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Architektur und Brandschutz

15.11.2022 Brandsimulationen auch bei DAI

Schutzziel und leistungsbezogene Nachweise im Sonderbau mit Ingenieurmethoden

Sonderbauten sind bauliche Anlagen, Gebäude oder Räume besonderer Art, Größe oder Höhe oder für besondere Nutzerkreise. Dafür existieren teilweise besondere Regeln.

Simulationen als Nachweise helfen da wo die vorhandenes Bauordnungsrecht und technische Regeln als Nachweise entweder fehlen oder nicht ausreichen, nicht wirtschaftlich oder nicht praxisgerecht zum Ziel führen und damit nicht mehr weiterhelfen. Sie ermöglichen Problemfällen gegenüberzutreten oder sie gezielt zu vermeiden und damit ein zeitgemäßes Schutzniveau für alle Beteiligten zu erreichen.

In einem über 8000 m² großen Industriegebäude aus den 1930er-Jahren müssen zur Gewährleistung der Schutzziele für die zukünftige Nutzung Ertüchtigungsmaßnahmen erfolgen, so unter anderem auch die Nachrüstung einer funktionsfähigen und sicheren Rauch- und Wärmeableitung im Brandfall. Dies stellt aufgrund der historischen Bausubstanz und den Dimensionen einen großen technischen und wirtschaftlichen Aufwand dar. Durch die Anwendung numerischer Simulationsmethoden konnten wir hier eine deutlich wirtschaftlichere Lösung finden und eine Optimierung der erforderlichen Eingriffe bewirken, als sie bei einer herkömmlichen Nachweisführung ohne die Anwendung ingenieurmäßiger Verfahren möglich wären.

Nach Festlegung der Randbedingungen und Erfassung aller relevanten Informationen wurde das geometrische Simulationsmodell erstellt, sowie die zu simulierenden Brandszenarien definiert. Die eigentliche Simulation erfolgte schließlich mit entsprechender zertifizierter und validierter Software auf Basis der CFD-Methode (Computational Fluid Dynamics).  Mithilfe solcher CFD-Simulationen, auch als Feldmodell bezeichnet, kann die Strömung von (Brand-) Gasen und deren Temperatur innerhalb des jeweiligen Modelles präzise nach Ort und Zeit ausgewertet werden.

Im vorliegenden Fall wurde ein schrittweises Vorgehen gewählt, um zunächst festzustellen ob mit Hilfe einer Entrauchungssimulation eine sinnvolle Optimierung plausibel ist. Im Anschluss wurde auf dieser Basis eine verbesserte Entrauchung des Gebäudes geplant und mit weiteren Simulationsläufen letztendlich die Wirksamkeit anhand der Schutzziele nachgewiesen.  

Solche rechnergestützten Brand-, Entrauchungs- und Evakuierungssimulationen sind heutzutage ein nicht mehr wegzudenkendes Werkzeug für technisch und wirtschaftlich optimale Nachweisführung, Begründung von Abweichungen oder der Ermöglichung einzigartiger Gestaltungskonzepte.



Abb. 1: Querschnitt des geometrischen Modells mit Bemessungsbrand in Hallenmitte und farbliche Visualisierung der optischen Dichte



Abb.2: Längsschnitt


Abb. 3: Gebäudemodell mit qualitativer Rauch- und Flammensimulation


Abb. 4: Brandszenario eines brennenden Hochregallagers mit Simulation von versagenden Oberlichtern

 
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