Bescherming van staalconstructies voor een betere brandweerstand

Zo kan een brand binnen een compartiment het falen van het volledige gebouw tot gevolg hebben. Het brandwerend bekleden van een staalconstructie, vaak de hoofddraagconstructie van een gebouw, met een brandveilig, brand­ werend materiaal is daarom van vitaal belang.

Waarom staalconstructies brandwerend isoleren?

In geval van brand moet de staalconstructie gedurende een zekere periode zijn stabiliteit bewaren. Typisch bedraagt deze periode 30, 60 of 120 minuten. In functie van de bezetting/stockage kan de brandweer , ingenieur of een andere partij een langere brandweerstand eisen.

Door het aanbrengen van een brandwerend materiaal kan men de brandweerstand van de staalconstructie verhogen.

Hoe brandwerend beschermen en welke informatie is hiervoor nodig?

Een staalconstructie beschermen kan door het bekleden van de constructie met een materiaal dat de temperatuur van het staal beperkt zodat de staalconstructie stabiel blijft. Typisch gebruikt men hiervoor plaatmaterialen, spuitmortels of verfsystemen. Plaatmaterialen en spuitmortels dienen getest te worden volgens de Europese norm EN 13381-4 (Passievebrandbescherming aangebracht op stalen constructiedelen).Brandwerende verf dient getest te worden volgens de Europese norm EN 13381-8 (Passieve brandbescherming op stalen constructiedelen middels brandwerende zwelverven ).

Hoe bepalen, dikte van een plaatmateriaal of laagdikte van een verf?

De dikte is afhankelijk van het profieltype (afmetingen – IPE, HEA, HEB, HEM, …) en het aantal zijden van het profiel die worden blootgesteld aan een eventuele brand (aanstralingsoppervlak te, 1, 2, 3 of 4 zijden).

Op basis van deze gegevens kan een massiviteitsfactor of profielfactor berekend worden.

• Wat is de gevraagde eis (R (EI) 30, 60, 90 of 120 minuten)?
• Wat is de kritische staaltemperatuur van het gebruikte staal (400°C, 500°C, 600°C)?

Een bijkomende belangrijke parameter is de kritische temperatuur. De kritische temperatuur kan door de stabiliteitsingenieur berekend worden. Bij ontstentenis schrijft de nationale bijlage bij Eurocode 3 een temperatuur van 540°C voor liggers en 500°C voor kolommen. Op basis van de gevraagde eis kan op basis van de profielfactor en de kritische temperatuur een beschermingsdikte bepaald worden.

Brandwerende platen

De omkasting van stalen liggers en kolommen met brandwerend plaatmateriaal is een zeer gekend en vaak toegepast systeem in de markt van de passieve brandbeveiliging.

Staalconstructies worden al jarenlang beschermd door middel van brandwerende plaatmaterialen.

Brandweerstanden tot 120 minuten zijn gemakkelijk haalbaar. De techniek leent zich vooral voor kleine en middelgrote projecten. De beschermingsdikte en bevestigingstechniek van het plaatmateriaal zijn onafhankelijk van de staat van de staalconstructie. Een algemeen aandachtspunt, dat ook geldt voor andere passieve brandbeveiligingssystemen, is de continue zorg voor goed uitgevoerde constructies. Het wordt steeds aanbevolen om aan de plaatser van het brandwerende systeem een conformiteitsverklaring te vragen, waarin hij verklaart de constructie te hebben uitgevoerd volgens het betreffende brandproefrapport. Een brandwerende constructie is immers slechts brandwerend indien alle regels gerespecteerd worden.

Brandwerende spuitmortels

Staalconstructies kunnen ook brandwerend beschermd worden door het aanbrengen van een zekere dikte brandwerende spuitmortel.

Deze mortels, meestal op basis van vermiculiet  en cement of gips, worden machinaal aangebracht op onbehandeld of op voorbehandeld staal. Het controleren van de juiste dikte is dan weer niet zo evident. Een genormaliseerde meetmethode daarvoor bestaat heden ten dage nog niet. Het zijn dan ook de richtlijnen van de fabrikant die in dit geval dienen gerespecteerd te worden.

