Sterkte bij brand van metselwerk: Beoordeling van het gedrag en de eisen voor brandveiligheid

Published by Redactie on september 6, 2025 | Category metselwerk

Inleiding

De veiligheid van gebouwen bij brand is een essentieel onderdeel van het bouwproces, zowel bij nieuwbouw als bij renovatie. Een centrale rol in deze veiligheid speelt de brandweerstand van constructieelementen, met name de zogeheten “sterkte bij brand”. Deze term beschrijft de tijdsduur gedurende welke een constructie, zoals een muur of staalconstructie, haar draagkracht behoudt tijdens een brand. Voor metselwerk is dit een cruciale eigenschap, aangezien metselwanden vaak een belangrijke rol spelen in de compartimentering van gebouwen en als dragende elementen fungeren. Het doel van dit artikel is om op basis van de beschikbare bronnen een uitgebreide analyse te geven van de sterkte bij brand van metselwerk. De focus ligt op de bepaling van de brandweerstand, de invloed van materiaalkeuze, constructieve opzet en de vereisten die hiermee samenhangen. De informatie is gebaseerd uitsluitend op de in de bronnen verstrende gegevens, met aandacht voor technische specificaties, normatieve vereisten en praktische toepassingen.

Brandweerstand en bepaling van sterkte bij brand bij metselwanden

De brandweerstand van een muur wordt gedefinieerd als de tijdsduur gedurende welke de muur haar functie behoudt tijdens een brand. Bij metselwanden speelt dit vooral in verband met de behoud van draagkracht (sterkte bij brand) en de weerstand tegen branddoorslag en brandoverslag (WBDBO). Volgens de bronnen is de sterkte bij brand de maatgevende factor voor de bepaling van de brandweerstand. De norm NEN 6069 wordt gebruikt voor het bepalen van deze eigenschap door midd van gestandaardiseerde brandproeven. De resultaten worden vastgelegd in een combinatie van vier criteria: R (sterkte), E (dichtheid), I (isolatie) en W (warmtestraling). Voor metselwerk is het criterium R, de sterkte bij brand, het maatgevende criterium. De laagste waarde van deze vier criteria bepaalt de eindwaarde van de brandweerstand. Bij metselwanden is de maximale warmtestraling (W) niet maatgevend, omdat de temperatuurverhoging in de muur niet tot een significante straling leidt die het risico op brandverspreiding verhoogt.

De testresultaten van metselwanden zijn afhankelijk van de samenstelling van het materiaal. Volgens bron [1] zijn de resultaten voor massief kalkzandsteen, ongeacht of het gemetseld of gelijmd is, gelijk. Er is geen verschil tussen standaard kalkzandsteen en Hoogbouwelementen® in termen van brandweerstand. De tests zijn voor een groot deel uitgevoerd aan de hand van stootvoegloos verlijmde vellingblokken met kopprofilering. Dit betekent dat de metselwanden in een grote mate zijn gebaseerd op een constructie waarbij de stootvoegen niet verlijmd hoeven te worden, mits er geen eisen zijn voor luchtdichtheid of geluidsisolatie. Deze oplossing verlaagt de bouwkosten en vereenvoudigt het bouwproces. Voor wanden met een hoogte van 3 meter of meer geldt dat de benodigde dikte voor de vereiste brandweerstand wordt bepaald in het Adviesblad Brandwerendheid. Hiermee wordt een duidelijk kader gegeven voor de keuze van dikte en materiaal op basis van de vereiste brandweerstand.

Materiaalkeuze en eigenschappen van metselwerk

De sterkte bij brand van metselwerk is afhankelijk van de eigenschappen van zowel de metselstenen als de mortel. Volgens bron [4] moet de hechting tussen de mortel en de metselsteen geschikt zijn voor de voorgenomen toepassing. Dit is een cruciale voorwaarde, omdat een gebrek aan hechting leidt tot vroegtijdig falen bij hoge temperaturen. De keuze van het juiste materiaal is dus niet alleen een kwestie van sterkte onder normale omstandigheden, maar ook van betrouwbaarheid bij brand. De karakteristieke waarde van de buigtreksterkte van metselwerk moet worden bepaald op basis van proeven. De twee belangrijkste methoden voor het meten van deze waarde zijn de vierlijnsbuigproef (NEN-EN 1052-2) en de hefboomproef (NEN-EN 1052-5). De resultaten van deze proeven zijn de basis voor de berekening van de brandweerstand. In plaats daarvan kunnen ook resultaten uit proeven die specifiek voor het project zijn uitgevoerd of uit bestaande gegevensbanken afkomstig zijn, worden gebruikt, mits zij betrouwbaar zijn en aan de normen voldullen.

