Evakuierungsberechnungen vor dem Hintergrund baurechtlicher Vorschriften

Transkript

1 Ingenieure für Brandschutz Evakuierungsberechnungen vor dem Hintergrund baurechtlicher Vorschriften Verfahren zur sicheren Anwendung von Evakuierungsberechnungen Dipl.-Ing. Rolf Tilly hhpberlin Ingenieure für Brandschutz GmbH Fassung September 2011

2

3 Inhalt 1 Einleitung 2 Baurechtliche Anforderungen 2.1 Bemessung von Rettungswegen nach MBO 2.2 Bemessung von Rettungswegen nach MVStättV 2.3 Bemessung von Rettungswegen nach MVkVO 3 Nachweisweg 4 Schutzzielorientierter Nachweis 5 Fazit und Ausblick

4

5 Fassung 21. September 2009 Autor Dipl.-Ing. Rolf Tilly Rolf Tilly ist als Brandschutzsachverständiger in der Hamburger Niederlassung von hhpberlin tätig. Projekte wie der Flughafen Hamburg, das zukünftige Hauptgebäude der TU Hamburg-Harburg und die National Assembly Hall in Hanoi entstanden unter seiner Mitwirkung. Herr Tilly ist Mitglied der Vereinigung RIMEA e.v., die mit der RIMEA Richtlinie Handlungsempfehlungen für die Anwendung von Evakuierungssimulationen erarbeitet.

6 Fassung September 2011 Evakuierungsberechnungen vor dem Hintergrund baurechtlicher Vorschriften Verfahren zur sicheren Anwendung von Evakuierungsberechnungen 1 Einleitung Sportstadien, Arenen, Theater, Einkaufszentren, Bahnhöfe und Flughäfen haben eines gemeinsam: sie alle zeichnen sich durch hohe Nutzerzahlen mit überwiegend nicht ortskundigen Nutzern aus. Interesse der Betreiber ist es, diese Gebäude möglichst hoch auszulasten, um sie flexibel nutzen zu können. Resultierend daraus dienen moderne Sportstadien längst nicht mehr nur der Durchführung von Sportveranstaltungen. Auch Konzerte, Festivals und ähnliche Großveranstaltungen sollen möglich sein. Dem gleichen Trend folgen Einkaufszentren sowie Bahnhöfe und Flughäfen. Neben der vordergründigen Nutzung für den Verkauf von Waren oder die Fahr- und Fluggastabfertigung sollen Events in diesen Gebäuden durchgeführt werden können. Im deutschen Baurecht wird der Personensicherheit in Gebäuden durch präskriptive Vorschriften Rechnung getragen. Deren Anwendung soll eine ausreichende Personensicherheit in Gebäuden gewährleisten. Bei der Konzeption dieser Gebäude werden in der Regel je nach Gebäudetyp die Bauordnung in Verbindung mit der Versammlungsstättenverordnung oder Verkaufsstättenverordnung zugrunde gelegt. Die benannten Verordnungen werden als Muster durch die Bauministerkonferenz, als Musterbauordnung (/MBO/), Muster-Versammlungsstättenverordnung (/MVStättV/) bzw. Muster-Verkaufsstättenverordnung (/MVkVO/) erarbeitet (/IS-ARGEBAU/). In den einzelnen Bundesländern sind diese Verordnungen in teilweise leicht veränderter Form bauaufsichtlich eingeführt. In den Bundesländern, die die Sonderbauverordnungen nicht bauaufsichtlich eingeführt haben, erfolgt die Planung und Genehmigung von Gebäuden im Anwendungsbereich dieser Verordnungen in der Regel nach der jeweiligen Musterverordnung. 6

