Simulatie van de gevolgen van autobranden

34
1 2011 Bouwfysica
Simulatie van de gevolgen
van autobranden
Thermische belasting op en opwarming van constructiedelen
Autobranden in parkeergarages kunnen grote gevolgen hebben, wanneer de brandweer bij een
repressieve inzet veel hinder ondervindt van de hete rook. Recentelijk zijn we hieraan herinnerd
door de brand in parkeergarage De Appelaar te Haarlem waar een inzet van de brandweer niet
mogelijk was. Wanneer een brand in een parkeergarage niet of moeilijk bestreden kan worden, kan
dit grote gevolgen hebben voor de constructie van het gebouw. Hierdoor kan de stabiliteit van de
constructie ernstig worden aangetast. Modellen voor brandsimulaties kunnen worden ingezet om
de gevolgen van een autobrand te simuleren. Hiermee kan bijvoorbeeld aangetoond worden dat
een brandweer bij aankomst voldoende zicht heeft op de brand. Ook kunnen simulaties worden
ingezet om bij extreme brandscenario’s de gevolgen van de optredende temperaturen op de
constructie te onderzoeken. Door de combinatie van brandsimulaties en simulatiemodellen van de
constructie kan de integriteit van constructies bij brand gedetailleerd worden onderzocht.
Onderzocht is welke modellen gebruikt kunnen worden om de gevolgen van een brand goed te
voorspellen.
ir. D.W.L.(Daan) Jansen,
DHV, Eindhoven
Dit artikel is geschreven naar aanleiding van het afstudeeronderzoek van de auteur van de postgraduate studie
Fire Safety Engineering, faculteit Ingenieurswetenschappen, Universiteit Gent. Het afstudeeronderzoek is uitgevoerd onder begeleiding van prof. dr. ir. Bart Merci, prof.
dr. ir. Luc Taerwe en dr. ir.-arch. Emmanuel Annerel.
Definitie van brandscenario’s
Om de gevolgen van een autobrand op de constructie te
kunnen bepalen, moet een brandscenario worden vastgesteld. Invloedsparameters die het brandscenario bepalen
zijn onder andere het aantal auto’s dat bij de brand
betrokken is, de wijze waarop de brand zich uitbreidt
naar andere auto’s en het vermogen dat vrijkomt bij een
brandende auto. In Nederland wordt bij onderzoeken
naar de gevolgen van brand in termen van rookverspreiding, temperatuurontwikkeling en stralingsintensiteiten
veelal uitgegaan van de ontwikkeling van het brandvermogen volgens de referentiebrand zoals deze is gedefini-
1a
eerd door TNO [1][2][3]. Een zelfde soort brandkromme
is opgenomen in addendum 1 in de Belgische Norm
NBN S21-208-2 [4] en de Europese conceptnorm
EN 12101-11 [5]. Een andere veel gebruikte vermogenscurve is gebaseerd op onderzoek door de Europese Gemeenschap voor Kolen en Staal (EGKS) naar de gevolgen van
autobranden voor constructies [6]. De curven van TNO
en de EGKS laten een vergelijkbaar verloop zien, waarbij
de ontwikkeling aanvankelijk langzaam verloopt, waarna
versneld het maximale vermogen wordt bereikt. Bij de
TNO-curve bedraagt het maximale vermogen 6 MW, welke aanhoudt gedurende 3 minuten. Bij de EGKS-curve is
sprake van een piekwaarde van 8,3 MW. Na het bereiken
van het maximum vermogen dooft bij beide vermogenscurves de brand aanvankelijk snel en na enige tijd vertraagd. In figuur 1 zijn de beide ontwikkelingen van het
brandvermogen in combinatie met de onderliggende
metingen weergegeven.
