heißbemessung
TRANSCRIPT
![Page 1: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/1.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Brandschutznachweise von Bauteilen - Heißbemessung
Dr.-Ing. Jochen ZehfußNiederlassungsleiter Hamburghhpberlin Ingenieure für Brandschutz GmbH
![Page 2: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/2.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Inhalt• Einführung
- Problemstellung und klassischer Nachweis nach DIN 4102-4
• Eurocodes
- Brandschutzteile der Eurocodes
- Nachweisverfahren
• Naturbrandverfahren
- DIN EN 1991-1-2 und Nationaler Anhang
- Naturbrandmodelle
- Verfahren nach NA Anhang AA und Anhang C
- Sicherheitskonzept nach NA Anhang BB
• Ausführungsbeispiele
• Zusammenfassung und Fazit
![Page 3: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/3.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
hhpberlin wurde im Jahr 2000 gegründet und ist
• Brandschutz aus einer Hand,
• vom ersten Konzept bis zur schlüsselfertigen Übergabe,
• vom Geschäftshaus bis zum Fußballstadion,
• deutschlandweit und international,
• ein Team von mehr als 80 Mitarbeitern,
• öffentlich bestellte und vereidigte Sachverständige,
Ingenieure, Architekten und Physikern,
• zahlreiche freie Mitarbeiter und strategische Partner,
• in Berlin, München, Hamburg und Frankfurt am Main
hhpberlin – Das Unternehmen
Der Berliner Hauptbahnhof
Die Geschäftsführung von hhpberlin – Margot Ehrlicher, Karsten Foth und Stefan Truthän
![Page 4: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/4.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Kompetenzen
hhpberlin steht für kompetenten Brandschutz aus einer Hand und bietet keinen
Brandschutz von der Stange.
• Unkonventionelle Brandschutzlösungen, statt Standardgutachten
• Intensive Kundenbetreuung und individuelle Problemanalyse
• Langjährige Erfahrung im Brandschutz
• Vertrauensverhältnis zu genehmigenden Behörden - Akzeptanz
maßgeschneiderte Brandschutznachweise und unkomplizierte
Baugenehmigungen
Brandschutz-konzepte
Brandschutz-konzepte
Ingenieur-methoden
Ingenieur-methoden
Bau-begleitung
Bau-begleitung
Brandschutz-dokumente
Brandschutz-dokumente
![Page 5: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/5.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
• Jährlich mehr als 1000 Projekte
• Projekte in ganz Deutschlandsowie Auslandsprojekte in Russland, China, Italien, Schweiz, Ungarn und Vietnam
• Lehrter Bahnhof, Berlin
• Bundeskanzleramt, Berlin
• Color Line Arena, Hamburg
• Allianz Arena, München
• Flughafen BBI, Berlin
• Erweiterung A-West Flughafen Frankfurt/M
• NAH Hanoi, Vietnam
Referenzen
Bundeskanzleramt, Berlin
Allianz Arena, München
Hauptbahnhof, Berlin
![Page 6: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/6.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
• Alstertal Einkaufszentrum, Hamburg (Parkgaragendeck),
• Lehrter Bahnhof Berlin
• Eurobahnhof, Saarbrücken (Stahlbetondecken),
• National Convention Centre, Hanoi (Dachtragwerk),
• Flughafen Berlin-Brandenburg BBI (Dachtragwerk Terminal),
• Boulevard Berlin, Berlin (Parkgaragendeck),
• Bahnhof Ostkreuz, Berlin (Bahnsteig- und Gleisbrückenkonstruktion),
• City-Tunnel, Leipzig (Fassadenkonstruktion),
• Volksbank Arena, Hamburg (Dachtragwerk, Stahlfachwerkträger),
• Bürogebäude Adidas LACES, Herzogenaurach (Stahlfachwerkträger)
Referenzen Heißbemessung
![Page 7: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/7.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Einführung
• Regelungen im Baurecht (LBauO, SonderbauVO,…)
• Schutzziele des Brandschutzes
• Übliche Vorgehensweise: Erfüllung Schutzziele präskriptiv
• Traditionelle (präskriptive) Brandschutzbemessung
- Konkrete materielle Anforderungen in den BauO bzw. SonderbauVO- Bemessung der Bauteile für ETK nach DIN 4102-4 / DIN 4102-22- VORTEIL: Einfache Bemessung (Bemessungstabellen)- NACHTEIL: Häufig konservativer Nachweis
