Ingenieurmäßige Nachweisverfahren bieten Antworten

Zur Beurteilung, wie sich Rauch und Temperatur bei möglichen Brandereignissen im Gebäude ausbreiten, kommen computerbasierte numerische Brandsimulationen zur Anwendung. Die speziell für die Brandsimulation entwickelten Programme modellieren die strömungsmechanischen und thermodynamischen Vorgänge eines Gebäudebrandes im Hinblick auf die brandschutztechnische Zielsetzung. Diese Modellierung umfasst den zugrundeliegenden Brandprozess sowie die Ausbreitung von Feuer und Rauchgasen.
Numerische Brandsimulationen ermöglichen somit beispielsweise realitätsnahe Aussagen über die

• zeitliche und räumliche Ausbreitung der Rauchgasschicht
• zeitliche und räumliche Temperaturverteilung
• Temperaturbeanspruchung von Bauteilen
• Strömungsverhältnisse
• optische Dichte und Sichtweite und weiterer relevanter Größen.

 

Durch die Anwendung von Ingenieurmethoden des Brandschutzes in einer frühen Projektphase erreichen wir eine frühzeitige Einschätzung zur Genehmigungsfähigkeit, erarbeiten wirksame und kosteneffiziente Entrauchungskonzepte und/oder führen einen Nachweis der Wirksamkeit von Entrauchungskonzepten bzw. für die Einhaltung der objektbezogenen Schutzziele wie z. B. die Begehbarkeit der Flucht- und Rettungswege durch.

Auch hier bieten die ingenieurmäßigen Nachweisverfahren des Brandschutzes innovative Lösungsmöglichkeiten in Form von simulationsgestützten Entfluchtungsanalysen (Räumungssimulationen), mit welchen die Leistungsfähigkeit von Flucht- und Rettungswegkonzepten objektspezifisch bewertet und nachgewiesen werden kann.

Sinfiro setzt speziell für diesen Anwendungsfall entwickelte Computerprogramme ein, bei denen jede Person individuell und der Grundriss detailliert abgebildet wird. Mittels dieser Computerprogramme wird der Ablauf einer Gebäudeevakuierung simuliert, wonach die Auslastung einzelner Rettungswege analysiert und optimiert werden kann. Die Bewegung der Personen sowie die Wechselwirkung mit der baulichen Anlage werden auf Grundlage von empirischen Untersuchungen, Beobachtungen und der Auswertung von Schadensfällen in Form von vereinfachten Algorithmen mit Hilfe eines rechnerischen Personenstrommodells abgebildet.

Entfluchtungsanalysen (Räumungssimulationen) werden erfolgreich eingesetzt:

• zur Ermittlung der Gesamträumungszeit bzw. der Räumungszeit von Teilbereichen (Wie lange dauert es, bis alle Personen in Sicherheit sind?/ Wie viele Personen sind zu welcher Zeit in Sicherheit?)
• baulicher Anlagen statistisch zu erfassen und unter Berücksichtigung von sicherheitstechnischen Aspekten zu bewerten
• zur Ermittlung der erforderlichen Rettungsweg- und Ausgangsbreite bzw. der Optimierung der Rettungswegführung in Gebäuden oder bei Großveranstaltungen
• zur Erstellung von Räumungskonzepten (organisatorischer Brandschutz)
• zur Nachweisführung, dass die geplanten oder bestehenden Flucht- und Rettungswege für die angenommenen Personenzahlen ausreichen, um die baurechtlichen Schutzziele einzuhalten
• zur Ermittlung von maximalen Personenbelegungen.

Abbildung: Exemplarische Darstellung der Temperaturverteilung in einem unter ETK beanspruchten Bauteil (Querschnitt)

 

Eine zielführende Alternative bieten Ingenieurmethoden im Rahmen von leistungsorientierten Nachweisen. Dadurch können oftmals

• umfangreiche Ertüchtigungsmaßnahmen vermieden,
• Kosten (und Zeit) eingespart
• und dennoch die Einhaltung der objektspezifischen Schutzziele sichergestellt bzw. nachgewiesen werden.

Unsere Berechnungsingenieure führen thermische Analysen der Bauteile im Brandfall durch.

Hierzu wird die resultierende Temperaturentwicklung bei realistischen Brandereignissen mittels Computational Fluid Dynamics (CFD) Berechnungen ermittelt.

In einem weiteren Schritt erfolgt mittels transienter Finite-Elemente-Simulationen (FEM) die thermische Analyse der Bauteile (beispielsweise Stahlbetonkonstruktionen wie Stützen, Wände, Decken oder Stahlstützen und Stahlrahmen von Industriehallen, usw.), mit welcher die resultierende zeitabhängige Temperaturverteilung im Bauteil berechnet werden kann.

Die von Sinfiro verwendeten FE-Modelle sind gemäß dem nationalen Anhang zu DIN EN 1991-1-2, Anhang cc, validiert und für die Nachweise des baulichen Brandschutzes geeignet.

Validierungsdokument

Auf Basis der Ergebnisse der thermischen Analyse kann beurteilt werden, ob bestimmte Temperaturkriterien eingehalten werden.
Gemeinsam können wir so feststellen, wie lange das zu bewertende Bauteil den Temperaturen standhalten würde bzw. ob die Einhaltung der objektspezifischen Schutzziele sichergestellt werden kann.

Thermische Analysen von Bauteilen liefern selbstverständlich nicht nur im Bestandsbau wirtschaftliche Lösungen, sondern bieten sich auch im Neubau an, um beispielsweise nachzuweisen, dass von den präskriptiven Anforderungen an die brandschutztechnische Qualität der Bauteile im Hinblick auf die Einhaltung der objektspezifischen Schutzziele abgewichen werden kann.

 

Unsere Leistungen

Thermische Analyse von Bauteilen (beliebige dreidimensionale (Verbund-) Querschnitte)

• unter Berücksichtigung temperaturabhängiger Materialstoffwerte (z. B. nach DIN EN 1992-1-2)
• für Temperatur-Zeit-Kurven gemäß simulierten Bemessungsbrandszenarien (Naturbrand)
• für genormte Temperatur-Zeit-Kurven (ETK, Hydrocarbonkurve, EBA-Kurve)
• mittels validiertem Berechnungsprogramm (nationaler Anhang zu DIN EN 1991-1-2) und für die Nachweise des baulichen Brandschutzes geeignetem Berechnungsprogramm

 
Im Anschluss erfolgt
 

• die Beurteilung und (prüffähige) Dokumentation der Ergebnisse
• Abstimmung mit den zuständigen Baurechtsbehörden
• gegebenenfalls eine weitergehende Begleitung der mechanischen Analyse in Abstimmung mit dem Tragwerksplaner
• ein leistungsorientierter Nachweis

 

Ihre Vorteile

• Bei Sanierungen von Bestandsgebäuden können umfangreiche Ertüchtigungsmaßnahmen durch einen rechnerischen Nachweis oftmals vermieden werden
• Möglichkeit zur Abweichung von den präskriptiven Anforderungen an die brandschutztechnische Qualität der Bauteile im Neubau
• Ingenieurmäßiger Nachweis der Einhaltung der objektspezifischen Schutzziele
• Kosten- und Zeiteinsparung
• Wirtschaftliche Lösungen
• Kompetente und zielorientierte Beratung