Brandveiligheid brandweerkazerne, Breda
Waterkoeling
-
maakt kantoorge..b()u
brandveilig Vorige maand is de nieuwe brandweerkazerne in Breda officieel in gebruik genomen. In een vorig artikel is de keuze van een staalconstructie voor het kantoorgedeelte belicht 1. Bijzonder aan dit kantoor is een systeem met waterkoeling om de vereiste brandveiligheid van de kokervormige
De nieuwe
brandweerkazerne
bestaat in Nederland niet. Daarom waren proeven nodig om de berekeningsmethode te toetsen en
de gemeente
remise voor
van waterkoeling
de brandweervoertuigen,
bezwaren.
tevens
de op-
- had tegen het toepassen geen
overwegende
Maar gezien de voorbeeld-
ruimten voor sport, ontspanning en overnachten en oefen- en lesruimten
functie van het gebouwen
voor
tieve karakter van het systeem hadden
het eigen korps en de regionale
bouwlagen.
het innova-
ze wel behoefte aan een grondige
brandweerkorpsen. telt maximaal
De draagconstructie
uit stalen kokervormige
waarborgen. Ervaring met dit systeem
namens
drachtgever
Het kantoorgebouw
kolommen en gevelliggers te
omvat
naast een kantoor van 2030 m2 ook een
vier
bestaat
kolommen
en
liggers in de beide gevels en kanaalplaten die in één keer die gebouwbreedte van 12,6 m overspannen.
De naastlig-
sing door een onafhankelijke overleg
werd
als toetsende
toet-
partij. Na instantie
Bouw- en Woningtoezicht Breda aangewezen. Onze theoretische onderbouwing is door hen beoordeeld en akkoord bevonden. Maar omdat er voor het toet-
gende remise heeft eenzelfde staalcon-
sen van het systeem met waterkoeling
structie in de gevel en ruim 25 m lange
geen norm blad of richtlijn
betonnen
Bouw- en Woningtoezicht een proef bij TNO. Nadat deze test succesvol was ver-
dubbel
T-platen als vloer: en
dakliggers.
bestaat, eiste
lopen, waren alle partijen overtuigd
om de opdrachtgever voldoende
Goedkeuring De brandwerendheid
zekerheid te geven. De constructeurs
en overwegingen.
van de staalcon-
opgelost.
Gelet op de zeer
voor
ging van de bovenste
stelden wij voor de kolommen niet brandwerend te bekleden maar om ze
maaiveld.
30
een verdiepinggebouw
is de lig-
vloer boven het
Voor kantoorgebouwen
lig-
met water te koelen.
gen de grenzen tussen de verschillende brandwerendheidsklassen voor de hoofd·
Het principe van waterkoeling kenden we door een artikel in Bouwen met Staaf.
draagconstructie 50 en 70 m.
uit 1995 over het kantoorgebouw van Unidek in Gemert. In het verleden had-
Tot een hoogte van 5 m voor de boven-
den we dit onderwerp
ook al eens bestu-
deerd naar aanleiding
van Amerikaanse
over watergekoelde
gietijzer-
in de vorige eeuw. Gezien
de eenvoud van het systeem waren de architect en de installatie-adviseur snel Cape/le aall den IJssel
Brandwerendheidseis Bepalend voor de brandwerendheidseis
gevel pakket zo dun mogelijk te houden,
constructies
ir. J.A. Ketel en ing. H.A. van Vliet
goedgekeurd.
slanke kolom afmetingen van 120x120 mm en de wens van de architect om het
literatuur
CAE Nederlalld,
van
en werd het systeem
structie is in dit project op een bijzondere manier
vertellen over hun ervaringen
de goede werking
overtuigd
van de haalbaarheid.
Bredase brandweer
Ook de
- de gebruiker
en
op respectievelijk 5, 13,
ste vloer van een verblijfsgebied geldt een eis van 60 minuten; tussen 5 m en 1 3 m een eis van 90 minuten; en tussen 1 3 m en 50 m en tussen 50 m en 70 m een eis van 120 minuten, met
een
aantal
in combinatie
bouwkundige
eisen.