1b
Gemeten ontwikkeling van het brandvermogen bij een aantal proeven en de voorgestelde referentiecurve uit het onderzoek van (a) TNO
[1] en (b) de EGKS [6]
34_40_Jansen.indd 34
15-03-2011 13:46:25
•
brandveiligheid
2a
Bouwfysica 1 2011
35
2b
Ontwikkeling van het brandvermogen bij (a) brandscenario 1 en (b) brandscenario 2
Uit onderzoek weten we dat branden in parkeergarages
vrijwel altijd beperkt blijven tot maximaal zes auto’s [6]
[8][9]. Uit in 1997 uitgevoerd onderzoek naar 327 autobranden in Parijs is bekend dat in 97,9% van de voorvallen maximaal 4 auto’s bij de brand betrokken raakten [7].
In Nederland wordt bij onderzoeken naar de gevolgen
van autobranden veelal uitgegaan van een brandscenario
met drie brandende auto’s [2][3]; aangenomen wordt dat
voor het ontstaan van het maximale brandvermogen de
brandweer aanwezig is en de brand kan blussen. Ervaringen uit het verleden hebben echter ook geleerd dat de
omvang van branden soms aanzienlijk groter kan zijn.
Onder andere de volgende branden zijn hierbij het noemen waard:
– 2002 51 auto’s bij brand bij Verhuurbedrijf te Schiphol
– 2002 12 auto’s bij brand onder woongebouw aan de
Nolenshof te Geleen
– 2006 6 auto’s bij brand onder woongebouw aan de
Lloydsstraat te Rotterdam
– recentelijk (2010) 26 auto’s bij brand in parkeergarage
de Appelaar te Haarlem
Bij alle genoemde branden is de constructie in meer of
mindere mate beschadigd geraakt, maar zijn geen slachtoffers gevallen. Bij autobranden in parkeergarages zijn
slechts zelden slachtoffers te betreuren.
Bij ontwerpbrandscenario’s waarbij meerdere auto’s branden, moet ook vastgesteld worden wanneer de brand
overslaat naar de volgende auto. Onderzoeken hebben
laten zien dat dit veelal 8 tot 15 minuten duurt [1][6].
Toch zijn er ook aanwijzingen dat dit veel sneller kan
gebeuren [10]. Uit recent onderzoek door BRE in Engeland is gebleken dat het verspreiden van brand naar andere auto’s kan gebeuren bij felle branden waarbij in de
nabijheid van de brandhaard temperaturen van ongeveer
1000°C kunnen ontstaan. Hierbij is het ook mogelijk dat
de brandhaard lege parkeerplaatsen kan overslaan [9].
Voor de felheid van de brand is behalve het moment
waarop de brandhaard verspreidt, ook de snelheid van
belang waarmee de brand in een auto zich ontwikkelt,
nadat deze auto bij de brandhaard betrokken is geraakt.
Bij het vaststellen van het brandscenario volgens het
onderzoek van EGKS verloopt de ontwikkeling van de
brand in een auto, nadat deze bij de brandhaard betrokken is geraakt, sneller [6]. Het duurt hierbij 5 minuten
minder lang voordat het vermogen van 1,4 MW is bereikt.
Voor het onderzoek naar simulatiemogelijkheden en de
gevolgen van autobranden is gebruik gemaakt van twee
34_40_Jansen.indd 35
3
Schematisch model van de parkeergarage die gebruikt is voor de
simulatie van beide brandscenario’s
brandscenario’s met zes auto’s. Alleen in uitzonderlijke
situaties zijn branden gerapporteerd waar meer dan 6
auto’s volledig uitbranden. Brandscenario 1 gaat uit van
een langzaam uitbreidende brand. De brand breidt zich
hierbij uit naar één zijde. Dit gebeurt steeds na 15 minuten. De ontwikkeling van het brandvermogen van één
auto is bij dit brandscenario gebaseerd op de Belgische
norm. Brandscenario 2 is afgeleid van het onderzoek naar
de brand in de parkeergarage aan de Lloydsstraat te Rotterdam [10]. De brand breidt zich hier sneller uit naar
twee zijden. In figuur 2 is de ontwikkeling van het brandvermogen van beide brandscenario’s weergegeven. Als
gevolg van de verschillen tussen de beide brandscenario’s, is de ontwikkeling van het maximale vermogen van
de brandscenario’s sterk afwijkend. Bij brandscenario 1
blijft het maximale vermogen van de brand beperkt tot
minder dan 8 MW. Bij brandscenario 2 is het maximale
vermogen veel hoger. Door het grotendeels gelijktijdig
branden van de eerste drie auto’s bedraagt het maximale
vermogen bij brandscenario 2 ruim 22 MW.