Brandschutzbemessung in der Praxis
![Page 8: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/8.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
=> Optimierung des Brandschutzes
Einführung
![Page 9: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/9.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
9
• F 30 bei Gebäuden geringer Höhe
• F 60 bei Gebäuden mittlerer Höhe
• F 90 bei hohen Gebäuden
und Sonderbauten
• Bei „Normbemessung“
i. d. R. kostenintensive
Bekleidung erforderlich
0
200
400
600
800
1000
1200
0 15 30 45 60 75 90
Zeit [min]
Tem
pera
tur
[°C
]
Einheitstemperaturzeitkurve (ETK)
natürliche Brände
Materielle Anforderungen in den BauO
Einführung
![Page 10: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/10.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Einführung
• Stringente Vorgaben für Feuerwiderstand der Bauteile in den BauO
- Höhere Anforderungen mit wachsender Gebäudehöhe
- Standsicherheit ist wesentliche Voraussetzung für Erfüllung der anderen
Schutzziele
- Wenn andere Schutzziele nicht erfüllt
=> Standsicherheit nicht unbedingt gefährdet
- Weitergehende Schutzinteressen
(kein Totalabriss => Sanierung nach Brand muss möglich sein)
Präskriptive Brandschutzbemessung
![Page 11: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/11.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
• Präskriptiver Nachweis:
- Bei Einhaltung der materiellen Anforderungen in den BauO werden Schutzziele
erreicht
• Leistungsorientierter Nachweis:
- Schutzziele müssen konkretisiert werden
- Nachweis muss quantitativ geführt werden
- Nachweis mit Ingenieurmethoden (z. B. Eurocodes)
- Ganzheitliches Brandschutzkonzept erforderlich
Leistungsorientierter Nachweis und Ingenieurmethoden bilden eine Symbiose.
Nachweis Erfüllung der Schutzziele
Einführung
![Page 12: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/12.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Planungsverfahren
festgelegte Vorgaben(thermische Einwirkungen durch nominelle Brandkurven)
Analyse einesBauteils
Bestimmung dermechanischen
Einwirkungen undRandbedingungen
Analyse eines Teilsdes Bauwerks
Analyse des gesamtenBauwerks
Tabellierte Wertevereinfachte
Bemessungs-verfahren
allgemeineBemessungs-
verfahren
vereinfachteBemessungs-
verfahren(falls verfügbar)
allgemeineBemessungs-
verfahren
allgemeineBemessungs-
verfahren
Bestimmung dermechanischen
Einwirkungen undRandbedingungen
Wahl dermechanischenEinwirkungen
leistungsabhängige Festlegungen(physikalisch bedingte thermische Einwirkungen)
Analyse einesBauteils
Analyse eines Teilsdes Bauwerks
Analyse des gesamtenBauwerks
Bestimmung dermechanischen
Einwirkungen undRandbedingungen
Bestimmung dermechanischen
Einwirkungen undRandbedingungen
Wahl dermechanischenEinwirkungen
vereinfachteBemessungs-
verfahren(falls verfügbar)
allgemeineBemessungs-
verfahren
allgemeineBemessungs-
verfahren
allgemeineBemessungs-
verfahren
Wahl vereinfachter oder genauer Modelle zur Brandentwicklung
Planungsverfahren
festgelegte Vorgaben(thermische Einwirkungen durch nominelle Brandkurven)
Analyse einesBauteils
Bestimmung dermechanischen
Einwirkungen undRandbedingungen
Analyse eines Teilsdes Bauwerks
Analyse des gesamtenBauwerks
Tabellierte Wertevereinfachte
Bemessungs-verfahren
allgemeineBemessungs-
verfahren
vereinfachteBemessungs-
verfahren(falls verfügbar)
allgemeineBemessungs-
verfahren
allgemeineBemessungs-
verfahren
Bestimmung dermechanischen
Einwirkungen undRandbedingungen
Wahl dermechanischenEinwirkungen
leistungsabhängige Festlegungen(physikalisch bedingte thermische Einwirkungen)
Analyse einesBauteils
Analyse eines Teilsdes Bauwerks
Analyse des gesamtenBauwerks
Analyse einesBauteils
Analyse eines Teilsdes Bauwerks