Boven de 70 m geldt ook de eis van 120 minuten, maar dan meestal in combinatie met een sprinklerinstallatie. BOUWEN MET STAAL 148. mei/juni
1999
Idee voor watergevlI/de kolommen vall gieti;zer lIit 1884 om de bmlldveiligheid
mil de gieti;zer-
collstructie
Bij het kantoorgebouw weerkazerne
van de brand-
in Breda ligt de bovenste
cled. Dat is bijvoorbeeld de kolommen
• Bij zeer geringe
brandwerendheid
het vullen
van 90 minu-
ten. Vanwege
de geringe
vuurbelasting
van
MJ/m2
(equivalent
permanente
minder
dan
per m2) kon deze eis worden ceerd tot 60 minuten.
kolomafmetingen
met gewapend
geredu-
van een staal-
zen uit de volgende mogelijkheden: • bekleden met een brandwerend
ma-
teriaal; • vullen dan wel omhullen
met beton;
Bij brand wordt
elke vloeistof geschikt. De keuze van het
de staalconstructie
op-
door straling en door convecmaterie (vuurbe-
De temperatuurstijging
in de
• het moet milieuvriendelijk
via een vloeibaar Daardoor
afneemt.
Met
de meer gebruikelijke schermen.
ten opzichte methoden
• De staalconstructie blijven,
waardoor
van
van be-
blijft de temperatuur
deze een bijdrage
le-
van het staal bene-
is nodig, omdat bij een oplopende
tem-
van het staal snel
name
bij temperaturen
• het moet eenvoudig goedkoop
zijn;
verkrijgbaar
en
zijn.
Naast water
komen
bijvoorbeeld
ook
paraffine, olie en lucht als koelmiddel aanmerking.
De soortelijke
warmte
in van
hoger dan 400 oe loopt de sterkte snel
water is echter het grootst. Deze waarde
terug. De bedoeling van het koelsysteem is om door afvoer van warmte de
in een stationaire
temperatuur
belangrijker
zodanig kan in het zicht
zijn;
tie wordt
de sterkte
een aantal voordelen
kunnen stromen;
• het mag het staal niet aantasten;
toegevoerd
voor
• het moet goed vloeibaar zijn dan wel
dat de energie die aan de staalconstruc-
peratuur Het
waarde
• het mag niet brandgevaarlijk
gaat uit van het principe
koel medium wordt afgevoerd.
had namelijk
• het moet een redelijke
de soortelijke warmte hebben;
Waterkoeling
water.
koelen met water
af van een aantal
gemakkelijk
den een bepaalde kritische waarde. Dat
intern
koelmiddel hangt randvoorwaarden:
brandruimte in de loop van de tijd volgt uit de standaardbrandkromme.
• aanbrengen van een schuimvormende verf; • intern koelen van de constructie met
Voor deze laatste optie is gekozen.
ming te zijn.
Voor de afvoer van warmte is in principe
tie van de brandende
constructie te verzorgen, konden we kie-
de
Koelmedium water
Principe van waterkoeling
lasting).
Om de brandwerendheid
is
nisch niet mogelijk.
gewarmd
Mogelijkheden
boven
beton tech-
500
van 25 kg vurenhout
we ruimschoots
100 oe zitten om zeker van stoomvor-
veellastiger.
vloer op 10,8 m boven peil, zodat een geldt
val wilden
bij betongevul-
van de constructie
op een
laag niveau te houden
dat de
temperatuurniveau
in
het
staal
stromingssituatie.
Veel
is echter dat veel stoffen en
vloeistoffen opwarmen
sterkte niet of nauwelijks afneemt. Het
is van belang voor de afvoer van warmte
vanaf
kamertemperatuur
tot een temperatuur
een fase-overgang
plaatsvindt.
waarbij Voor het
vert aan de architectonische beleving. • Met staal is slank te construeren. Dat
hangt af van vier factoren:
de hoeveel-
opwarmen
heid toegevoerde
de warmte-
paalde hoeveelheid energie nodig. Bij de
is visueel aantrekkelijk
geleidingscoëfficiënt
én gunstig
van-
energie,
van de constructie,
tot deze overgang is een be-
fase-overgang
vindt
bovendien
sisch proces plaats waarvoor
constructie (groter netto vloeroppervlak).
de soortelijke warmte van het koelmedium en als laatste de stroomsnelheid van
• Er is minder kans op beschadiging
het koel medium.
fase-overgang
wege het geringere ruimtebeslag
daardoor
minder
bouwkundig
houd nodig dan bij constructies bekleding van plaat of verf. • In het kader van duurzaam kan het staal eenvoudig
worden
BOUWEN MET STAAL 14B, mei/juni
1999
van de en
onder-
Wanneer
en de afvoer van de warmte
de toevoer in het sys"
met een
teem stationair
bouwen
veau vrij te kiezen. Voor de berekening kozen we arbitrair voor een maximale
gerecy-
te vergroten.
staaltemperatuur
is, is het temperatuurni-
van 145 oe; in elk ge-
een fyopnieuw
energie nodig is. Voor water bestaat de bij het kookpunt
oe uit verdampen
van 100
tot stoom. Deze ener-
gie voor water is zeer groot ten opzichte van andere mogelijke
koelmiddelen.