Beide brandscenario’s zijn gebruikt om de thermische
belasting op constructies te onderzoeken. Hiervoor zijn
de brandscenario’s toegepast in een fictieve parkeergarage
[8]. De parkeergarage is 22,5 m lang en 17,0 m breed en
2,6 m hoog. In figuur 3 zijn de geometrie van de ruimte
en de posities van de auto’s weergegeven. Aan de voorzijde van de ruimte is een opening aanwezig van 8,0 meter
breed en 2,6 meter hoog. Door deze opening is natuurlijke ventilatie mogelijk. Er zijn geen voorzieningen voor
mechanische ventilatie aanwezig. Bij brandscenario 1
begint de brand bij auto 1 en branden de auto’s in de
volgorde van nummering (1-2-3-4-5-6). Bij brandscenario 2 begint de brand in het midden bij auto 3 en verspreidt zich vervolgens naar twee zijden (3-2-4-1-5-6). De
wanden, de vloer, het plafond en de kolommen zijn van
beton. Bij de simulaties is warmteoverdracht naar de constructiedelen in rekening gebracht.

15-03-2011 13:46:26
36
1 2011 Bouwfysica
4
5a
Resultaten van de simulaties van brandscenario 1 met OZone en
CFAST in de parkeergarage
Simulatie van autobranden
Bruikbaarheid van zonemodellen
Zonemodellen kunnen gebruikt worden om branden te
simuleren. Ze gaan uit van een simplistische voorstelling
van de werkelijkheid, waardoor snel resultaten kunnen
worden verkregen. Door de vereenvoudigingen zijn ze
ook slechts in een beperkt domein bruikbaar. Om te
onderzoeken of zonemodellen bruikbaar zijn voor de
simulatie van autobranden zijn simulaties uitgevoerd met
de zonemodellen OZone en CFAST. In figuur 4 zijn de
resultaten van de simulaties met brandscenario 1 met beide zonemodellen weergegeven. Van de simulaties met
CFAST is de gemiddelde temperatuur van de hete rooklaag weergegeven. Van de simulaties met OZone zijn in
de figuur zowel de resultaten van de gemiddelde temperatuur van de hete rooklaag als van het zogenaamde ‘localised fire model’ weergegeven. Het localised fire model
kan in OZone gebruikt worden om de opwarming van
constructiedelen nabij de brandhaard te berekenen.
Opvallend in figuur 4 is dat de met OZone berekende
gemiddelde temperatuur van de rooklaag aanzienlijk lager
is dan berekend met CFAST. Doordat de zonemodellen de
gemiddelde temperatuur van de rooklaag voorspellen, kan
geen inzicht verkregen worden in de thermische belasting
van de constructie. Ook de resultaten van het localised
fire model van OZone zijn lager dan verwacht wordt
(900°C tot 1200°C) [1][7][9]. Na ongeveer 105 minuten
wordt de berekening van OZone afgebroken omdat de
dikte van de rooklaag op dit moment dunner is geworden
dan 2 cm.