Analyse des gesamtenBauwerks
Bestimmung dermechanischen
Einwirkungen undRandbedingungen
Bestimmung dermechanischen
Einwirkungen undRandbedingungen
Wahl dermechanischenEinwirkungen
Bestimmung dermechanischen
Einwirkungen undRandbedingungen
Bestimmung dermechanischen
Einwirkungen undRandbedingungen
Wahl dermechanischenEinwirkungen
vereinfachteBemessungs-
verfahren(falls verfügbar)
allgemeineBemessungs-
verfahren
allgemeineBemessungs-
verfahren
allgemeineBemessungs-
verfahren
vereinfachteBemessungs-
verfahren(falls verfügbar)
allgemeineBemessungs-
verfahren
allgemeineBemessungs-
verfahren
allgemeineBemessungs-
verfahren
Wahl vereinfachter oder genauer Modelle zur Brandentwicklung
LeistungsorientierteBrandschutzbemessungnach Eurocode
Einführung
![Page 13: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/13.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
• Brandschutzanforderungen im Baurecht
• Bisher Brandschutztechnische Nachweise von Bauteilen nach DIN 4102-4
• Grundlage der DIN 4102 ist die Einheitstemperaturzeitkurve
• Nachweise in DIN 4102-4 sind i. d. R. aus Brandversuchen abgeleitet
• DIN 4102-4 letzte Novellierung März 1994
• Künftige Regelungen: Brandschutzteile der Eurocodes
Bisherige Brandschutzbemessung
Einführung
![Page 14: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/14.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
DIN 4102 historisch
Einführung
![Page 15: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/15.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
DIN 4102-4 03/1994
Einführung
![Page 16: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/16.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Brandversuchsstand
Einführung
![Page 17: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/17.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Specimen
Brandversuchsstand für Deckenprüfungen
Einführung
![Page 18: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/18.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Inhalt
• Einführung
- Problemstellung und klassischer Nachweis nach DIN 4102-4
• Eurocodes
- Brandschutzteile der Eurocodes
- Nachweisverfahren
• Naturbrandverfahren
- DIN EN 1991-1-2 und Nationaler Anhang
- Naturbrandmodelle
- Verfahren nach NA Anhang AA und Anhang C
- Sicherheitskonzept nach NA Anhang BB
• Ausführungsbeispiele
• Zusammenfassung und Fazit
![Page 19: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/19.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
DIN EN 1991-1-2 Eurocode 1 - Grundlagen und Einwirkungen
DIN EN 1992-1-2 Eurocode 2 - Stahlbeton- und Spannbetontragwerke
DIN EN 1993-1-2 Eurocode 3 - Stahlbauten
DIN EN 1994-1-2 Eurocode 4 - Verbundtragwerke aus Stahl und Beton
DIN EN 1995-1-2 Eurocode 5 - Holzbauten
DIN EN 1996-1-2 Eurocode 6 - Mauerwerksbauten
Eurocode-Brandschutzteile
Eurocodes
DIN EN 1992-1-2 bis 1995-1-2 im Vergleich zu Vornormen prinzipiell unverändert
![Page 20: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/20.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
• Stufe 1: Tabellarische Daten - Einzelbauteile
- Mindestabmessungen usw. analog DIN 4102 Teil 4
• Stufe 2: Vereinfachte Rechenverfahren Einzelbauteile- ingenieurmäßige Nachweise für die Praxis
• Stufe 3: Allgemeine Rechenverfahren - Teiltragwerke, Gesamttragwerk
- „exakte“ rechnerische Brandsimulation für beliebige Temperaturbeanspruchung
Nachweisverfahren in 3 Stufen:
Nachweiskonzept der EC-x-1-2
Eurocodes
![Page 21: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/21.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Bemessungsverfahren
Eurocodes
![Page 22: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/22.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Überprüfung der Querschnittsabmessungen
und Achsabstände ähnlich wie in DIN 4102-4h
b > bmin ?
a > amin ?
