Om de draagkracht van bestaande betonconstructies te verzekeren worden deze bij renovaties soms verstevigd met behulp van stalen stroken, gelijmde (koolstof-)wapening, e.d. De vraag stelt zich dan: wat in geval van brand? Dienen deze verstevigingen brandwerend beschermd te worden?
Waarom het beton versterken?
Het versterken van betonconstructies wordt veelal toegepast bij renovaties en de noodzaak ervan vindt zijn oorzaak meestal in:
-
-
Wijzigingen van de functie en het gebruik van het gebouw (functieverandering, maken van openingen, hogere belasting, enz.)
-
Beschadigingen en degradaties van de betonconstructie (mechanische beschadigingen, wapeningscorrosie, enz.)
-
Een foutief ontwerp en/of uitvoering (foutieve berekening, foutieve plaatsing, enz.)
-
Er bestaan verschillende systemen op de markt voor het versterken van betonconstructies. Men kan bijvoorbeeld gebruik maken van staalplaten die met een epoxylijm en/of mechanische verankering bevestigd worden op de bestaande betonconstructies. Hierbij is het soms noodzakelijk om deze bijkomend mechanisch te bevestigen. Daarnaast wordt veelal gebruik gemaakt van vezelcomposiet-epoxylijmsystemen die verlijmd worden op de te versterken betonconstructie.
Wat in geval van brand?
Een ingenieursbureau kan op basis van de accidentele belastingscombinatie volgens de Eurocode bepalen of de wapeningsstrippen moeten bijdragen aan het draagvermogen van het betonnen element (d.w.z. dat zij niet mogen loskomen) bij brand. In sommige gevallen hoeven de wapeningsstrippen immers in geval van brand geen bijdrage te leveren aan het draagvermogen, maar heeft het oorspronkelijke betonnen element mogelijks alsnog bijkomende bescherming nodig om de interne krachten van de accidentele belastingscombinatie bij brand op te nemen.
We onderscheiden de volgende mogelijke gevallen:
- De betonconstructie is voldoende brandwerend
- De bestaande betonconstructie moet bijkomend brandwerend beschermd worden
- De versterking dient brandwerend beschermd te worden
De betonconstructie is voldoende brandwerend
Op basis van EN 1992-1-2 (Eurocode 2) kan er nagegaan worden of de betonconstructie voldoende brandwerend is gedurende een bepaalde tijd. Hiervoor kan men gebruik maken van de getabelleerde waarden voor vloeren, wanden, kolommen en balken. In functie van de vereiste tijdsduur zijn er in de tabellen enerzijds minimale betondiktes opgenomen om te beantwoorden aan de compartimenteringseis (scheidend vermogen – EI). Anderzijds wordt er ook een minimale wapeningsasafstand opgelegd om het dragend vermogen (R) te verzekeren.
In de praktijk zal men bijgevolg moeten nagaan of het betonnen element voldoende dik is en of de wapeningsasafstand voldoende groot is om het goede gedrag van de betonconstructie bij brand te garanderen.
De bestaande betonconstructie moet brandwerend beschermd worden
Als uit punt 1 blijkt dat de reële wapeningsasafstand kleiner is dan deze opgenomen in de getabelleerde waarden van de EN 1992-1-2, zal men een bijkomende brandwerende bescherming moeten aanbrengen. Deze bescherming zal er onder andere moeten voor zorgen dat het wapeningsstaal niet te veel opwarmt. Om het beton te beschermen kan men bijvoorbeeld gebruik maken van plaatmaterialen, brandwerende verf, spuitpleister, e.d. Het aangewende beschermingsmateriaal wordt beproefd volgens de norm EN 13381-3. Hieruit zal blijken in welke dikte het brandwerend materiaal toegepast moet worden om het tekort aan beton te compenseren.
Voorbeeld:
Een in één richting dragende bestaande betonnen vloer met een dikte van 140 mm dient een brandweerstand REI 120 te behalen. Uit onderzoek blijkt dat de wapeningsafstand slechts 10 mm bedraagt. Op basis van tabel 5.8 uit EN 1992-1-2 dient deze vloer een minimale dikte te hebben van 120 mm en moet de wapeningsasafstand minimaal 40 mm bedragen. In dit geval is de vloer voldoende dik, maar is de wapeningsasafstand niet gerespecteerd. Er is namelijk 30 mm beton te kort. Dit houdt in dat de bescherming, die aangebracht wordt, een minimale equivalente betondikte moet hebben van 30 mm.
De wapeningsstrippen dient brandwerend beschermd te worden
Wanneer de wapeningsstrippen ook bijdragen aan het opnemen van de belasting in geval van brand, zullen deze eveneens brandwerend beschermd moeten worden. Hierbij zal de bevestiging een cruciale rol spelen.
Verlijmde en mechanisch bevestigde staalplaten
Wanneer de betonconstructie versterkt wordt met staalstrips, die mechanisch bevestigd en verlijmd worden, kan het in geval van brand voldoende zijn dat enkel de staalstrip mechanisch bevestigd blijft. In dat geval moeten de staalstrip en zijn bevestiging brandwerend beschermd worden. De beschermingsdikte zal dan functie zijn van de profielfactor en de kritieke staaltemperatuur. De kritieke staaltemperatuur kan berekend worden of men kan een waarde bij ontstentenis uit EN 1993-1-2 (Eurocode 3) gebruiken, namelijk 540°C voor liggers, 500°C voor kolommen en 350°C voor voorgespannen elementen.
Kritieke staaltemperatuur
Verlijmde versterking
Wanneer de verlijmde wapeningsstrippen ook in geval van brand hun functie dienen te vervullen, zal men ervoor moeten zorgen dat de temperatuur van de lijm niet hoger wordt dan zijn temperatuurbestendigheid (glastemperatuur van de lijm (Tg)). Deze is doorgaans gelegen tussen 40°C en 80°C. Bij hogere temperaturen zal de lijm verweken en zal de hechting haar sterkte verliezen, waardoor de krachten niet meer overgedragen kunnen worden naar de wapeningsstrippen. Om te vermijden dat in geval van brand de temperatuur ter hoogte van de lijmlaag te hoog oploopt, zal er een brandwerende bescherming aangebracht moeten worden. Hiervoor worden veelal brandwerende platen aangewend.
Hoewel er geen specifieke norm bestaat voor het testen van wapeningsstrippen, kan men evenwel aan de hand van proeven volgens EN 1363-1 “Brandwerendheidstesten - Deel 1: Algemene vereisten” en/of de reeks EN 1365 nagaan of de interfacetemperatuur tussen het plaatmateriaal en de wapeningstrips voldoende laag blijft, namelijk onder de glastemperatuur bij een brandblootstelling volgens de ISO 834 brandcurve.
Online tools
Promat ontwikkelde twee online tools. Met de Selector App vindt u het perfecte Fire Stopping product. De Promat Structural Protection Calculator is geschikt om de beschikbare Promat-oplossingen te vinden voor de bescherming van staal tegen brand.
Technische documentatie
Vind alle product datasheets, prestatieverklaringen, installatiehandleidingen, brochures, … die u nodig heeft om de klus te klaren.