Met behulp van CFAST kan een ruimte onderverdeeld
worden in een aantal compartimenten. Tussen de compartimenten kunnen openingen worden aangebracht. Hierdoor is uitwisseling van warmte en rook tussen de compartimenten mogelijk. De fictieve parkeergarage is met
behulp van CFAST verdeeld in 15 compartimenten. Deze
indeling sluit aan bij de verdeling die ontstaat als gevolg
van de aanwezige kolomstructuur (zie figuur 3). Hierdoor
staan steeds twee auto’s in één compartiment. Auto’s 1
en 2 staan in compartiment 2, auto’s 3 en 4 staan in compartiment 3 en auto’s 5 en 6 staan in compartiment 4.
Daarnaast is de parkeergarage ook verdeeld in 30 compartimenten. Hierdoor staan alle auto’s in een apart compartiment. In figuur 5a en 5b zijn de berekende temperaturen
van de hete rooklagen in de compartimenten waar de
auto’s staan geparkeerd weergegeven. Door de verdeling
van de parkeergarage in kleinere compartimenten stijgt de
temperatuur van de (lokale) rooklaag. Toch resulteert
deze aanpak ook niet in de verwachte hoge temperaturen.
34_40_Jansen.indd 36
5b
Resultaten van de simulaties met CFAST bij verdeling van het
compartiment in (a) 15 en (b) 30 compartimenten
6
Schematische 3D voorstelling van het model van de parkeergarage in FDS
CFD simulaties
Met CFD simulaties kunnen branden meer realistisch
worden gesimuleerd. Hierdoor is het mogelijk de lokale
thermische belasting en de invloed hiervan op constructiedelen gedetailleerd te voorspellen. Om de thermische
belasting op de constructie nauwkeurig te simuleren en
informatie te verkrijgen over de lokaal optredende temperaturen, is gebruik gemaakt van het CFD model Fire
Dynamics Simulator (FDS 5.4.1, Windows 64 bit). FDS
maakt gebruik van het LES turbulentiemodel.
Bij de opening aan de voorzijde van de parkeergarage is
het rekendomein uitgebreid om de gevolgen van de randcondities op de resultaten te minimaliseren. Het rekenraster bestaat uit een uniform raster met ruim 620.000 cellen
van 125 x 125 x 100 mm3. In figuur 6 is de geometrie van
het model weergegeven. De auto’s worden voorgesteld
door adiabatische volumes van 1,75 x 4,00 x 1,00 m3,
waarbij de brandhaard is gemodelleerd door het vermogen aan de bovenzijde vrij te stellen.
Door het gebruikte CFD model wordt de warmteoverdracht door straling in rekening gebracht met de ‘Finite
Volume Method’. Voor de absorptie van stralingswarmte
door gassen wordt gebruik gemaakt van het ‘gray gas
model’. In de berekeningen wordt standaard 35% van de
energie door straling vrijgesteld. Het rookpotentieel
bedraagt 0,01 kg per kg verbrande stof.
15-03-2011 13:46:27
•
brandveiligheid
Bouwfysica 1 2011
7a
7b
7c
7d
7e
7f
37
Temperatuurverdeling onder het plafond bij brandscenario 1 wanneer de autobranden het maximale vermogen afgeven, respectievelijk
(a) 19, (b) 34, (c) 49, (d) 64, (e) 79 en (f) 94 minuten na het begin van de brand
Simulatie resultaten
De simulatie met de beide brandscenario’s resulteert in
sterk verschillende thermische belastingen op de plafondconstructie. Brandscenario 1 resulteert achtereenvolgens
in hoge temperaturen direct boven de brandende auto’s.
Doordat de brand relatief langzaam naar de volgende
auto’s overslaat, is de afmeting van het gebied met de
hoge temperaturen beperkt. Op grotere afstand van de
brandhaarden is de opwarming onder het plafond beperkt
(< 300°C). In figuur 7 zijn de temperaturen onder het
plafond na 19, 34, 49, 64, 79 en 94 minuten weergegeven,
wanneer het brandvermogen van de auto’s achtereenvolgens maximaal is.