Stufe 1 – Tabellarische Daten
Eurocodes
![Page 23: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/23.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
• Anwendung für Einzelbauteile
• Ingenieurmäßige Nachweise für die Praxis
• Temperaturabhängige Verkleinerung des Betonquerschnitts
• Temperaturabhängige Reduktion der Festigkeit des Betons und Betonstahls
• Tragfähigkeitsberechnung nach Plastizitätstheorie mit reduziertem
Querschnitt
=> wie bei Bemessung für Gebrauchslasten
Stufe 2 – Vereinfachtes Rechenverfahren
Eurocodes
![Page 24: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/24.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
w
az
b/2
az
az b´ az
a zh´
b/2 w
h
kc () für Beton
w
1
Temperaturabhängige Querschnittsverkleinerung
Eurocodes
![Page 25: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/25.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
h'
b
b'
h
az
az
az
Fc,fi (t) = y·b'·kc(c)·fck
z
y
Nachweisgleichung:
Rd,fi(t) = Fs,fi(t) · z Msd,fi = Ed,fi
Fs,fi (t) = As·ks(s)·fyk
Tragfähigkeitsberechnung
Eurocodes
![Page 26: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/26.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Thermische Analyse• Ermittlung des Wärmestroms auf die Bauteile infolge der
Temperaturbeanspruchung• Berechnung der Temperaturverteilung im Querschnitt
Mechanische Analyse• Gleichgewichtszustand im Querschnitt• thermische Dehnung• Eigenspannungen• Gleichgewichtszustand für das Tragsystem• Zwangspannungen• geometrische Imperfektionen (Theorie II. Ordnung)
T1T2
T3
Stufe 3 – Allgemeines Rechenverfahren
Eurocodes
![Page 27: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/27.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
thermisch mechanisch
Temperaturabhängige Materialeigenschaften Beton
Eurocodes
![Page 28: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/28.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
'''
p x y z
T T T Tc ( ) ( ) ( ) q
t x x y y z zWärmeleitung
Thermische Analyse
Eurocodes
![Page 29: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/29.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
-0.004 0 0.004 0.008Dehnung [-]
Temperatur
0 200 400 600Temperatur [°C]
th
th
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 0.004 0.008 0.012 0.016 0.02Dehnung [-]
be
z. S
pa
nn
un
g s(T
) / fy
k
20°C400°C
600°C
800°C
Mechanische Analyse
Eurocodes
![Page 30: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/30.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Mechanische Analyse
Eurocodes
![Page 31: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/31.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Inhalt
• Einführung
- Problemstellung und klassischer Nachweis nach DIN 4102-4
• Eurocodes
- Brandschutzteile der Eurocodes
- Nachweisverfahren
• Naturbrandverfahren
- DIN EN 1991-1-2 und Nationaler Anhang
- Naturbrandmodelle
- Verfahren nach NA Anhang AA und Anhang C
- Sicherheitskonzept nach NA Anhang BB
• Ausführungsbeispiele
• Zusammenfassung und Fazit
![Page 32: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/32.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
DIN EN 1991-1-2
Naturbrandverfahren
Neuheit für Eurocode 1 Teil 1-2: Im NA werden die Naturbrandverfahren grundsätzlich erlaubt !
![Page 33: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/33.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
• Hauptteil
- Allgemeines
- Verfahren zur Tragwerksbemessung
im Brandfall
- Thermische Einwirkungen für die
Temperaturberechnung
- Mechanische Einwirkungen für die
Tragfähigkeitsberechnung
DIN EN 1991-1-2
• Anhänge
- Parametrische Temperaturzeitkurven
- Thermische Einwirkungen auf
außenliegende Bauteile
- Lokale Brände
- Erweiterte Brandmodelle
- Brandlastdichten
- Äquivalente Branddauer
- Konfigurationsfaktor
Naturbrandverfahren
![Page 34: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/34.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
• Nominelle Temperaturzeitkurven
- Einheitstemperaturzeitkurve
- Außenbrandkurve
- Hydrocarbonkurve
• Vereinfachte Naturbrandmodelle
• Allgemeine Naturbrandmodelle
Thermische Einwirkungen
Naturbrandverfahren
0
200
400
600
800
1000
1200
0 30 60 90 120 150 180
Zeit [min]
Te
mp
era
tur
[°C
] Einheitstemperaturzeitkurve
Externe Brandkurve
Hydrokarbonkurve
![Page 35: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/35.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
• Basieren auf bestimmten physikalischen Größen, die nur in bestimmten
Grenzen angewendet werden können.
• Für Vollbrände wird eine gleichmäßige zeitabhängige Temperaturverteilung
angenommen.
• Eingangsparameter
- Brandlastdichte
- Raumgeometrie
- Ventilationsöffnungen
Vereinfachte Naturbrandmodelle
Naturbrandverfahren
Zeit [min]
Tem
pera
tur
[°C
] ..
