanpassingen nodig. Toepasbaarheid van radar is beperkt tot de benodigde resolutie. Laser m.b.t. de rookontwikkeling en akoestisch m.b.t. bereik.

Tijdens de calamiteit zijn hier twee sensoren voor inzetbaar: - De laser - De afstandsmeter

Positie

Registratie van de positie en trilling (spectrum) geeft veel informatie over de optredende vervorming en de resterende stijfheid (stijfheidsverloop).

Trilling

Registratie van de positie en trilling (spectrum) geeft veel informatie over de optredende vervorming en de resterende stijfheid (stijfheidsverloop).

Afstand Richting Enkelvoudig Voortschrijdend


BijlageD | 3/9





Bepalen materiaal gedrag Het feitelijk optreden van de genoemde gedragingen is mogelijk door fusie van camera + laser afstandsmeter + radar + akoestische sensor (microfoon). Algemeen

Mogelijk is de vervorming van materiaal te herkennen met camera’s? Bepaling van het punt waarop de gedraging zal optreden: Breekpunt, knikpunt, buigpunt Is (waarschijnlijk) een functie van materiaaleigenschappen + temperatuur (verloop, duur) + vervorming.

Breken

Zie voor het meten van temperatuur en vervorming onder het desbetreffende item. “spatpunt”, smeltpunt Is (waarschijnlijk) een functie van materiaaleigenschappen + temperatuur.

Spatten

Knikken Buigen Exploderen Is (waarschijnlijk) een functie van materiaaleigenschappen + temperatuur. Zie voor het meten van temperatuur onder het desbetreffende item.

Smelten

Uitzetten

Uitzetten/krimpen kan met afstandmeters (radar, laser akoestisch). Eventueel met van te voren ingebrachte sensoren. Uitzetten en krimpen Er is geen specifiek punt waar dit optreedt, in tegenstelling tot de andere gedragingen die “plotseling” inzetten. Uitzetten en krimpen zijn continue functies. Is een functie van materiaaleigenschappen + temperatuur. Zie voor het meten van temperatuur onder het desbetreffende item.

Krimpen

Bepalen aanwezige constructiedelen Typen Incl. verloop over tijd:

Mogelijk, Zie eerdere opmerkingen

Zie bouwmaterialen


BijlageD | 4/9





Temperatuur Sterkte Stijfheid Dimensies (Lengte,Breedte etc.)

Bepalen beweging/verplaatsing constructiedelen Mogelijk, zie eerdere opmerkingen

Zie bouwmaterialen 3D radar building mapper?

Positie Trilling Afstand Richting Enkelvoudig Voortschrijdend

Bepalen faseringen in constructiedelen

Algemeen

Bij de constructie, in ieder geval voorafgaand aan de brand, kunnen sensoren (rekstrookjes, glasvezel) worden aangebracht voor het meten van materiaalspanning.

Hier kunnen drie dingen onder worden verstaan: De kans op ~ Het punt waarop ~ Het optreden van ~

Change detectie met camera’s?

Het feitelijk optreden van de genoemde gedragingen is mogelijk door fusie van camera + laser afstandsmeter + radar + akoestische sensor (microfoon). Bepaling van het punt waarop de gedraging zal optreden:

Scheurvorming

- Scheurvorming Is (waarschijnlijk) een functie van materiaaleigenschappen + temperatuur (verloop, duur) + vervorming + spanning in het materiaal.

Gatvorming

Voor het meten van materiaalspanning is nog geen sensor bekend die dit op afstand zou kunnen. Een alternatief is uitgaan van bekende gegevens (bijvoorbeeld gewicht van de constructie, bekende druk in een leiding o.i.d. Is een verbijzondering van scheurvorming


BijlageD | 5/9





Scheefstand

Wordt veroorzaakt door knikken of buigen van een draagconstructie, zie onder “knikken”.