8a
8b
8c
8d
8e
8f
Bij de simulatie van brandscenario 2 is duidelijk het effect
van de snelle uitbreiding van de brand aan het begin
waarneembaar. Doordat de brand bij de middelste auto
begint, zeer snel overslaat naar de naastgelegen auto’s en
de snellere ontwikkeling van de brand bij de tweede en
volgende auto’s, zijn de optredende temperaturen hoger
en is het gebied waarin de hoge temperaturen gelijktijdig
optreden groter dan bij brandscenario 1. Wanneer de eerste drie auto’s gedoofd zijn, ontstaan er twee gebieden
met hoge temperaturen. Verder weg van de brandhaard
zijn de optredende temperaturen hoger dan bij brandscenario 1. In figuur 8 zijn de optredende temperaturen onder
het plafond na 25, 27, 29, 39, 41 en 53 minuten weergegeven, wanneer het brandvermogen van auto’s maximaal is.

Temperatuurverdeling onder het plafond bij brandscenario 2 wanneer de autobranden het maximale vermogen afgeven, respectievelijk
(a) 25, (b) 27, (c) 29, (d) 39, (e) 41 en (f) 53 minuten na het begin van de brand
34_40_Jansen.indd 37
15-03-2011 13:46:33
38
1 2011 Bouwfysica
9a
10a
9b
10b
Optredende temperaturen bij (a) brandscenario 1 en (b) brandscenario 2 onder het plafond, midden boven de auto’s
In de CFD modellen zijn onder het plafond, midden
boven de auto’s, de optredende luchttemperaturen vastgesteld met zogenaamde ‘thermokoppels’ in het model. In
figuur 9 zijn de resultaten hiervan weergegeven. Bij
brandscenario 1 is duidelijk het effect van de achtereenvolgens brandende auto’s zichtbaar. De hoogst optredende temperatuur onder het plafond is hierbij iets hoger dan
1130°C. Bij brandscenario 2 is duidelijk zichtbaar dat de
hoge temperaturen boven alle auto’s meer gelijktijdig
optreden. De brand duurt aanzienlijk korter en de hoogst
optredende temperatuur bij dit brandscenario is ongeveer
1160°C.
Lokale opwarming van de constructie en
reductie van de druksterkte van beton
Door de resultaten van de CFD simulaties te gebruiken,
kan de opwarming van de constructie worden onderzocht. Met behulp van de lokaal optredende temperaturen
onder het plafond is onderzocht hoe de opwarming van
een massief betonnen vloerconstructie bij de twee brandscenario’s verloopt. Hiervoor is gebruik gemaakt van het
warmtetransportmodel Voltra (versie 6.1w). Het model is
gevalideerd met behulp van de Eurocodes [12]. Het model
bestaat uit een massief betonnen plaat van 300 mm dik,
welke aan de onderzijde uniform wordt opgewarmd. Voor
de berekening van de opwarming is de thermische belasting bij beide brandscenario’s boven auto 3 gebruikt,
zoals weergegeven in figuur 9.
In de figuren 10a en 10b is de opwarming bij beide brandscenario’s afhankelijk van de afstand tot het verhitte
oppervlak van de constructie weergegeven. In de figuren
is duidelijk zichtbaar dat het effect van de opwarming
afhankelijk is van de afstand tot de rand. Doordat het
moment waarop auto 3 brandt bij beide brandscenario’s
verschilt, verschilt ook het moment waarop de hoogste
temperaturen ontstaan bij beide brandscenario’s. Bij
brandscenario 1 is het effect van het branden van auto 2
en 4 zichtbaar door de kleinere pieken links en rechts van
34_40_Jansen.indd 38
10c
Opwarming van de vloerconstructie boven auto 3 op verschillende afstanden tot de rand bij (a) brandscenario 1, (b) brandscenario 2 en (c) als gevolg van de standaard brandkromme
de hoogste. Ter vergelijking is in figuur 10c ook de opwarming van de constructie als gevolg van de ISO 834 standaard brandkromme weergegeven.