T= (T1-T0)/tYּ 1²t ²+ T0
für t1 > =t
T = (T2-T1)((t-t1)/(t2-t1))1/2+T1
für t1 < t <= t2
T = (T3-T2)((t-t2)/(t3-t2))1/2+T2
für t > t2
Bereich 1 Bereich 2 Bereich 3
(t1;T1)(t3;T3)
(t2;T2)
(t0;T0)
![Page 36: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/36.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
• Nachteile
- Brandentstehungsphase wird nicht berücksichtigt
- liefern gleichförmige Temperaturverteilung
- sehr viele Fallunterscheidungen erforderlich
=> nicht anwenderfreundlich
- für ventilationsgesteuerte Brände abgeleitet worden
(brandlastgesteuerte Brände werden stark vereinfacht berücksichtigt)
- nicht kongruent zum Bemessungsbrand (Energiefreisetzungsrate)
=> Anwendung im NA für Deutschland verboten
Parametrische Kurven nach DIN EN 1991-1-2 Anhang A
Naturbrandverfahren
![Page 37: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/37.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
0
200
400
600
800
1000
1200
0 10 20 30 40 50 60Zeit [min]
Tem
pe
ratu
r [°
C]
0
10
20
30
40
En
erg
iefr
eis
etz
un
gsr
ate
[M
W]
Temperatur Versuch
Temperatur EN 1991
Energiefreisetzung EN1991
Beispiel Versuch „BRE No. 2“ (NFSC2)
Widerspruch zwischen DIN EN 1991-1-2 Anhang A und Anhang E
Naturbrandverfahren
O = 0,10 m0,5; b = 800 J/(m²s0,5K);q = 40 kg/m²; Af = 144 m²
![Page 38: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/38.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
• Ein-Zonenmodelle
• Mehr-Zonenmodelle
• Feldmodelle (CFD-Modelle)
Allgemeine Naturbrandmodelle
Naturbrandverfahren
![Page 39: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/39.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Vereinfachte ModelleVereinfachte Modelle Allgemeine ModelleAllgemeine Modelle
Plume-Modelle, z.B. HESKESTAD, THOMAS/HINKLEY
Plume-Modelle, z.B. HESKESTAD, THOMAS/HINKLEY
Zonen-Modelle, z.B. CFAST, MRFC, FIGARO
Zonen-Modelle, z.B. CFAST, MRFC, FIGARO
CFD-Modelle, z.B. FDS, CFX, COBRA, FLUENT
CFD-Modelle, z.B. FDS, CFX, COBRA, FLUENT
AufwandAufwandgeringgering hochhoch
Naturbrandmodelle
Naturbrandverfahren
![Page 40: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/40.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
• Voll entwickelte Brände
(Raumbrände, Brände in
Nutzungseinheiten)
Naturbrandverfahren
• Lokale Brände (z. B.
Plume-Modelle) für
Atrien, große Hallen,
Freibrände
• Externe Brände
(Außenbrände,
Fassade)
Anwendungsbereich von Naturbrandmodellen
![Page 41: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/41.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
• Anhänge
- Parametrische Temperaturzeitkurven
=> im NA nicht zugelassen, Ersatz Anhang AA im NA
- Thermische Einwirkungen auf außenliegende Bauteile
- Lokale Brände
- Erweiterte Brandmodelle
- Brandlastdichten
=> im NA nicht zugelassen, Ersatz Anhang BB im NA
- Äquivalente Branddauer
=> im NA nicht zugelassen, kein Ersatz (für Industriebau gilt DIN 18230-1)
- Konfigurationsfaktor
DIN EN 1991-1-2 Anhänge
Naturbrandverfahren
![Page 42: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/42.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
• Voraussichtliche Veröffentlichung Mai 2010
• National festgelegte Parameter
• Anhänge
- Anhang AA Parametrische Tempertaturzeitkurven (normativ)
- Anhang BB Eingangsdaten für die Anwendung von Naturbrandmodellen (normativ)
- Anhang CC Prüfung und Validierung von Rechenprogramm für
Brandschutznachweise mittels allgemeiner Rechenverfahren (informativ)
Nationaler Anhang zu DIN EN 1991-1-2
Naturbrandverfahren
![Page 43: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/43.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Brandlast
MaterialMasse
Ort im Brandraum Stapeldichte
Ventilation
Öffnungsfläche und -höhe
ZwangsluftzufuhrEntlüftung
Brandraum
Geometriethermische Eigen-schaften der um-
gebenden Bauteile
Naturbrandverfahren
![Page 44: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/44.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Zeit
Energ
iefr
eis
etz
ungsra
te
2
0
g
tQ(t) Q
t
max max,v max,fQ MIN Q ; Q
t1 t2 t3
Entwick-lungs-phase Vollbrandphase Abklingphase
70% der Brandlast verbrannt
Wärmefreisetzungsrate
Naturbrandverfahren
![Page 45: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/45.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Zeit [min]
Te
mp
era
tur
[°C
]
En
erg
iefr
eis
etz
un
gsra
te [
MW
]
T2
t2
T3
t3
T1
t1
Heißgastemperatur-zeitkurve
Wärmefrei-setzungsrate
Vereinfachtes Modell für Vollbrände
Naturbrandverfahren
Korrelation des zeitlichen Verlaufs
![Page 46: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/46.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Naturbrandverfahren
