Kantoren
Draagconstructies
Gevels
Wanden
Tools BmS
Hallen
Draagconstructies
Gevels
Wanden
Tools BmS
Woningen
Draagconstructies
Gevels
Wanden
Tools BmS
Hoogbouw
Draagconstructies
Gevels
Wanden
Tools BmS
Parkeergarages
Draagconstructies
Gevels
Wanden
Tools BmS

Hoogbouw

Rembrandttoren, Amsterdam FSE-studie

In de jaren ’90 was de Rembrandttoren het eerste gebouw met een staalskelet dat in Nederland de 100 m-grens passeerde. Aanleiding voor staalskeletbouw waren de korte bouwtijd, het geringe constructiegewicht en de beperkte constructiehoogte.

Constructie

Het staalskelet bestaat uit verdiepinghoge kolommen in de gevelzone (HE- en HD-profielen) en liggers (HE 280AA) met staalplaat-betonvloeren. Op de kantoorverdiepingen overspannen de liggers 9 m van kern tot gevel. De kern is van gestort beton.

Brandveiligheid

Uitgangspunten

Voor gebouwen boven 70 m gaf (en geeft) het Bouwbesluit geen prestatie-eisen. Bovendien ontbraken richtlijnen als ‘Brandveiligheid in hoge gebouwen’ (SBR, 2005). =. Om bezwijken van de toren te voorkomen, werd 120 minuten brandwerendheid geëist voor de hoofddraagconstructie en 60 minuten voor de vloeren, in combinatie met onder meer sprinklers, brandmelding (volledige detectie door rookmelders), brandslaghaspels, blussysteem voor brandweer, brandweerliften en noodverlichting. De kolommen en liggers zijn bekleed met 20 mm brandwerende plaat. In de cannalures van de vloeren is om de 0,6 m een wapeningsstaaf gelegd.

Aanpak alternatieve studie

Als onderdeel van zijn afstudeeronderzoek ‘Brandveilig ontwerpen van hoogbouwconstructies’ aan de TU Delft in 2001, ontwikkelde Pascal Steenbakkers een alternatieve aanpak van de brandveiligheid, volgens het natuurlijk-brandconcept.

Met het computerprogramma DIANA is een FE-model van het constructiesysteem ontwikkeld. Hierin is een volledig ontwikkelde, natuurlijke brand in een representatief brandcompartiment gesimuleerd. Als brandcompartiment is de 21ste verdiepingsvloer van de Rembranddtoren gemodelleerd: een ononderbroken kantoorruimte van 32,4x32,4 m, exclusief kern en inclusief gevelkolommen. Juist op deze verdieping zouden de kolommen het meest onder brand te lijden hebben.

De brandontwikkeling is gemodelleerd in het programma Ozone. De resultaten hiervan vormden de input voor het FE-model.

Resultaten

Uit de berekeningen blijkt dat de vloeren en liggers de vereiste 120 minuten brandwerendheid óók halen zonder aanvullende brandwerende bescherming. Dat brengt een kostenbesparing van naar schatting 540.000 Euro met zich (prijspeil 2001). Het beschermen van de gevelkolommen (via 20 mm Promatect) blijft echter nodig.

Ook is aangetoond dat bij brand – als gevolg van de herverdeling van belastingen – extra hoge spanningen ontstaan in het betondek van de vloerdelen bij de hoekkolommen. Om bezwijken, maar ook afspatten van beton te voorkomen, zijn hier extra voorzieningen noodzakelijk, bijvoorbeeld door ter plaatse van de aansluitingen extra wapening in cannelures van de vloer aan te brengen . Bij een analyse op componentenniveau zou dit nooit boven water zijn gekomen.

Düsseldorfer Stadttor, Duitsland

  • 72,55 m hoog, 19 bouwlagen (kantoor), grondvlak: 51x68 m
  • start bouw: 1995, oplevering: 1997
  • FSE – componentenbenadering met natuurlijke brand

De Düsseldorfer Stadstor rust op de wanden van de snelwegtunnel die toegang verleent tot een nieuw stedelijk promenadegebied aan een oever van de Rijn. Het poortgebouw telt twee torens van 16 lagen met een gezamenlijke drielaagse bovenbouw, ‘de zolder’.

Constructie

De draagconstructies van de torens bestaan uit betonnen vloeren (15 cm dik) met overspanningen van 2,5 tot 4,6 m. Ze dragen de verticale belastingen af op staal-betonliggers die 7,5 tot 7,6 m overspannen. De kolommen zijn vervaardigd uit stalen buizen: 40, 50 of 90 cm in diameter en gevuld met beton. De zwaarst belaste kolommen krijgen extra steun van een staalprofiel in de buis. De afvoer van horizontale krachten komt voor rekening van een Z-vormig staalskelet: drie verdiepinghoge vakwerkliggers in combinatie met 70 m hoge vakwerktorens. Dit systeem wordt bijgestaan door twee U-vormige trappenhuizen uit gestort beton, onderling verbonden met stalen vakwerkportalen. De portalen in de gezamelijke bovenbouw sturen de horizontale krachten uit het midden van het gebouw.

Brandveiligheid

Uitgangspunten

Het brandveiligheidsconcept voor de hoogbouw stoelt op behoud van de gewenste transparantie, niet verstoord door dichte gevelwanden. Gekozen is voor een sprinklerinstallatie met de koppen vlakbij de gevels en een beveiligde rookafvoersysteem. De routes naar de U-vormige vluchttrappenhuizen zijn kort gehouden. Door deze actieve beveiligingsmaatregelen werd een eis van 90 minuten brandwerendheid voor de hoofddraagconstructie bedongen.

Aanpak

Aan de hand van de Eurocode 4 – Staal-betonconstructies (EN 1994) zijn de opwarming en het gedrag van de constructiecomponenten bij een natuurlijke brand bepaald. Hierbij zijn de effecten van de sprinkler- en rookafvoerinstallatie meegewogen en vluchtwegen en –voorzieningen meegewogen. De analyses werden verzorgd door het Instituut voor Staalconstructies aan de Universiteit van Hannover, aangevoerd door Prof.dr.ing. W. Klingsch.

Resultaat

Op grond van de natuurlijke brandanalyses zijn alle buiskolommen gevuld met beton. De liggers die tot de hoofddraagconstructie behoren, zijn toegerust met beton tussen de flenzen.   De secundaire liggers zijn voorzien van (profielvolgend) spuitpleister óf omtimmerd met gipsplaat. De verticalen in de vakwerken zijn gevuld met beton, omdat ze zowel horizontale als verticale belastingen opnemen. De horizontalen en diagonalen hebben tót de vierde eveneens een betonvulling, daarboven blijven ze onbeschermd.

De galerijen die naar de liften leiden, spelen geen rol bij het vluchten tijdens brand en zijn daarom onbeschermd uitgevoerd. Hetzelfde geldt voor de staalconstructie die de lobbyverdieping draagt. Op de 19e verdieping blijft de staalconstructie zonder bescherming, omdat hier uitsluitend installaties aanwezig zijn.

  • Brandveiligheidsadvies: Instituut voor Staalconstructies, Universiteit van Hannover (Prof.dr.ing. W. Klingsch)
  • Architectuur: Overdiek, Petzinka und Partner
  • Constructief ontwerp: Stahlbau Lavis
  • Toelichting FSE
Louis Braillelaan 80      2719 EK  Zoetermeer      Tel: +31(0)88 353 12 12      Contact      Disclaimer      Sitemap
Bouwen met Staal  © 2017      Uitvoering: Bruikman Reclame  +  LinkmasterMonkey