Metselwerk moet voldoen aan de eisen van NEN-EN 1996-1-1 en de daarbij horende Nationale Bijlage in Nederland. Deze norm stelt eisen aan de kwaliteit van het metselwerk en de samenstelling van de materialen. De buigtreksterkte van metselwerk is een belangrijk kenmerstuk voor het gedrag bij brand. Het is belangrijk op te merken dat de karakteristieke waarde van de korteduur-buigtreksterkte van metselwerk kan worden gebruikt voor de bepaling van de sterkte bij brand, mits de juiste proeven zijn uitgevoerd. Dit betekent dat een constructie niet automatisch minder sterk is bij hoge temperaturen, mits de juiste materiaalkeuze en bouwtechniek worden toegepast.

Eisen voor brandweerstand in woningbouw

Voor woningbouw zijn er duidelijke eisen voor de vereiste brandweerstand, afhankelijk van de hoogte van het gebouw. Volgens bron [1] geldt dat voor gebouwen vanaf een hoogte van 5 meter een brandweerstand van 60 minuten is vereist. Voor gebouwen vanaf 7 meter stijgt deze eis naar 90 minuten, en voor gebouwen die hoger zijn dan 13 meter is een brandweerstand van 120 minuten vereist. Deze eisen zijn gebaseerd op de tijd die nodig is om alle bewoners veilig uit het gebouw te halen en de hulpdiensten veilig hun werk te laten doen. De hoogte die wordt gebruikt voor de bepaling van de eis is het hoogste verblijfsgebied in het gebouw. Dit betekent dat zelfs als een dakverhoging of verdieping wordt aangelegd, de hoogte vanaf het hoogste leefgedeelte bepalend is.

Deze eisen gelden niet alleen voor wanden, maar ook voor andere elementen zoals vloeren en dakconstructies. Voor wanden die onderdeel uitmaken van de hoofdraagconstructie of die dienen als scheidingsmuur tussen brandcompartimenten, is het belangrijk om rekening te houden met de eis van 60 minuten WBDBO (weerstand tegen branddoorslag en -overslag). Deze eis geldt ook voor kozijnen, wandaansluitingen en doorvoeringen. De muur moet dus niet alleen zijn draagkracht behouden, maar ook voorkomen dat de brand via de muur verspreidt. De combinatie van sterke wanden, goede afsluitingen en juiste afwerkingen is daarom essentieel voor de algemene brandveiligheid.

Brandgedrag van staalconstructies in vergelijking met metselwerk

Ter vergelijking met metselwerk is het nuttig om het gedrag van staalconstructies bij brand te beschrijven, omdat beide materialen veelvuldig worden gebruikt in de bouw. Staal is een onbrandbaar materiaal dat niet verbrandt en geen rook of warmte vrijmaakt. Toch neemt de sterkte van staal af vanaf een temperatuur van 400 °C. De vloeigrens daalt geleidelijk af, en bij een bepaalde temperatuur – de kritieke temperatuur – bezwijkt de constructie, omdat de spanningen in het profiel het niveau van de daalsnelheid van de vloeigrens bereiken. Deze kritieke temperatuur is afhankelijk van de belastinggraad, oftewel de verhouding tussen de belasting bij brand en de maximale draagkracht bij kamertemperatuur.

De opwarmsnelheid van het staal is bepalend voor de bereikbare brandweerstand. Als het staal langzaam opwarmt, blijft de temperatuur lager en kan de constructie langer zijn draagkracht behouden. In het geval van de bruggebouwen in Den Haag, waar de staalconstructies buiten het gebouw zijn aangebracht en dus minder direct aan het vuur worden blootgesteld, blijft de temperatuur na 120 minuten op 320 °C. Dit is ver onder de kritieke temperatuur van 550 °C, waardoor de constructie ongekend kan blijven. Deze berekeningen zijn gemaakt op basis van het natuurlijke verloop van brand en zijn een voorbeeld van hoe technisch ontwerp de noodzaak van een bescherming kan verminderen of elimineren.

