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Bedeutung der Brandszenarien nach Eurocode im Rahmen von Brandschutzkonzepten und deren Prüfung
Dr.-Ing. Jochen ZehfußNiederlassungsleiter Hamburghhpberlin Ingenieure für Brandschutz GmbH
Arbeitstagung der Bundesvereinigung der Prüfingenieure für Bautechnik e. V.am 23. und 24. Sept. 2011in Rostock-Warnemünde
2
Inhaltsübersicht
• Einführung
• Eurocode 1 Teil 1-2 und Nationaler Anhang
• Brandszenarien und Bemessungsbrände
• Naturbrandmodelle
• Sicherheitskonzept nach EC 1-1-2/NA
• Anwendungsbeispiel
• Zusammenfassung und Ausblick
3
Brandschutzteile der Eurocodes
• Veröffentlichung der Brandschutzteile der ECs (Teil 1-2) sowie zugehöriger Nationaler Anhänge im Dezember 2010
• EC 1-1-2 und NA Einwirkungen
• EC 2-1-2 und NA Stahlbeton- und Spannbetontragwerke
• EC 3-1-2 und NA Stahlbauten
• EC 4-1-2 und NA Verbundtragwerke
• EC 5-1-2 und NA Holzbauten
• [EC 6-1-2 Mauerwerk, EC 9-1-2 Aluminium]
4
Bauaufsichtliche Einführung
• Übernahme der ECs und NA in LTB geplant zum 01.07.2012
• DIN 4102-4 und DIN 4102-22 werden zum 01.07.2012 zurückgezogen
• „Restnorm“ DIN 4102-4 mit nicht in den Eurocodes enthaltenen Regelungen (Sonderbauteile, historische Bauweisen) soll zum 01.07.2012 erscheinen und in LTB übernommen werden
• Ab 01.07.2012 muss brandschutztechnische Bemessung mit den Eurocodes durchgeführt werden
5
Zwischenphase
• Phase bis zum 01.07.2011, Papier der FK Bautechnik
….
6
Zwischenphase
• Naturbrandverfahren werden im Sinne von § 3 (3) der MBO nicht als „gleichwertig“ anerkannt
• Für Sonderbauten jedoch über Abweichung Naturbrandbemessung möglich wie bisher auch
• Bis 01.07.2012 soll Beschränkung der FK Bautechnik zurückgenommen werden => Veröffentlichung Beispiele (Beuth-Kommentar,…)
7
EC 1-1-2 und EC 1-1-2/NA
• Normtext
• Informative Anhänge
• Anhang A Parametr. Temperaturzeitkurven => EC 1-1-2/NA AA
• Anhang B Thermische Einwirkungen außenliegende Bauteile
• Anhang C Lokale Brände
• Anhang D Erweiterte Naturbrandmodelle => EC 1-1-2/NA CC
• Anhang E Brandlastdichten (Sicherheitskonzept) => EC 1-1-2/NA BB
• Anhang G Konfigurationsfaktor
8
Änderungen in ECs1-2/NA vs. ENV
• Naturbrandverfahren sind anwendbar
• Sicherheitskonzept steht zur Verfügung
• Leistungsorientierte Brandschutznachweise mit realistischen Bemessungsbränden sind möglich
• Festlegung von Brandszenarien und Bemessungsbränden erforderlich
• Einbettung der Brandszenarien in ein ganzheitliches Brandschutzkonzept erforderlich
• Prüfung der Einwirkung Brand erforderlich (war bei ETK nicht erforderlich)
9
Alternative Bemessungsverfahren
Nominelle TemperaturzeitkurvenVollbrand – Einheitstemperaturzeitkurve (ETK)
Präskriptive BemessungVorgeschriebene Anforderungen