7 Evakuierungsberechnungen vor dem Hintergrund baurechtlicher Vorschriften Neben den Anforderungen an Bauteilqualitäten, die die Standsicherheit und den Raumabschluss gewährleisten sollen, enthalten die Bauordnungen und Sonderbauverordnungen materielle Anforderungen hinsichtlich zulässiger Längen und Breiten der Rettungswege. Die diesen Anforderungen zugrundeliegenden Bemessungsansätze basieren auf Erfahrungswerten. In einigen Fällen jedoch muss festgestellt werden, dass die baurechtlichen Vorschriften durch den Stand von Wissenschaft und Technik überholt und von diesem teilweise widerlegt wurden. Zum Teil gehen auch die derzeitigen Nutzungen der Gebäude über den ursprünglich angedachten Anwendungsbereich der Bauordnungen und Sonderbauverordnungen hinaus. Ein Beispiel hierfür sind die Treppenräume von Verkaufsstätten. Aufgrund der aktuellen baurechtlichen Vorgaben muss keine Bemessung der Breite dieser Treppenräume erfolgen. Es sind lediglich (pauschale) Mindest- und Maximalbreiten unter Berücksichtigung der geschossweise erforderlichen Ausgangsbreite einzuhalten. Eine Bemessung für mehrere Geschosse bzw. die hieraus zu erwartende Personenzahl wird nicht gefordert. Dies kann insbesondere bei modernen und multifunktionalen Einkaufszentren dazu führen, dass der Treppenraum ein Nadelöhr darstellt. Die Folge hiervon ist, dass sich im Evakuierungsfall ungewöhnlich lange Staus bilden können und Personen ggf. lange vor diesen Treppenräumen anstehen müssen. Dies erhöht die Gefahr von panikartigen Reaktionen, insbesondere in Gefahrensituationen, wenn z. B. die Personen vor Feuer und Rauch fliehen müssen. Glücklicherweise sind in Deutschland bisher keine ernsthaften Personenschäden bekannt, die bei der Entfluchtung von Verkaufsstätten entstanden sind. Jedoch muss in Betracht gezogen werden, dass insbesondere die fehlende Bemessung von Treppen in Verkaufsstätten gepaart mit deren aktuell üblicher Nutzung kritisch sein kann. Die in letzter Zeit vereinzelt aufgetretenen Zwischenfälle bei Autogrammstunden populärer Künstler in Shopping-Centern, die bislang nur im Eingangsbereich oder im Erdgeschoss aufgetreten sind, lassen erahnen, dass bei derartigen Nutzungen in Verkaufsstätten Probleme entstehen können. An dieser Stelle kann durch Anwendung von Evakuierungsberechnungen Abhilfe geschaffen werden, mit denen der Personenstrom für die tatsächlich vorhandenen Randbedingungen untersucht und mögliche kritische Staubildungen erkannt werden kann. Als Verfahren zur Berechnung der Evakuierung kommen im einfachsten Fall Handrechenverfahren zum Einsatz, die eine grobe Abschätzung der Evakuierungsdauern und Stauzeiten zulassen. Mit steigenden Anforderungen an die Genauigkeit werden Individualmodelle mit mikroskopischen 7

8 Fassung September 2011 Berechnungsverfahren verwendet. Bei diesen wird mit Hilfe eines Computermodells die Evakuierung anhand von so genannten Agenten dargestellt: jeder Agent stellt dabei eine fliehende Person dar. Durch dieses Vorgehen lassen sich Erkenntnisse über den Verlauf der Evakuierung aus einem Gebäude gewinnen und es können Personenströme, Dichten und Flüsse zu beliebigen Zeiten der Evakuierung berechnet und ausgewertet werden. Eine genauere Beschreibung der verfügbaren Berechnungsmodelle enthält der /vfdb Leitfaden/. In dem vorliegenden Beitrag soll gezeigt werden, dass sich durch die Anwendung von Evakuierungsberechnungen zugleich die Sicherheit und Wirtschaftlichkeit von Gebäuden erhöhen lässt. Es sollen fragwürdige Ansätze der Musterverordnungen für die Bemessung der Rettungswege benannt und ein Verfahren zur sicheren Anwendung von Evakuierungsberechnungen im Kontext des deutschen Baurechts vorgestellt werden. 8

9 Evakuierungsberechnungen vor dem Hintergrund baurechtlicher Vorschriften 2 Baurechtliche Anforderungen 2.1 Bemessung von Rettungswegen nach MBO Für jede Nutzungseinheit mit mindestens einem Aufenthaltsraum müssen in jedem Geschoss mindestens zwei voneinander unabhängige Rettungswege ins Freie vorhanden sein. Bei anleiterbaren Gebäuden kann der zweite Rettungsweg üblicherweise über anleiterbare Fenster und Rettungsgeräte der Feuerwehr geführt werden. In der MBO wird die Lauflänge zwischen jeder Stelle eines Aufenthaltsraumes bis zum notwendigen Treppenraum oder Ausgang ins Freie auf maximal 35 m begrenzt. Eine konkrete Bemessung der Breite der Rettungswege erfolgt hier nicht. Die Breite von Treppenläufen und Treppenabsätzen notwendiger Treppen muss lediglich für den größten zu erwartenden Verkehr ausreichen. 2.2 Bemessung von Rettungswegen nach MVStättV Versammlungsstätten müssen in jedem Geschoss mit Aufenthaltsräumen mindestens zwei voneinander unabhängige bauliche Rettungswege haben ( 6 (2) /MVStättV/). Von jedem Besucherplatz muss ein Ausgang in höchstens 30 m erreicht werden können, wobei für hohe Räume diese Entfernung in Abhängigkeit von der Raumhöhe verlängert werden darf und bis zu 60 m betragen kann. Die erforderliche Breite der Rettungswege bemisst sich nach der größtmöglichen Personenzahl: Die lichte Breite eines jeden Teiles von Rettungswegen muss mindestens 1,20 m betragen. Bei Versammlungsstätten, die innerhalb von Gebäuden liegen, müssen darüber hinaus 1,20 m Rettungswegbreite je 200 Personen nachgewiesen werden. Bei Versammlungsstätten im Freien genügt eine Breite von 1,20 m je 600 Personen. Durch diese Bemessung ist für Räume im Innenbereich gemäß Kommentar zur /MVStättV/ eine Entfluchtung innerhalb von 2 Minuten gewährleistet. Aus dem Bemessungsansatz geht jedoch hervor, dass mit dieser Zeitspanne die reine Durchströmzeit der anwesenden Personen durch die Ausgangstüren des jeweiligen Raumes angesprochen wird. Weitere Zeitkomponenten, wie die Zeit für das Zurücklegen von Wegen oder Rückstaueffekte, die beispielsweise vor Treppen zu erwarten sind, bleiben dabei unberücksichtigt. 9

