Creatief hoge wanden ontwerpen en toch brandveilig compartimenteren

Gelukkig zijn er voor een aantal gebouwen niet meer wetten en regels dan deze en kan een ontwerper haar of zijn gedachtengoed in de meest vrije vorm tot uiting laten komen. Helaas is dit niet het geval voor een aantal gebouwen die o.a. voor de veiligheid een hele resem plichten en wetten moeten volgen die maken dat de ongebreidelde creativiteit aan banden wordt gelegd. Dit is het geval voor o.a. kantoren, schoolgebouwen, ziekenhuizen, winkelcentra, verzorgingstehuizen, collectieve woongelegenheden en zo zijn er nog enkele types gebouwen op te noemen.
Om je gebouw als dusdanig opgetrokken zien te worden – het ultieme summum van elke ontwerper-, hou je als ontwerper van dit gebouw van in het begin best rekening met deze eisen. Zo niet zal je kunstwerk geen bouwvergunning krijgen en zal het publiek nooit kunnen kennis maken met je bouwkundige creativiteit.

Een eis waar menig architect het vaak lastig mee heeft, is deze rond de brandveiligheid van een gebouw. De wetgever heeft in eerste instantie de veiligheid van de gebruikers of bewoners op het oog, in tweede lijn de veilige evacuatie van deze personen door hulpverleners die dit op een veilige manier moeten kunnen doen en pas dan de vrijwaring van goederen en gebouwen. Je moet dus als architect een gebouw ontwerpen dat in eerste instantie voldoet aan de eisen voor de veiligheid van de bewoners, gebruikers en interventiediensten en niet om het gebouw, het kunstwerk te beschermen.
Binnen de brandveiligheid is de compartimentering van een gebouw één van de belangrijkste items waar een ontwerper mee rekening dient te houden. Compartimentering is het opdelen van het volume van een gebouw in voor de hulpdiensten beheersbare stukken met horizontale en verticale constructies, al dan niet dragend, die een brandweerstand van 30, 60 of 120 minuten hebben ((R)EI). De omvang van dergelijke compartimenten is gereglementeerd maar kan verschillen naar gelang het gebruik (kantoor, ziekenhuis, …) of de ligging van het gebouw
(Vlaanderen, Wallonië, Brussel). Horizontale compartimenteringen zijn het gemakkelijkst op te lossen via plafonds met een EI of vloeren met een REI. Vaak zijn compartimenten horizontaal beperkt tot 1 verdiep: dus elke verdieping vormt een compartiment, uitzonderingen niet te na gesproken zoals o.a. traphallen en atria. Verticaal zijn er o.a. scheidingen tussen vluchtwegen en andere lokalen, technische ruimtes, schachten, … Over deze verticale compartimenteringen met lichte scheidingswanden willen we het hier even hebben en meer bepaald over systemen, opgebouwd op de werf met metalen profielen die aan beide zijden bekleed worden met plaat materiaal, vaak op basis van gips of calcium-silicaat. De spouw wordt al dan niet gevuld, meestal met minerale wol op basis van steen of glas.
De brandweerstand van dergelijke constructies moet worden aangetoond met een Europees Proefrapport volgens NBN EN 1364-1, gevolgd door een Classificatie Rapport volgens NBN EN 13501-2. Het is dit Classificatie Rapport of een Technisch Advies van een erkend bureau dat 1 of meerdere Classificatie Rapporten over gelijk(w) aardige constructies groepeert dat op de markt gebruikt wordt om de brandweerstand van dergelijke constructies aan te tonen.

Basis is dus een test in een erkend labo op een proefelement. In de NBN EN 1364-1 staat o.a. vermeld dat de minimumafmetingen van dit proefelement 3,00 m bij 3,00 m moet zijn. De meeste Labo’s bieden dit dan ook als standaard aan omdat dit het merendeel van de constructies op de markt omvat. De norm voorziet een proef met ‘los’ uiteinde. Dit wil zeggen dat tijdens de proef één zijde van de wand niet aan het ovenkader is vast gemaakt. Op die manier wil men een oneindige wand simuleren. Wanneer je proef slaagt, mag je dus op de werf een wand van maximaal 3,00 m hoogte maar met een onbeperkte lengte opbouwen met een brandweerstand die gelijk is zoals getest in het labo en aldus genoteerd in het Classificatie Rapport. Wanneer tijdens een geslaagde proef de doorbuiging van de geteste constructie niet meer dan 100 mm bedraagt, mag je volgens het Direct Toepassingsgebied (DIAP)1 de hoogte van de wand met 1 meter laten toenemen boven de geteste hoogte, dus in dit geval tot 4,00 m.