(Bauordnung, Sonderbauvorschrift)
Branddauer t [min]
Tem
pera
tur
Q [
°C]
0 15 30 45 60 75 900
200
400
600
800
1000
1200
Einheitstemperaturzeitkurve ETK
10
Alternative Bemessungsverfahren
Nominelle TemperaturzeitkurvenVollbrand – Einheitstemperaturzeitkurve (ETK)
Präskriptive BemessungVorgeschriebene Anforderungen
(Bauordnung, Sonderbauvorschrift)
Mechanische Einwirkungen realistische Randbedingungen, reale Belastung
Bauteil
Stufe 1 Stufe 2
Teiltragwerk Gesamttragwerk
Stufe 3 Stufe 3Stufe 2 Stufe 3
11
Alternative BemessungsverfahrenLeistungsorientierte Bemessung
(Brandschutzkonzept/Brandschutznachweis)
Natürliche BrandszenarienBrandeinwirkung auf physikalischer Grundlage
Branddauer t [min]
Tem
pera
tur Q
[°C
]
0 15 30 45 60 75 900
200
400
600
800
1000
1200
Einheitstemperaturzeitkurve
ETK
natürliche Brände
12
Alternative Bemessungsverfahren
Leistungsorientierte Anforderungen(Brandschutzkonzept/Brandschutznachweis)
Natürliche BrandszenarienBrandeinwirkung auf physikalischer Grundlage
Mechanische Einwirkungen realistische Randbedingungen, reale Belastung
Bauteil
Stufe 1 Stufe 2
Teiltragwerk Gesamttragwerk
Stufe 3 Stufe 3Stufe 2 Stufe 3
13
Maßgebliche Brandszenarien
l = 5,0 m
l =
5,0
m
• Brandraumgeometrie
• Brandausbreitung
• Betrachtung „worst case“-
Szenario
• Maßgebliches Szenario häufig
nicht offensichtlich
• objektspezifisches
Brandschutzkonzept erforderlich
14
BrandlastMaterialMasse
Ort im Brandraum Stapeldichte
Ventilation
Öffnungsfläche und -höhe
ZwangsluftzufuhrEntlüftung
Brandraum
Geometriethermische Eigen-schaften der um-
gebenden Bauteile
0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 1800
200
400
600
800
1000
1200100 MJ/m²
500 MJ/m²
900 MJ/m²
1300 MJ/m²
ETK
Zeit [min]
Tem
pera
tur
[°C
]
Parameter natürlicher Brand
15
Maßgebliche Größe: VentilationsöffnungParameter: Brandlast bezogen auf Brandraumgrundfläche
0
10
20
30
40
50
60
70
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Rm
ax [
kg/m
in]
30 kg/m²
15 kg/m²
7,5 kg/m²
ventilationsgesteuert brandlastgesteuertmin]/[6max kghAR ww
][ 2/5mhA ww
Bemessungspunkt
16
Parameterstudie Einfluss Ventilation
• Fall 1 Fenster geöffnet / Türöffnung variiert
• Fall 2 Fenster geschlossen / Türöffnung variiert
• Fall 3 Fenster über einen Wärmefühler geöffnet
• Fall 4 Berücksichtigung eines Flurs
0
1
2
3
4
5
6
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Zeit [s]
HR
R [
MW
]
• W/D/H = 3,50/6,75/3,25 m
• bw/hw /hsill = 2,0/2,0/1,0 m
• bT/hT = 1,0 / 2,0 m
511 MJ/m²
511 MJ/m²
17
Parameterstudie Fall 1 Fenster geöffnet / Türöffnung variiert
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 600 1200 1800 2400 3000 3600
Zeit [s]
Tem
pera
tur
[°C
]
Tür 100% offenTür 50% offenTür 10% offen
Tür 100% aufTür 100% auf Tür 10% aufTür 10% auf
