Das Dokument behandelt die Anforderungen und Ergebnisse einer Brandschutzbewertung für ein Stahlbeton-Sheddach und die angrenzenden Fassaden eines Gebäudes an der TU München. Verschiedene Brandszenarien wurden simuliert, wobei die Temperaturen im Dachtragwerk und an den Fassaden unter den festgelegten Schutzzielkriterien bewertet wurden. Die Ergebnisse belegen, dass die Bauordnungsrechtlichen Anforderungen zur Verhinderung des Brandüberschlags eingehalten werden, jedoch lokale Versagen im Dachtragwerk in bestimmten Szenarien zu erwarten sind.

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