10 Fassung September 2011 Bei dem o.g. Bemessungsansatz ist jedoch nur eine Staffelung der Rettungswegbreite in Sprüngen von 60 cm zulässig, diese wird in der Fachwelt als Modulbreite bezeichnet. Der Ansatz beruht auf der Annahme, dass eine durchschnittliche Person eine Schulterbreite von 60 cm hat. Es wird unterstellt, dass ein Weg nur dann effektiv genutzt werden kann, wenn sich die Personen nebeneinander bewegen können. Der Effekt, dass in der Praxis jedoch auch Zwischenbreiten effektiv genutzt werden, in dem die Personen versetzt gehen, wird dabei außer Acht gelassen. Der Ansatz einer Modulbreite wurde durch zahlreiche Studien widerlegt (z. B. /Seyfried, Holl/, /Rupprecht/, /Weigmann/, /Kretz, Grühnebohm, Schreckenberg/, /Winkens/), er findet sich trotzdem noch in der aktuellen /MVStättV/ Baurecht wieder. Durch Anwendung des Modulmaßes werden die Rettungswegbreiten tendenziell zu konservativ bemessen. Dies ist zwar unkritisch hinsichtlich der Personensicherheit, bei genauerer Betrachtung ergibt sich hier jedoch ein Optimierungspotential. 2.3 Bemessung von Rettungswegen nach MVkVO Für jeden Verkaufsraum, Aufenthaltsraum und für jede Ladenstraße müssen in demselben Geschoss mindestens zwei voneinander unabhängige Rettungswege zu Ausgängen ins Freie oder zu Treppenräumen notwendiger Treppen vorhanden sein. Verkaufsräume, die größer 100 m 2 sind, müssen zwei voneinander unabhängige Rettungswege haben. Gemäß 10 (2) /MVkVO/ muss von jeder Stelle eines Verkaufsraumes mindestens ein Ausgang ins Freie oder ein notwendiger Treppenraum in höchstens 25 m Entfernung erreichbar sein. Für alle sonstigen Räume ist dieser in 35 m Entfernung nachzuweisen. Bei gesprinklerten Verkaufsstätten ist eine Verlängerung des Rettungsweges auf insgesamt bis zu 95 m (25 m innerhalb des Verkaufsraumes plus 35 m auf der Ladenstraße plus 35 m im Flur) zulässig. Darüber hinaus werden Anforderungen an die Breiten der Rettungswege gestellt, die sich an Mindestbreiten und an der angeschlossenen Fläche orientieren. Notwendige Treppen müssen zwischen 2 m und 2,50 m breit sein. Es genügt eine Breite von mindestens 1,25 m, wenn ausschließlich Verkaufsflächen von bis zu 500 m 2 auf diese Treppe angewiesen sind. Die Ausgänge aus einem Geschoss oder in einen Treppenraum notwendiger Treppen müssen eine Breite von mindestens 30 cm je 100 m 2 Fläche der Verkaufsräume haben. Die Ausgänge müssen mindestens 2 m breit sein, für Verkaufsräume 500 m 2 genügt eine Breite von 1 m. 10

11 Evakuierungsberechnungen vor dem Hintergrund baurechtlicher Vorschriften Aus dem Bemessungsansatz der /MVkVO/ geht hervor, dass die Ausgangsbreiten ausschließlich etagenweise bemessen werden. Eine Bemessung für die Summe der auf den Treppenraum angewiesenen Personen, die sich in unterschiedlichen Etagen der Verkaufsstätte befinden, erfolgt nicht. Je größer die Anzahl der angeschlossenen Etagen, desto mehr offenbart sich hier eine Schwachstelle in der Bemessung der Rettungswege. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass in der Praxis in Verkaufsstätten die Ladenstraßen oftmals einen offenen Geschossverbund herstellen, über den eine freie Ausbreitung von Rauchgasen möglich ist. Dies macht im Brandfall die zeitgleiche Räumung aller angeschlossenen Etagen erforderlich, eine gestaffelte Alarmierung und Evakuierung des Gebäudes ist aufgrund des offenen Luftverbundes in der Regel nicht möglich. Vor dem Hintergrund des Bemessungsansatzes können größere Staus und Anstehzeiten vor den Treppenräumen entstehen. Die zugleich bei großen Verkaufsstätten geforderte Sprinkleranlage mindert sicherlich das Risiko einer unkontrollierten Brandausbreitung und nimmt damit Einfluss auf die Verrauchung der Verkaufsstätte und deren Rettungswege im Brandfall. An den Staulängen, die ab Antritt zu den Treppenräumen zu erwarten sind, ändert dieser Umstand aber nichts. Der in der /MVkVO/ gewählte Ansatz führt bei einer unterstellten Personenbelegung von 0,5 Personen je m 2 Grundfläche [1] der angeschlossenen Verkaufsflächen zu einer Bemessung der Ausgangsbreite, die ungefähr im Bereich der erforderlichen Ausgangsbreite nach /MVStättV/ liegt. Für Verkaufsstätten mit wenigen Verkaufsgeschossen ergibt sich durch die geforderte Mindestbreite der Ausgänge und Treppenräume nach /MVkVO/ eine Überdimensionierung der Rettungswege bis zu 30 %. Dieser Effekt schwindet aber mit zunehmender Anzahl der Verkaufsgeschosse und verschiebt sich in den kritischen Bereich. (/Erdmann/, /Dudenhausen/) [1] gemäß /vfdb Leitfaden/ wird für erdgeschossige Verkaufsbereiche auf der Basis der Auswertung internationaler Literaturquellen eine Personenbelegung von 0,5 P / m 2 für Verkaufsebenen, die einen ebenerdigen Zugang haben, angesetzt. Für Verkaufsflächen, die über Treppen erreicht werden, wird eine auf 0,3 P/m 2 reduzierte Personenbelegung angegeben. 11

