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Anwendung und Vergleich von Verfahren zur Berechnung der äquivalenten Branddauer im Industriebau
(2013)
Several fires involving ETIC (external thermal insulation composite) systems with polystyrene foam insulation in Germany led to an extensive discussion about fire safety of such systems. A collection initiated by the Frankfurt fire service of façade fires which include polystyrene insulation foam shows that especially fires which started in front of the buildings led to more severe fires of the façade than fires that started inside the buildings. In several fires the ignition source were burning waste containers. Three large scale tests which were initiated by German building ministries showed weaknesses of the existing systems when challenged by a bigger fire source in front of the façade. Since then measures have been introduced to enhance these systems and an additional test with a 200 kg wood crib in front of a large test rig has been used for approval of ETICS. However, the recently introduced German draft standard DIN E 4102-20 does not take these changes into account although real cases and the large scale tests showed that fire scenarios with a bigger ignition source as a waste container are not covered by the DIN E 4102-20. Numerical investigations show that regarding the heat flux to the area above the opening (e.g. a window) also only a fraction of real fires is covered. Additionally damaged systems have been investigated using the Single Burning Item (SBI) test with higher heat release rates of the burner. The damage significantly influenced the fire development of the specimen. Collapse of a damaged coating of an ETIC system occurred during the test and had a sudden fire growth as a result as the whole specimen was suddenly on fire. Several effects which could be seen in the intermediate scale tests correspond to observations which were made in the real cases. In Germany insulation of existing buildings is often enhanced with application of ETICS. In most cases the buildings are in use at the time when the construction takes place. At several stages of the construction process large amounts of unprotected polystyrene are stored in immediate proximity of the building and unprotected polystyrene can be in place on the façade for several weeks. As a consequence of the investigations challenges and possible measures to enhance fire safety of ETIC systems are discussed.
Anwendung und Vergleich von Verfahren zur Berechnung der äquivalenten Branddauer im Industriebau
(2013)
Die äquivalente Branddauer tä wird zur Bestimmung der Feuerwiderstandsdauer erftp von Bauteilen in Industriebauten verwendet. Die Berechnung erfolgt bislang auf der Grundlage des normativenAnsatzes nach DIN 18230 (Verfahren I) und gilt im Zusammenhang mit der Muster-Industriebaurichtlinie (M IndBauRL). Im Rahmen von brandschutztechnischen Nachweisen für Industriebauten ist es ebenfalls möglich, die äquivalente Branddauer unter Anwendung numerischer Methoden zu berechnen (Verfahren II). Die Anwendung solcher Ingenieurmethoden des Brandschutzes ermöglichen die Berücksichtigung komplexer Gebäudegeometrien und Ventialtionsbedingungen sowie lokaler Brandwirkungen auf Bauteile infolge inhomogener Brandlastverteilungen.
Am Beispiel einer Industriehalle werden die Verfahren I und II angewendet und die Ergebnisse gegenübergestellt.
Die aktuellen, mit Wärmedämmverbundsystemen (WDVS) in Verbindung stehenden Brandereignisse wurden zum Anlass genommen, eine Serie von Brandversuchen im Kleinmaßstab in der Single Burning Item (SBI) Prüfeinrichtung durchzuführen. Dabei wurde die auf das WDVS wirkende Wärmefreisetzungsrate variiert und der Einfluss von Grad und Größe von Beschädigungen der Putzschicht hinsichtlich des Brandverhaltens untersucht.
Deutliche Unterschiede im Brandverhalten konnten sowohl quantitativ als auch qualitativ nachgewiesen werden. Neben der den Versuchsbedingungen zugrunde liegenden Wärmefreisetzungsrate konnten Art und Lage der Beschädigung in der Putzschicht als brandbeeinflussende Größen charakterisiert und beschrieben werden. Zusätzlich zu den Versuchen und der Auswertung der Realbrandereignisse wurden Abfallcontainer aus Kunststoff als mögliche Zündquelle für Fassadenbrände hinsichtlich des Brandverhaltens untersucht.
Several fires involving external thermal insulating (ETIC) systems with polystyrene in Germany started an extensive discussion about fire safety of such systems. The Frankfurt fire service started to collect reports about real fire cases which involved ETICS with polystyrene two years ago. This collection shows that especially fires, which started in front of the buildings led to more severe fires of the facades than fires inside the buildings. In several fires the ignition sources were burning waste containers. Three of the real cases are discussed in more detail: a serious fire in Frankfurt on a building site and two fires of apartment buildings, which developed quite differently. Additionally the plastic waste containers, which started several fires are investigated regarding ignitability and heat release rates. The investigation shows that plastic waste containers are very effective as ignition source and that the usual placement directly in front of combustible facades can be a problem for fire safety. Moving these containers and unintentional contact with the facade can lead to damage of the facade coating. These damages were investigated qualitatively and quantitative on a wide collection of buildings. After classifying the damage intermediate scale tests were performed in a modified Single Burning Item (SBI) Test. The damage of the coating was varied as well as the power of the sand bed burner of the SBI apparatus. The damage significantly influenced the fire development on the specimen. In some tests the damaged rendering of the ETIC system collapsed and resulted in a sudden fire growth: after the collapse of the rendering the whole specimen was suddenly on fire. Several effects, which could be seen in the intermediate scale tests correspond to observations which were made in the real cases. As a consequence of the investigations challenges and possible measures to enhance fire safety of ETIC systems are discussed.
