Belasting door brand

Voor een uitgebreide beschrijving van het onderwerp brandwerendheid, inclusief de daartoe te treffen voorzieningen, wordt verwezen naar Brandwerendheid.

Achtergrond

Er zijn 2 belangrijke overwegingen om rekening te houden met belasting door brand:

• De veiligheidsoverweging dat, indien er brand uitbreekt, er voldoende tijd beschikbaar moet zijn om te kunnen vluchten vóórdat de tunnel zou bezwijken.
• De economische overweging, dat het mogelijk verstandiger is vooraf te investeren in brandwerende voorzieningen dan de tunnel als verloren te moeten beschouwen als deze bezwijkt na een brand.

Belasting door brand komt aan de orde in NEN-EN 1991-1-2 [103] en de bijbehorende Nationale Bijlage. Deze regelgeving is uitsluitend gebaseerd op de eerstgenoemde veiligheidsoverweging. Bezwijken na een brand wordt dus wel toegestaan, als het maar lang genoeg duurt tot dit gebeurt. De hiervoor in acht te nemen tijdsduur volgt uit het bouwbesluit (zie het Bouwbesluit 2012 [75], Artikel 2.10. lid 8 en 2.14 lid 6). De op basis van het bouwbesluit aan te houden tijdsduur varieert, afhankelijk van de situatie, van 30 tot 120 minuten. Opmerkelijk is dat, naast een onderscheid in bestaande en nieuwe tunnels, tevens onderscheid gemaakt wordt naar tunnels onder open water en niet onder open water. Afhankelijk van het type constructie kan worden bepaald of de toepassing van hittewerende bekleding wel of niet noodzakelijk is om de geëiste tijdsduur te halen.

In de historische context werd, voor de constructieve integriteit, bij de eerste verkeerstunnels geen rekening gehouden met de calamiteitsbelasting brand. Naar aanleiding van een brand in de Velsertunnel in 1978 zijn brandproeven uitgevoerd bij TNO. Dit leidde tot de geboorte van de RWS-brandkromme. Deze brandkromme symboliseert het leegbranden van een grote tankwagen (200 á 300 MW) in 2 uur. Na 2 uur brand dient de temperatuur achter de hittewerende bekleding kleiner of gelijk aan 380 ºC te zijn en ter plaatse van het wapeningsstaal 250 ºC. Deze temperatuureisen zijn er op gebaseerd dat de constructie na 2 uur RWS-brandkromme nog repareerbaar is; dit is dus een economische afweging.

Eisen

Voor het omsloten deel van een tunnel geldt de tunnelbrandkromme (de vroegere RWS-brandkromme) volgens art. 3.2.4 van NEN-EN 1991-1-2/NB [103]. Voor niet-gesloten delen (toeritten en verdiepte ligging) geldt de koolwaterstofkromme (hydrocarbon) volgens art. 3.2.3 van NEN-EN 1991-1-2 [103]. Toepassing van de laatstgenoemde koolwaterstofkromme is in die gevallen gerechtvaardigd omdat de temperatuur in niet gesloten delen minder hoog zal oplopen.

De tweede variabele is de in rekening te brengen tijdsduur. Tenzij anders voorgeschreven in de vraagspecificatie wordt hiervoor 120 minuten aangehouden.

Tunnels voor autowegen

In ROK [27] wordt verwezen naar de aanvullende toelichtingen voor tunnels voor autoverkeer:

• 5.2 over de brandkromme en de daarbij aan te houden tijdsduur (120 minuten, tenzij anders is voorgeschreven in de vraagspecificatie).
• 6.2 over de temperatuureisen voor tunnels en stalen damwanden en het verhinderen van afspatten van beton.

Volgens 5.2 van ROK [27] wordt de opgelegde vervorming als gevolg van de temperatuurbelasting tijdens de brand geacht geen invloed te hebben op de sterkte van de constructie tijdens de brand. Daarom hoeft de brandbelasting niet in rekening te worden gebracht bij het bepalen van de krachtswerking. Dit geldt niet voor constructiedelen die de constructieve integriteit waarborgen en waarvan de werking verloren kan gaan bij temperatuurbelasting, zoals stempels in toeritten (knik, pons etc.). In deze gevallen dienen de gevolgen van temperatuurbelasting wel te worden beschouwd.

Het te kiezen betonmengsel moet daarnaast ongevoelig zijn voor doorgaand afspatten onder invloed van brandbelasting. Het gaat er hierbij om dat na de eerste afspatting, geen voortgaand proces ontstaat waarbij het beton laagje na laagje verdwijnt. Dit dient te worden aangetoond, bijvoorbeeld aan de hand van testen.

Voor de overkapping Leidsche Rijn was de brandduur in de vraagspecificatie verkort tot 1 uur (behalve bij dienstgebouw en middenkanalen met kabels); dit omdat de gevolgen van het falen van deze overkapping, gebouwd op het maaiveld en 100% boven de grondwaterstand, aanzienlijk minder zullen zijn dan bij een tunnel gelegen onder een vaarweg.

Voor de verdiepte ligging in de A4 nabij Leiderdorp is het deel naast het aquaduct voorzien van een horizontaal geluidscherm (de luifel). Voor deze luifel is een bestendigheid tegen een Hydrocarbon brand van 1 uur geëist; voor de hoofdconstructie echter 2 uur. Dit verschil heeft ook weer als achtergrond het verschil in gevolgen van het falen voor deze 2 constructiedelen.

Een ander voorbeeld is een kerend wandje waar, bij falen, alleen wat grond op de vluchtstrook terecht komt en kan worden overwogen geen enkele brandwerendheidseis te stellen.

Spoortunnels

Voor spoortunnels wordt in OVS00201 [24] onder eis 3.1.1.12 vermeld dat de brandwerendheid met betrekking tot bezwijken ten minste 120 minuten moet bedragen op basis van de standaard temperatuur volgens de bovengenoemde RWS-brandkromme. De eisen 3.1.1.19 en 20 geven verdere details betreffende de brandwerendheid. Voor nieuwbouw wordt de brandwerendheid gezocht in het beton, maar er moet wel mogelijkheid zijn brandwerend beplating aan te brengen, zodat dat eventueel alsnog kan geschieden na een brand.