Losraken/Versplintering

Losraken is een verbijzondering van scheuren. Versplinteren gebeurd onder invloed van druk of strain. Voor het bepalen van de sterkte van het materiaal, zie aldaar. Voor het meten van de druk of strain op afstand is nog geen goede sensor gevonden. Is een gevolg van bovengenoemde effecten.

Omvallen Instorten

Bepalen aanwezige interieur materialen

Algemeen

Zie boven

Zie constructie materialen. Probleem kan zijn dat het interieur binnen is en niet van buitenaf zichtbaar hoeft te zijn. Dat maakt toepassing van radar en IR camera minder opportuun.

Typen Temperatuur Dimensies

Bepalen aanwezige gassen Algemeen

Typen

Concentraties

Temperatuur

Type, concentraties Biospark achtige toepassingen of (RAMAN) spectrografie. Kun je bepalen met Raman spectroscopie. Gaat op zich goed, maar is erg duur en complex. De bekende mug en de olifant. Als het type gas bekend is kan, door het meten van het absorbtie spectrum, de gasconcentratie bepaald worden. Ook dit soort systemen werkt op basis van laser. Tijdens de calamiteit kan soms met een IR camera op kortere afstand de temperatuur worden bepaald. Dit is sterk afhankelijk van het type gas. Niet alle gassen hebben een geschikt emissiespectrum.

Volume Locatie

Is eenvoudig meetbaar door het richteffect van de sensor

Mengverhouding

Is meetbaar als de samenstellende gassen bekend zijn en hun concentratie meetbaar is.


BijlageD | 6/9





Bepalen aanwezigheid personen

Algemeen

Through the wall radar. Beperking is bereik. http://defense-update.com/ 20101019_ttw_radar.html

Voor het detecteren van levende personen zijn nog geen kant en klare oplossingen beschikbaar. Er bestaan succesvolle prototypen van radars waarmee ademhaling en hartslag te meten zijn (idealiter zelfs door de muur heen). Onderzocht moet worden welke invloed de turbulente omgeving op deze waarneming heeft.

Positie (over tijd) Toestand (doodlevend)

Bepalen aanwezigheid brand en brandfase

Algemeen

Tijdens de calamiteit kan de temperatuur op afstand gemeten worden met ene IR camera. Dit geeft, in combinatie met kennis van de materialen en brandontwikkeling, een beeld van de fase.

Radiogolven: Vuur door de muur (demonstrator TNO)

Combineren van bestaande melders met elkaar en opnemen in informatiesysteem met algoritmen om gegevens te analyseren en te vertalen in informatie over bijvoorbeeld verloop, verschillen in temperatuur, CO/CO2, druk, aangesproken zijn van sprinklers, pompen e.d. Combineren functionaliteiten in bijvoorbeeld bestaande melders ten behoeve security, camera’s brandwerend maken, geluid uitluisteren, Smeulfase Ontwikkelfase Volledig ontwikkelde brand Dooffase

Rook

Locatie

Tijdens de calamiteit is rook goed waarneembaar met een normale camera. Deze camera levert plaats, kleur en bepaalde karakteristieken van dichtheid en samenstelling (op basis van de kleur)


BijlageD | 7/9




Toekomstige technologie, mogelijk: Sensoren combineren met "carrier" zoals een helikopter, drone

Volume

In combinatie met de afstand (meetbaar met laser afstandsmeter) kan een uitspraak over het volume gedaan worden.

Kleur

Tijdens de calamiteit is rook goed waarneembaar met een normale camera. Deze camera levert plaats, kleur en bepaalde karakteristieken van dichtheid en samenstelling (op basis van de kleur)

Dichtheid

Dichtheid, lasers?

Rook/Brandgaslaag Samenstelling

Samenstelling. Raman spectroscopy.

Algemeen

Er zijn mogelijkheden met windprofilers http://en.wikipedia.org/wiki/ Wind_profiler, op de wikipedia wordt laser niet genoemd. Maar die bestaan ook.