Parametr. Temperaturzeitkurven nach NA Anhang AA
![Page 47: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/47.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Naturbrandverfahren
• Verfahren nach Heskestad/Hasemi
• Randbedingungen
- lokaler Brand
- Räume > 400 m²
- Wärmefreisetzungsrate < 50 MW
- D <= 10 m
- Brandlastdichte >= 250 kW/m²
Lokale Brände Verfahren nach DIN EN 1991-1-2 Anhang C
![Page 48: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/48.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Naturbrandverfahren
Flammen erreichen nicht die Decke
Plumeformeln nach Heskestad
![Page 49: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/49.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Naturbrandverfahren
Flammen erreichen die Decke
Hasemi-Korrelationen
![Page 50: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/50.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
- Der Eurocode (DIN EN 1991-1-2) lässt für die Bemessung auch Naturbrände zu
aber: viele europäische Länder haben aufgrund von Mängeln im Sicherheitskonzept nach DIN EN 1991-1-2 Anhang E die Einführung abgelehnt
- Entwicklung eines neuen Sicherheitskonzepts am iBMB der TU Braunschweig
- Berücksichtigung anlagentechnischer Maßnahmen möglich
- Implementierung des Sicherheitskonzeptes in NA Anhang BB brandschutztechnische Nachweise mit Naturbrandbeanspruchung
künftig zulässig
Sicherheitskonzept
Naturbrandverfahren
![Page 51: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/51.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
• Ziel: Bemessungswerte für Brandlastdichte q und Wärmefreisetzung HHR
- 90 % Fraktilwerte und Teilsicherheitfaktor γfi
• Festlegung der Zielversagenswahrscheinlichkeit pf- In Abhängigkeit von Nutzung und Folgen des Brandes entsprechend des Eurocode 1
• Ermittlung einer bedingten Versagenswahrscheinlichkeit pf,fi im Brandfall
- In Abhängigkeit der Eintretenswahrscheinlichkeit p1 eines Brandes in der Nutzungseinheit (aus Tabellen)
und der Ausfallwahrscheinlichkeit von abwehrenden und anlagentechnischen Maßnahmen p2 und p3
• Bestimmung der erf. Zuverlässigkeit im Brandfall
Naturbrandverfahren – Sicherheitskonzept
![Page 52: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/52.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Naturbrandverfahren – Sicherheitskonzept
![Page 53: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/53.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
• Kleine Faktoren p2 und p3
reduzieren βfi, damit γfi
und die Bauteilanforderungen
• Nationaler Anhang – Anhang BB
• Faktoren p2 und p3 für voneinander
unabhängige Maßnahmen
• Voneinander abhängige Maßnahmen (BMA, RWA) verlangen weiter-gehende Absicherung und zusätzliche Untersuchungen
Naturbrandverfahren – Sicherheitskonzept
![Page 54: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/54.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Inhalt
• Einführung
- Problemstellung und klassischer Nachweis nach DIN 4102-4
• Eurocodes
- Brandschutzteile der Eurocodes
- Nachweisverfahren
• Naturbrandverfahren
- DIN EN 1991-1-2 und Nationaler Anhang
- Naturbrandmodelle
- Verfahren nach NA Anhang AA und Anhang C
- Sicherheitskonzept nach NA Anhang BB
• Ausführungsbeispiele
• Zusammenfassung und Fazit
![Page 55: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/55.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
farm3.static.flickr.com
Ausführungsbeispiele
![Page 56: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/56.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
farm3.static.flickr.com
Ausführungsbeispiel - Eurobahnhof
Eurobahnhof Saarbrücken
Anwendung Vereinfachtes Naturbrandmodell nach NA Anhang AA
![Page 57: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/57.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
9
3 4 5 6 7 8
A
B
C
Raumgeometrie Decke Büro Pos. 7.03
Ausführungsbeispiel - Eurobahnhof
![Page 58: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/58.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
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
]
Energiefreisetzungsrate / Temperaturzeitverlauf
Ausführungsbeispiel - Eurobahnhof
![Page 59: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/59.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
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
Temperaturverteilung
Ausführungsbeispiel - Eurobahnhof
![Page 60: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/60.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
-0.2
-0.18
-0.16
-0.14
-0.12
-0.1
-0.08
-0.06
-0.04
-0.02
0
x [m]
vert
ika
le V
erf
orm
un
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
Ausführungsbeispiel - Eurobahnhof