Brandlastgesteuerter Brand
18
Parameterstudie Fall 2 Fenster geschlossen / Türöffnung variiert
Tür 100% aufTür 100% auf Tür 50% aufTür 50% auf
0
100
200
300
400
500
600
0 600 1200 1800 2400 3000 3600
Zeit [s]
Tem
pera
tur
[°C
]
Tür 100% offen
Tür 50% offen
Tür 10% offen
Energiefreisetzung
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Zeit [s]
[kW
]
HRR
CONV LOSS RAD LOSS
COND LOSS
Ventilationsgesteuerter Brand
Tür 100% aufTür 100% auf
19
Parameterstudie Fall 3 Fenster über einen Wärmefühler bei 300°C geöffnet
Vergleich der Temperaturkurven im Brandraum Fensterglas bei 300 °C zerstört
und Fenster von Beginn an geöffnet
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 600 1200 1800 2400 3000 3600
Zeit [s]
Tem
pera
tur [
°C]
Brandherd Fenster bei 300°C geöffnet
Brandherd Fenster zu Beginn auf
• Fensterglas wird nach ca. 5-20 min zerstört
• Öffnung kann von Beginn des Brandes an
angesetzt werden
20
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 600 1200 1800 2400 3000 3600
Zeit [s]
Tem
pera
tur
[°C
]
Öffnung im gegenüberliegendenBüro
Öffnung im Büro am Ende desFlurs
Spaltöffnung
Parameterstudie
Flur
Büro Brandherd
Büro
Fenster
Büro
Fenster
Fenster
Schlitz am Boden
Flur
Büro Brandherd
Büro
Fenster
Büro
Fenster
Büro
Fenster
BüroBüro
Fenster
Fenster
Schlitz am Boden
Fall 4 Berücksichtigung eines Flurs
• Keine Brandausbreitung über brandlastfreien Flur
• Temperaturzeitverlauf im Brandraum nahezu unabhängig von Lage der
Ventilationsöffnung
21
Ansatz von Ventilationsöffnungen
• Größe Ventilationsöffnung hat sehr großen Einfluss auf
Temperaturzeitverlauf
• maßgebliche Größe Ventilationsöffnung bestimmen (Parameterstudie
od. Bestimmung über Wärmefreisetzungsrate)
• ESG / VSG-Verglasungen versagen bei ca. 300°C => Fenster offen
ansetzen
• Türöffnungen ansetzen, wenn ins Freie oder zu Raum mit
ausreichender Zuluft
• Brandlastfreier Flur verhindert Brandausbreitung
• Gemittelte Höhe Ventilationsöffnungen
• Sorgfältige Prüfung der angesetzten Ventilationsöffnungen erforderlich
w,i w,ii
ww
h Ah =
A
22
Brandraumgeometrie / Brandausbreitung
• Umfassungsbauteile mit ausreichender FW-Fähigkeit
• Begrenzung des Brandes auf den originären Brandraum
• Umfassungsbauteile werden mit Naturbrandverfahren bemessen
• Feuerwiderstandsdauer Raumabschluss Trennwände nach BauO /
SonderbauVO (Bürotrennwände wie Flurtrennwände) F 90 / T 30
• Umfassungsbauteile ohne ausreichende FW-Fähigkeit
• Brandausbreitung in Nachbarräume ist zu untersuchen
• Brand in Nutzungseinheit (i. d. R. max. horizontale Ausdehnung)
• Maßgeblicher Fall ist zu untersuchen
• Brand im originären Brandraum
• Brand in ges. Nutzungseinheit (innere Trennwände vernachlässigt)
23
Festlegung des Bemessungsbrandes
