Hoe bepaal ik brandveiligheid gevel?

Tekst: ing. Frank de Groot, met medewerking van ir. P.H.E. (Peter) van de Leur en ing. Gert-Jan van Leeuwen

Gevelbrand in 2017 bij de Grenfell Tower in Londen. Foto: Wikimedia.

Een belangrijk risico van een gevelbrand over gevels van meerdere brandcompartimenten is een snelle branduitbreiding naar veel brandcompartimenten tegelijk. Dit in tegenstelling tot gangbare branduitbreiding binnen een gebouw, die via brandscheidingen één of hoogstens enkele brandcompartimenten tegelijk bedreigt. De brandveiligheid van een gevel verdient dus extra aandacht. In de praktijk blijkt de bepaling van de die brandveiligheid echter lastig: ‘De bouwpraktijk probeert de brandvoortplantingsprestaties van een gevel vaak te onderbouwen met de prestaties van de afzonderlijke bouwproducten waaruit de gevelconstructie is opgebouwd. Het Bouwbesluit stelt echter eisen aan de gevelconstructie als geheel. Dit is een principieel probleem’, lezen we in de whitepaper Brandveiligheid Gevels van DGMR.
De brandvoortplanting over het buitenoppervlak van een gevel hangt niet alleen af van het product zichtbaar aan de buitenzijde, maar ook van de onderliggende lagen en constructies en de wijze waarop deze aan elkaar bevestigd zijn. De meeste gevelconstructies zijn opgebouwd uit meerdere bouwproducten: buitenbekleding, folie, spouw, isolatie, binnenspouwblad, bevestigingsrails en -beugels. De onderliggende lagen en constructies bepalen mede hoe hard de gehele constructie brandt. Dat kan positief zijn, door bijvoorbeeld warmte snel naar onbrandbare onderlagen af te voeren. Maar het kan ook negatief zijn, als gemakkelijk brandbare achterliggende producten bij de brand betrokken raken. De opbouw bepaalt ook hoe en hoe snel de brand de constructie binnen dringt, bijvoorbeeld via naden tussen afwerkingsplaten of door spleten en scheuren die ontstaan in het oppervlak als gevolg van de verhitting.

Gevelbrand Grenfell Tower

In het kort schetsen we nog even de belangrijkste oorzaken van de gevelbrand in de Grenfell Tower. De toren van 24 bouwlagen is in 1974 opgeleverd. In 2016 is een renovatie afgerond waarin de plint van het gebouw is heringedeeld (9 appartementen extra). Het gebouw is toen voorzien van nieuwe kozijnen en is uitwendig geïsoleerd met PIR-isolatie en ACM (aluminium composiet materiaal) panelen.
In het ontwerp is eerst uitgegaan van een PIR-isolatie Celotex FR (UK Class 0), afwerking zink composiet panelen (VMZ composite, brandklasse B-s1,d0 ) en cavity barriers (brandbarrières of branddammen). De realisatie was uiteindelijk afwijkend, onder andere door een bezuinigingsronde: PIR Celotex RS, afwerking Reynobond ACM PE (brandklasse E, bron: cstb classificatiedocument) en horizontale cavity barriers. Deze steenwol strips hebben een bij brand opschuimende strip die genoeg ruimte overlaat voor ventilatie en waterafvoer, maar bij verhitting opschuimt en zo de spouw dichtzet en deze als het ware compartimenteert. Deze strips zijn doorgezet over de gevelkolommen. Verder zijn verticale cavity barriers ter plaatse van woningscheidingen toegepast.
Het toepassen van ACM-panelen met de veel slechtere brandklasse E in plaats van B is ongetwijfeld het belangrijkste deel van de oorzaak van de snelle branduitbreiding via de gevel (zoals ook bevestigd in latet onderzoek). Ook blijken de horizontale fire stops/cavity barriers niet effectief te zijn geweest om de snelle verspreiding omhoog te stoppen. Ook zijn er aanwijzingen dat de steenwolstroken op de uitwendige kolommen niet goed op elkaar aansloten (geen product-, maar een uitvoeringskwestie), waardoor verticale schoorstenen ontstonden waarin de vlammen zich gemakkelijk omhoog konden voortplanten. Over deze hoogte liep dat mogelijk op tot orkaansnelheid (≥ 120 km/uur). De vraag is echter of dit nog wel speelde, gezien het gemak waarmee de brand zich uitbreide over het oppervlak. De brandbare isolatie (voornamelijk PIR, op sommige plaatsen Fenol) speelde ook een rol, alsmede de aansluiting van de kozijnen en de Aluglaze infill panelen in de raamkozijnen.
Probleem was verder dat de blusstralen van standaardmaterieel van de brandweer een maximale hoogte van ruwweg zo’n 30 meter halen. Dus als de brand boven die hoogte begint is van buitenaf niets te beginnen; hetzelfde geldt als de brand lager begint maar tot boven 30 meter is gekomen als de brandweer start met blussen. Bovendien is een gevelconstructie bedoeld om water te weren, zodat als de brand achter de gevelbekleding langs omhoog kruipt, de brandweer daar niets tegen kan doen. Kortom, de gevel moet op grote hoogte inherent bestand zijn tegen de reëel mogelijke ontstekingsscenario’s: ook zonder hulp door de brandweer mag bij die scenario’s geen snelle brandvoortplanting over een grote oppervlakte en hoogte plaatsvinden. De reëel mogelijke scenario’s zijn:

1. uitslaande vlammen uit raam woning;
2. brandende vuilcontainer op de begane grond tegen de gevel aan.

Vluchtroutes vol rook

Door de hitte sprongen op hogere verdiepingen de ramen en sloeg de brand naar binnen. Door onder andere het vluchten van bewoners (zowel via de trap als de liften) kwamen trappenhuis en hallen vol te staan met rook, die door de ontoereikende rook/warmte-afvoer niet adequaat kon worden verwerkt. Mede daardoor en het niet of moeizaam kunnen bereiken van de droge blusleiding, kon de brandweer op grotere hoogte ook vrijwel niet van binnenuit blussen.

Bouwbesluit 2012

Het Bouwbesluit stelt eisen aan de weerstand tegen branddoorslag en brandoverslag (WBDBO) tussen ruimten, bepaald volgens NEN 6068. Voor geveldelen tot 2,5 meter en boven de 13 meter ten opzichte van meetniveau is bij nieuwbouw brandklasse B volgens NEN-EN 13501-1 voorgeschreven, voor overige geveldelen een klasse C of D.
De bijdrage aan de brandvoortplanting van een constructie wordt bepaald in de SBI-test (Single Burning Item, NEN-EN 13823). Deze test bepaalt de eigenschappen van een product, of van een gevelsysteem opgebouwd uit één of meer gevelproducten, zo veel mogelijk in hun werkelijke toepassing. Het brandgedrag van een bouwproduct aan de binnenzijde van een geventileerde spouw kan echter sterk afwijken van het brandgedrag van datzelfde product aan de vrije buitenzijde. Dat komt door het vermogen van een brand aan de gevel, de trek in de spouw en de interactie met overige materialen in en aan de overzijde van de spouw. Het gedrag in de spouw is met de standaard testmethode niet goed te bepalen, omdat niet alle openingen naar de spouw in de proefopstelling kunnen worden opgenomen.
De bijdrage aan de brandvoortplanting van een gevelconstructie wordt in de SBI-test bepaald met een proefstuk waarin de gevelopbouw, binnen de beperkingen van de proefstukomvang, zo goed mogelijk is nagebootst. Helaas geldt dat niet voor de aansluitingen op aangrenzende constructieonderdelen in de gevel, zoals een raamkozijn. Dit laatste is belangrijk waar deze aansluitingen in de praktijk verbindingen zijn met de buitenlucht. Het zijn dan vaak de plaatsen waar vlammen de constructie in en uit kunnen. Voor een realistische klassering zouden de aansluitingen daarom in het proefstuk van een test moeten worden opgenomen, en wel zo dat zij door de testbrand worden belast. Deze effecten zijn één reden waarom een gevel die is samengesteld uit klasse B-producten nog geen constructie hoeft op te leveren met een B-klasse.
 

* fl is de brandklasse voor vloeren.

Optellen brandklassen?

Redeneren vanuit de brandklasse van elk product apart kan door de geschetste problematiek gemakkelijk tot de verkeerde conclusie leiden:

• B plus B is B? Een gemakkelijk brandbare PE-folie bijvoorbeeld kan, als die redelijk dun is, klasse B halen omdat de vrijkomende warmte klein is. In een gevelconstructie met de folie tussen andere klasse B brandbare componenten kan de brandende folie de overige producten aansteken, waardoor meer warmte vrijkomt dan bij de beproeving van de afzonderlijke producten, en de combinatie slechter scoort dan B.
• A1 plus E is A1? Een gevelconstructie met een gemetseld buitenblad zonder openingen naar de achterliggende spouw en gemakkelijk brandbare isolatie erachter. Het buitenblad schermt achterliggende componenten zo goed af voor de brand, dat zij bij blootstelling aan de voorzijde niet kunnen bijdragen aan de brandvoortplanting. Dat kan echter geen A1 opleveren, omdat voor A1 ook alle lagen van een gelaagd product apart aan een eis moeten voldoen. Het gevelpakket kan wel gemakkelijk voldoen aan B.
• A1 plus E is E? Een gevelconstructie met een gemetseld buitenblad met openingen naar de spouw erachter, en gemakkelijk brandbare isolatie erachter. Het buitenblad schermt achterliggende componenten niet goed af voor de brand, zodat zij kunnen bijdragen aan een snelle brandvoortplanting. A1 plus E kan dus ook E zijn.
• A1 plus A2 is B? Een gevelconstructie samengesteld uit A1- en A2-producten levert een B-klasse gevel of beter; daarvoor is geen test nodig.