Tijdens de calamiteit is rook goed waarneembaar met een normale camera. Met beeldverwerking is snelheid en stromingsrichting te herleiden.

Gebouwmonitoring specifiek gericht op sluiting brandveilige deuren, kleppen e.d.

Gebouwmonitoring gericht op uitvallen sluiting brandveilige deuren, kleppen e.d. en afleiden van totaalbeeld/patroon falen brandbeveiliging

Stroming

Snelheid

Richting

Turbulentie en pulsering zijn mogelijk uit het camerabeeld te herleiden, en eventueel uit het geluid.

Turbulentie/Pulsering

Microfoon geluid kan geanalyseerd worden om relevante gegevens uit te destilleren. Luchtdrukverschil Met een IR camera kan de temperatuur van de rook worden achterhaald (als de chemische samenstelling bekend is wordt dit nauwkeuriger). Temperatuur en stroming samen geven een beeld m.b.t. de aanwezige thermiek.

Thermiek

Geluiden

Geluid is met een microfoon op te nemen.

Temperatuur


BijlageD | 8/9

Relevante technologie Huidige technologie toegepast door First Responders

Informatiebehoefte



Algemeen

Met een IR camera kan de temperatuur van de rook worden achterhaald (als de chemische samenstelling bekend is wordt dit nauwkeuriger).

Analyse van het IR beeld, in combinatie met het bekend zijn van de afstand (laser afstandsmeter) geeft een indruk van de aanwezige warmtestraling en hitte opbouw.

Warmtestraling

IR beeld, of Radiogolven: Vuur door de muur (demonstrator TNO)

Hitte-opbouw

Vlambeeld Algemeen

Zie bovenstaande

Analyse van het IR beeld, in combinatie met het bekend zijn van de afstand (lasr afstandsmeter) geeft een beeld van het vlamfront en de vlamtemperatuur.

Vlamfront Combinatie van een IR beeld met het beeld van een normale camera geeft tevens informatie over de vlamkleur.

Vlamtemperatuur Vlamkleur

Bepalen inschatting brandgevaren

Algemeen

Zie bovenstaande

Flashover Back draft Branddoorslag Brandoverslag Wind driven fire Fysische explosie Chemische explosie

Belemmering Algemeen

"sociale monitoring" info over bezetting, niet zelfredzamen, ontruiming van bewoners, bedrijfsnoodorganisatie en eigen team

Through the wall radar? Moeilijkheid is dat stilstaande objecten niet worden gezien.

Aanvalsroute Vluchtroute 9

Zie Project Kerry: http://www.project-kerry.nl/index.php/nl/

Het RSTV model, en natuurlijk andere, meer verfijnde modellen geven een indruk van de genoemde gevaren op basis van fusie van de signalen van zichtbaar licht camera, IR camera, microfoon, laser afstandsmeter en laser spectrometer.9


BijlageD | 9/9





Ontruimingsroute

Overige Informatiesysteem en display gericht op combinatie van gebouwinformatie en informatie over brand/instorting. Combineren met statische informatie/3D representatie gebouw en gebouwcomplex

Totaalbeeld

Organiseren van informatie en kennismanagement. Denk aan verbinden gegevens van bedrijf/gebouw met COPIbak of zelfs crisiscentrum Veiligheidsregio. Dit mogelijk in combinatie met Mobiele Data Terminals (MDT’s). Combineren van informatie uit sensoren e.d. met bijregelen gebouwinstallaties zolang die bruikbaar zijn: denk aan gebouweigen of mobiel ventilatiesysteem Verspreide set sensoren laten samenwerken in "matrix" die tezamen ruimtelijk beeld leveren, sensortypen combineren zodat per punt in "matrix" verschillende soorten info beschikbaar komen.

Technologieverkenning Mijden Groot Gevaar: Brandgevaar & Instortingsgevaar in Hoge Gebouwen

Recommend Documents