12 Fassung September Nachweisweg Wie oben dargelegt, erfolgt die Auslegung der Rettungswege von Gebäuden üblicherweise nach den präskriptiven Vorschriften des Baurechts hier der /MBO/, /MVStättV/ und /MVkVO/ (vgl. linker Zweig in Abbildung 1). Eine leistungsorientierte Bemessung der Rettungswege mit einer ingenieurmäßigen Auslegung der Rettungswege sehen die baurechtlichen Vorschriften bisher nicht vor. Sofern alternativ eine Bemessung nach ingenieurmäßigen Verfahren erfolgt, ist eine enge Abstimmung mit den Genehmigungsbehörden bzw. dem Prüfingenieur für Brandschutz unumgänglich, da hier ein Sonderweg beschritten wird und von den baurechtlichen Vorschriften abgewichen wird. Auslegung der Rettungswege Abbildung 1: Nachweiswege für die Auslegung der Rettungswege Präskriptive Vorschriften (Baurecht) Leistungsbasiert (Ingenieurmethoden) z. B. MVStättV z. B. Personenstromanalyse Im Folgenden soll der leistungsbasierte Nachweisweg mittels ingenieurmäßigen Verfahren beschrieben werden, der im rechten Zweig in Abbildung 1 aufgezeigt ist. Der Nachweis kann dabei sowohl vereinfacht in Anlehnung an baurechtliche Vorschriften (linker Zweig in Abbildung 2), als auch als voll schutzzielorientierter Nachweis erfolgen (rechter Zweig in Abbildung 2). Dieser Bemessungsansatz wird in der künftigen Fassung der /RiMEA/ Richtlinie in Form eines erläuternden Anhangs veröffentlicht werden. 12

13 Evakuierungsberechnungen vor dem Hintergrund baurechtlicher Vorschriften Nachweis der sicheren Evakuierung mit Ingenieurmethoden Vergleich mit Schutzielorientierter Nachweis präskriptiven Vorschriften Abbildung 2: Nachweis der sicheren Evakuierung mit Ingenieurverfahren Berechnen der Evakuierung Bewerten der Evakuierung im Vergleich zu Vorschriften Definition der Schutzziele (ggf. in Kombination mit Rauchfreihaltung) Nachweis der Schutzziele Vermeiden / Beschränken von Staus (=>Anstehzeit) ggf. unter Nachweis mehrerer Evakuierungsszenarios (z. B. Ausfall von Rettungswegen, wenn für Szenario erforderlich) Optimierung des Gebäudedesigns Recht nahe an den präskriptiven Vorschriften des Baurechtes ist der vergleichende Ansatz (linker Zweig in Abbildung 2: Vergleich mit präskriptiven Vorschriften ). Dieser Nachweisweg bietet sich insbesondere zur Beurteilung von Abweichungen an. Hierbei wird zunächst die baurechtskonforme Situation abgebildet und hierfür eine Evakuierungsberechnung durchgeführt. Danach wird die Evakuierungsberechnung mit den zu beurteilenden und vom Baurecht abweichenden Änderungen durchgeführt. Dies ermöglicht eine Bewertung der geplanten Situation vor dem Hintergrund der baurechtlichen Vorschriften. Zu bewerten sind hierbei die Unterschiede in der Evakuierung, die sich zwischen den beiden Szenarien ergeben. Zu untersuchende Parameter sind hierbei die Entfluchtungsdauer der relevanten Gebäudebereiche (raum-, bereichs- und gebäudeweise), Anstehzeiten und ggf. Personendichten. Der Vorteil dieser Betrachtungsweise ist, dass sich Einflüsse aus dem gewählten Berechnungsverfahren und den Randbedingungen (z. B. der Zusammensetzung oder Laufgeschwindigkeiten der Personen) nur eingeschränkt auf das zu bewertende Ergebnis der Berechnung auswirken. Als nachteilig erweist sich jedoch, dass nur Geometrien untersucht werden können, die in einer weitgehenden Übereinstimmung mit den präskriptiven Vorschriften des Baurechts liegen. 13