Foto: Wikimedia. Markering: DGMR.

Detail A. Het brandgedrag van de gevel was veel slechter dan verwacht op basis van de brandklasse B die in de planningsfase was voorzien.

Conclusies

Het Bouwbesluit stelt eisen aan de brandklasse voor ‘een zijde die grenst aan de buitenlucht’. Dit wordt niet zelden geïnterpreteerd als: ‘de buitenzijde van de gevel moet aan een minimale brandklasse voldoen’. Bij een geventileerde spouwgevel gaat deze vlieger niet op, omdat niet alleen de buitenschil, maar ook de spouwmaterialen in contact staan met de buitenlucht. Wanneer een brand via de openingen de spouw bereikt, kunnen spouwmaterialen mee verbranden en tot een grotere warmteontwikkeling leiden. Het afkeurcriterium voor een bepaalde klasse wordt eerder bereikt. Dat maakt de classificatie op brandvoortplanting een constructie-eigenschap en geen materiaaleigenschap zoals veel bouwkundigen en leveranciers van bouwmaterialen denken.
DGMR is van mening dat de wettelijke eisen voor hoog-risico gebouwen zouden moeten worden aangepast, bijvoorbeeld door een ‘maatwerk SBI-test’ te eisen en voor de hoogste risico’s zelfs een grote schaal test. Welke gebouwen dat betreft, is nader te bepalen. Brandveilig Bouwen Nederland (BBN) pleit in de Essentiële Bouwkundige Controlepunten 2020 ook voor een systeemtest op grote schaal, zoals de Engelse ‘BS8414’. Deze test met een hoogte van minimaal 8 meter en een vermogen van circa 3000 kW (SBI-test is slechts 30 kW!). ‘Op korte termijn wordt dit hopelijk een Europese test’, aldus BBN. De gedachte hierachter is dat bij een geteste hoogte van 8 meter het behaalde resultaat ook mag gelden voor meerdere verdiepingen (zonder hoogte beperking). Het classificatie document omschrijft de opbouw van het systeem waarbij opgemerkt moet worden dat de in het werk aangebrachte gevel overeen moet komen met de geteste gevelopbouw dus inclusief aansluitingen, doorvoeren, bevestiging en de positie van de cavity barriers.
Het gebruik van producten met een brandgedrag (op materiaalniveau) van enkel A1 en A2 is geen garantie dat de gevel, laat staan het gehele gebouw brandveilig is. Brandoverslag via de gevelopeningen, en branddoorslag via grote openingen die vroeg in de brand ontstaan kunnen ook bij toepassing van alleen klasse A1 producten tot snelle branduitbreiding en daarmee tot gevaarlijke situaties leiden. Brandveiligheid is afhankelijk van veel meer factoren dan de gevelmaterialen alleen.
Voor een inschatting (geen bewijs!) van de brandklasse van een gevelsysteem zijn de volgende vuistregels te geven:

• Isolatie en gevelbekleding, allebei klasse B, geeft een gevelconstructie van misschien klasse B, maar mogelijk slechts klasse C.
• Isolatie klasse A met gevelbekleding klasse B, geeft waarschijnlijk een gevelconstructie klasse B.
• Hetzelfde geldt voor isolatie klasse B en gevelbekleding klasse A!

Informatie over de auteurs:
Ing. Frank de Groot is hoofdredacteur van BouwTotaal. Ir. P.H.E. (Peter) van de Leur is adviseur bij DGMR. Ing. Gert-Jan van Leeuwen is kwartiermaker bij het Instituut voor Bouwkwaliteit en voormalig directeur van de Vereniging Bouw- en Woningtoezicht Nederland. Ook is hij auteur van de artikelenserie over Grenfell Tower in Bouwkwaliteit in de Praktijk. Dit artikel is een bewerking van het artikel ‘Optellen brandklassen gevelproducten vraagt visie’, in Bouwkwaliteit in de Praktijk nummer 1, 2020.