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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.
Bei der Erstellung von brandschutztechnischen Nachweisen für Industriebauten werden häufig Ingenieurmethoden des Brandschutzes genutzt. Dazu zählen die Modellierung und Berechnung von Brandszenarien mittels numerischer Strömungsmechanik (computational fluid dynamics, CFD). In dieser Arbeit wurde ein auf numerischer Strömungs- und Strukturmechanik basierendes Verfahren zur brandschutztechnischen Bemessung von Bauteilen am Beispiel einer Industriehalle angewendet. Instationäre Temperaturverläufe aus der Heißgasschicht dienten dabei als Eingangswerte für die Bauteilberechnung. Aus den Ergebnissen wurde die äquivalente Branddauer berechnet, mit der die rechnerisch erforderlichen Feuerwiderstandsdauern der Bauteile bestimmt werden konnte.
Gegenstand des Aufsatzes ist die experimentelle Untersuchung der Auswirkungen verschiedener Zündquellen sowie der Systembeschaffenheit auf das Brandverhalten EPS-basierter Wärmedämm-Verbundsysteme (WDVS). Dazu wurden Brände ausgewertet, die mit EPS-basierten WDVS in Verbindung stehen. Ergebnis dieser Auswertung war, dass nicht wie bisher angenommen der Brand in dem Gebäude (z. B. der Wohnungsbrand), sondern vielmehr der Brand außerhalb des Gebäudes, insbesondere der des Abfallbehälters, das häufigste und kritischste Brandszenario für EPS-basierte WDVS darstellt. Daraufhin wurden an der BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Brandversuche in der Single Burning Item-Prüfeinrichtung (SBI) an nicht intakten EPS-basierten WDVS-Ausschnitten durchgeführt. Mit zunehmender Beschädigungsgröße und -tiefe stieg die vom System freigesetzte Wärmefreisetzungsrate an. Zusätzlich werden Brandversuche eines Sockelbrandszenarios mit einer abfallbehälteräquivalenten Brandlast vorgestellt. Aus den Brandversuchen werden Empfehlungen zur Verbesserung der Systemsicherheit abgeleitet.-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
The influence of different ignition sources and conditions of the systems on the fire behaviour of external thermal insulating systems (ETICS) have been investigated experimentally. As a basis of the investigations real cases with EPS based ETICS have been analysed. The analysis showed that the fire in front of the building is the most common and critical fire scenario for these systems. These fires are often caused by waste containers. This result contradicts the former common assumption that the fire inside the building is the most critical fire scenario for ETICS. Intermediate scale experiments in the Single Burning Item (SBI) test apparatus have been performed at BAM with ETICS specimens. The render of the systems was partially damaged. The measured heat release rate of the specimens increased significantly with size and depths of the damages. Additionally results of large scale experiments with a waste container equivalent ignition source are presented and recommendations to enhance fire safety of these systems are given.
Anwendung und Vergleich von Verfahren zur Berechnung der äquivalenten Branddauer im Industriebau
(2013)
Zur Bedarfsplanung von Feuerwehren in Städten in der Bundesrepublik Deutschland wurden im Jahr 1998 die Qualitätskriterien Hilfsfrist, Funktionsstärke und Erreichungsgrad für ein standardisiertes Schadensereignis erarbeitet. Das standardisierte Schadensereignis basiert auf Ergebnissen der O.R.B.I.T.-Studie aus dem Jahr 1978. Der dort dargestellte Rauchgas-temperaturverlauf für einen standardisierten Wohnungsbrand stellt Ergebnisse von Brandversuchen in einer Wohnung aus dem Jahr 1939 dar. Die zur Untersuchung herangezogenen Einrichtungsgegenstände bestanden dabei überwiegend aus cellulosehaltigen Materialien wie Holz und Papier. Die zunehmende Verwendung von Werkstoffen auf der Basis von Holz und Polymeren führt jedoch zu einer veränderten stofflichen Zusammensetzung von Einrichtungsgegenständen in Wohnungen. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurde der Einfluss dieser veränderten stofflichen Zusammensetzung von gegenwärtigen Einrichtungsgegenständen auf den Verlauf von Raumbränden sowie auf die damit verbundene Stoff- und Energiefreisetzung während der Brandentstehungs- und Brandausbreitungsphase untersucht. Im Fokus der Untersuchung stand der Raum der Brandentstehung sowie ein angrenzender Raum.
Die Ergebnisse zeigen, dass gegenwärtige Einrichtungsgegenstände sowohl im Raum der Brandentstehung als auch in dem angrenzenden Raum zu höheren Rauchgastemperaturen und -konzentrationen führen. Grund hierfür sind neben den höheren Wärmefreisetzungsraten auch die höheren Stoffausbeuten der in den gegenwärtige Einrichtungsgegenständen verwendeten Materialzusammensetzungen. Vor diesem Hintergrund zeigt sich, dass sich die auf Basis der O.R.B.I.T.-Studie definierten Standards nicht mehr als Grundlage zur Bedarfsplanung von Feuerwehren eignen. Diese können mit Hilfe der vorliegenden Ergebnisse einer Prüfung unterzogen werden, um den veränderten Brandverläufen im Rahmen einer zukünftigen Bedarfsplanung gerecht zu werden.
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.
About 80% of all fire fatalities in Germany occur because of fires in homes. It has been known for some time that modern materials (synonym for materials consisting mostly of synthetic polymers) tend to burn differently from older materials (synonym for materials consisting mostly of fibrous cellulosic substances) and it has been acknowledged that the amount of combustible plastics in homes has increased significantly over the last decades. To investigate the influence of modern furniture and ventilation conditions of fires in homes, a series of four large-scale tests in two Living rooms (LRs) with adjacent rooms (ARs) was performed by BAM and the Frankfurt fire service. Two LRs, one with older furniture and one with modern furniture, were tested twice each. Each test started with the ignition of a paper cushion on an upholstered chair. The influence of modern materials on the fire development was investigated, as well as the influence of the ventilation on the fire development. In all settings, an upholstered chair was the first burning item. Results of the test series show that fires in rooms with modern furniture develop faster than fires in rooms with older furniture.
This is true for temperature development in the rooms as well as for smoke production.