• Definition des maßgeblichen Brandszenarios / Bemessungsbrandes
• Szenarienort
• Brandlast
• Ventilationsverhältnisse
• Brandraumgeometrie
• Anlagentechnische Brandschutzmaßnahmen
• Wahl des geeigneten Naturbrandmodells
Þ Beschreibung, Herleitung und Berechnung im Kontext des
Brandschutzkonzeptes
Þ Prüfung
24
(t1, Q1)
(t2, Q2)
(t3, Q3)
Naturbrandmodelle nach EC 1-1-2
• Parametrische Temperaturzeitkurven
• Plume-Modelle
• Ein-Zonenmodelle
• Mehrzonenmodelle
• CFD-Modelle
Branddauer t [min]
Tem
pera
tur Q
[°C
]
Vereinfachte Naturbrandmodelle
Allgemeine Naturbrandmodelle
25
Parametrische Kurven EC 1-1-2
0
200
400
600
800
1000
1200
0 10 20 30 40 50 60time [min]
tem
pe
ratu
rer
[°C
]
0
10
20
30
40
rate
of
he
at
rele
ase
[M
W]
temperature test
temperature EN 1991
rate of heat release EN 1991
keine zeitliche Korrelation zwischen Wärmefreisetzungsrate und Temperaturzeitkurve vorhanden
26Zeit [s]
Wä
rme
fre
ise
tzu
ng
sra
te [
MW
]
Vollbrandphase
Abklingphase
70% der Brandlast verbrannt
Q1 Q2Q3
t1 t2 t3
Brand-ausbrei-
tung
brandlastgesteuerter nd
Vollbrandphase Abklingphase
70% der Brandlast verbrannt
Q1 Q2Q3
t1 t2 t3
ventilationsgesteuerter Brand
brandlastgesteuerter Brand
Grundlage: Bemessungsbrand
27
Wärmefreisetzungsrate
• Ventilationsgesteuerter Brand- Fläche der Ventilationsöffnungen Aw
- gemittelte Höhe der Ventilationsöffnungen hw
- gemittelter unterer Heizwert der Brandlasten Hu
- gemittelte Verbrennungseffektivität der Brandlasten
• Wohn- und Büronutzungen
max,v w wQ 1,21 A h [MW]
Q
= 0,1
28
Wärmefreisetzungsrate
• Ventilationsgesteuerter Brand– Wohn- und Büronutzungen
max,v w wQ 1,21 A h [MW]
Q
max,f fQ 0,25 A [MW]
• Brandlastgesteuerter Brand- Brennende Fläche Af
- Flächenbezogene Wärmefreisetzung
- Wohn- und Büronutzungen
• Maximum Wärmefreisetzungsrate (vereinfacht)MIN (; )
= · Af [MW]
29
Vereinf. Naturbrandmodell EC-1-1-2/NA
Zeit
Wä
rme
fre
ise
tzu
ng
sra
te
t1 t2t3
30
Wärmefreisetzung / Temperaturverlauf
Zeit
Te
mp
era
tur
Wä
rme
fre
ise
tzu
ng
sra
teQ1
t1 t2t3
Q3
Q2
31
Referenzbrandlastdichte q = 1300 MJ/m²
Zeit
Te
mp
era
tur
Wä
rme
fre
ise
tzu
ng
sra
teQ1
t1 t2t3
Q3
Q2
q = 1300 MJ/m²
32
Beliebige Brandlastdichte (z. B. 500 MJ/m²)
Zeit
Te
mp
era
tur
Wä
rme
fre
ise
tzu
ng
sra
teQ1
t1 t2t3
Q3
Q2
t2,500 t3,500
Q3,500
Q2,500
q = 1300 MJ/m²qx = 500 MJ/m²
Formulierung EC 1-1-2/NA Parametr. Kurven
• Grundfläche max. 400 m²• Höhe max. 5 m• Keine horizontalen Öffnungsflächen• Vertikale Öffnungsflächen von 12,5% bis 50% der
Grundfläche• Brandlast annähernd gleich verteilt• Brandlastdichte von 100 MJ/m² bis 1300 MJ/m²• Voll entwickelter Brand (kein lokaler Brand)• z. B. keine Verkehrsbauwerke mit geringen
Brandlasten, hohen und großen Räumen
Anwendungsgrenzen EC 1-1-2/NA Kurven