Testen van hogere wanden

Labo’s bieden ondertussen testhoogtes van 4,00 m, 5,00 m en hoger aan (de norm verbiedt dit niet) om dan via het Direct Toepassingsgebied een wand in realiteit te kunnen bouwen van 5,00 m, 6,00 m en hoger. Dit zijn al serieuze hoogtes voor een licht wandsysteem maar voldoet nog niet helemaal aan ongebreidelde creativiteit van onze ontwerpers. Vraag naar nog hogere lichte scheidingswanden met een compartimenteringsfunctie zijn dus een realiteit. Omdat dergelijke hoge constructies niet altijd in een labo kunnen getest worden en om de veiligheid van de gebruikers van een gebouw, de veiligheid van de diensten, belast met de veilige evacuatie van deze gebruikers te garanderen, heeft Europa enkele regels voor de dimensionering van dergelijke hoge constructies opgesteld in een document: NBN EN 15254-32, het Uitgebreide Toepassingsgebied (EXAP)3. Dit document geeft richtlijnen en definieert, waar van toepassing, procedures voor variaties van bepaalde parameters en factoren in verband met het ontwerp van lichte scheidingswanden, die zijn getest volgens NBN EN 1364-1 en geclassificeerd volgens NBN EN 13501-2. Dit document is alleen van toepassing op niet-dragende lichte scheidingswanden met een enkelvoudig stalen raamwerk, voorzien van een bekleding aan beide zijden van het stalen raamwerk. De lichte scheidingswand kan worden geïsoleerd met een minerale wol isolatie in de spouw van de scheidingswand of kan niet worden geïsoleerd. Dit document is niet van toepassing op andere types niet-dragende lichte scheidingswanden die in NBN EN 1364-1 worden behandeld. M.a.w., dit document laat toe hogere wanden te dimensioneren met behoud van brandweerstand op basis van een test volgens NBN EN 1364-1. Fabrikanten van dergelijke systemen kunnen dus op basis van hun testen in erkende labo’s en mits de gevraagde parameters te meten tijdens deze testen een Technisch Advies bij een erkend bureau aanvragen om hogere wanden op de markt te zetten zonder bijkomende testen te moeten uitvoeren. Eind 2013 is de Passive Fire Protection Association, PFPA, gevraagd hieraan mee te werken. De PFPA is een Belgische platform waarin de fabrikanten van producten en systemen voor de passieve brandbescherming van structuur- en bouwelementen zich verenigen.

Hogere wanden zonder bijkomende testen

Onder welke voorwaarden kan je nu hogere wanden (dan de geteste hoogte) attesteren?
We overlopen de belangrijkste regels die je moet respecteren bij extrapolaties en toepassing van het document NBN EN 15254-3
De vertrekbasis is dus een testrapport van een erkend labo. Belangrijke criteria hierin zijn:

• De geteste hoogte

1.2.1 Samenstelling van het proefelement zoals getest
Het proefelement is een onbelaste schedingswand die opgebouwd is uit een metalen raamwerk dat aan beide zijden voorzien is van een dubbele laag gipskartonplaten. Het proefelement is symmetrisch opgebouwd.
Buitenafmetingen van het proefelement:

• • hoogte: 4000 mm;
  • breedte: 4000 mm
  • dikte: 125 mm

• De meting van de doorbuiging van de constructie tijdens de proef

• Al dan niet vulling van de spouw

• Als de spouw gevuld is: met glaswol of steenwol

• De werkelijk behaalde minuten voor het falen of het stopzetten van de proef

• De plaatsing van thermokoppels in de wand op halve hoogte en in het midden (deze worden niet opgelegd door de norm, maar wel door het EXAP-document)

In het EXAP-document worden met betrekking tot de hoogte van de wanden in tabel 3 onder punt 6.4.1 volgende belangrijke eisen gesteld:
“Een toename in hoogte is enkel toegestaan als de hoogte van de lichte scheidingswand minstens 3m bedraagt. De hoogte van de geteste lichte scheidingswand kan met maximaal 3m verhoogd worden boven de geteste hoogte met inachtname van de volgende eisen:

Extrapolatie volgens het EXAP-document, laat dus het hoger bouwen toe tot + 3,00 m boven de geteste hoogte van deze wanden wanneer aan diverse eisen is voldaan. Zoals hierboven reeds aangehaald zijn de de criteria die in aanmerking moeten genomen worden:

• • • Een maximale doorbuiging ≤ h/30 en een pro rata
      uitzettingsmogelijkheid.
    • Een ‘overrun time’

• • • Een toename van de dikte van de beplating langs elke zijde met 50 %

Plaatsing van thermokoppels

Om nog hoger te kunnen bouwen (tot maximaal 12,00 m) moet je als fabrikant, buiten de criteria die hierboven reeds zijn aangehaald, aantonen dat de temperatuur in het midden en op halve hoogte van de geteste wand (op de metalen profielen), niet boven de 180 °C stijgt. De locatie van deze thermokoppels is in het EXAP-document opgenomen.
De temperatuurstoename wordt gemeten door twee thermokoppels die geplaatst worden zoals hieronder beschreven:

• De thermokoppels zijn geplaatst op de twee metalen
  profielen die zich het dichtst bij het geometrisch midden bevinden van de lichte wandconstructie;
• Elk thermokoppel wordt op halve hoogte op het profiel
  geplaatst;
• Elk thermokoppel wordt bevestigd aan de binnenkant
  van het profiel;
• Elk thermokoppel wordt bevestigd in het midden van
  de flens van de blootgestelde zijde van het profiel.

Deze laatste eis is geen standaardmeting, voorzien in de testprocedure van NBN EN 1364-1. Dit wil zeggen dat fabrikanten, willen ze hun wanden laten attesteren voor dergelijke hoogtes, een aantal testen moeten hernemen. Ook de zogenaamde ‘overrun time’ is een relatief nieuw gegeven in het bepalen van de brandweerstand van een systeem.
De aandachtige lezer zal al opgemerkt hebben dat het voor de ontwerper niet eenvoudiger wordt om in dit woud van mogelijke combinaties de juiste oplossing te vinden. Fabrikanten streven er nu eenmaal naar om met zo weinig mogelijk proefopstellingen zo veel als mogelijk toepassingen te kunnen dekken. Begrijpelijk als je weet dat 1 proef zo’n € 25.000,00 kost.

Daarnaast maakt deze EXAP norm een duidelijk onderscheid tussen het gebruik van glas- of steenwol. Deze zijn niet inwisselbaar (behalve dat je de geteste glaswol mag vervangen door steenwol – punt 6.3.4.). Voor wanden tot 3,00 à 4,00 m hoog liggen de oplossingen bij de diverse fabrikanten op een bijna gelijke lijn. Wanneer je als ontwerper hogere wanden in je project voorziet, zal je reeds van in het begin er mee rekening dienen te houden dat de oplossingen zeer uiteenlopend kunnen zijn, afhankelijk van fabrikant tot fabrikant. Dit omdat bij hogere wanden criteria in aanmerking worden genomen die voor minder hoge wanden niet belangrijk zijn en per fabrikant uiterst verschillend kunnen zijn. De boodschap hierbij is: laat je goed informeren en mix geen merken door elkaar. Dit vraagt alleen maar om problemen.
Voor de plaatsingsbedrijven wordt het ook niet eenvoudiger omdat ook voor hen het aantal oplossingen exponentieel de hoogte in gaat maar eveneens omdat deze regels gevolgen hebben op de prijszetting. Voor hen is belangrijk zich bij de fabrikanten te informeren en eventueel bijscholingen te volgen op dit vlak zodat zij na de werken de nodige attesten kunnen afleveren.

Hugo Van Keymeulen

Project Advisor Gypsum and Insulation Building Activities Belux for Saint-Gobain Construction Products Belgium NV/SA, Gyproc®, member of PFPA.
PFPA Management Board, Voorzitter Werkgroep Compartimentering

1 DIAP: direct field of application

2 NBN EN 15254-3: 2019 – Extended application of results from fire resistance tests – Non-loadbearing walls – Part 3: Lightweight partitions

3 EXAP: extended field of application