In figuur 11 is de opwarming van de vloerconstructie bij
beide brandscenario’s vergeleken met de opwarming van
de constructies bij opwarming volgens de standaard
brandkromme. Voor een goede vergelijking valt het begin
van de standaard brandkromme samen met het moment
van vlamoverslag bij de brandscenario’s. Bij scenario 1 is
dit het moment waarop het vermogen van de eerste auto
zich naar het piekvermogen ontwikkelt. Bij brandscenario
2 is dit het moment waarop de tweede auto bij de brand
betrokken raakt. De grafieken laten zien dat tot 20 mm
diepte de opwarming bij beide brandscenario’s sneller
verloopt dan de standaard brandkromme. Op grotere
diepte verloopt alleen de opwarming als gevolg van
brandscenario 2 nog sneller. Wanneer betonconstructies
sneller opwarmen, kunnen grotere inwendige spanningen
optreden. Als gevolg van het sneller verdampen van
vocht in diepere lagen in de constructie is de kans op het
spatten van beton bij snellere opwarming groter.
Als gevolg van de opwarming van beton neemt de sterkte
van het materiaal af. Met de berekende opwarming in de
vloerconstructie is de reductie van de druksterkte volgens
Eurocode 2 bepaald. In figuur 12 is de reductie van de
15-03-2011 13:46:34
•
brandveiligheid
Bouwfysica 1 2011
11a
11b
11c
11d
39
Ontwikkeling van de temperaturen in de massief betonnen plafondconstructie boven auto 3 bij de brandscenario’s en de standaard
brandkromme (a) aan het oppervlak en (b) 10 mm (c) 20 mm en (d) 40 mm diepte
druksterkte van beton bij de opwarming midden boven
auto 3 bij brandscenario 2 weergegeven. Ter vergelijking
is eveneens de reductie van de druksterkte als gevolg van
de standaard brandkromme weergegeven. Bij brandscenario 2 resteert op 10 mm diepte na ongeveer 35 minuten
minder dan de helft van de originele druksterkte van het
beton. In de grafiek is de lijn onderbroken weergegeven
wanneer de temperatuur op 10 mm diepte hoger wordt
dan 500°C. Bij berekeningen wordt bij opwarming hoger
dan 500°C er veelal vanuit gegaan dat dit deel van de
constructie geen krachten meer kan opnemen. Op 20 mm
diepte daalt de sterkte tot 80% van de originele sterkte.
Het verloop van de sterktereductie laat ook een herstel
zien wanneer de constructie afkoelt. In werkelijkheid zal
het beton direct na een brand niet herstellen. Slechts na
langdurige bewaring van het materiaal, in een vochtige
atmosfeer, kan enig herstel optreden. Het getoonde herstel
is onrealistisch in deze korte tijdspanne.
Uit de weergegeven resultaten blijkt dat de twee gebruikte
brandscenario’s resulteren in een snellere stijging van de
temperaturen in de constructie dan de standaard brandkromme. Doordat de betonnen constructie thermisch
traag is en de brand in de auto’s na verloop van tijd
dooft, is dit effect op grotere diepte kleiner of niet waarneembaar. Parallel aan de snelle opwarming van het
materiaal dicht bij het oppervlak resulteert dit in een zeer
snelle reductie van de druksterkte van beton.
In de praktijk resulteert een autobrand meestal in het
spatten van beton wanneer de vlammen direct de constructie opwarmen. Door het spatten van beton komt
regelmatig de wapening in het beton bloot te liggen en
wordt de doorsnede van de constructie kleiner. Hierdoor
worden oorspronkelijk dieper gelegen materiaallagen
direct aan de brand blootgesteld, waardoor de opwarming
op grotere diepte sneller verloopt. Om de gevolgen van dit
effect goed te kunnen voorspellen is nader onderzoek
34_40_Jansen.indd 39
12
Reductie van de druksterkte van het betonnen plafond op verschillende dieptes als gevolg van de opwarming van de constructie boven auto 3 bij brandscenario 2 en blootstelling aan de
standaard brandkromme
nodig naar de gevolgen van het spatten van beton en de
mogelijkheden om hiermee rekening te houden bij de
bepaling van de opwarming van constructies.