Hechting is een zeer belangrijk onderdeel van deze techniek, die maakt of de brandwerende spuitmortel zijn werk al dan niet blijft vervullen in geval van brand. Een goede hechting in normale omstandigheden impliceert niet noodzakelijk een goede hechting in geval van brand. Brandwerende spuitmortel aanbrengen op een geverfde staalconstructie vereist dan ook zeker de nodige aandacht. De bestaande verf dient verwijderd te worden of er kan gebruik gemaakt worden van hechtingsprimers.

Het aanbrengen van brandwerende spuitmortel vereist, net zoals het gebruik van andere brandwerende beschermingen, geen specifiek erkende plaatsingsfirma. Fabrikanten voorzien echter in de meeste gevallen opleidingscursussen.

Opschuimende verfsystemen

In bepaalde projecten kiest de ontwerper/architect bewust voor een speciale staalconstructie en wil hij/zij dat die dan ook zichtbaar blijft, zoals bijvoorbeeld originele vakwerkconstructies. In zulke toepassingen is het aangeraden om de staalstructuur brandwerend te beschermen door gebruik te maken van bij brand opschuimende verfystemen. Deze systemen bestaan uit verschillende lagen die op het staalprofiel aangebracht worden: een primer of hechtingslaag, de intumescerende verf en een beschermende toplaag.

Het aanbrengen van brandwerende verf lijkt dan misschien wel eenvoudig, maar vereist eveneens de nodige vakkennis. De natte laagdikte dient gecontroleerd te worden volgens een bepaalde methode teneinde bij uitdroging te voldoen aan de vereiste droge laagdikte. De technische voorlichting TV238 van het WTCB biedt hiertoe een handige richtlijn van goed vakmanschap.

Ook bij dit systeem dient er voldoende aandacht besteed te worden aan het beschermen van staalconstructies die reeds behandeld zijn met één of ander bestaand verfsysteem. Voor het aanbrengen van opschuimende verf is er een bepaalde minimumtemperatuur vereist. Dit is trouwens ook het geval voor brandwerende spuitmortels.

Combinaties van systemen

Sommige projecten lenen zich uitstekend tot een combinatie van verschillende systemen. Zo kan het interessanter zijn om de stalen liggers te beschermen met een brandwerende verf of spuitmortel, omwille van de snelheid, het beperkte gewicht en de lagere kostprijs.

Afhankelijk van de plaats van toepassing kan het voor kolommen gunstiger zijn om brandwerende platen te gebruiken. De hogere stootvastheid en de mogelijkheid tot het esthetisch afwerken zijn hier vaak de beslissende factoren. Sommige ‘open architecturale glas/ staalconstructies’ verkiezen dan weer brandverf omwille van de ‘lichtere architectuur van het geheel’, zo is er voor elke wens een aangepaste oplossing voorhanden in passieve brandbescherming.

Er kan niet alleen een onderscheid gemaakt worden tussen verschillende technieken voor kolommen en liggers, zelfs voor één bepaald stalen element kunnen beschermingstechnieken gecombineerd  worden. Toch vereist dit vaak enige voorzichtigheid.

Zo moet men er bijvoorbeeld op letten dat een opschuimende verf de ruimte heeft om te reageren bij brand. Een omkasting met gipskartonplaten rond een met opschuimende verf behandeld profiel heeft dus een negatief effect op de brandweerstand. Niet alleen omwille van het gebrek aan ruimte voor het product om op te schuimen, maar bij het wegvallen van de gipskartonplaat bij brand zal ook het profiel plots blootgesteld worden aan de hoge temperaturen, die zich in het brandende lokaal bevinden. Deze temperatuurschok wordt niet gesimuleerd in brandproeven.

Anderzijds zal men bij het aansluiten van verschillende metalen liggers/kolommen en gelaste structuren de aansluitingen makkelijker ‘dich tschi lde ren’ met brandverf, daar waar de aansluitingen met beplating ook op de juiste manier correct dienen gemaakt te worden, in lijn met de brandproeven en op een manier waarbij de hele constructie verder goed beschermd blijft.