14 Fassung September 2011 Beschränkung Durchströmzeit für horizontale Wegelemente Begrenzung der Länge der Laufwege Anforderungen bekannt Implizite Anforderungen können aus Vorgaben des Baurechts abgeleitet werden Implizite Anforderungen 4 Schutzzielorientierter Nachweis Der schutzzielorientierte Nachweis (rechter Zweig in Abbildung 2) ermöglicht eine weitergehende Lösung von den präskriptiven Vorschriften. Hierfür ist zunächst eine Konkretisierung des Schutzziels erforderlich. Die alleinige Wahl einer globalen Evakuierungsdauer als konkretisiertes Schutzziel erweist sich bei üblichen Gebäudegeometrien als ungeeignet, da hier der Evakuierungsverlauf innerhalb des Gebäudes unberücksichtigt bleibt und sich zudem aus baurechtskonformen Geometrien eine große Spanne von Evakuierungsdauern ableiten lässt (/Erdmann/, /Dudenhausen/, /Kersken, Waldau, Hoffmann/). Es muss also ein allgemeingültigeres Schutzziel gefunden werden, wobei die Ableitung dieses Schutzzieles aus dem präskriptiven Baurecht zwar naheliegend, aber zugleich nicht trivial ist. Aus der /MBO/ lässt sich mangels eines konkreten Bemessungsansatzes für die Rettungswegbreite kein konkretes Schutzziel hinsichtlich der Evakuierung ableiten. Als konkrete Vorgaben werden in der /MBO/ lediglich die Begrenzung der Lauflängen zum nächsten Ausgang oder Treppenraum sowie die zulässige Gebäudehöhe explizit vorgegeben, was zur Ableitung eines konkreten Schutz- kein definiertes Gesamt-Schutzziel keine festgelegte Gesamt-Evakuierungsdauer Einflüsse aus Interaktion (dynamische Prozesse, nicht zeitgleiche Evakuierung) sind nicht berücksichtigt? Keine konkreten Anforderungen Abbildung 3: Ableitung eines Schutzziels aus den baurechtlichen Anforderungen 14

15 Evakuierungsberechnungen vor dem Hintergrund baurechtlicher Vorschriften zieles nicht ausreichend ist. Auch aus den Anforderungen der /MVkVO/ lässt sich ein konkretes Schutzziel nicht deuten. Das liegt zum einen an der Fläche der Ladenstraßen, die bei der dortigen Bemessung der Rettungswege unberücksichtigt bleibt. Zum anderen erschwert die Beschränkung der Bemessung auf einzelne Geschosse die Formulierung eines konkreten Schutzziels. Die /MVStättV/ eignet sich hingegen aufgrund der in Abhängigkeit der Personenzahl bemessenen Rettungswegbreite zur Ableitung eines konkreten Schutzziels. Deren Bemessungsansatz wird in der Erläuterung zur Muster-Verkaufsstättenverordnung von 2002 (/Erläuterung MVStättV/) konkretisiert, wonach die Breitenbemessung vor dem Hintergrund entstand, dass die Durchströmzeit durch die Ausgänge max. 2 Minuten in Räumen bzw. 6 Minuten im Freien betragen soll. Die Durchströmzeit bezeichnet die Dauer, die vor einer Engstelle anstehende Personen benötigen, um diese zu passieren. Wegzeiten, Staus und dynamische Prozesse bleiben hierbei unberücksichtigt. Als konkretes Schutzziel kann hieraus abgeleitet werden, dass die Anstehzeit vor den Ausgängen auf maximal 2 Minuten zu begrenzen ist. Nach Auffassung des Autors muss diese Begrenzung der Anstehzeit insbesondere für den Ausgang in einen gesicherten Bereich nachgewiesen werden. Bei der Anwendung dieser Zeitspanne von 2 Minuten ist jedoch zu berücksichtigen, dass der zugrunde liegende Ansatz gemäß Erläuterung der Versammlungsstättenverordnung /MVStättV/ auf einem spezifischen Personenfluss von 1,39 Personen / (s m) basiert. Bezogen auf die Durchströmung durch Engstellen ist dies ein vergleichsweise optimistischer Wert. Der spezifische Personenfluss in Türen wird im /vfdb Leitfaden/ bei einer optimalen Auslastung mit 1,4 Personen / (s m) angegeben, bei einer moderaten Auslastung jedoch nur mit 0,9 Personen / (s m). Daraus resultierend wird sich durch Berechnungen nicht in jedem Falle die nach /MVStättV/ ergebende Evakuierungszeit bestätigen lassen. Weitere konkretisierten Schutzziele werden durch das Baurecht nur implizit vorgegeben, z. B. durch eine Beschränkung der Rettungsweglänge. Hinsichtlich einer einzuhaltenden Gesamtentfluchtungsdauer, eines Gesamt-Schutzzieles und den Einflüssen aus dynamischen Prozessen werden im Baurecht keine konkreten Anforderungen definiert. Sofern also ein Schutzziel über die Anstehzeit hinaus zu definieren ist, ist dieses je nach Aufgabenstellung im Einzelfall zu formulieren. Dies kann die Beschränkung von Staulängen oder die Definition von Räumzeiten für bestimmte Bereiche sein. Letzteres ist insbesondere dann erforderlich, wenn die Räumzeit begrenzt ist z. B. infolge einer zu erwartenden Verrauchung. 15

