rauch- und waermeableitung - materialpruefamt tu muenchen
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Next Generation Fire Engineering
Rauch- und Wärmeableitung Sanierung des Materialprüfamts TU München
Dipl.-Ing. Jana KöllnerFachplanerin für vorbeugenden Brandschutz
Next Generation Fire Engineering
Angaben zumGebäude
2Anlass und Aufgaben-stellung
1
Ergebnisse
4
Randbeding-ungen und Schutzziele
3Inhalt
Schlussbetrach-tung
5
Next Generation Fire Engineering
Anforderungen an das Dachtragwerk
• für Brandschutzanforderungen an das Stahlbeton-Sheddach vor aufgehender Fassade gilt:
Dächer von Anbauten, die an Außenwände mit Öffnungen oder ohne Feuerwiderstandsfähigkeit anschließen, müssen innerhalb eines Abstands von 5m mit der Feuerwiderstandsfähigkeit der Decken ausgeführt sein
• Prüfung durch Simulation, ob im Bereich des Stahlbeton-Sheddaches bauordnungsrechtliche Schutzziele gewährleistet werden können
• Temperaturen, im Bereich des Dachtragwerkes und der aufgehenden Fassaden oberhalb des Stahlbeton-Sheddaches im 3.OG, mit Hilfe einer CFD-Simulation ermittelt und bewertet
Anlass und Aufgaben-stellung
1
Next Generation Fire Engineering
Versuchshalle
Angaben zumGebäude
2
Next Generation Fire Engineering
Deckenkonstruktion und DachtragwerkRandbeding-ungen und Schutzziele
3
Next Generation Fire Engineering
Nachzuweisende SchutzzieleRandbeding-ungen und Schutzziele
3
1. Brandüberschlag Fensterscheiben innerhalb des Sheddaches werden nicht
durch Temperaturbeanspruchung im Bereich des Dachtragwerkes zerstört
keine unzulässige Temperaturbeanspruchung der aufgehenden Fassade
Verhinderung des Brandüberschlags; Kriterium < 200°C
2. Tragfähigkeit Dachschalen keine Betonabplatzungen durch
Temperaturbeanspruchung; Kriterium < 300°C
Next Generation Fire Engineering
BrandszenarienRandbeding-ungen und Schutzziele
3
• Szenario 1
Lage Brandherd und Zuluftöffnungen Szenario 1
Q‘max [kW] = q‘max [kW/m²] * Af [m²] * γfi,HRR
Q‘max = 300 * 80 * 1,034738846 = 24.834 [kW]Zeitlicher Verlauf der Wärme-freisetzungsrate Szenario 1
Next Generation Fire Engineering
BrandszenarienRandbeding-ungen und Schutzziele
3
• Szenario 2Brandfläche durch Größe Galerie bestimmt: 23,30 m²
Q‘max [kW] = q‘max [kW/m²] * Af [m²] * γfi,HRR
Q‘max = 300 * 23,30 * 1,034738846 = 7.233 [kW]
Lage Brandherd und Zuluftöffnungen Szenario 2
Zeitlicher Verlauf der Wärme-freisetzungsrate Szenario 2
Next Generation Fire Engineering
RandbedingungenRandbeding-ungen und Schutzziele
3
• Rauch- und Wärmeabzugsflächen unberücksichtigt → größtmögliche thermische Beanspruchung der Tragkonstruktion
• Zerstörung von Fensterflächen in Simulation soll Entlastung und thermische Beanspruchung der aufgehenden Fassade (3.OG) darlegen → Glas in Sheddach wird zu 50 % zerstört, wenn Temperatur von 300°C in Mitte des Glases auftritt
• Zuluftflächen stellen Sauerstoff in Simulation sicher• 2 Gitter pro Simulationsmodell• Knotenabstände 0,15 m → 4,7 Millionen Gitterzellen pro
Simulationsmodell• Umgebungs- und Innentemperatur zu Brandbeginn: 20°C• Ermittlung maßgebender Temperaturen
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Szenario 1
Temperatur im Querschnitt zum Zeitpunkt t = 360 sErgebnisse
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Next Generation Fire Engineering
Szenario 1
Temperatur im Längsschnitt zum Zeitpunkt t = 360 sErgebnisse
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Szenario 1
Temperatur im Horizontalschnitt zum Zeitpunkt t = 360 sErgebnisse
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Next Generation Fire Engineering
Szenario 1
Temperatur im Querschnitt zum Zeitpunkt t = 5.400 sErgebnisse
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Next Generation Fire Engineering
Szenario 1
Temperatur im Längsschnitt zum Zeitpunkt t = 5.400 sErgebnisse
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Next Generation Fire Engineering
Szenario 1
Temperatur im Horizontalschnitt zum Zeitpunkt t = 5.400 sErgebnisse
4
Next Generation Fire Engineering
Szenario 1
Temperaturverläufe entlang des maßgeblichen Deckenträgers (Reihe 15), h = 10,80 mErgebnisse
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Next Generation Fire Engineering
Szenario 1
Temperaturverläufe entlang des maßgeblichen Sheddachreiters (Reihe 16), h = 12,40 mErgebnisse
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Next Generation Fire Engineering
Szenario 1
Temperaturverläufe der maßgebenden Messpunkte an der aufgehenden FassadeErgebnisse
