Een niet alledaagse brand*InleidingHet afgelopen jaar heeft te Zwijnaarde bij Gent een brandproef plaatsgevonden op waregrootte. Het betrof hier een brandproef op een industrieel vervaardigd gebouw.Gewoonlijk is een brand een ongeval, een onvoorziene gebeurtenis die zich plotseling voor-doet om redenen die men - uiteraard - slechts achteraf kan onderzoeken. In dit geval betrofhet echter een sedert lange tijd minutieus voorbereide brand, waarbij het gehele verloop zorg-vuldig zou worden gecontroleerd.Een uitgebreide groep technici en specialisten had van tevoren aan de hand van onderzoekin-gen bepaald aan welke temperatuurbelastingen het gebouw tijdens de brandproef zou moetenworden blootgesteld. Een vijftiental fabrikanten, allen leden van de U.A.C.B. (Unie der Agglo-meraten met Cement van Belgi?), toonden belangstelling voor het project en zorgden voor defabricage van de elementen waaruit het gebouw zou worden opgebouwd.Toen de voorbereidende werkzaamheden waren afgerond, werd 'D-day' vastgesteld op 13 juni,onder voorbehoud van gunstige meteorologische omstandigheden. Een select gezelschap,voorzien van een persoonlijke uitnodigingskaart, haastte zich dus op 13 juni 's morgens naarZwijnaarde om het uitzonderlijk schouwspel van de doodsstrijd van een gebouw bij te wonen.Geen enkele toeschouwer wilde de eigenlijke 'ontbranding' missen. Gedurende een twintigtalminuten werden hen enkele geweldige rookwolken voorgeschoteld, maar dan, plotseling knet-terden de vlammen overal en begonnen gretig te likken aan de wanden van het gebouw. Detemperatuur rond het gebouw steeg zodanig dat de toeschouwers van de eerste rangen despeciaal opgerichte tribune dienden te verlaten. De temperatuur in het gebouw bereikte hetvoorziene maximum en op een gegeven ogenblik begon een van de muren tekenen van zwaktete vertonen. Hij knikte vervaarlijk door en de technici die de controle-apparatuur bedienden,vroegen zich af of hij aan dit helse vuur weerstand zou kunnen bieden. Het gebouw hieldechter goed stand en terwijl de brand langzaam uitdoofde, bleef het - slechts een beetje zwartgeblakerd - fier overeind staan voor de ogen van de laatste toeschouwers.Overgenomen uit 'Beton', Tijdschrift van deU.A.C.B. nr. 27, oktober 1974.**Ten aanzien van de Nederlandse eisen ver-wijzen wij naar de ontwerpnormen NEN 3892en NEN 3893 van het Nederlands Normalisa-tie Instituut te Rijswijk (Z-H).Doel van de proefAan het construeren van gebouwen met geprefabriceerde elementen kleven op het ogenblikheel wat problemen ten aanzien van de brandveiligheid, vooral ten gevolge van het gebrekaan kennis omtrent hun gedrag tijdens werkelijke branden. Het is immers zo dat:1. er een Belgische norm bestaat, de NBN 713-010, die voor gebouwen hoger dan 25 m een Rf(brandwerendheid) van 2 uur eist voor alle bouwelementen.** In sommige bestekken wordendeze eisen ook toegepast op lagere gebouwen;2. deze praktijkeis van twee uur gerelateerd is aan een Rf = 2 h op een proefelement, waarbijalle negatieve factoren die invloed hebben op de brandwerendheid bij hun maximale waardeworden gesommeerd, hetgeen in de praktijk nooit voorkomt;3. bij talloze werkelijke branden is gebleken, dat geprefabriceerde elementen een veel groterebrandveiligheid geven dan uit de proeven blijkt;4. de berekeningsmethoden om langs analytische weg, of door middel van tabellen en grafiekende Rf te bepalen eveneens veel gunstiger resultaten geven dan de proeven. Doordat echteralle ter plaatse gestorte constructies gebaseerd zijn op deze berekeningsmethoden wordt deprefabricage benadeeld, tenzij hierbij proefresultaten worden vereist;5. op grote elementen geen proeven kunnen worden uitgevoerd. Bij werkelijke branden is hetgedrag