De
keuze voor water ligt dan ook voor de hand. 31
DwarsdoorsIlede bralldweerkazeme
over l1et kalltoo~~ebollw
ill Breda
vall de
met de lIaastliggmde
remise. GefiJreeerde waterkoelillg. Bij de kazeme leidillg
t
12,6m
t
25,2 m
is de aallvoer-
ill de
vloer gestort.
retourleiding
.
kolommen
,
stalen
J
TT-platen
, t',
stalen
kolommen
/
aanvoerleiding
alleen wa!ergevulde kolommen
watergevulde
kolommen
en liggers
Keuze watertransport
pompen
aanslaan, maar aan deze voor-
water gevulde constructie
Water kan bij brand op twee manieren
waarde
is eenvoudig
gevaar van inwendige
in de staalconstructie
gaan stromen:
op
natuurlijke wijze (koud water is zwaarder
brandmelders, klerinstallatie
te voldoen
via
zoals dat bij een sprinhet geval is.
pen. De dichtheid
van water hangt af van de
temperatuur:
naarmate de temperatuur
stijgt neemt de dichtheid
af (zie grafiek).
Wanneer het water bij brand wordt gewarmd,
ontstaat
op-
er een natuurlijke
stroming voor zover de geometrie van de constructie dat toestaat en er verder geen belemmeringen van dit systeem natuurlijke ontstane
zijn. Het voordeel
is dat de warmte
wijze wordt
afgevoerd.
drukverschillen
een lek gevonden, dat is gedicht door de
sche druk bedraagt de kooktemperatuur van water 100 oe. Wanneer de druk toe-
Inwendige
neemt,
door het toevoegen
loopt ook de kooktemperatuur
opgenomen
door
de verdamping
bij stilstaand water de afname van de staaldoorsnede door corrosie over een
wordt
dat de druk in het systeem gehouden
afvoer van stoom optimaal
- zo laag en dat· de
is.
Bij een toenemende
temperatuur
neemt
echter de druk in het systeem toe. Bovendien bezit een staalconstructie
periode van vijftig jaar bijzonder
gering
is. Voor een gesloten systeem is een praktische maat maximaal 1 mm afname in vijftig jaar. De zuurstof die in het water zit, wordt binnen vijftien maanden verbruikt. Voor de brandweerkazer-
De stoom zoekt eveneens zijn
zelfs de stroming.
te
dig is. Uit Duits onderzoek wisten we dat
lokaal als integraal
vorming.
iets groter
gezien strikt no-
van
mogelijk
weg naar boven en in gunstige omstandigheden versterken de stoombellen
water,
van een anticorro-
is het van belang dat
het kookpunt niet te hoog oploopt en dat het koken niet wordt belemmerd.
plaatselijk stoom-
is te voorkomen
door het vullen met zuurstofarm
kiezen dan constructief
- zowel
ontstaat
plaatselijk te injecteren.
corrosie
sief of door de staaldikte
wordt
De
Op
rubberpakking
den energie bij brand grotendeels water tot stoom,
en lo-
bereiken.
Slechts op één punt werd
op (zie grafiek). Aangezien de aangebo-
gietoevoer dat moment
Nat of droog?
ne in Breda hebben we voor de kolom-
Wanneer er lokaal brand ontstaat, is het
men en de liggers rekening gehouden met een corrosie-afname van de wand-
van belang dat de koelende werking van het water snel tot stand komt. De staal-
dikte met 1 mmo De resterende
constructie
kan in de gebruikssituatie
kracht is dan altijd nog ruim voldoende,
zowel
water
zodat
met
zijn gevuld
als met
draag-
we voor deze meest praktische
altijd een zekere stromingsweerstand. Wanneer de stoom bellen zich door een
het water zo snel mogelijk
discontinuïteit
structie worden gebracht.
