Rauch- und Waermeableitung - Materialpruefamt TU Muenchen

Next Generation Fire Engineering

Rauch- und Wärmeableitung Sanierung des Materialprüfamts TU München

Dipl.-Ing. Jana KöllnerFachplanerin für vorbeugenden Brandschutz


Angaben zumGebäude

2Anlass und Aufgaben-stellung

1

Ergebnisse

4

Randbeding-ungen und Schutzziele

3Inhalt

Schlussbetrach-tung

5


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


Versuchshalle

Angaben zumGebäude

2


Deckenkonstruktion und DachtragwerkRandbeding-ungen und Schutzziele

3


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


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


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


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


Szenario 1

Temperatur im Querschnitt zum Zeitpunkt t = 360 sErgebnisse

4


Szenario 1

Temperatur im Längsschnitt zum Zeitpunkt t = 360 sErgebnisse

4


Szenario 1

Temperatur im Horizontalschnitt zum Zeitpunkt t = 360 sErgebnisse

4


Szenario 1

Temperatur im Querschnitt zum Zeitpunkt t = 5.400 sErgebnisse

4


Szenario 1

Temperatur im Längsschnitt zum Zeitpunkt t = 5.400 sErgebnisse

4


Szenario 1

Temperatur im Horizontalschnitt zum Zeitpunkt t = 5.400 sErgebnisse

4


Szenario 1

Temperaturverläufe entlang des maßgeblichen Deckenträgers (Reihe 15), h = 10,80 mErgebnisse

4


Szenario 1

Temperaturverläufe entlang des maßgeblichen Sheddachreiters (Reihe 16), h = 12,40 mErgebnisse

4


Szenario 1

Temperaturverläufe der maßgebenden Messpunkte an der aufgehenden FassadeErgebnisse

4


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

4


Szenario 2

Temperatur im Querschnitt zum Zeitpunkt t = 360 sErgebnisse

4


Szenario 2

Temperatur im Längsschnitt zum Zeitpunkt t = 360 sErgebnisse

4


Szenario 2

Temperatur im Horizontalschnitt zum Zeitpunkt t = 360 sErgebnisse

4


Szenario 2

Temperatur im Querschnitt zum Zeitpunkt t = 5.400 sErgebnisse

4


Szenario 2

Temperatur im Längsschnitt zum Zeitpunkt t = 5.400 sErgebnisse

4


Szenario 2

Temperatur im Horizontalschnitt zum Zeitpunkt t = 5.400 sErgebnisse

4


Szenario 2

Temperaturverläufe entlang des maßgeblichen Deckenträgers (Reihe 2), h = 10,80 mErgebnisse

4


Szenario 2

Temperaturverläufe entlang des maßgeblichen Sheddachreiters (Reihe 2), h = 12,40 mErgebnisse

4


Szenario 2

Temperaturverläufe der maßgebenden Messpunkte an der aufgehenden FassadeErgebnisse

4


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

4


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

4


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

5


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

Rauch- und Waermeableitung - Materialpruefamt TU Muenchen

Presentations & Public Speaking

Transcript of Rauch- und Waermeableitung - Materialpruefamt TU Muenchen