35
Sicherheitskonzept nach EC 1-1-2/NA
• Ziel: Sicherstellung der erford. Zuverlässigkeit der Brandschutzbemessung– Seltenheit Brandereignis
– Konservative Festlegung des Bemessungsbrandes
– Quantifizierung des Sicherheitsniveaus unter Berücksichtigung anlagentechnischer Maßnahmen möglich
• Ein gangs größen für die Brandeinwirkungen werden mit Teilsicherheitsbeiwerten beaufschlagt– max. Wärmefreisetzungsrate
– Brandlastdichte
Berücksichtigung des anlagentechnischen Brandschutzes …Prof. Dr.-Ing. D. Hosser und Dr.-Ing. C. Klinzmann TU Braunschweig
Risikoabschätzung Verhältnis der Auftretenswahrscheinlichkeiten
Brand-eintritt
LA
Versagen/nicht verfügbar
Erfolg/Verfügbar
pLA =0,02
1-pLA =0,98(1) Löschen des Brandes durch die Löschanlage
FW
pFW =0,2
1-pFW =0,8
(3) Versagen der Löschanlage und Versagen der Feuerwehr, die Ausbreitung zu verhindern
(2) Versagen der Löschanlage, Löschen des Brandes durch die Feuerwehr
36
pE = 0,98
pE = 0,004
pE = 0,016
62:1
4:1
Wenn das Verhältnis der Bauteilschäden von Szenario 3 zu Szenario 2 größer als 4:1 ist, dominiert der Risikobeitrag (Wahrscheinlichkeit x Schaden) von Szenario 3 (Vollbrand)
Berücksichtigung des anlagentechnischen Brandschutzes …Prof. Dr.-Ing. D. Hosser und Dr.-Ing. C. Klinzmann TU Braunschweig
Erforderliche Zuverlässigkeit im Brandfall
Auftretenswahrscheinlichkeiteines Entstehungsbrandes in einerNutzungseinheit der Fläche A in t Jahren
Quelle: Bub et al., 1983
1 1 11 exp( )p A t A t Der Brand als außergewöhnliches Ereignis:
Auftretenswahrscheinlichkeiteines Schadenfeuers (Vollbrandes)mit p2 = Versagen der Löscharbeiten p3 = Versagen einer Löschanlage
1 2 3fip p p p
Versagenswahrscheinlichkeit einesBauteils durch Tragfähigkeitsverlust
, ff fi
fi
pp
pBedingte Versagenswahrscheinlich-keit des Bauteils im Brandfall
Zuverlässigkeitsindex im Brandfall
( )fp
1,( )fi f fip
gilt nur bei Unabhängigkeit von p1, p2 , p3
mit 1 = mittlere Auftretensrateje m2 Grundfläche und Jahr
37
Berücksichtigung des anlagentechnischen Brandschutzes …Prof. Dr.-Ing. D. Hosser und Dr.-Ing. C. Klinzmann TU Braunschweig
Erforderliche Zuverlässigkeit
Nutzung Schadensfolgen
hoch mittel gering pf
pf pf
Wohngebäude, Bürogebäude und vergleichbare Nutzungen (nach LBO)
4,7 1,3E-6 4,2 1,3E-5 3,7 1,1E-4
Krankenhaus, Pflegeheim,
Beherbergungsstätte, Hotel,
Schule, Verkaufsstätte,
Versammlungsstätte, Hochhaus
5,2 1,0E-7 4,7 1,3E-6 4,2 1,3E-5
Industriegebäude 4,7 1,3E-6 4,2 1,3E-5 3,7 1,1E-4
Landwirtschaftlich genutzte Gebäude
-- -- 4,2 1,3E-5 3,7 1,1E-4
E DIN EN 1991-1-2/NA, Anhang BB
38
39
Teilsicherheitsbeiwerte fi
• Kurve 1: Brandlastdichte pauschal
• Kurve 2: Max. Wärmefreisetzungsrate und Brandlastdichte individuell
40
Anwendungsbeispiel
EurobahnhofSaarbrücken
