Rauch- und Waermeableitung - Materialpruefamt TU Muenchen

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Rauch- und Waermeableitung - Materialpruefamt TU Muenchen

  1. 1. Next Generation Fire Engineering Rauch- und Wärmeableitung Sanierung des Materialprüfamts TU München Dipl.-Ing. Jana Köllner Fachplanerin für vorbeugenden Brandschutz
  2. 2. Next Generation Fire Engineering Angaben zum Gebäude 2 Anlass und Aufgaben- stellung 1 Ergebnisse 4 Randbeding- ungen und Schutzziele 3 Inhalt Schlussbetrach- tung 5
  3. 3. 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
  4. 4. Next Generation Fire Engineering Versuchshalle Angaben zum Gebäude 2
  5. 5. Next Generation Fire Engineering Deckenkonstruktion und Dachtragwerk Randbeding- ungen und Schutzziele 3
  6. 6. Next Generation Fire Engineering Nachzuweisende Schutzziele Randbeding- 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
  7. 7. Next Generation Fire Engineering Brandszenarien Randbeding- 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
  8. 8. Next Generation Fire Engineering Brandszenarien Randbeding- ungen und Schutzziele 3 • Szenario 2 Brandfläche 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
  9. 9. Next Generation Fire Engineering Randbedingungen Randbeding- 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
  10. 10. Next Generation Fire Engineering Szenario 1 Temperatur im Querschnitt zum Zeitpunkt t = 360 s Ergebnisse 4
  11. 11. Next Generation Fire Engineering Szenario 1 Temperatur im Längsschnitt zum Zeitpunkt t = 360 s Ergebnisse 4
  12. 12. Next Generation Fire Engineering Szenario 1 Temperatur im Horizontalschnitt zum Zeitpunkt t = 360 s Ergebnisse 4
  13. 13. Next Generation Fire Engineering Szenario 1 Temperatur im Querschnitt zum Zeitpunkt t = 5.400 s Ergebnisse 4
  14. 14. Next Generation Fire Engineering Szenario 1 Temperatur im Längsschnitt zum Zeitpunkt t = 5.400 s Ergebnisse 4
  15. 15. Next Generation Fire Engineering Szenario 1 Temperatur im Horizontalschnitt zum Zeitpunkt t = 5.400 s Ergebnisse 4
  16. 16. Next Generation Fire Engineering Szenario 1 Temperaturverläufe entlang des maßgeblichen Deckenträgers (Reihe 15), h = 10,80 m Ergebnisse 4
  17. 17. Next Generation Fire Engineering Szenario 1 Temperaturverläufe entlang des maßgeblichen Sheddachreiters (Reihe 16), h = 12,40 m Ergebnisse 4
  18. 18. Next Generation Fire Engineering Szenario 1 Temperaturverläufe der maßgebenden Messpunkte an der aufgehenden Fassade Ergebnisse 4
  19. 19. 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 4
  20. 20. Next Generation Fire Engineering Szenario 2 Temperatur im Querschnitt zum Zeitpunkt t = 360 s Ergebnisse 4
  21. 21. Next Generation Fire Engineering Szenario 2 Temperatur im Längsschnitt zum Zeitpunkt t = 360 s Ergebnisse 4
  22. 22. Next Generation Fire Engineering Szenario 2 Temperatur im Horizontalschnitt zum Zeitpunkt t = 360 s Ergebnisse 4
  23. 23. Next Generation Fire Engineering Szenario 2 Temperatur im Querschnitt zum Zeitpunkt t = 5.400 s Ergebnisse 4
  24. 24. Next Generation Fire Engineering Szenario 2 Temperatur im Längsschnitt zum Zeitpunkt t = 5.400 s Ergebnisse 4
  25. 25. Next Generation Fire Engineering Szenario 2 Temperatur im Horizontalschnitt zum Zeitpunkt t = 5.400 s Ergebnisse 4
  26. 26. Next Generation Fire Engineering Szenario 2 Temperaturverläufe entlang des maßgeblichen Deckenträgers (Reihe 2), h = 10,80 m Ergebnisse 4
  27. 27. Next Generation Fire Engineering Szenario 2 Temperaturverläufe entlang des maßgeblichen Sheddachreiters (Reihe 2), h = 12,40 m Ergebnisse 4
  28. 28. Next Generation Fire Engineering Szenario 2 Temperaturverläufe der maßgebenden Messpunkte an der aufgehenden Fassade Ergebnisse 4
  29. 29. 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 4
  30. 30. 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 4
  31. 31. 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 5
  32. 32. 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

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