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Next Generation Fire Engineering
Szenario 1
• Nachweis und Bewertung– unter Deckenträgern sowie Sheds aus Stahlbeton: Temperaturen
< 300°C
– im Bereich aufgehende Fassade: Temperaturen ca. 100°C
→ keine großflächige Zerstörung Sheddach oder Deckenträger zu erwarten
– durch Berücksichtigung Rauch- und Wärmeabzugsmaßnahmen: geringere Temperaturen anzunehmen → Nachweis Standsicherheit im Brandfall erbracht
– zu erwartende Temperaturbeanspruchung Fassade: max. 100°C → weit unter angenommenem Schutzzielkriterium (Papier: 200°C) → Nachweis Verhinderung Brandüberschlag erbracht
Ergebnisse
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Next Generation Fire Engineering
Szenario 2
Temperatur im Querschnitt zum Zeitpunkt t = 360 sErgebnisse
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Next Generation Fire Engineering
Szenario 2
Temperatur im Längsschnitt zum Zeitpunkt t = 360 sErgebnisse
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Next Generation Fire Engineering
Szenario 2
Temperatur im Horizontalschnitt zum Zeitpunkt t = 360 sErgebnisse
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Next Generation Fire Engineering
Szenario 2
Temperatur im Querschnitt zum Zeitpunkt t = 5.400 sErgebnisse
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Next Generation Fire Engineering
Szenario 2
Temperatur im Längsschnitt zum Zeitpunkt t = 5.400 sErgebnisse
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Next Generation Fire Engineering
Szenario 2
Temperatur im Horizontalschnitt zum Zeitpunkt t = 5.400 sErgebnisse
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Next Generation Fire Engineering
Szenario 2
Temperaturverläufe entlang des maßgeblichen Deckenträgers (Reihe 2), h = 10,80 mErgebnisse
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Next Generation Fire Engineering
Szenario 2
Temperaturverläufe entlang des maßgeblichen Sheddachreiters (Reihe 2), h = 12,40 mErgebnisse
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Next Generation Fire Engineering
Szenario 2
Temperaturverläufe der maßgebenden Messpunkte an der aufgehenden FassadeErgebnisse
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Next Generation Fire Engineering
Szenario 2
• Nachweis und Bewertung– unter Deckenträgern sowie Sheds aus Stahlbeton:
Temperaturen im ungünstigsten Fall 300°C; im überwiegenden Teil des Gebäudes < 300°C
– im Bereich aufgehende Fassade: Temperaturen max. 160°C
– durch Temperaturbeanspruchung maßgebender Deckenträger oberhalb festgelegter kritischer Temperatur von 300°C → lokales Versagen Deckenträger mit auflagernden Sheds → wird toleriert, wenn Tragkonstruktion Gesamtgebäude unabhängig vom maßgebenden Bauteil
Ergebnisse
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Next Generation Fire Engineering
Szenario 2
• Nachweis und Bewertung
– Versagen nur im Bereich Galerie aufgrund geringem Abstand Dachtragwerk; durch Berücksichtigung Rauch-und Wärmeabzugsmaßnahmen: geringere Temperaturen anzunehmen → Nachweis Standsicherheit im Brandfall für übrige Halle erbracht
– kann mögliches lokales Versagen nicht akzeptiert werden → Deckenträger im Bereich Galerie ertüchtigen
– zu erwartende Temperatur Fassade: max. 160°C → unter angenommenem Schutzzielkriterium (Papier: 200°C) → Nachweis Verhinderung Brandüberschlag erbracht
Ergebnisse
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Next Generation Fire Engineering
Zusammenfassung
• Thermische Beanspruchung Decken- und Dachtragkonstruktion sowie aufgehende Fassade oberhalb Sheddach für zwei Brandszenarien untersucht und Ergebnisse bewertet
• Nachweis über Einhaltung bauordnungsrechtlicher Schutzziele zur Verhinderung des Brandüberschlages gemäß Anforderung von Art. 30 (7) BayBO ohne Maßnahmen im Bereich Stahlbeton-Sheddach erbracht
• Brandszenario 2: lokales Versagen Dachtragwerk direkt über neu erstellter Galerie zu erwarten → Ertüchtigungsmaßnahmen, wenn Situation nicht akzeptabel
Schlussbetrach-tung
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Next Generation Fire Engineering
hhpberlin
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Hauptsitz
Rotherstraße 19 · 10245 Berlin
Amtsgericht
Berlin-Charlottenburg
Register-Nr.: HRB 78 927
Ust-ID Nr.: DE217656065
Geschäftsführung:
Dipl.-Ing. Karsten Foth
Dipl.-Inf. BW [VWA] Stefan Truthän
Beirat:
Dipl.-Ing. Margot Ehrlicher
Prof. Dr.-Ing. Dietmar Hosser
Dr.-Ing. Karl-Heinz Schubert