toevoegen van antivries. Nog beter is het
Het nadeel van een droog systeem is dat
te zorgen dat alle onderdelen van de constructie binnen de isolerende schil van
in het doorstroomprofiel
zeer plaatselijk ophopen,
ontstaan zoge-
lucht. In dat laatste geval moet bij brand
heten vapor locks die de doorstroming van het nog vloeibare water belemme-
tijd nodig is om de constructie
ren. Op dat moment
Bovendien
transport
komt
door natuurlijke
het water-
stroming
stilstand en loopt de temperatuur systeem ongecontroleerd voorkomen te dwingen
tot
in het
op. Deze situ-
atie is uiteraard zeer ongewenst
en is te
door het water via pompen door te stromen. De water-
druk
moet daarbij
totale
weerstand
enige voorwaarde 32
cv-installatie.
De kooktemperatuur van water hangt af van de druk. Onder normale atmosferi-
Dit impliceert
zeer snel opwarmen
is de complete
afgeperst, zoals bij een
Beheersing van de druk
ring en het water zal bij een grote enerkaal de kooktemperatuur
Na de montage
staalconstructie
op
zijn echter ge-
schade. Angst voor lekkage hadden we niet.
dan warm water) of geforceerd via pom-
is echter het
corrosie en vorst-
groter in het
zijn dan de
bij het uitbreken zullen
in de con-
van brand een zekere te vullen.
bij een snelle vulling
altijd luchtinsluitingen
optreden.
Daar-
oplossing hebben gekozen. Vorstschade is te voorkomen
het gebouw
door het
staan en dus niet kunnen
bevriezen. Door een goede bouwkundige detaillering
is bij de brandweerkazerne
door bestaat onzekerheid of het systeem
Breda voor het laatste gekozen.
wel overal direct brandweerkazerne
Berekeningsmethode
functioneert. Bij de in Breda is om die
reden gekozen het systeem permanent met water te vullen.
De berekening
Wanneer de constructie
altijd met water
op het principe
van de staalconstructie
met waterkoeling
hebben we gebaseerd van de gebalanceerde
systeem.
De
is gevuld, kan het systeem direct in wer-
warmtestroming.
is dat bij brand
de
king treden.
brand aangeboden
Een nadeel van een met
in
Dat betekent dat de bij hoeveelheid
BOUWEN MET STAAL 14B.
energie
mei/iuni 1999
Berekeningsmethode Het principe van waterkoeling bij brand lijkt op de werking van een fluitketel: het water warmt op en neemt de aangeboden energie voor het belangrijkste deel op door op te warmen en daarna te verdampen. Zolang dit proces gaande is, blijft de staaltemperatuur vrijwel gelijk aan de watertemperatuur van 100 oe. En bij deze temperatuur behoudt het staal zijn volledige sterkte. De berekening van de brandwerendheid van een staalconstructie door waterkoeling verloopt als volgt. • De temperatuur in de brandruimte volgt de standaardbrandkromme. • De warmte-afvoer door het water wordt gelijk gesteld aan de warmte-overdracht van de brand naar de stalen kolom via convectie en straling. • De formules voor de warmte-overdracht door convectie en straling staan in principe in NEN 6072: Q = Qe + Q, = (ue + (1,)S(ut - ua) [W]
(1,
0t-Oa 100 =5 ' 67.~((Ot+273r_(Oa+273r)
Hierin is:
temperatuur
• Vanaf het tijdstip dat het staal een temperatuur van 145°C bereikt, blijft deze temperatuur constant en wordt de energie afgevoerd via het verdampende water. De warmteopname door verdampen, bedraagt 2200 kj/kg. Hierbij is het opwarmen van het water verwaarloosd. De benodigde hoeveelheid water per kolom wordt gelijk gesteld aan de totale energietoevoer naar de kolom, gedeeld door deze 2200 kj/kg. • De pompcapaciteit is gebaseerd op de warmtestroming na 90 minuten. Rekenvoorbeeld
Als voorbeeld is hier genomen een 3,7 m lange koker 120x120x8, driezijdig aangestraald door de brand (de kolom wordt aan één zijde door de gevel afgeschermd). De omtrek is dan 0 = 0,4608 m, de staaloppervlakte bedraagt A = 3485 mm2 en de profiel= 132 m-1. factor P = 0/ A = 0,4608/3485.10-6 Hiermee wordt voor de aangestraalde kolomoppervlakte gevonden S = 0,75® =
100 CC)
ae warmte-overgangscoëfficiënt voor convectie (ac = 25 W/m2K);
gË ~ ~ SZ
" "
;:,::; :;; g!