van deze elementen steeds onberispelijk geweest. Toch worden zij verdacht ten ge-volge van bepaalde proefresultaten, waarbij het schaaleffect heel anders kan spelen.Een wetenschappelijke proefneming op een geprefabriceerde constructie op ware grootte,met verschillende elementen en hun verbindingen, met re?le nuttige belastingen, waarbij deconstructie wordt blootgesteld aan een zware, gecontroleerde brand, zou dus talrijke nuttigeinformaties kunnen opleveren ten aanzien van:? de bevestiging van de algemene opvatting dat geprefabriceerde constructies een zeer goedebrandveiligheid bieden, welke veel hoger ligt dan uit de proeven op afzonderlijke elementenblijkt;Cement XXVII (1975) nr. 4 135De opbouw van het gebouw: montage vangevelelementen en dakliggers; en hetmetselen van de muren van betonblokkenfoto's: Claire Simons? de invloed van een reeks parameters op het gedrag van een element tijdens brand;? het vaststellen van een aantal factoren die tijdens een proef in het laboratorium niet te zienzijn, maar toch bepalend kunnen zijn voor de veiligheid van de constructie tijdens brand, zoalsbij voorbeeld de thermische vervormingen;? de vergelijking van de brandwerendheid van een reeks elementen bij een werkelijke brandten opzichte van de resultaten die deze elementen geven bij laboratoriumproeven;? de brand zelf: maximum temperaturen, spreiding van de temperatuur in de verschillende delenvan het gebouw, invloed van de luchtaanvoer, enz.Beschrijving van het gebouwHet gebouw had een oppervlakte van 12 X 18 m en een vrije hoogte van 6 m onder de dak-liggers. Alle elementen waren geprefabriceerd.Het skelet bestond uit drie portalen die waren opgebouwd uit twee kolommen van 40 X 40 cmmet daar overheen een ligger waarop het dak rustte. De kolommen waren in de funderingverankerd.De dakbalken hadden een overspanning van 18 m en de balken die een tussenliggende vloermoesten dragen overspanden 6 m. De dakbedekking was samengesteld uit verschillendebetonsoorten: zwaar beton, lichtbeton en cellenbeton. De wanden waren eveneens samenge-steld uit verschillende elementen: twee waren opgebouwd uit metselwerk van betonblokken(cellenbeton, zwaar beton, lichtbeton) en de twee andere wanden bestonden uit elementenvan cellenbeton en lichtbeton. Voor de tussenvloer werden eveneens verschillende elemententoegepast.Binnen het gebouw werden op halve hoogte enkele belaste vloerelementen geplaatst. Dezesteunden op verschillende typen balken of op een binnenmuur in metselwerk. Deze laatstemaakte deel uit van een kleine afgesloten ruimte binnen het gebouw. Deze cel werd zowelbinnenin als aan de buitenzijde aan de brand blootgesteld.Alle gebruikte elementen waren standaardprodukten, zowel wat betreft hun fabricagemethodeals wat betreft hun gebruik. De ramen en lichtkoepels werden aangebracht om het vuur zichnormaal te laten ontwikkelen.Cement XXVII (1975) nr. 4 136De tribune met de genodigdenV??r de brand: het hout ligt klaar om aan-gestoken te worden; om de gebruiks-belasting op de vloeren te imiteren zijnbetonkubussen neergelegdTwintig minuten na het aansteken: enkeleenorme rookwolken, temperatuur 20?34 minuten na het aansteken: om een uit-slaande brand te krijgen was het nietvoldoende om alleen de deuren te openenen de vier ventilatoren aan te zetten. Pastoen de ramen gebroken waren en de licht-koepels op het dak gesneuveld waren, wasde uitslaande brand een feit !Proef en metingenBinnenin het gebouw werden ca. 80 thermokoppels aangebracht. Deze maakten het mogelijkhet temperatuurverloop in de geprefabriceerde betonelementen te volgen en tevens kon detemperatuur op verschillende plaatsen in het gebouw worden geregistreerd.Als brandstof werd door de onderzoekcommissie