Bei einzelnen Objekten, die unter Laborbedingungen verbrennen, konnte schon seit längerer Zeit ein großer Unterschied zwischen älteren und neuen Möbeln hinsichtlich der Entflammbarkeit und der Rauchentwicklung sowie der Rauchgaszusammensetzung festgestellt werden [1, 2]. In einer Serie von Großversuchen im Rahmen des vom BMBF geförderten Forschungsvorhabens TIBRO wurde in Zusammenarbeit mit der Feuerwehr Frankfurt in vier Großversuchen die Brand- und Rauchentwicklung in einem Wohnzimmer und einem angrenzenden Zimmer untersucht. Es wurden ältere Möbel und moderne Möbel sowie unterschiedliche Belüftungsbedingungen untersucht. Alle vier Brände gingen von einem Sessel aus, der mit einem Papierkissen entzündet wurde. Es wurden jeweils im Brandraum und im Nachbarraum Temperaturen gemessen sowie die zeitlich veränderliche Rauchgaszusammensetzung in zwei unterschiedlichen Raumhöhen in der Zimmermitte des Nachbarraums bestimmt [3].
Der Einfluss der in der Wohnung vorhandenen Materialien sowie der Einfluss der Belüftung auf die Brandentwicklung wurden untersucht. Sowohl die Art der Materialien als auch die Belüftung beeinflussen die Brandentwicklung signifikant. Statistiken und die Erfahrung der Feuerwehren zeigen, dass für Personen, die sich im Brandentstehungsraum befinden, die Hilfe der Feuerwehr in den meisten Fällen zu spät kommt. Für den Nachbarraum können anhand der Großversuche Abschätzungen über den Zeitgewinn für Personen, die sich dort befinden, abgeleitet werden.
Nach dem großen Baustellenbrand in Frankfurt 2012 hatte die Bauministerkonferenz (BMK) beschlossen, das Brandverhalten von Wärmedämmverbundsystemen [WDVS] hinsichtlich von Brandquellen vor der Fassade zu untersuchen. Die Feuerwehr Frankfurt hat eine Sammlung von Bränden, bei denen WDVS beteiligt waren, initiiert. Wertet man diese Sammlung hinsichtlich der Brandentstehung aus, fällt auf, dass von den insgesamt 57 Bränden 79 % (45 Brände) vor der Fassade begannen. 25 dieser 45 Brände wurden durch brennenden Müll oder Müllcontainer ausgelöst. Die meisten der gesammelten Brände (50) waren in den letzten fünf Jahren (2010 - 2014). Auf Grund dieser Erkenntnisse wurden an der BAM Müilcontainer (aus Plastik) hinsichtlich ihrer Entflammbarkeit und Wärmefreisetzung untersucht. Außerdem wurden im Auftrag der BMK Müllcontainer hinsichtlich ihrer Wärmefreisetzung und Brandentwicklung im Großversuch an der MFPA Leipzig untersucht. Mit Hilfe dieser Voruntersuchungen wurde eine Brandquelle identifiziert, die Zündquellen wie einen brennenden, Müllcontainer oder kleinere Ansammlungen von Sperrmüll repräsentiert: Es wurde eine 200 kg Holzkrippe gewählt, da die Holzkrippe bessere Ergebnisse hinsichtlich der Reproduzierbarkeit der Ergebnisse darstellt als z.B. ein Müllcontainer. Mit dieser Zündquelle wurden Großversuche an der MFPA Leipzig mit einem zugelassenen WDVS durchgeführt. Das WDVS zeigte unter diesen Prüfbedingungen ein nicht akzeptables Brandverhalten. Die folgenden zwei Versuche wurden mit Ertüchtigungsmaßnahmen durchgeführt, die eine signifikante Verbesserung des Brandverhaltens brachten. Zusätzlich wurde an der BAM eine Serie von Brandversuchen im Kieinmaßstab in der Single Burning Item (SBI) Prüfeinrichtung durchgeführt. Dabei wurde die auf das WDVS wirkende Wärmefreisetzungsrate variiert und der Einfluss von Grad und Größe von Beschädigungen der Putzschicht hinsichtlich des Brandverhaltens untersucht. Deutliche Unterschiede im Brandverhalten konnten sowohl quantitativ als auch qualitativ nachgewiesen werden. Neben der den Versuchsbedingungen zugrunde liegenden Wärmefreisetzungsrate konnten Art und Lage der Beschädigung in der Putzschicht als auch brandbeeinflussende Größen charakterisiert und beschrieben werden.