3.2 Festlegung der relevanten Brandszenarien

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Leon Schneider
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1 B Anwendungsbeispiel Berechnungen Seie 70.2 Feslegung der relevanen Brandszenarien Eine der wichigsen Aufgaben beim Nachweis miels der Ingenieurmehoden im Brandschuz is die Auswahl und Definiion der relevanen Brandszenarien. Hierin lieg auch der anspruchsvollse Teil der Arbei eines Ingenieurs: Es forder sowohl eine fundiere Daenbasis als auch ein ingenieurmäßiges Vorgehen, für das zu analysierende Objek aus den zahlreichen Parameern, die variieren können, die relevanen Szenarien herauszuarbeien. Zuallerers solle nach Rücksprache mi dem Bauherrn und den Fachplanern die Nuzung und dami die dor vorhandenen Maerialien, Maschinen und Gegensände konkre bezeichne werden. Anschließend is zu überlegen, wo Brandherde ensehen können, wie die Ausbreiung des Feuers safinden könne und welche Bereiche dadurch nahezu gleichzeiig befallen würden, so dass die späer ermiele Energiefreisezungsrae im Simulaionsprogramm FDS auf diese Flächen angesez werden kann. Ein Ablaufschema sieh demzufolge wie folg aus: 1. Sudieren der Planunerlagen bzw. Begehung des Objek (falls schon Besand) 2. Feshalen und Beureilung der Brandlasen und Brandlasabschnie zur Definiion möglicher Brandherde. Auswahl der maßgebenden Brandherde und Szenarien 4. Auswerung der Brandszenarien Berache man wie im Beispiel der Produkionshalle in Wassenberg den Grundriss mi den ensprechenden Flächen für Lagerung in Regalen oder Gierboxen, Maschinen, Lagerpläzen ec., so lassen sich nach einem Gespräch mi dem Bauherrn als maßgebende Brandszenarien für den Nachweis der Tragfähigkei die folgenden heraussellen, wie in Abb. - markier: A die große Regalfläche in Teilabschni A enhäl haupsächlich auf Holzpaleen gelagere Mealleile für die Filer. Eine hohe Brandlas enseh durch die Holzpaleen und durch die große Lagerfläche. B die Regalfläche nahe Achse B in Teilabschni A is ein zweier möglicher Brandherd, da hier für den Versand bereie Papierkarons mi ferigen Meallfilern sehen. C im Teilabschni B der Halle is der Bereich in Nähe der Achse I als kriischer Brandherd zu sehen; hier befinden sich in Tonnen gelagere Meallspäne und insbesondere Fässer mi Öl für Maschinen ec. Die ansonsen in der Halle vereilen Brandlasen werden als nich eigensändig risikorelevan eingeschäz und daher nich für ein eigenes Brandszenario berücksichig. Zwar könne auch hier ein Brand ensehen, dieser wird aber in Bezug auf seine Auswirkung niedriger eingeschäz als bei den zuvor genannen Bereichen.

Hierin lieg auch der anspruchsvollse Teil der Arbei eines Ingenieurs: Es forder sowohl eine fundiere Daenbasis als auch ein ingenieurmäßiges Vorgehen, für das zu analysierende Objek aus den

2 B Anwendungsbeispiel Berechnungen Seie 71 Brandherd B Brandherd A Brandherd C Abb. -: relevane Brandbereiche für die brandschuzechnische Bemessung Die Frage, die sich besonders bei dem Ansaz der Energiefreisezungsrae sell, is, auf welche Fläche diese angesez werden muss. Vorsellen kann man sich einen Brandverlauf durch ein Gebäude als eine Ar Welle. Einige Bereiche werden gerade ers enzünde, während andere schon abgebrann und sich wiederum andere in ihrer Hochbrandphase befinden. Wie weigreifend muss also die kriische Brandfläche angenommen werden, so dass überall während einer gewissen Zeispanne die imale Energiefreisezung, bzw. der idealisiere Verlauf der Energiefreisezungs-Zei-Kurve herrsch? Für den Nachweis der Konsrukion bezüglich ihrer Tragfähigkei würde ein Vollbrand (Beeiligung aller im Brandraum vorhandenen Brandlasen zum gleichen Zeipunk) zu wei auf der sicheren Seie liegen und dami sehr unwirschaflich sein.

Vorsellen kann man sich einen Brandverlauf durch ein Gebäude als eine Ar Welle.