16 Fassung September 2011 Der Schutzzielorientierte Nachweis lässt sich grundsätzlich in zwei Arten unterscheiden. Am weitesten entfernt von den präskriptiven Vorschriften des Baurechts ist der so genannte voll schutzzielorientierte Nachweis ( 3. Nachweisweg in Abbildung 4) angeordnet, bei dem die Erfüllung der Schutzziele des Baurechtes unter Loslösung von den präskriptiven Vorschriften des Baurechts leistungsbasiert erfolgt. Dies bedingt allerdings, dass die nachzuweisenden konkretisierten Schutzziele und Nachweisparameter festgelegt werden. Dabei ergibt sich wie oben erläutert noch ein erheblicher Deutungsspielraum. Ein typisches Beispiel für einen voll schutzzielorientierten Nachweis ist ein Bahnhofsgebäude, bei dem gemäß den Vorschriften des EBA die Rauchfreihaltung über den Zeitraum der Selbstrettung der Fahrgäste nachgewiesen werden muss. Fallen Teile der Rettungswege aus, werden sich entsprechend längere Evakuierungszeiten ergeben. Darüber hinaus ergeben sich weitere Unwägbarkeiten, z. B. wie groß die Zeitspanne zwischen dem Erkennen eines kritischen Brandereignisses bis zum Beginn der Selbstrettung ist. Dieses Beispiel macht deutlich, dass für den voll schutzzielorientierten Nachweis die Implementierung eines Sicherheitskonzeptes unerlässlich ist. Das Sicherheitskonzept muss definieren, welche Sicherheitselemente in welcher Größenordnung in dem Nachweis zu berücksichtigen sind, um einen Ausfall von Rettungswegen vor dem Abschluss der Evakuierung mit ausreichender Sicherheit auszuschließen und ein adäquates Sicherheitsniveau zu gewährleisten. Ein Sicherheitskonzept für die Personensicherheit ist bisher national wie international noch nicht entwickelt worden und noch Gegenstand der Forschung. /Forell, Klinzmann/ nennen auf Basis einer Literaturauswertung als konservativen Sicherheitsfaktor t verfügbar /t Räumung 1,5, jedoch ist hier keine rechnerische Herleitung erfolgt. Mangels eines bisher nicht vorliegenden Sicherheitskonzeptes ist es nach Auffassung des Autors derzeit erforderlich, Sicherheitselemente im Einzelfall für das jeweilige Gebäude festzulegen. So wird im Einzelfall auch wie oben dargestellt der Ausfall eines oder mehrerer Rettungswege im Zuge einer Evakuierungsberechnung zu untersuchen sein. Zur Gewährleistung eines adäquaten Sicherheitsniveaus sollten alle streunenden Eingangsgrößen mit Sicherheiten belegt werden. Hierzu sollten z. B. angesetzt werden: eine konservative Personenbelegung, ein konservativer Ansatz der Ausgangsverteilung der Personen, der Ansatz konservativer Personenparameter (Gehgeschwindigkeiten, Reaktionszeiten etc.), 16