Dit onderzoek naar de opwarming van constructies
beperkt zich tot de lokale opwarming van de constructie.
Met de gebruikte modellen kan geen inzicht worden verkregen in de (globale) mechanische respons van de constructie. Om inzicht te krijgen in de gevolgen van autobranden voor constructies en constructiedelen kan met
thermisch-mechanische modellen van de constructie worden onderzocht hoe de constructiedelen opwarmen en
vervormen en welke inwendige spanningen ontstaan.
Wanneer in een dergelijk model ook effecten als bijvoorbeeld het spatten van beton in rekening worden gebracht,
kan de thermisch-mechanische respons van constructies
realistisch voorspeld worden.
Conclusies
Autobranden blijven statistisch gezien vaak beperkt tot
één auto. Wanneer de temperaturen hoog oplopen en
straling van de brandhaard groot is, kan de brand zich
uitbreiden naar nevenstaande auto’s. Wanneer een inzet
van de brandweer verhinderd wordt, kan de brand zich

15-03-2011 13:46:35
40
1 2011 Bouwfysica
langdurig ontwikkelen waardoor veel auto’s betrokken
kunnen raken en grote schade aan de constructie kan ontstaan. Simulatiemodellen kunnen gebruikt worden om de
gevolgen van autobranden te onderzoeken. Voor een analyse van de gevolgen van autobranden in parkeergarages
moet bij het vaststellen van het brandscenario een aantal
uitgangspunten worden vastgesteld:
– Het aantal auto’s dat bij de brand betrokken is.
– De ontwikkeling van het brandvermogen van één
auto.
– De snelheid waarmee een brand zich verspreidt naar
andere auto’s.
– De ontwikkeling van het brandvermogen van de auto
nadat deze door bij de brand betrokken raakt.
Zonemodellen kunnen gebruikt worden om branden te
simuleren. Door de karakteristieke afmetingen van parkeergarages en een afwijkend validatiedomein van zonemodellen zijn ze niet zondermeer bruikbaar in parkeergarages. Door de gebruikte theorie bij zonemodellen kan
geen inzicht verkregen worden in de lokaal optredende
hoge temperaturen. Ook het localised fire model van
OZone resulteert in een onderschatting van de temperaturen boven de brandhaard.
Met CFD modellen kan nauwkeuriger inzicht worden verkregen in de gevolgen van branden. De gepresenteerde
resultaten laten zien dat wanneer vlamoverslag lang
duurt, slechts in een klein gebied boven de brandende
auto’s de temperaturen zeer hoog kunnen worden. Wanneer de brand snel verspreidt naar andere auto’s, nemen
de afmetingen van de brandhaard toe en ontstaan in een
groot gebied onder het plafond hoge temperaturen. Het
verloop van de lokale temperaturen onder het plafond is
bij de verschillende scenario’s vergelijkbaar, ondanks dat
de ontwikkeling van het branden verschillend is.
Uit de studie naar de opwarming van de constructie blijkt
dat de brandscenario’s zorgen voor een snellere opwarming dan de standaard brandkromme. Doordat de betonnen constructie thermisch traag is en de brand in de
auto’s na verloop van tijd dooft, is dit effect op grotere
diepte in de constructie kleiner. Parallel aan de snelle
opwarming van de constructie verloopt de reductie van
druksterkte van beton aan het oppervlak zeer snel en dieper in de constructie langzamer en is deze minder
extreem. Hierdoor kunnen betonnen constructiedelen
boven de brandhaard eerder bezwijken dan we op basis
van de brandproeven met de ISO 834 brandkromme zouden verwachten. In massieve vloerconstructies kunnen
krachten ook worden herverdeeld als lokaal de constructie de krachten niet meer kan opnemen, waardoor oppervlakkige opwarming niet altijd hoeft te leiden tot bezwijken.