4000 3000 5000 200 1000 600 400 1200 2000 800
,"":~J o
u, warmte-overgangscoëfficiënt voor straling 0N/m2K);
S
aangestraalde kolomoppervlakte (= aangestraalde omtrek x kolomlengte) (m2); Ot brandtemperatuur volgens de standaardbrandkromme (0C); 0a staaltemperatuur
COc).
• De warmtecapaciteit van het water wordt verwaarloosd, totdat het staal een temperatuur van 145°C bereikt. Tot dit tijdstip is de warmte-overdracht gelijk aan die bij een kolom zonder water en is de verhoging van de staaltemperatuur in een tijdstap ot volgens NEN 6072:
t
0145 72 20 20 LE E 306 191 Q 445 502 349 544 111 39 338 0 (kW) 576 383 678 918 885 1053 672 551 739145 781145 1160 854 842 945 815 928 1253 770 968145 1337 1006 988 145 1413 1482 261 44,9 30,7 22,2 25,8 16,7 0,7 3,4 1,9 55,1 28,6 5,0 57,7 32,3 6,8 67,2 92,8 97,8 73,8 144,6 34,1 18,7 56,2 87,9 78,9 72,6 71,3 200,1 102,0 86,7 260,5 52,2 104,5 77,4 105,8 325,3 112,2 109,1 394,1 117,8 (kj) (OC) 8t 39,0 (0C) 50,3 (MJ) a466,5 5,6 46,1 96,8 83,1 94,9 64,4 111,5 123,6 Cte +° Hr (W/m2K)
33
Hierin is: P
profielfactor (P = O/A = aangestraalde omtrek/oppervlakte van de staaldoorsnede) (m -1);
ca specifieke warmte van het staal volgens art. 8.1.2 van NEN 6072, zie figuur (voor het temperatuurbereik tot 145°C geldt ca = 450 j/kgK); Pa volumieke massa van het staal (Pa = 7850 kg/m3).
BOUWEN MET STAAL 14B. mei/juni
1999
0,75·3,7·0,4608 = 1,279 m2. Onderstaande tabel geeft een samenvatting van de berekening met een tijdstap van telkens 0,2 minuten. De energie E over een tijdstap is berekend als de gemiddelde warmtestroom (van het begin en het einde van de tijdstap), vermenigvuldigd met de tijdstapgrootte. In de laatste kolom staat de gesommeerde energie. Na 90 minuten is dit 466,5 MJ. De benodigde hoeveelheid water per kolom volgt dan door deze hoeveelheid energie te delen door de energie die nodig is om 1 kg = water te verdampen: 466,54.106/2200.103 212 kg water. De pompcapaciteit is ontworpen op de maatgevend te leveren koeling na 90 minuten brand: 123,6 kW/2200 kj/kg = 0,056 kg/s = 3,4 liter/minuut. Bijde brandproeven is een vierzijdig verhitte kolom getest, zodat de waterbehoefte daar 3,4·(4/3) = 4,5 liter/minuut bedroeg.
Specifieke warmte van staal confurm NEN 6072.
200 Dichtheid
van water als (IInctie
van de temperatIllIr.
"Ea.:;; E
150 100 50
~ "
o De twee geteste kolommen.
B50
Bij de linker kolom is het
900
950 dichtheid
effect van de vloer gesimllieerd met een brandwerend
1000
(kalm')
door het middellStllk
materiaal
te bekleden.
Kooktemperatllllr
V
200
/'./
bUlsflloOx51Q Jmm
1BO ,
100
160
neopreen
waterdicht
water
/' ./
// /
,
Vtm
als (ill/clie van de dfllk.
ilfkdten I 140
stric6Dx1D
~
:; a
rondom
8
30
promatl!t
mm
.-
~I
buis IHOIIS
IQ
, I I I I
100
3mm neODr!!en waterdicht afkittpn
~ E ~o
BO
~
60
koker fl120x8
I
11
120 100
~
wólterge'f'uld
40
aanvoerbuis koker '120118
20
.••.atE"rgf' .••uld
o
2
4
6
B
10
12
14
druk (bar)
per tijdseenheid wordt een combinatie van: • opwarmen constructie;
• verdamping
staal-
door het stromende
daarbij
energie
af van twee
factoren,
van de directe
van de staalconstructie
van de afmeting constructie.
van het
én
aan brand
oppervlak
van de staal-
In een apart
kader wordt
het principe
verder
een rekenvoorbeeld
uitgelegd
en met
toegelicht.