3 B Anwendungsbeispiel Berechnungen Seie 72 Brandausbreiung nach Zei radiale Brandausbreiung schon erloschener Brand Abb. -4: radiale Brandausbreiung Diese Frage auch zum Beispiel bei der Produkionshalle in Wassenberg für die Brandherdfläche A auf. Muss dor dami gerechne werden, dass die gesame mi Regalen beselle Fläche in ewa zum gleichen Zeiraum eine imale Energie freisez, oder sind Teile des Brandes schon abgeklungen, wenn die äußeren Bereiche der Regale gerade ers erreich werden? In den Meallregalen sind nach Angaben des Bauherrn zur Monage ferig geselle Meallfilereile gelager. Auf Holzpaleen oder gegebenenfalls auch auf Plasikpaleen werden die Teile jeweils dreifach übereinander gesapel. Man kann demnach davon ausgehen, dass auf Grund der Anordnung auf drei Holzpaleen übereinander eine schnelle Brandausbreiung safinde, die nach [8] mi einem Wer von 1 m/min gekennzeichne is. Im ungünsigsen Fall enzünde sich das milere Regal dieses Teilabschnies und der Brand breie sich radial in alle Richungen aus. Bei einer Ausbreiungsgeschwindigkei von 1 m/min häe er demzufolge beide äußeren Regale (7,5 m Absand vom Mielpunk) erreich nach 7,5 m / (1,0 m/min) = 7,5 min = 450 sec. Zu unerscheiden is nun noch zwischen der Energiefreisezungsrae des verbrennenden Maerials sie gib an, wie viel Energie pro Zeieinhei abgegeben wird und der für den gesamen Brandablauf zur Verfügung sehenden Brandlas. Für die Besimmung der Energiefreisezungsrae sollen hier drei übereinander gesapele Holzpaleen (Höhe: je 0,14 m) als gue Näherung auf der sicheren Seie liegend dienen (Plasikpaleen würden eine geringere Brandgefahr mi sich bringen). Die in [8] abelliere Energiefreisezungsrae für 0,5 m hoch gesapele Holzpaleen beräg kw/m²; demnach ergib sich eine imale Energiefreisezungsrae von q = x 0,14 m / 0,5 m x kw/m² x 1, = kw/m².

Muss dor dami gerechne werden, dass die gesame mi Regalen beselle Fläche in ewa zum gleichen Zeiraum eine imale Energie freisez, oder sind Teile des Brandes schon abgeklungen, wenn die äußeren

4 B Anwendungsbeispiel Berechnungen Seie 7 Da einige Filereile noch in Papier eingepack sind und evenuell in Soßzeien davon ausgegangen werden muss, dass sich mehr Brandlas auf der Regalfläche befinde, wird ein Zuschlag von 0% (Fakor 1,) berücksichig. Als imale Brandlas wird die Gesamdicke aller Holzeile in den Regalen mi 0, m abgeschäz. Dami ergib sich eine imale Brandlas von q = 0, m x 410 kg/m³ x 16 MJ/kg x 1, = MJ/m². Die Mealleile der Filer werden nich weier berücksichig, da sie nich enscheidend zum Brandgeschehen beiragen. Die Ermilung der drei wesenlichen Zeipunke, die die idealisiere Energiefreisezungs-Zei- Kurve charakerisieren, soll exemplarisch anhand dieses Szenarios vorgeführ werden. Mi Hilfe des ²-Ansazes läss sich zuers bei einer schnellen Ausbreiung (α = 0,04689 kw/s²) der aufseigende As der Energiefreisezungsrae hier bezogen auf 1m² besimmen (s. Abb. 2-). Wenn der Zeipunk 1 erreich is, dann is auch die imale Energiefreisezung erreich ; 1 ermiel man durch Umsellen der folgenden Gleichung: 2 ( ) α 1 = 1 = Gl = α Im Beispiel ergib sich daraus der erse Zeipunk 1 bei: = , =17 sec ( min). Der Zeipunk 2, der den Übergang von der Vollbrandphase zur Abklingphase darsell, läss sich uner der Annahme ermieln, dass die Abklingphase einri, wenn 70% der Brandlas verbrann sind. Durch Inegraion der Teilflächen unerhalb der Kurve ergib sich 2 aus: Q( 1 ) = ( ) d = α = 0, = 80,9MJ 0 Q Q Q ( 2 1) = 0,7 ( 1) Q( ) = + Gl. -2

Dami ergib sich eine imale Brandlas von q = 0, m x 410 kg/m³ x 16 MJ/kg x 1, = 2.558 MJ/m². Die Mealleile der Filer werden nich weier berücksichig, da sie nich enscheidend zum Brandgeschehen beiragen.

5 B Anwendungsbeispiel Berechnungen Seie 74 Für die zuvor ermielen Were bedeue dies: 17 Q ( 1) = 0,04689 = 80,9 MJ Q ( ) = 0, ,9 = MJ Q ( ) sec ( 25 min) 2 = 1+ = + = Der Zeipunk ergib sich schließlich aus den verbleibenden 0% der Brandlas und der Idealisierung durch einen linearen Abfall bis zum Zeipunk : 20,Q = + Gl. - 2 So läss sich für dieses Beispiel das Ende der Abklingphase besimmen nach: 2 0, = 1.9+ = sec ( 40 min) In Abb. -5 is der sich durch die zuvor berechneen Zeipunke einsellende Verlauf dargesell. 1,00 Prozenaneil von Q [-] 0,80 0,60 0,40 0,20 0, sec 1 =17 sec 2 =1.9 sec =2.489 sec Zei [sec] Abb. -5: idealisierer Energiefreisezungs-Zei-Verlauf

- 2 So läss sich für dieses Beispiel das Ende der Abklingphase besimmen nach: 2 0, 2.558.000 = 1.9+ = 2.489 sec ( 40 min) 1.400 In Abb.

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