farm3.static.flickr.com
Büro Decke Pos. 03
Haupteingang
42
9
3 4 5 6 7 8
A
B
C
Raumgeometrie Decke Büro Pos. 7.03
Fläche Büro: 74 m²Stat. System Decke: Durchlaufträger
43
Wärmefreisetzungsrate / Temperaturzeitverlauf
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 10 20 30 40 50 60 70
Zeit [min]
En
erg
iefr
eise
tzu
ng
srat
e [M
W]
0
200
400
600
800
1000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90Zeit [min]
Tem
pera
tur
[°C
]
44
Temperaturverteilung
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Zeit [min]
Tem
pera
tur
[°C
]
0 cm2,8 cm25,0 cm30,0 cmHeißgastemp
2
25 8
0 cm 2,8 cm
25 cm
30 cm
45
-0.2
-0.18
-0.16
-0.14
-0.12
-0.1
-0.08
-0.06
-0.04
-0.02
0
x [m]
vert
ikal
e V
erfo
rmun
g [m
]
0
40
20
30
50
10
60
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
0 10 20 30 40 50 60
Zeit [min]
Mom
ent [
kNm
] Msd,fi,Feld
MRd,fi,Fel
d
MRd,fi,Stütze
Msd,fi,Stütze
Durchbiegung und Momentenverlauf
Feld Achse A-B
46
Zusammenfassung und Fazit• Bedeutung Brandszenarien und Bemessungsbrand
• Leistungsorientierte Brandschutzbemessung muss im Kontext zu ganzheitlichem Brandschutzkonzept stehen
• Sicherheitskonzept garantiert Sicherheisniveau
• Naturbrandmodelle liefern realistische Ergebnisse
• Komplexe Nachweise erfordern sorgfältige Prüfung
• Brandeinwirkung/Bemessungsbrand/Brandschutzkonzept
• Brandschutznachweis des Tragwerks
• Beispiel Büro-/Verwaltungsgebäude
• Optimierung der Tragkonstruktion durch leistungs- orientierte Brandschutzbemessung möglich
• Ganzheitlicher Brandschutznachweis bedingt künftig Interaktion der Nachweise- Standsicherheit- Raumabschluss- Benutzbarkeit Rettungswege- Löschmaßnahmen
47
Kontaktinformationenhhpberlin Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 1910245 Berlin
Rosental 580331 München
Kurze Mühren 2020095 Hamburg
Wilhelm-Leuschner-Straße 4160329 Frankfurt am Main
Frankfurter Straße 238122 Braunschweig
Geschäftsführer:Dipl.-Ing. Margot EhrlicherDipl.-Inf. BW (VWA) Stefan TruthänDipl.-Ing. Karsten Foth
Prokurist:Dipl.-Ing. Harald Niemöller
Beirat:Prof. Dr.-Ing. Dietmar HosserDr.-Ing. Karl-Heinz Schubert
AmtsgerichtBerlin CharlottenburgHRB 78 927
Deutsche Bank P+G AGBLZ 100 700 24Konto-Nr. 1419100IBAN-Nr. DE52100700240141910000Swift-Code: DEUTDEDBBERUst-IdNr. DE217656065
Phone: +49 (30) 89 59 55 0Fax: +49 (30) 89 59 55 9 101
48
48
Abgrenzung ventilations-/brandlastgest. Brand
ventilationsgesteuert brandlastgesteuert
][1,0 MWhAHQ wwuvent
][21,1, MWhAQ wwBWvent
][, MWAQQ fAfbrandl
][25,0, MWAQ fBWbrandl
• Abgrenzung über die Wärmefreisetzungsrate bzw. Abbrandrate
• Allgemeine Naturbrandmodelle: Prüfen ob Bemessungs-
Energiefreisetzungsrate umgesetzt wird
• Vereinfachte Naturbrandmodelle: Näherungsgleichungen bzw.