17 Evakuierungsberechnungen vor dem Hintergrund baurechtlicher Vorschriften soweit erforderlich eine konservative Betrachtung zur Beurteilung des Ausfalls von Rettungswegen sowie die Definition einer Sicherheitszeitspanne, die nach Abschluss der Evakuierung bis zum Ausfall der Rettungswege zur Verfügung stehen muss. Zwischen dem Vergleich mit präskriptiven Vorschriften und dem voll schutzzielorientieren Nachweis lässt sich der Schutzzielorientierte Nachweis vor dem Hintergrund des Baurechts (2. Nachweisweg in Abbildung 4) einordnen. Wesentlich an dieser Betrachtung ist, dass bei dem Nachweis vor dem Hintergrund des Baurechts üblicherweise der Ausfall von Fluchtwegen oder Teilen der Fluchtwege nicht zu berücksichtigen ist. Dies ergibt sich aus dem Ansatz des Baurechts, dass grundsätzlich zwei Rettungswege zur Verfügung stehen müssen, wobei der Ausfall eines dieser beiden Rettungswege bauaufsichtlich akzeptiert ist. Da das Baurecht keine Anforderung hinsichtlich der Verteilung der nachzuweisenden Rettungswegbreite auf den 1. und 2. Rettungsweg formuliert, ergibt sich daraus auch keine Anforderung, wie der Ausfall eines Rettungsweges im Zuge eines Nachweises zu behandeln ist und welche Schutzziele in diesem Fall nachzuweisen sind. Dementsprechend erfolgt der Nachweis vor dem Hintergrund des Baurechts unter Ansatz aller zur Verfügung stehenden Rettungswege und unter der Annahme einer gleichmäßigen Auslastung. Als Nachweisparameter dienen in diesem Fall Stauzeiten, Räumzeiten und Anstehzeiten. Gemäß /RiMeA/ liegt ein signifikanter Stau vor, wenn sich in einem Bereich eine Personendichte von mehr als 4 Personen je m 2 über eine Zeit von mehr als 10 % der Evakuierungsdauer einstellt. Signifikante Stauungen sind zu beschreiben und zu bewerten. Bei langen Evakuierungsdauern kann es erforderlich werden, bereits bei geringeren Dauern eine entsprechende Bewertung vorzunehmen. Darüber hinaus können Erkenntnisse aus dem Verlauf der Evakuierung gewonnen werden, z. B. den sich ergebenden Personendichten und Personenströmen. Diese Nachweisparameter lassen sich hier jedoch noch direkter aus den baurechtlichen Vorgaben ableiten und unterliegen daher einem geringeren Deutungsspielraum. Das Schutzziel ist so zu wählen, dass das Sicherheitsniveau des aktuell gültigen Baurechts zumindest gehalten wird. Typischerweise kann dies durch eine Begrenzung der maximalen Anstehzeit nachgewiesen werden. 17

18 Fassung September 2011 Nachweiskonzept Abbildung 4: 1. Nachweisweg Vergleich mit präskriptiven Vorschriften 2. Nachweisweg Schutzzielorientierter Nachweis vor dem Hintergrund des 3. Nachweisweg voll Schutzzielorientierter Nachweis Nachweiskonzept und Schutzziele für den Nachweis der sicheren Evakuierung Berechnen der Eva- Baurechts schutzzielorien- kuierung tiertes Evakuie- Bewerten der Evaku- Grundannahme: rungskonzept ierung im Vergleich zwei Rettungs- zu Vorschriften wege, Ausfall eines Rettungsweges baurechtlich akzeptiert Ansatz aller zur Verfügung stehenden Rettungswege gleichmäßige Auslastung der Rettungswege Schutzziele 1. Nachweisweg 2. Nachweisweg 3. Nachweisweg Vergleich mit präskrip- Schutzzielorientierter voll Schutzzielorien- tiven Vorschriften Nachweis vor dem tierter Nachweis Hintergrund des Abhängig vom Nach- Baurechts Begrenzung von weis: Stauzeit Begrenzung von Begrenzung von Anstehzeit Stauzeit Stauzeit Räumzeit Anstehzeit Anstehzeit Verlauf der Evak. Räumzeit Räumzeit Konservativ gewählte ggf. Lauf der Evak. Ansätze Nachweispararmeter ergeben sich aus der bauordnungsrechtlich konformen Situation 18 Festlegen der Nachweispararmeter entsprechend den baurechtlichen Anforderungen Freie Festlegung der Nachweisparameter. Nachweis: T räumung + X < T verfügbar

19 Evakuierungsberechnungen vor dem Hintergrund baurechtlicher Vorschriften 5 Fazit und Ausblick In diesem Beitrag wird ein Nachweiskonzept vorgestellt, das die Berücksichtigung von Evakuierungsberechnungen im Anwendungsbereich des deutschen Baurechts ermöglicht. Grundsätzlich sind bei Evakuierungsberechnungen drei Nachweiswege denkbar: 1. der Vergleich mit präskriptiven Vorschriften 2. der schutzzielorientierte Nachweis vor dem Hintergrund des Baurechts 3. der voll schutzzielorientierte Nachweis. Während beim ersten Nachweis ein konkretes Schutzziel nicht von Nöten ist, da die materiellen Anforderungen konkret in den baurechtlichen Vorschriften vorgegeben sind, ist die Definition des oder der nachzuweisenden konkretisierten Schutzziele im 2. und 3. Nachweisweg unabdingbar. Wie oben gezeigt, lassen sich die entsprechenden konkretisierten Schutzziele durch eine Deutung des Baurechts ableiten. Diese sind aber im Rahmen der aktuellen baurechtlichen Vorgaben stets im Einzelfall mit den Genehmigungsbehörden bzw. dem Prüfingenieur für Brandschutz abzustimmen. Es lässt sich feststellen, dass die Ableitung der konkretisierten Schutzziele aus dem Baurecht einem Deutungsspielraum unterliegt. Bei schutzzielorientierten Nachweisen ergibt sich der Mehrwert, dass das Gebäudedesign optimiert werden kann, da sich im Rahmen einer Evakuierungsberechnung Schwachstellen im Gebäudedesign (in der Regel durch Staus) aufzeigen. Daher sollte die Evakuierungsanalyse planungsbegleitend in einem frühen Projektstadium erfolgen, in dem Gebäudeoptimierungen noch ohne umfangreiche Umplanungen möglich sind. Für den Bauherrn ergibt sich der positive Effekt, dass Rettungswegbreiten in einer Größenordnung von bis zu 30 % gegenüber der Auslegung nach präskriptiven Vorschriften verringert werden können. Es muss jedoch erwähnt werden, dass sich in Teilbereichen ggf. auch größere Rettungswegbreiten gegenüber den aktuellen präskriptiven Vorschriften ergeben können. Zur Gewährleistung eines adäquaten Sicherheitsniveaus ist die Entwicklung eines Sicherheitskonzeptes unabdingbar, durch welches die Akzeptanz von Evakuierungsberechnungen weiter erhöht werden kann. 19

