Brandwerendheid van slanke stalen plaatliggers in industriehallen

Een stalen plaatligger is een hoog I-profiel samengesteld uit stalen platen die aan elkaar worden gelast of gebout. Stalen plaatliggers kunnen geplaatst worden als dakligger in industriehallen. Het toepassen van een stalen plaatligger in plaats van een raatligger of vakwerkligger kan in economisch opzicht de optimale keuze zijn. Door het verhogen van de maximale lijfslankheid van liggers kan het staal efficiënter in de doorsnede worden geplaatst. Er zijn echter redenen om kritisch naar de brandwerendheid van slanke plaatliggers te kijken. De redenen waarom aangenomen mag worden dat een ligger met hogere lijfslankheid negatieve gevolgen heeft voor de brandwerendheid zijn: \u95 De profielfactor van de stalen plaatligger zal worden verhoogd. Door een snellere opwarming zal de kritieke staaltemperatuur eerder worden bereikt waardoor de ligger relatief snel zal bezwijken; \u95 Vanwege stabiliteitsproblemen is het aannemelijk dat de kritieke staaltemperatuur van plaatliggers met hoge lijfslankheid tijdens een brand snel zal worden bereikt. In dit afstudeeronderzoek zijn de gevolgen van het slanker maken van het lijf van stalen plaatliggers voor de brandwerendheid onderzocht. In het kader van dit onderzoek is gekeken naar een stalen plaatligger toegepast als dakligger in een industriehal. Een hoge lijfslankheid zal, zoals is aangetoond in dit onderzoek, veelal leiden tot een hoge profielfactor (Am/V). De standaard-brandwerendheid van stalen plaatliggers met een profielfactor groter dan 250 m-1 is minder dan 10 minuten (en volgens de werkhypothese zoals gesteld in het verslag onvoldoende). Voor zeer slanke plaatliggers kan een profielfactor groter dan 350 m-1 worden verwacht. Dit is dus onvoldoende om zonder aanvullende voorzieningen veilig te kunnen worden toegepast in een industriehal. Het is noodzakelijk om kritisch te kijken naar de brandwerendheid van stalen plaatliggers met hoge lijfslankheid. Door een model op te stellen van een meer realistisch verloop van de temperatuur in een brandcompartiment is vast gesteld welke tijd de staaltemperatuur onder de kritieke staaltemperatuur van doorsnedeklasse 4 profielen zal blijven. In dit onderzoek is het verloop onderzocht van de temperatuur in een groot brandcompartiment (35m breed, 40m lang, 8m hoog). Aangetoond is dat de tijd voor het bereiken van de kritieke staaltemperatuur sterk afhankelijk is van de uitbreidingsnelheid van de brand. De branduitbreidingssnelheid wordt gekarakteriseerd door de tijd waarin de oppervlakte van de brand gegroeid is tot een oppervlakte met een effectieve hoeveelheid warmte afgifte van 1 MW, de zogenaamde tijdconstante (t?). Een lage tijdconstante betekent een snelle branduitbreiding. In het gekozen brandcompartiment wordt de kritieke staaltemperatuur (van 350 °C) bereikt na 20 minuten (na ontsteking) bij een tijdconstante (t?) van 160 seconden. Bij deze tijdconstante hebben de gebruikers (volgens een vastgestelde werkhypothese) voldoende tijd om uit het gebouw te vluchten, en de brandweer het gebouw te doorzoeken. Indien de industriehal wordt gevuld met materialen waarbij een hogere tijdconstante moet worden aangenomen, kan een brandwerendheid worden verwacht van meer dan 20 minuten. Aanbevolen wordt om stalen plaatliggers met grote lijfslankheid in de hoofddraagconstructie van industriegebouwen te accepteren met in achtneming van het volgende. Voor bouwaanvragen van industriehallen waar een t? ? 160 seconden verwacht wordt, dient de ontwerper aan te tonen dat de constructie een minimale standaard-brandwerendheid bezit van 10 minuten.Design and ConstructionCivil Engineering and Geoscience