Dit onderzoek beperkt zich tot de lokale opwarming van
de constructie. Met de gebruikte modellen kan geen
inzicht worden verkregen in vervormingen in de con-
34_40_Jansen.indd 40
structie. Om inzicht te krijgen in de gevolgen van autobranden kan met thermisch-mechanische modellen van
de constructie worden onderzocht hoe de constructie­
delen opwarmen en vervormen en welke inwendige spanningen ontstaan. Wanneer in een dergelijk model ook
effecten als bijvoorbeeld het spatten van beton in rekening worden gebracht kan de thermisch-mechanische respons van constructies realistisch voorspeld worden. n
Bronnen
 [1] van Oerle N.J., Lemaire A.D., van de Leur P.H.E.,
Effectiviteit van stuwkrachtventilatie in gesloten parkeergarages, Brandproeven en simulatie, TNO Centrum voor
Brandveiligheid, Rijswijk, 1999
 [2] NVBR/LNB, Praktijkrichtlijn (aanvullende) Brandveiligheidseisen op het Bouwbesluit voor Mechanisch geventileerde parkeergarages met een gebruiksoppervlakte groter
dan 1000 m², 2002
 [3] NNI, NEN 6098 - Rookbeheersingssystemen voor
mechanisch geventileerde parkeergarages, 2e ontwerp,
Nederlands Normalisatie Instituut, Delft, februari 2010
 [4] NBN, NBN S 21-208-2/A1:2008 - Brandbeveiliging
in gebouwen - Ontwerp van rook- en warmteafvoersystemen (RWA) van gesloten parkeergebouwen, Addendum 1,
bijlage B (informatief) - RWA door horizontale mechanische
verluchting - Validatie van een RWA-systeem door CFD-berekening, 2008
 [5] CEN, prEN/TS 12101-11, Smoke and heat control
systems - Part 11: Design, installation & commissioning
requirements for enclosed car parks, second draft,
PROVISIONAL DRAFT based on document CEN TC191
SC1 WG9 N044, 16 februari 2009
 [6] Schleich J.B., Cajot L.G., Pierre M., Brasseur M.,
Development of design rules for steel structures subjected
to natural fires in closed car parks, CEC Agreement 7210SA/211/318/518/620/933, ProfilARBED-Recherches,
Luxemburg, 1997
 [7] Joyeux D., Kruppa J., Cajot L.G., Schleich J.B., van
de Leur P.H.E, Twilt L., Demonstration of real fire tests in
car parks and high buildings, CTICM, ARBED recherches,
TNO, 30 juni 2001
 [8] Li Y., Spearpoint M., Analysis of vehicle statistics in
New Zealand parking buildings, Fire Technology, Vol. 43,
No. 2, 2007, pp. 93-106
 [9] Shipp M., Fraser-Mitchell J., Chitty R., Cullinan R.,
Crowder D., Clark P., Fire Spread in Car Parks; a summary
of the CLG/BRE research programme and findings, BRE,
2009
 [10] de Feijter M.P., Breunese A.J., Onderzoek brand
parkeergarage Lloydstraat, Rotterdam, rapport nr.
2007-Efectis-R0894, 2007
 [11] Bamonte P., Felicetti R., Fire Scenario and
structural behaviour of undeground parking lots exposed to
fire, proc. of int. conf. Application of Structural Fire
Engineering, 2009
 [12] NNI, NEN-EN 1992-1-2 Eurocode 2: Ontwerp en
berekening van betonconstructies - Deel 1-2, incl.
NB:2007 en C1:2008, Delft, april 2005
15-03-2011 13:46:36