20

21 Evakuierungsberechnungen vor dem Hintergrund baurechtlicher Vorschriften Literatur /Dudenhausen/ /Erdmann/ Dudenhausen, W.: Vergleichende Analyse und Bewertung von Räumungszeiten für Flughäfen und Bahnhöfe bei Bemessung der Rettungswege in Anlehnung an Versammlungs- bzw. Verkaufsstätten, TU Braunschweig / hhpberlin, August 2008 Erdmann, L.: Ermittlung von Evakuierungs- und Stauzeiten bei baurechtskonformer Gestaltung von Räumen und Gebäuden mit großen Personenzahlen, Jade Hochschule Oldenburg / hhpberlin, Bachelorarbeit, Februar 2010 /Erläuterung MVStättV/ Begründung und Erläuterung zur Musterverordnung über den Bau und Betrieb von Versammlungsstätten, Fachkommission Bauaufsicht, Mai 2002 /Forell, Klinzmann/ Forell, B., Klinzmann, C.: Grundlagen verschiedener Evakuierungsmodelle und Anwendung am Beispiel der Evakuierung eines Hörsaalgebäudes, vfdb Zeitschrift, Ausgabe 1/2006 /IS-ARGEBAU/ Homepage der ArgeBau /Kersken, Waldau, Hoffmann/ kersken, M., Waldau, N., Hoffmann T.: Berechnung von Entleerungszeiten für Fallbeispiele, Forschungsbericht, Fraunhofer IRB Verlag, September 2006 /MBO/ /MVkVO/ Musterbauordnung, Fassung November 2002, zuletzt geändert Oktober 2008 Musterverordnung über den Bau und Betrieb von Verkaufsstätten (Muster-Verkaufsstättenverordnung), Fassung September

22 Fassung September 2011 /MVStättV/ /RiMeA/ /Rupprecht/ /vfdb Leitfaden/ /Weidmann/ Musterverordnung über den Bau und Betrieb von Versammlungsstätten (Muster-Versammlungsstättenverordnung), Fassung Juni 2005 Richtlinie für Mikroskopische Entfluchtungsanalysen, Version 2.2.1, Juni 2009 Rupprecht, T.: Untersuchung zur Erfassung der Basisdaten von Personenströmen, Diplomarbeit, Bergische Universität Wuppertal vfdb TB 04-01: Leitfaden Ingenieurmethoden des Brandschutzes, Technischer Bericht, 2. Auflage Mai 2009 weidmann, U.: Transporttechnik der Fussgänger Transprotttechnische Eigenschaften des Fußgängerverkehrs, Institut für Verkehrsplanung, Transprottechnik, Straßenund eisenbahnbau, 2. ergänzte Auflage, ETH Zürich, 1993 /Kretz, Grünebohm, Schreckenberg/ kretz, T.; Grünebohm, A.; Schreckenberg, M.: Experimental study of pedestrian flow through a bottleneck, Physik von Transport und Verkehr, Universität Duisburg-Essen, Oktober 2006 /Holl, Seyfried/ Holl, S.; Seyfried, A.: Wissenschaftliche Hintergründe zur Bemessung von Rettungswegen Ergebnisse aktueller Forschung, Brandschutz-Tagung 2011, Tagungsband, Ingenieurakademie West e. V., Juli

23

24 Weitere Informationen hhpberlin ist das führende deutsche Ingenieurbüro für Brandschutz mit Sitz in Berlin, München, Hamburg, Frankfurt und Braunschweig. Die im Jahr 2000 aus dem Büro Hosser, Hass und Partner hervorgegangene Firma entwickelt weltweit Brandschutzkonzepte für nationale und internationale Bauprojekte. Zu den Referenzen gehören u. a. die Münchner Allianz Arena, das Bundeskanzleramt, die Color Line Arena in Hamburg, die Dalian Twin Towers, das Pudong Museum in China sowie der neue Hauptstadt-Airport Berlin-Brandenburg International. Die Kompetenz von hhpberlin reicht von der brandschutzgerechten Fachplanung über die Ausführung bis hin zur Qualitätssicherung sowohl im Neubau als auch bei der Bauerneuerung. hhpberlin Ingenieure für Brandschutz GmbH Hauptsitz: Rotherstraße Berlin Phone +49 (30) Fax +49 (30) @hhpberlin.de