1. Next Generation Fire Engineering
Rauch- und Wärmeableitung
Sanierung des Materialprüfamts TU München
Dipl.-Ing. Jana Köllner
Fachplanerin für vorbeugenden Brandschutz

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. 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. Next Generation Fire Engineering
Versuchshalle
Angaben zum
Gebäude
2

5. Next Generation Fire Engineering
Deckenkonstruktion und Dachtragwerk
Randbeding-
ungen und
Schutzziele
3

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. 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. 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. 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. Next Generation Fire Engineering
Szenario 1
Temperatur im Querschnitt zum Zeitpunkt t = 360 s
Ergebnisse
4

11. Next Generation Fire Engineering
Szenario 1
Temperatur im Längsschnitt zum Zeitpunkt t = 360 s
Ergebnisse
4

12. Next Generation Fire Engineering
Szenario 1
Temperatur im Horizontalschnitt zum Zeitpunkt t = 360 s
Ergebnisse
4

13. Next Generation Fire Engineering
Szenario 1
Temperatur im Querschnitt zum Zeitpunkt t = 5.400 s
Ergebnisse
4

14. Next Generation Fire Engineering
Szenario 1
Temperatur im Längsschnitt zum Zeitpunkt t = 5.400 s
Ergebnisse
4

15. Next Generation Fire Engineering
Szenario 1
Temperatur im Horizontalschnitt zum Zeitpunkt t = 5.400 s
Ergebnisse
4

16. Next Generation Fire Engineering
Szenario 1
Temperaturverläufe entlang des maßgeblichen Deckenträgers (Reihe 15), h = 10,80 m
Ergebnisse
4

17. Next Generation Fire Engineering
Szenario 1
Temperaturverläufe entlang des maßgeblichen Sheddachreiters (Reihe 16), h = 12,40 m
Ergebnisse
4

18. Next Generation Fire Engineering
Szenario 1
Temperaturverläufe der maßgebenden Messpunkte an der aufgehenden Fassade
Ergebnisse
4

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. Next Generation Fire Engineering
Szenario 2
Temperatur im Querschnitt zum Zeitpunkt t = 360 s
Ergebnisse
4

21. Next Generation Fire Engineering
Szenario 2
Temperatur im Längsschnitt zum Zeitpunkt t = 360 s
Ergebnisse
4

22. Next Generation Fire Engineering
Szenario 2
Temperatur im Horizontalschnitt zum Zeitpunkt t = 360 s
Ergebnisse
4

23. Next Generation Fire Engineering
Szenario 2
Temperatur im Querschnitt zum Zeitpunkt t = 5.400 s
Ergebnisse
4

24. Next Generation Fire Engineering
Szenario 2
Temperatur im Längsschnitt zum Zeitpunkt t = 5.400 s
Ergebnisse
4

25. Next Generation Fire Engineering
Szenario 2
Temperatur im Horizontalschnitt zum Zeitpunkt t = 5.400 s
Ergebnisse
4

26. Next Generation Fire Engineering
Szenario 2
Temperaturverläufe entlang des maßgeblichen Deckenträgers (Reihe 2), h = 10,80 m
Ergebnisse
4

27. Next Generation Fire Engineering
Szenario 2
Temperaturverläufe entlang des maßgeblichen Sheddachreiters (Reihe 2), h = 12,40 m
Ergebnisse
4

28. Next Generation Fire Engineering
Szenario 2
Temperaturverläufe der maßgebenden Messpunkte an der aufgehenden Fassade
Ergebnisse
4

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. 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. 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. 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