Bescherming van staalconstructies bij brand

Hoewel ongekende staalconstructies soms voldoende zijn om de vereiste brandweerstand te halen, zijn er situaties waarin een bescherming nodig is. De meest voorkomende oplossingen zijn brandwerende coatings, beplatingen en mortels. Bron [3] noemt verschillende merken en producten die hiervoor geschikt zijn. Voor coatings zijn dit bijvoorbeeld Hensotherm (410 Ks en 421 Ks), PPG (Steelguard), Aalterpaint (Firetex) en Nulifire (FX 5002). Voor beplatingen zijn er producten van Promat (Promatect 100 en H), Siniat (Pregyfeu A1 H1), Gyproc (Glasroc F), Knauf (Fireboard), Rockwool (Conlit Steelprotect P) en Firetect (C en A). Voor mortels zijn er Mercor (Tecwool F), Cafco (MANDOLITE®) en Monokore. Deze materialen werken door warmte af te vangen of de opwarming van het staal te vertragen. De keuze van het juiste beschermingsmateriaal hangt af van de vereiste brandweerstand, de belasting op het profiel en de opbouw van de constructie.

Toepassing in praktijkvoorbeelden

Een voorbeeld van een effectief ontwerp zonder extra bescherming is het bruggebouw in Den Haag. Hier zijn de staalconstructies buiten het hoofdgebouw geplaatst en op een afstand van de gevel, waardoor ze niet direct aan de hitte van de brand worden blootgesteld. Door een nauwkeurige berekening van de opwarmsnelheid is aangetoond dat de temperatuur na 120 minuten lager is dan de kritieke temperatuur, waardoor de constructie voldoet aan de eis van 120 minuten brandweerstand zonder extra bekleding. Dit voorbeeld toont aan dat slimme constructietoevoeging en technisch ontwerp een kostenefficiënte oplossing kunnen zijn.

Voor metselwanden geldt dat de dikte van de muur de voornaamste factor is voor de bereikbare brandweerstand. Voor hoge gebouwen met een hoogste verblijfsruimte boven de 13 meter is een muur van minimaal 120 minuten brandweerstand vereist. Dit vereist een zorgvuldige selectie van materiaal en een nauwkeurige planning van de metselwerker. De keuze voor stootvoegloos verlijmd metselwerk met kopprofilering verlaagt de kans op vroegtijdig falen, omdat de krachten gelijkmatiger worden verdeeld.

Belang van regelgeving en normen

Alle hier besproken aspecten zijn gebaseerd op geldende normen en regelgeving. De belangrijkste normen zijn NEN 6069 (beproeving en klassering van de brandwerendheid van bouwdelen), NEN-EN 1991-1-2 (belasting bij brand), NEN-EN 2 (brandklassen) en NEN-EN 1996-1-1 (ontwerp van metselwerk). Deze normen geven richtlijnen voor het ontwerp, de proeven en de eisen die moeten worden gehaald. Daarnaast zijn er nationale bijlagen, zoals in Nederland, die aanvullende eisen stellen. Deze zijn cruciaal voor de juridische toepasbaarheid van een bouwproject.

Conclusie

De sterkte bij brand van metselwerk is een fundamenteel aspect van de brandveiligheid in gebouwen. De beschikbare bronnen tonen duidelijk aan dat de keuze van materiaal, de dikte van de muur, de kwaliteit van de hechting tussen metselsteen en mortel, en de constructieve opzet allemaal essentieel zijn voor het halen van de vereiste brandweerstand. Voor woningbouw stijgt de eis van 60 tot 120 minuten afhankelijk van de hoogte van het gebouw, terwijl metselwanden met een hoogte van 3 meter of meer een specifieke dikte moeten hebben. De sterkte bij brand is het maatgevende criterium, terwijl de andere criteria (E, I, W) ook relevant zijn, maar minder invloed hebben op het draagvermogen. In vergelijking met staal is metselwerk minder gevoelig voor snelle temperatuurstijging, maar vereist een nauwkeurige planning en uitvoering. De toepassing van gestandaardiseerde proeven en de nalezing van nationale en Europese normen zijn cruciaal voor een betrouwbaar en veilig bouwproject. De praktijkvoorbeelden uit Den Haag en andere projecten tonen aan dat slimme oplossingen en nauwkeurige berekeningen de noodzaak van extra bescherming kunnen verminderen of elimineren.