en het laboratorium hout gekozen. Aan dehand van twee proeven werd de hoeveelheid hout bepaald die de meeste kans gaf om gedu-rende voldoende lange tijd de gewenste hoge temperaturen te leveren. In totaal werd 27 tonzorgvuldig in kleine balken gezaagd hout los gestapeld in hoeveelheden van 125 kg/m2engedroogd.De brand werd gecontroleerd vanuit een centrale controleruimte, uitgerust met vier televisie-schermen die ervoor zorgden dat het gedrag van de constructie kon worden gevolgd. Detelevisiecamera's waren buiten op de vier hoeken van het gebouw gericht; de opnamen wer-den tevens op de band vastgelegd.Het temperatuurverloop werd automatisch geregistreerd. De luchttoevoer werd geregeld doorhet openen of sluiten van een reeks luchttoevoerbuizen en de twee ingangsdeuren van hetgebouw.Cement XXVII (1975) nr.4 137En dan zijn er metershoge vlammen,temperatuur 50?De vlammen hebben zich een uitweggevreten tussen een zijdelingse IV-balk eneen blokkenmuur. Het centrale deel vandeze muur is gewapend en onder invloedvan de thermische dilatatie begint hij lichtover te hellen, temperatuur 57?Ook de brandweer had handenvol werk hetvuur in de gaten te houdenDe brand is bijna over; er is nog een hevigehittestraling (120?C); overigens is de proefgelukt: structuur en buitenmuren staan nogovereindCement XXVII (1975) nr.4138De vervormingen werden gemeten met behulp van een aantal theodolieten, De betonkwaliteitwerd ongeveer een maand v??r de proef gemeten en zal worden vergeleken met metingen nade proef. Het ligt in de bedoeling verschillende proeven uit te voeren op na de brandproefgerecupereerde elementen.De algemene organisatie van de brandproef en de uitvoering van de metingen werden toe-vertrouwd aan het Laboratorium voor Aanwending der Brandstoffen en Warmte-overdrachtonder leiding van de professoren G.A.Herpol en R.Minne. De controle van de karakteristie-ken van de constructie-elementen, zowel v??r als na de brand, berust bij het LaboratoriumMagnel voor Gewapend Beton onder leiding van de professoren F.G.Riessauw en H.Lambotte.De algemene co?rdinatie was in handen van een aangepaste werkgroep onder voorzitter-schap van de heer P.Dutron, directeur van het Nationaal Centrum voor Wetenschappelijk enTechnisch Onderzoek der Cementnijverheid (O.C.C.N.). De nationale brandweerdiensten ver-leenden eveneens hun medewerking aan de commissie; de brandweer en de politie van destad Gent hadden de nodige voorzorgsmaatregelen getroffen met het oog op het beveiligenvan de omgeving.Opvallend is dat de schade aan deblokkenmuren meevielEn de resultaten ?Wat hebben de fabrikanten in een eerste stadium uit de resultaten van deze proef kunnenafleiden?Het is vanzelfsprekend dat de conclusies voorlopig zijn, omdat zij enerzijds bevestigd oftegengesproken kunnen worden door de resultaten van de proeven die nu op de zorgvuldiguit het gebouw verwijderde elementen zullen worden uitgevoerd, en anderzijds omdat dezeconclusies niet noodzakelijk als zodanig door de werkgroep 'Werkelijke brand' van de natio-nale commissie 'Brandonderzoek' onderschreven zullen worden. Er moet dan ook de nadrukop worden gelegd dat het oorspronkelijk de bedoeling was slechts een structuur in gewapenden voorgespannen beton te beproeven. Het is inderdaad het 'gedrag' van de structuur datessentieel is voor de brandveiligheid van een gebouw. Het is slechts bij het uitwerken van hetproject dat, op dringend verzoek van een aantal fabrikanten, een aantal elementen (ondermeer dakelementen) in de constructie werd opgenomen, alhoewel men van sommige elemen-ten wist dat hun Rf-waarde vanwege hun samenstelling geen belangrijke niveaus kan bereiken.Een tweede opmerking geldt de 'techniek' van de proef zelf. De