Om het ontworpen uitgevoerd
34
systeem te toetsen,
in Rijswijk brandproeven
op twee kolommen.
Beide
heet water teruggestuwd
bevin-
zich in de cement-
maar in de proef werden
ze
Uit deze toevallige
De kolommen
we twee belangrijke
hadden aan de onderzij-
de een watertoevoerpunt
met debietre-
geling en aan de bovenzijde pijp voor water het gebouw.
en stoom
naar buiten
De beide proefstukken
gen thermokoppels, peratuur
een afvoer-
waarmee
van de oven
kre-
de tem-
op totaal
tien
over
gebeurtenis
ste was dat het zeer belangrijk weerstand
trokken
conclusies. De eeris dat de
van het systeem zo klein is
dat er geen drukopbouw kan plaatsvinden. Door een te kleine diameter van en enkele koppelingen in de afvoerpijp bleef boven in de kolom een stoom bel
van het staal op acht plaatsen per kolom
hangen waardoor tweede conclusie
werd gemeten.
van water via het waterleidingnet
peratuur
Tevens werden
de tem-
en de druk van het ingaande
water en van het uitgaande
water
per
kolom gemeten. De beide kolommen
zijn in een oven ge-
onderworpen
aan de brand-
proef. Door onvoorziene zijn
omstandighe-
de brandproeven
een hoogte van 350 mm een brandwe-
uitgevoerd
rende bekleding
om zo het effect van
bleek namelijk?
te simuleren (zie afbeel-
de watertoevoer
Onder en boven deze bekleding
in de kunststof
proef bezweek.
aan het open vuur blootgesteld.
den
kreeg halverwege
terug dat
toevoerleiding, waardoor deze verweekte en 32 minuten na de start van de
twee kolommen
tweemaal
op dezelfde kolommen.
Wat
Bij de eerste proef was direct aangesloten
op
voldoende
druk
de druk opliep. Ten was dat de toevoer waarborgt.
konden we nu de tweede proef aanpas-
kunststof
toevoerleiding
door een leiding
vendien de afvoerpijp De tweede
is vervangen
proef is na aanpassing
dezelfde twee proefstukken
terug te lopen ten opzichte
en voetplaat
pakking.
paalde momenten
door watervraag
el-
op
uitgevoerd.
Bij deze tweede proef bleek na ongeveer
hierin liep op be-
De waterdruk
bo-
is vergroot.
45 minuten
bouw.
om de en de
van koper, terwijl
van het TNO-ge-
met kop-
geen
Gelukkig
sen. Er is een pomp geplaatst watertoevoer zeker te stellen
het waterleidingnet
zat in de kolom een koppeling en een neopreen
met
zodanig
de druk van de watertoevoer lager werd dan de druk in de kolom. Hierdoor werd
aan elkaar gelast. In werkelijkheid
lijktijdig
het vloerpakket
onder voorspanning
ders in het gebouw
strips aan vier zijden van de koppeling
kolommen hadden een lengte van 2,95 m, een doorsnede van 120x120 mm en een wanddikte van 8 mmo Eén van de
ding).
net als in de werkelijke
plaatsen en de oppervlaktetemperatuur
Proeven zijn bij TNO
de kolomdelen
dekvloer,
aangeboden
namelijk: de temperatuur
blootgestelde
Om de pakking
den deze pakkingen
van het water.
De hoeveelheid
omgeving
door
situatie onder spanning te zetten, waren
van de watergevulde
• warmtetransport water;
hangt
afgevoerd
de oventemperatuur
van de standaardbrandkromme
iets
van de lijn (zie gra-
BOUWEN MET STAAL 148, mei/iuni
1999
Gemeten staa/temperatllllr zal 1tj
~
uier middemtuk
van de kolom
(tweede proef).
200 400 100
2:JEcQ;
:;
3000
/
\.
~
o
20
40
100
80
60
120
140
fiin (min\
Gernetell ovelltemperatullr Gemetw
staaltemperatuur
met middenstuk
bij de tweede proef.
