Ingenieurmethoden

Brandlastberechnungen und brandschutztechnische Nachweise ermöglichen Abweichungen zum Standard-Brandschutzkonzept der Bauordnung. Dadurch lassen sich deutlich größerer räumliche Bereiche mit weniger Anforderungen an das Tragverhalten erreichen. Im Wesentlichen beruht der Nachweis auf einer Risikobetrachtung. Diese berücksichtigt mögliche Gefahren und Wahrscheinlichkeiten. Zudem werden Brandlasten ermittelt und mit den baulichen, anlagetechnischen und organisatorischen Möglichkeiten verglichen.

Letztlich erhält man ein Sicherheitskonzept, welches Aussage darüber trifft, wie groß gebaut werden darf und welches Tragverhalten im Brandfall erforderlich ist. Umgekehrt lässt ein bestehendes Tragwerk auch auf eine mögliche Menge an Brandlasten schließen, um bspw. die Sicherheit eines bestehenden Gebäudes nachzuweisen.

Mit Berechnungen zur Rauchfreihaltung bzw. Rauchableitung nach DIN 18232 oder VDI 6019 werden Entrauchungssystem oder RWA- Anlagen d. h. Zu- und Abluftflächen so für einen Bereich dimensioniert, dass eine raucharme Schicht für einen vorgegebenen Zeitraum und in einer gewünschten Dicke eingehalten werden kann. Wärmeabzüge sorgen überdies für eine thermische Entlastung des Tragwerks und schützt vor Brandfolgeschäden durch Brandgase. Insgesamt wird der rechnerische Nachweis geführt, dass sich eine raucharme Schicht ausbildet und bspw. eine Flucht von Personen auch im zeitlichen Rahmen sichergestellt werden kann. Ferner auch, dass eine wirksame Brandbekämpfung möglich wird.

Durch die Räumungsberechnung oder Evakuierungsberechnung wird die nötige Zeit, welche Personen für die Flucht aus einem Gebäude benötigen, ermittelt. Im Abgleich mit den bauaufsichtlichen Schutzzielen oder anderen ingenieurtechnischen Nachweisen erhält man so den Nachweis einer rechtzeitigen Entfluchtung aus dem Gebäude, bevor schädigende Einflüsse oder eine Verrauchung der Fluchtwege eintreffen.

Auf Grundlage der Eurocodes (DIN EN 1991 bis 96 /Teil-1- 2 NA) kann für Bauteile in Mauerwerks-, Holz-, Stahl- und Stahlverbundbauweise die Feuerwiderstandsdauer oder das Tragverhalten im Brandfall bestimmt werden. Dies nennt man auch Heißbemessung. Der Vorteil der Heißbemessung liegt darin, unter Führung des entsprechenden Nachweises, auf bauliche Brandschutzmaßnahmen wie Bekleidungen oder reaktive Brandschutzsysteme verzichten zu können. So werden bspw. auch bestehende Gebäude nachgewiesen und auf teure Umbauten oder Brandschutzbekleidung kann verzichtet werden.

Die Rauchsimulation zeigt die Höhe der Rauchschicht oder auch der raucharmen Schicht und trifft Aussage über die CO₂-Konzentration, Temperatur und Sichtweite innerhalb der Schichten. Um festgelegte Schutzziele zu erfüllen, müssen die Ergebnisse der Simulation unter den Grenzwerten für die Überlebensbedingungen liegen. Die Simulation hat den Vorteil, dass sich eine Vielzahl an Variationen vorab testen lassen, um ressourcenschonend das beste Ergebnis zu erzielen.

Die Personenstromanalyse ist eine Erweiterung der Räumungsberechnung. Sie berücksichtigt Engstellen und Stauungen im Verlauf der Rettungswege. Außerdem gibt sie Auskunft über die Bewegungsgeschwindigkeit, Stauzeiten und wie gedrängt sich die Personen bewegen.

In der Brandsimulation wird auf Grundlage von bauteil- und gebäudespezifischen sowie brandphysikalischen Eingaben ein Brand möglichst genau simuliert. Unter anderem werden Temperaturen an Bauteilen und die Rauchgaskonzentration ermittelt. Eine Brandsimulation kann als einfaches Zonenmodell oder als rechenintensives Feldmodell in einer sogenannten Computational-Fluid-Dynamics Simulation (CFD) durchgeführt werden. Während mit einem Zonenmodell im Wesentlichen nur die Bilanzen für Masse und Energie numerisch ausgewertet werden, können im Feldmodell auch strömungstechnische Vorgänge simuliert werden.

Nicht immer ist eine Berechnung oder Simulation erforderlich, um den Nachweis auf die Erfüllung der bauaufsichtlichen Schutzziele zu erbringen. Auf Grundlage von Erfahrungen und empirischen Daten sowie bei hoher Plausibilität können Ereignisse und Auswirkungen ausreichend zuverlässig abgeschätzt werden. Dies erfolgt oft, wenn Abweichungen zu den bauaufsichtlichen Anforderungen erklärt werden sollen, jedoch der Sachverhalt eine Berechnung oder Simulation nicht rechtfertigt, da das Ergebnis vorhersehbar ist.

Durch die Räumungssimulation lässt sich der Ernstfall virtuell testen und der Räumungsverlauf optisch simulieren. Anders als im Handrechenverfahren der Räumungsberechnung können in einer Simulation auch die Eigenschaften einzelner Personen und Störfälle bspw. wie nicht nutzbare Rettungswege berücksichtigt werden.