104 architektur FACHMAGAZIN edv CFD-Simulation: Individuelle Brandschutzkonzepte nachweisen Gebäude besonderer Art und Nutzung erfordern besondere Brandschutzlösungen. Simulationen können individuelle, vom Standard abweichende Brandschutzkonzepte optimieren und nachweisen. Text: Marian Behaneck Gestalterische Wünsche oder funktionale Anforderungen von Architekten und Bauherren stehen häufig im Widerspruch zu standardisierten Anforderungen des vorbeugenden Brandschutzes. Planer dürfen davon abweichen, wenn sie in geeigneter Form nachweisen, dass die vom Gesetzgeber geforderten Ziele auch mit individuellen Lösungen realisierbar sind. Geeignet sind insbesondere ingenieurmäßige Methoden wie die rechnergestützte Brandsimulation. Auf der Basis validierter mathematisch-physikalischer Modelle lassen sich Brandschutznachweise erbringen, die gegebenenfalls ein Abweichen von vorgeschriebenen Brandschutzmaßnahmen zulassen. Darüber hinaus können damit gestalterisch, funktional und brandschutztechnisch optimierte, teilweise auch kostenoptimierte Lösungen realisiert werden. Einsatzbereiche und Möglichkeiten Einsetzbar sind Brandsimulationen in der Bauentwurfsplanung, der Brandursachenforschung und Brandfolgenermittlung sowie bei der Untersuchung von Brandphänomenen. In der Entwurfsplanung helfen Simulationsrechnungen, besondere brandschutztechnische Konzepte, Gutachten oder Stellungnahmen mit mathematisch-physikalischen Methoden zu untermauern und damit zu einer schnelleren Akzeptanz seitens der Genehmigungsbehörden beizutragen. Umgekehrt fordern auch Bauaufsichtsbehörden immer häufiger den Einsatz von Simulationsrechnungen zur Absicherung vorgelegter Konzepte. Da dreidimensionale Daten aller relevanten Größen wie Rauchkonzentration, Temperatur und Geschwindigkeit oder die jeweils vorhandene Sichtweite zu jedem Zeitpunkt des Brandes berechnet werden können, lassen sich für jeden Punkt innerhalb eines Objektes zuverlässige Aussagen treffen und die nötigen Schlussfolgerungen ziehen. Daraus ableitbare In der Hand von Fachleuten sind CFD-Programme sehr leistungsfähige Werkzeuge für die Entwicklung, Optimierung und den Nachweis individueller Brandschutzkonzepte. Lösungsvorschläge sind herkömmlichen Konzepten in Bezug auf die Sicherheit, den Investitions- und Betriebskosten überlegen. Da neben sicherheitstechnischen auch wirtschaftliche Gesichtspunkte berücksichtigt werden, lässt sich ein gefordertes Sicherheitsniveau meist kostengünstiger erzielen, als es mit konventionellen Methoden möglich wäre. Hinzu kommt, dass rechnergestützte Nachweisverfahren preiswerter sind als reale (Modell-)Versuche. Diese zeichnen sich zwar durch eine hohe Übereinstimmung mit dem tatsächlichen Brandverhalten aus, sind aber aus Sicherheits, Umweltschutz- und Kostengründen problematisch. Teilweise werden für Rauchversuche auch maßstäblich verkleinerte Gebäudemodelle eingesetzt. Aufgrund der Maßstabsverkleinerung treten jedoch bei den Parametern und Randbedingungen Skalierungsprobleme auf: Faktoren wie Gebäudegeometrie, verwendete Bauteile, eingebaute Klimaanlagen, thermodynamische Vorgänge etc. lassen sich – bedingt durch den kleinen Maßstab – nicht nachbilden oder sind auf die Realität nicht direkt übertragbar. Auch die Messung relevanter Parameter ist, wie auch bei den Brandversuchen am realen Gebäude, äußerst schwierig. Deshalb ist in den letzten zehn Jahren ein deutlicher Trend vom realen zum digitalen Modell zu beobachten. Ziele numerischer Brandsimulationen Brandschutzmaßnahmen dienen insbesondere dazu, den Nutzern eines Gebäudes genügend Zeit zu geben, sich im Brandfall in Sicherheit zu bringen. Was nach einer einfachen Aufgabenstellung aussieht, erweist sich bei näherer Betrachtung als ein Problem mit komplexen Zusammenhängen. So kann es durch Wechselwirkungen zwi- © Halfkann + Kirchner
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