Brandsimulation

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Im Brandschutzkonzept werden die brandschutztechnischen Anforderungen der Musterbauordnung in Abhängigkeit der Gebäudeklasse festgeschrieben. Wird die Gesamtheit dieser Maßnahmen beim Objekt baulich umgesetzt, gilt dies als Nachweis, dass die Sicherheit und Ordnung gemäß §§ 3 und 14 MBO gewährleistet ist. Abweichungen sind zu formulieren und zu begründen, wenn einzelne Maßnahmen nicht umgesetzt werden können. Hier muss der schutzzielorientierte Nachweis geführt werden, dass keine besondere Gefährdung des Gebäudes besteht.

Mit Hilfe von Simulationsnachweisen können Begründungen von Abweichungen sowie gleichzeitig sichere und wirtschaftliche Lösungen zu den geforderten Schutzzielen erarbeitet werden. Anwendungsgebiete für Simulationsnachweise nach Ingenieurmethoden (insbesondere der Brandsimulation) sind der bauliche, konzeptionelle und schutzzielorientierte Brandschutz sowie der Nachweis für technische Spezifikationen.

Der Nachweis des baulichen Brandschutzes von Bauteilen bestätigt, dass sowohl die Anforderung der spezifischen Landesbauordnung, als auch die als Technische Baubestimmung eingeführten technischen Regeln (ETB) umgesetzt wurden. Entsprechend § 3 (3) MBO kann „von den Technischen Baubestimmungen […] abgewichen werden, wenn mit einer anderen Lösung in gleichem Maße die allgemeinen Anforderungen […] erfüllt werden“. Demzufolge kann der Nachweis des baulichen Brandschutzes zum einen über bewährte Verfahren, die den allgemein anerkannten Regeln der Technik entsprechen, geführt werden. Kann z.B. ein Bauteil in seinem Feuerwiderstand nicht nach DIN 4102 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen klassifiziert werden (Bemessung nach der Einheitstemperaturkurve), so kann dieser über einen individuellen Naturbrandversuch bemessen werden. Zum anderen kann der Nachweis über wissenschaftlich publizierte, technisch realisierbare sowie wirtschaftlich vertretbare Verfahren erstellt werden. So kann beispielsweise im Rahmen des allgemeinen Berechnungsverfahrens nach Eurocode die Erwärmung der Bauteile mit Hilfe eines virtuellen Brandversuches bestimmt werden. Neben der tatsächlichen Einbausituation des Bauteils werden die Raumgeometrie, die Ventilationsverhältnisse sowie das wahrscheinliche Brandszenario berücksichtigt. Die mit dem Berechnungsverfahren ermittelten Temperaturen sind individuell und demzufolge genauer als bei der Betrachtung über die Einheitstemperaturkurve (ETK).

Der Nachweis konzeptioneller Abweichungen (z.B. Fassadengestaltung ohne Berücksichtigung des Brandüberschlags) kann über eine vergleichende Simulation (computergestützte Brandsimulation) zwischen dem abweichenden Entwurf und der bauordnungsrechtlich korrekten Variante erstellt werden. Die Analyse und Interpretation der simulierten Temperaturen dient als Nachweis, dass die Schutzziele des abweichenden Entwurfs eingehalten werden.

Der schutzzielorientierte Simulationsnachweis findet insbesondere Anwendung bei Industriebauten. Er stellt nachweislich dar, dass innerhalb der erforderlichen Zeiträume die vorhandenen Rettungswege benutzbar sind und unter Einhaltung der Standsicherheit wirksame Löscharbeiten erfolgen können. Werden z.B. im Industriebau Brandabschnittsflächen überschritten, besteht die Möglichkeit, den Nachweis zum einen über das Handrechenverfahren gemäß Musterindustriebaurichtlinie (MIndBauRL) Abschnitt 7 zu führen. In diesem wird ermittelt, wie lange ein Vollbrand in einem Brandbekämpfungsabschnitt dauern würde, wenn sich die vorhandene Brandlast vollständig entzünden würde. Andererseits kann der Nachweis über eine Computersimulation gemäß Anhang I MIndBauRL erfolgen. Dabei wird an einer bestimmten Stelle ein virtueller Brand entwickelt, der entsprechend Temperatur- und Rauchverlauf nachfolgende Konsequenzen ableiten lässt.

Das Ziel von Simulationen zu technischen Spezifikationen ist der Nachweis, dass die im Brandschutzkonzept konkret geforderten technischen Maßnahmen erfüllt werden. Dies betrifft beispielsweise den Nachweis über die Einhaltung der Mindesthöhe der raucharmen Schicht, den Nachweis von Rauchabschnitten oder dass Brandüberschlag ausgeschlossen werden kann. Der Nachweis stellt eine Ergänzung zum Brandschutzkonzept dar.

Die Durchführung von Simulationen ist mit nachweislich validierten und verifizierten Programmen zulässig, die das Brandgeschehen dynamisch beschreiben sowie anerkannte Rechenverfahren, deren physikalische Grundlagen bereits vollständig veröffentlicht sind. Der für eine Simulation erforderliche Zeitaufwand ist vom gewählten Rechenmodell, den Abmessungen und Besonderheiten des Gebäudes sowie der Anzahl der erforderlichen Brandszenarien abhängig. Bei einem ingenieurtechnischen Nachweis können eine Vielzahl von Varianten für die Simulation desselben Objektes zusammenkommen. Entscheidend für die erfolgreiche Anwendung einer Simulation ist vor allem fundierte ingenieur- und brandschutztechnische Erfahrung, auf deren Grundlage Ergebnisse interpretiert und Schlussfolgerungen formuliert werden können.

Die Anwendung von Brandsimulationen muss mit der genehmigenden Behörde, dem Prüfingenieur oder dem Prüfsachverständigen im Voraus abgestimmt werden.

Quelle/Literaturhinweis: „Praxiswissen Brandschutz – Simulationen“, Kathrin und Gerald Grewoll, Feuertrutz Verlag für Brandschutzpublikationen, Köln 2012

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