![Page 61: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/61.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
© gmp Architekten, JSK International, Visualisierung: Archimation / Berliner Flughäfen
Ausführungsbeispiel - BBI
Flughafen Berlin-Brandenburg International BBI
Anwendung Vereinfachtes Naturbrandmodellnach DIN EN 1991-1-2 Anhang C
![Page 62: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/62.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
©gmp Architekten, JSK International, Visualisierung: Archimation / Berliner Flughäfen
Stützen Terminalhalle
Ausführungsbeispiel - BBI
![Page 63: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/63.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Q [MW]
0
1
2
3
4
5
6
7
0 500 1000 1500 2000
Zeit [s]
RH
R [
MW
]
Q [MW]
• Brandszenario
• Ticketschalter
• Gepäckansammlung
• Abdeckender Bemessungsbrand
mit max. 6 MW
• Brandfläche 24 m², RHRf,A = 250 kW/m²
• Feuerwehreingriff nach 20 Minuten
Bemessungs-Brandszenario & Bemessungsbrand
Ausführungsbeispiel - BBI
![Page 64: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/64.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Zwei maßgebliche Bauteilquerschnitte
H = 0,83 m (oberhalb Lasteinleitungssteifen)
= 0,32 => Tcrit = 654°C
H = 0,60 m (Bereich Lasteinleitungssteifen)
= 0,25 => Tcrit = 691°C
Brandschutzbemessung
Ausführungsbeispiel - BBI
![Page 65: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/65.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Temperaturzeitverlauf nach Heskestad (EC 1-1-2 Anhang C)
Ausführungsbeispiel - BBI
![Page 66: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/66.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Tvorh = 688°C < 691°C = Tcrit
Thermische Analyse Stütze H = 0,60 m
Ausführungsbeispiel - BBI
![Page 67: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/67.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Tvorh = 639°C < 654°C = Tcrit
Thermische Analyse Stütze H = 0,83 m
Ausführungsbeispiel - BBI
![Page 68: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/68.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Ausführungsbeispiel – AEZ-Garage
Garage Alstertal-Einkaufszentrum in Hamburg
Anwendung Allgemeines Naturbrandmodellund Allgemeines Rechenverfahren
![Page 69: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/69.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
• Tragwerk Garage AEZ wird als offene Garage auf Verkaufsstätte errichtet
• Bauaufsicht forderte F 60
• Bauaufsicht stimmt Abweichung zu, wenn ingenieurmäßiger Nachweis geführt wird
• Konzept
- Stützen, Aussteifungen und Zugbänder werden in F 60 ausgeführt
- Träger werden in F 30 (DSB) ausgeführt. Nachweis durch ingenieurmäßige Methoden
(Berechnung des tatsächlichen Trag- und Verformungsverhaltens der Konstruktion unter
Brandbeanspruchung)
• Beantragung Zustimmung der obersten Bauzaufsichtsbehörde für Anwendung allgem.
Berechnungsverfahren
• Prüfung CFD-Simulation durch ABH
• Prüfung (thermische) und mechanische Analyse durch Prüfingenieur
Problemstellung
Ausführungsbeispiel – AEZ-Garage
![Page 70: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/70.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
• Betrachtung des Brandrisikos für Rettungswege und Standsicherheit
• Brandszenario und Bemessungsbrand (mit Bauaufsicht und Feuerwehr abgestimmt)
• Temperaturentwicklung bei Brand von PKW‘s
- CFD-Simulation FDS
• Erwärmung des Tragwerks (thermische Analyse)
- Eurocode 1 Teil 1-2
- FE-Modell ANSYS
• Trag- und Verformungsverhalten des Tragwerks (mechanische Analyse)
- Eurocode 3 Teil 1-2 bzw. Eurocode 4 Teil 1-2
- FE-Modell ANSYS
Vorgehensweise beim Nachweis
Ausführungsbeispiel – AEZ-Garage
![Page 71: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/71.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Literatur-stelle
Art Anzahl brennen-der Kfz
Abstand Fahrzeuge [cm]
Zeitpunkt Feuerüber-schlag [min]
Max. Tempe-ratur [°C]
Energie-freisetzung [MW]
Gesamte Energie [GJ]
Typ Garage
vfdb4/97 Real-brand/ Sim.
3 50 – 80 10 650 (HG)950 (Pl)
ca. 7,0 MW für 3 Kfz
- geschl.
vfdb4/2000
Versuch 2 40 - 80 12 - 57 700-780 (HG)950-1000 (Pl)
3,7 – 4,6 MW pro Kfz
3,1-8,0 geschl.
[5] Simul-ation
3 - 10 900 ca. 14,5 MW für 4 Kfz
6,0-9,5 geschl.
[4] Versuch 3 - - 650-850 3,0-6,0 MW - offen
[1] Versuch 1 - 15 650-800 ca. 2 MW 3,0-3,9 offen
Erfahrungen (Brandversuche) PKW-Brände in Garagen
Ausführungsbeispiel – AEZ-Garage
![Page 72: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/72.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
• Energiefreisetzung abhängig von Art des
PKW
• Versuche: 2,0 MW < RHR < 6,0 MW
• Österr. Bemessungskurve (Prof.