VlIII de kolom
(tweede proef).
standaardbrandkromme, met onder- en bovengrens
1tj
2c-E:J Cv
800 1200 600 400
1tj
~ 2:;
tijd (min)
:;
/
2000 1000
~
I
o
20
\
I
40
60
80
E c:J Q;
1200 100 60 120 40 80 140 600 20 0 400
200 800 1000 0
120
100
140
tijd (min)
fiek). De oorzaak neopreen
was dat één van de
pakkingen
in de gestapelde
voor de brandweerkazerne de volgende
kolom een zeer kleine lekkage vertoon-
• nood stroomvoorziening
de. Hierdoor lekte een stoom pluimpje
pompen;
de oven (zie kader).
Doordat
in
de neo-
preen tijdens de eerste proef al ongeveer 60 minuten
aan een grote
blootgesteld
en bij de tweede proef 45
hitte
was
voor
van ongeveer
de
30 m3, inge-
graven onder de fundering; • één pomp
per compartiment
(in dit
project dus drie pompen);
minuten,
was deze plaatselijk
Ondanks
de lekkage bleef de staaltem-
vanuit de kruipruimte;
peratuur
van beide kolommen
• waterdichte lassen en koppelingen de staalconstructie;
toch ex-
van 145 "e.
act op de streef temperatuur Om de verstoring
verkoold.
• opslagvat
in Breda uit
zes componenten:
van de oventempera-
• 1" -leidingnet
• 1" -leidingnet
voor
de watertoevoer
voor
boven op het dak (stoom
toevoer van de kolom met de neopreen
water).
na ongeveer
70 minuten
ge-
stopt, waarna de kolom droogkookte
en
de temperatuur tien minuten
van deze kolom binnen opliep tot de oventempe-
ratuur. De kolom zonder koppeling
on-
enlof
Blussen met stoom?
Vanwege de aard van het gebouw een noodstroomaggregaat
was
een neopreen pakking plaatselijk een zeer kleine lekkage,
al in het pro-
waardoor stoom ontsnapte in de oven. De ontsnappende
gramma van eisen opgenomen
en verg-
de derhalve geen extra investering.
Voor
vestering
Begrotingstechnisch
werd
kelijk aantonen dat een bekleding van de staalconstructie met brandwerend
kolom
veel langer
had deze
in deze stationaire
toestand kunnen blijven en zonder moeite een brandwerendheid van 240 minuten
kunnen halen.
Kosten van het systeem Het systeem met waterkoeling BOUWEN MET STAAL 148, mei/iuni
1999
de overige vijf componenten
materiaal
was een in-
nodig van ongeveer
f 70.000.
konden we gemak-
of een brandvertragende
verf
voor dit gebouw zelfs een iets hogere in-
stoom was door een ruitje zichtbaar als een pluimpje van ongeveer 10 cm. Merkwaardig was dat de oventemperatuur vanaf dat moment licht begon terug te lopen. Ondanks het opvoeren van de gasbranders tot hun maximale capaciteit bleef de oventemperatuur licht dalen. Door het ontsnappen van een zeer kleine hoeveelheid stoom trad in de oven kennelijk een proces in werking dat zelfs met een zeer grote energietoevoer
niet was te stuiten. Wat de fysische verklaring
is voor dit verschijnsel is ons niet bekend, maar het roept de
vestering vergde, zodat het systeem met
vraag op of het toevoeren van stoom in een brandruimte
waterkoeling
geen sterk blussende werking heeft. Dit onderwerp verdient zeker nader onderzoek.
zeker niet duurder uitpakte
dan een meer traditionele bestaat
1. H.A. van Vliet en I.A. Ketel, 'Variantenstudie toont 'onbekende' mogelijkheden van staal', Bouwen met 5taa/147 (1999), p. 46-53. 2. J.H. van der Zanden en T.P. van der Zanden, 'Hoofdkantoor Unidek, Gemert. Dubbele gangen en watergevulde buiskolommen maken nieuwbouw bijzonder', Bouwen met Staaf 123 (1995), p. 40-46.
Tijdens de tweede brandproef ontstond door verkoling op
bij 150 "e tot de proef na 120 minuten In principe
literatuur
warm
dervond nauwelijks hinder van dit euvel en handhaafde een stationaire toestand
beëindigd.
ling in dit project voor ons eenvoudig,
de waterafvoer
tuur een halt toe te roepen, is de waterkoppeling
in
ringe ruimtebeslag en de gelijkblijvende kosten maakten de keuze voor waterkoe-
voordelen
oplossing.
voor de architectuur,
De
het ge35