Gleichsetzen der max. Energiefreisetzungsrate ventilations-/
brandlastgesteuerter Brand
49
• Vergleichsrechnungen mit Zonen- und Feldmodellen• Nachrechnung von dokumentierten Brandversuchen• Durchführung Validierungsversuch• Validierungskriterien
- Maximaltemperatur- Integral der Temperaturzeitkurve
(Maß für Energieeintrag in die Bauteile)
nach 30, 60, 90 und 180 Minuten
Validierung EC 1-1-2/NA-Kurven
50
0,7
0 m
3,2
0 m
Tü
r
3 ,20 m
3,60 m
1,4
5 m
1,4
5 m
S7
M4
M6M7
M2M1
M5
M3
2,6
0 m
B randlast
1,8
0 m
1,0
0 m
3 ,60 m
Abzugshaube
Validierungsversuch Aufbau
51
0
200
400
600
800
1000
1200
0 10 20 30 40 50 60Zeit [min]
Tem
pe
ratu
r [°
C]
EC 1-1-2/NA
Versuch
Zonenmodell
Validierungsversuch Simulation
52
Beispiel Verwaltungsgebäude
Chefbüro
Großraumbüro
53
Beispiel Chefbüro
Chefbüro
54
Beispiel Chefbüro
H
Aw,1
Aw,2
Af hw,2
hw,1
q2
q1
Aw = S Aw,i;
i = 1
2
hw = S (hw,i ∙ Aw,i) / S Aw,i;i = 1 i = 1
2 2
q = S qi;
i = 1
2
A t =2A f +2 H ( W +D )
WD
55
Eingangsparameter
HAw
,1
Aw,
2
A
f
hw
,2
hw
,1
q
2
q
1
WD
H = 2,90 m; = 40 m²W/D = 8/5 = 1,6 = 155,4 m²b = 2000 J/(mK);
= 10 m²; = 2,25 m=15 ;
q = 500 MJ/m²= 300 s
56
Maximale Wärmefreisetzungsrate
max,f fQ 0,25 A [MW]
max,v w wQ 1,21 A h [MW]
Q̇max = min
57
Maximale Wärmefreisetzungsrate
max,f fQ 0,25 A [MW]
max,v w wQ 1,21 A h [MW]
Q̇max = min
= 0,25 · 40 = 10 MW
= 1,21 · 15 = 18,15 MW
= min (10; 18,15) = 18,15 MW
58
Bestimmung Zeitpunkte ti
Zeit
Wä
rme
fre
ise
tzu
ng
sra
te
q = 1300 MJ/m²
qx = 500 MJ/m²
Q2,500 Q3,500
70% Brandlast verbrannt
t2,500
√ t a ² ∙Q̇ maxt1 =
Q̇ =( tt a )2
t2,500 = t1 +Q 2,500Q̇ max
t3,500 = t2,500 +2 ∙0,3 Q ges
Q̇ max
t2t1 t3t3,500
= 948 s = 16 min;
59
Brandlastgesteuerter Brand
1/3
θ 1 = 24000 k + 20°C
θ 2 = 33000 k + 20°C
θ 3 = 16000 k + 20°C
Q1
t1 t2t3
Q3
Q2
• Bestimmung charakteristische Temperaturwerte• Referenzbrandlastdichte q = 1300 MJ/m²
= 701,8°C
= 957,5°C
= 474,6°C
60
Ermittlung Temperaturzeitverlauf
θ 2,500 = (
θ 3,500= θ3 ( lg( t 3,50 060
+1)
lg( t 360
+1) )
• Bestimmung Temperaturwerte• Vorhandene Brandlastdichte qx = 500 MJ/m²
Q1
t1t2
t3
Q3
Q2
t2,500t3,500
Q3,500
Q2,500
θ 2,500
θ 3,500
= 848,1°C
= 394,5°C
61
Vgl. natürlicher Brand / ETK Chefbüro
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Zeit [min]
ETK
natürlicher Brand
Q1
t1t2,500 t3,500
Q3,500
Q2,500
Tem
pera
tur
[°C
]