brandlast en de planning vande operatie werden door de met de proef belaste specialisten zodanig bepaald, dat de ge-standaardiseerde ISO-kromme tijdens de brand zo nauwkeurig mogelijk werd gevolgd, het-geen dan ook is gelukt. Vastgesteld moest echter worden dat de brandlast van 125 kg/m2gezaagd en losgestapeld hout in een geprefabriceerd industrieel gebouw - door bevoegdepersonen zeer hoog geschat - na een aanlooptijd van ca. 20 minuten niet meer dan 1 uurhevige brand veroorzaakt heeft. Men kan hieruit afleiden dat in werkelijkheid nooit hevigebrand zal woeden op ??nzelfde plaats in een gebouw van dit type en dat elementen waaruithet gebouw is opgebouwd nooit op een dergelijke wijze, gedurende een dergelijke periode,zullen zijn blootgesteld aan vuur, zoals dit thans het geval is in de proefovens. Het lijkt der-halve logisch de huidige proefeisen aan te passen.Men kan zich natuurlijk voorstellen dat in sommige uitzonderlijke gevallen (bijv. in opslag-loodsen) in dergelijke gebouwen hogere brandlasten kunnen voorkomen. Het lijkt echter on-verantwoord normen op te stellen die berusten op deze uitzonderlijke gevallen.En wat nu met het 'gedrag' van de constructie zelf? Het gebouw heeft de zeer hevige brandvrij goed doorstaan. Hieruit blijkt duidelijk dat het geheel van een geprefabriceerd gebouwzich tijdens brand beter gedraagt dan de afzonderlijke elementen tijdens de proeven, zoals zeEen van de binnenmuren werd weggeduwddoor de thermische uitzetting van de tussen-vloeren; overigens is het gebouw werkelijkleeggebrandCement XXVII (1975) nr.4 139Nog een intact gebleven blokkenmuurthans worden uitgevoerd. Een groot aantal elementen is praktisch onbeschadigd uit de brandgekomen en kan op het eerste gezicht opnieuw worden gebruikt, sommige na, andere zondereerst te zijn gerepareerd. Dit geldt voor:? alle Produkten uit cellenbeton;? alle gemetselde wanden (maar ongewapende brandmuren gedragen zich beter dan gewapen-de);? de gevelplaten in sierbeton;? de SP-dakelementen.Een andere reeks elementen vertonen grotere beschadigingen die echter de stabiliteit van hetgebouw niet in gevaar hebben gebracht. Dit zijn:? de IV-dakliggers;? de kolommen in grind- en kalksteenbeton;? de -vormige dakelementen in lichtbeton;? de samengestelde dakelementen;? de tussenbalken in grindbeton.Sommigen zullen belangstelling hebben voor de resultaten van het - zuiver visuele - onder-zoek dat men op het ogenblik, v??r de afbraak, kan wijden aan de effecten van de brand opde materialen zelf.Het is bij de huidige stand van zaken zeer moeilijk een oordeel te vellen over het individuelegedrag van de granulaten (kiezelachtige, kalksteenachtige en een combinatie van beide),omdat dit schijnt te verschillen met het type element. Zo is geen wezenlijk verschil vast testellen tussen beton op basis van riviergrind en rivierzand en beton op basis van kalksteen-grind en rivierzand.Het beton op basis van lichte aggregaten gaf voor de -vormige dakelementen betere resul-taten dan grindbeton en kalksteenbeton; dit is echter niet het geval voor de balken en dekolommen van de tussenverdieping.Ook het wapeningstype (voorgespannen of normaal gewapend beton) en de betondekking(4 cm, 4,5 cm en 5 cm) schijnen geen invloed te hebben gehad op het gedrag van de kolom-men.Ten slotte blijkt dat, zeker bij dakelementen in cellenbeton, de grootte van de betondekkingop de onderwapening een actieve rol speelt: de elementen met 4 cm dekking geven een beterresultaat dan de elementen met 1,5 cm dekking.De dakbalken zien er minder goed uit, maarze hebben waarschijnlijk weinig van hunfysische kwaliteiten verloren, aangezien erop het eerste gezicht g??n doorbuiginggeconstateerd isCement XXVII (1975) nr.4 140