Vraag en antwoord

Een kantoorgebouw met een staalskelet heeft op de begane grond een terugspringende gevel. De kolommen op de begane grond staan daardoor in de buitenlucht. Hoe moet de brandwerendheid van deze kolommen worden bepaald?

Voor de brandwerendheid van een staalprofiel is de kritieke staaltemperatuur van belang: dat is de temperatuur waarbij de constructie bezwijkt. Deze temperatuur moet worden vergeleken met de ‘werkelijke’ staaltemperatuur bij brand. De kritieke staaltemperatuur van een profiel hangt af van de benuttingsgraad: de verhouding tussen de optredende belasting bij de buitengewone belastingcombinatie brand en de rekenwaarde van de weerstand van het profiel bij normale temperatuur. De kritieke temperatuur moet worden bepaald door de constructeur. Op basis hiervan bepaalt de leverancier van de coating de benodigde laagdikte. Wanneer het profiel niet volledig wordt belast (lage benuttinggraad) kan een hogere temperatuur bij brand worden doorstaan. De kritieke temperatuur hangt dus niet af van de werkelijke temperatuur. De werkelijke temperatuur van de staalconstructie bij brand wordt vaak gerelateerd aan de standaardbrandkromme (constructie binnen) of aan een gereduceerde brandkromme (constructie buiten). Het hangt echter van de situatie af of er sprake is van een gereduceerde brandkromme. Wanneer de kolommen bijvoorbeeld 0,3 m voor de gevel staan en bij brand uitslaande vlammen om de kolom heen grijpen kan de brandbelasting in de orde van grootte van de standaardbrandkromme zijn. Bij grotere afstand van de kolommen tot de gevel – bijvoorbeeld 1,8 m bij een galerijconstructie – treedt direct vlamcontact niet op en is de gereduceerde standaardbrandkromme een veilig (conservatief) uitgangspunt.In plaats van een (gereduceerde) standaardbrandkromme kan ook een berekening met een natuurlijke brand worden gemaakt om de werkelijke temperaturen te bepalen.
De opwarming van het staal bij brand hangt af van de profielfactor. Voor onbeklede profielen is dat de verhouding tussen de omtrek van het staalprofiel en de oppervlakte van de staaldoorsnede. Bij beklede profielen is de profielfactor de verhouding tussen de binnenomtrek van de brandwerende bekleding en de oppervlakte van de staaldoorsnede.
De profielfactor is een maat voor de ‘massiviteit’ van het profiel: een IPE warmt sneller op dan bijvoorbeeld een HEM. Bij een gereduceerde brandkromme is de temperatuurontwikkeling geringer. Het staalprofiel zal minder snel opwarmen en uiteindelijk ook een lagere maximumtemperatuur bereiken dan bij een standaardbrandkromme.
Wanneer de kritieke staaltemperatuur hoger is dan de werkelijke staaltemperatuur bij brand is de kolom voldoende brandveilig. Zie ook de publicatie Brand. 

• Brand (Eurocode 3)