Brandweerstand betonconstructies: bevestiging van gevelelementen

In lage gebouwen moet de bevestiging bovendien een brandweerstand R60 hebben. Voor middelhoge en hoge gebouwen wordt de vereiste brandweerstand niet op eenduidige wijze gespecificeerd. Naar analogie met de brandweerstand voor structurele elementen zou men kunnen stellen dat bevestigingen bij middelhoge gebouwen een brandweerstand van R60 moet hebben, en bij hoge gebouwen R120.

TV 256

Voor industriegebouwen wordt de brandweerstands­duur van de bevestiging ook niet op eenduidige wijze vastgelegd. Logischerwijze kan men hier ook stellen dat deze gelijk is aan de brandweerstand van de structurele elementen. Deze laatste hangt af van het type structureel element en de klasse van het gebouw. Hiervoor verwijzen we naar TV 256 van het WTCB. De brandweerstand van de bevestiging kan aangetoond worden door middel van berekeningen of proeven. Een alternatief bestaat erin om de bevestiging te beschermen tegen brand gedurende de vereiste brandweerstandsduur.

Structurele gevelelementen worden zodanig verankerd aan andere structurele elementen, dat geen bijkomende maatregelen nodig zijn om aan de vereiste brandweerstand te voldoen. Niet-structurele gevelelementen kunnen op verschillende manieren bevestigd worden aan de draagstructuur. Afhankelijk van de bevestigingswijze zijn eventueel wel bijkomende maatregelen nodig om de brandweerstand te garanderen. Er wordt onderscheid gemaakt tussen zichtbare en verborgen bevestigingen.

Zichtbare bevestigingen kunnen onder meer gerealiseerd worden door middel van L-profielen of ankerrails.

Bij zichtbare bevestigingen zijn zowel de bevestigings- als de verankeringselementen onderhevig aan brand. De dimensionering van stalen L-profielen bij brand kan gebeuren op basis van de NBN EN 1993-1-2+ANB. Voor de dimensionering van de verankeringselementen kan men zich baseren op de CEN/TS 1992-4-reeks, het EOTA Technical Report 020 en de ETA’s van de fabrikanten van verankeringselementen.

coating

In plaats van de brandweerstand te berekenen kan men de bevestiging ook beschermen tegen brand door middel van bijvoorbeeld een brandwerende coating. Het is overigens de vraag of deze bescherming altijd nodig is. Staal in contact met beton blijft lang onder de kritische temperatuur van 500 °C, omdat de warmte van het snel opwarmende staal wordt afgegeven aan het traag opwarmende beton. Dit betekent dat voor deze toepassing staal met een dikte van minstens 10 mm ook onbeschermd een zekere brandweerstand heeft.

Verborgen bevestigingen worden in principe voldoende beschermd door omringend beton. Bij gebruik van ankerrails staat de bevestiging via dunne voegen alsnog in contact met de brandhaard. De opwarming van de bevestiging zal evenwel dermate traag verlopen waardoor meestal geen bijkomende maatregelen nodig zijn. Bij strenge brandweerstandseisen kunnen de voegen tussen de draagstructuur en de gevelelementen brandwerend afgedicht worden om de bevestiging te beschermen.

Aandachtspunt bij het ontwerp van bevestigingen in industriegebouwen

Het KB Basisnormen eist dat buitenwanden van industriegebouwen zo ontworpen en uitgevoerd zijn dat deze in geval van brand naar de vuurhaard toe bezwijken. Niet alleen het bezwijken van de portieken naar buiten toe moet vermeden worden. Men moet ook garanderen dat de gevelelementen bij brand bevestigd blijven tegen de kolommen van de portieken. Bij het dimensioneren van de bevestigingsmiddelen moet men rekening houden met de zijwaartse verplaatsing van de kolomkop naar buiten toe, die bij brand wordt veroorzaakt door de thermische uitzetting van de ligger.

Bevestiging van buitenschil aan binnenschil

Niet alleen de gevelelementen op zich moeten correct bevestigd worden tegen de draagstructuur. Ook de bevestiging van de buitenschil van sandwichpanelen en geïsoleerde dubbele wanden tegen de binnenschil ervan moet degelijk zijn. Er bestaan verschillende bevestigingssystemen: cilinders, platen, beugels en spelden in roestvast staal, glasvezelstaven (connectoren) of netten in koolstofvezel versterkte polymeren. De buitenschil kan opgehangen worden aan de binnenschil (vrij hangend), maar beide kunnen ook op elkaar steunen op de fundering. Bij toepassing van betonnen bekledingspanelen, ook wel gevelplaten genoemd, gebeurt de bevestiging tegen de draagmuur door mid­del van gevelplaatankers, L-profielen of windankers. Ook deze panelen kunnen vrij hangend of gestapeld bevestigd worden.

Het KB Basisnormen eist niet expliciet een brandweerstand voor deze bevestigingen. Logischerwijs worden hiervoor dezelfde eisen gehanteerd als de bevestiging van de gevelelementen aan de draagstructuur, dus R60 of R120. Brandproeven uitgevoerd op sandwichpanelen met glasvezelstaven van Schöck en Thermomass enerzijds, en gevelplaten opgehangen met gevelplaatankers van Halfen anderzijds, tonen aan dat zeer hoge brandweerstanden haalbaar zijn. Hiervoor moet brandoverslag via de brandbare isolatie of via de eventuele luchtspouw achter de gevelplaten vermeden worden of moeten de bevestigingselementen voldoende beschermd worden met onbrandbare materialen.

Geprefabriceerde betonnen gevelelementen hebben goede kaarten om aan de huidige eisen van de brandwetgeving te voldoen. Maar ook de in voorbereiding zijnde toekomstige wetgeving stelt geen problemen. Brandoverslag via een brandbare isolatie kan namelijk eenvoudig voorkomen worden door het integreren van onbrandbare isolatiestroken.

Referenties:

• “Brandveiligheid van gevels van gebouwen met meerdere verdiepingen”, WTCB, juli 2017
• TV 256 ‘Ontwerp en uitvoering van industriegebouwen in overeenstemming met de brandveiligheidseisen’, WTCB, maart 2016
• Koninklijk Besluit van 12 juli 2012 “Basisnormen brandpreventie”
• NBN EN 1992-1-2:2005 + ANB:2010
• Rapport Y 1422-1-RA-002, 3 december 2015, Peutz, opdrachtgever Schelfhout
• Rapport YA 1422-1-RA-001, 14 november 2012, Peutz, opdrachtgever Schelfhout
• Prüfbericht 07040314, 15 juli 2009, IBS, opdrachtgever Halfen
• Report 17055MH/14_4, 29 november 2017, Technische Universität Kaiserslautern, opdrachtgever Schöck
• Test report 157832 Ausgabe 2, 15 december 2006, Warringtonfire, opdachtgever Construction Systems Marketing (Thermomass)

Samen met FEBE en FEBELARCH publiceert Architectura een whitepaper over architectonisch beton. Je kan dit boeiende document gratis aanvragen door simpelweg een mail te sturen naar info@architectura.be. Kort daarna ontvang je de digitale whitepaper in jouw mailbox.