Schneider): 3,8 MW
• Abstimmung:
Abbrand mehrerer PKW
• Max. Energiefreisetzungsrate
pro PKW 4,5 MW
Energiefreisetzungsrate von 1 PKW
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Zeit [min]
RH
R [M
W]
RHR [MW]
Energiefreisetzungsrate Abbrand eines PKW
Ausführungsbeispiel – AEZ-Garage
![Page 73: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/73.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Brandszenario
Ausführungsbeispiel – AEZ-Garage
![Page 74: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/74.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
• Konservatives Szenario Vorgabe der Feuerwehr
- Anzahl brennender PKW 27 Stück; Literatur max. 6 in geschlossener Garage
- Energiefreisetzung 4,5 MW über 40 min; Literatur 2-6 MW über 25-40 min
- Feuerüberschlagszeitpunkt 5 min; Literatur 12 bis > 30 min
- Höhe Garage 3,50 m; üblich bei Tiefgaragen 2,20 m – 3,0 m
- Abstand PKW‘s 70 – 90 cm; Literatur Feuerüberschlag bei < 80 cm
Angesetzter Bemessungsbrand
Ausführungsbeispiel – AEZ-Garage
![Page 75: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/75.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 10 20 30 40 50 60
Zeit [min]
Tem
per
atu
r [°
C]
PKW1_5PKW2_5PKW3_5PKW4_5PKW5_5PKW6_5PKW7_5PKW8_5PKW9_5
Temperaturentwicklung in der Garage
Ausführungsbeispiel – AEZ-Garage
![Page 76: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/76.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
HT_s29r
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0
Zeit [min]
Tem
per
atu
r [°
C]
Naturbrand
Gurt Oben DSB
Steg Mitte DSB
Gurt Unten DSB
Gurt Oben ungesch.
Steg Mitte ungesch.
Gurt Unten ungesch.
NT_29rsu
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0
Zeit [min]
Tem
per
atu
r [°
C]
Naturbrand
Gurt Oben DSB
Steg Mitte DSB
Gurt Unten DSB
Gurt Oben ungesch.
Steg Mitte ungesch.
Gurt Unten ungesch.
HEA 700
IPE 600
Erwärmung Träger ungeschützt und mit F 30-DSB
Ausführungsbeispiel – AEZ-Garage
![Page 77: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/77.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
• Modellierung des Tragwerksausschnitts Achse 27.1 – 32.1
• Festhaltungen in den Achsen 27.1 und 32.1 simulieren „Kaltes“ umgebendes
Tragwerk
• Modellierung des Stockwerks P1
• Stützen F 60 geschützt – keine Erwärmung berücksichtigt
• Annahme starrer Verbund zwischen Träger und Deckenplatte
• Ansatz der max. Trägertemperatur für gesamten Träger
Idealisierung des Tragwerks
Ausführungsbeispiel – AEZ-Garage
![Page 78: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/78.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
FE-Modell
Ausführungsbeispiel – AEZ-Garage
![Page 79: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/79.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
3030
3030
30
0‘
15‘
30‘
45‘
60‘
3030
3030
303030
30303030
30303030
0‘
15‘
30‘
45‘
60‘Nach 15 min
Verformung der Deckenplatte (Schnitt in Achse t)
Ausführungsbeispiel – AEZ-Garage
![Page 80: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/80.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Spannungen Untergurt Hauptträger
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
0 10 20 30 40 50 60
Zeit [min]
Spa
nnun
g [N
/mm
²]
StützeFeld
Spannungen im UG Hauptträger Achse s/29-30
Ausführungsbeispiel – AEZ-Garage
![Page 81: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/81.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Normalkraft h29rs_Stahl_dsb
-2500
-2000
-1500
-1000
-500
0
0 10 20 30 40 50 60
Zeit [min]
Nor
mal
kraf
t [k
N]
Normalkraft Stützbereich Stahlquerschnitt
Normalkraft Stahlquerschnitt Hauptträger Achse s/29-30
Ausführungsbeispiel – AEZ-Garage
![Page 82: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/82.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
• Globaler Nachweis erbracht
• Problem sehr hohe Zwangkräfte
• Anschlüsse nicht für Brandfall konstruiert (keine Langlöcher)
• Problem Gefahr Abscheren der Schrauben durch axiale Zwangkräfte im
Brandfall
• Nachweis der Anschlüsse
Nachweis der Anschlüsse
Ausführungsbeispiel – AEZ-Garage
![Page 83: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/83.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Kraftverlauf im Anschlussbereich
Ausführungsbeispiel – AEZ-Garage
![Page 84: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/84.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Druckstücke zur Übertragung der Zwangkräfte im Anschluss
Ausführungsbeispiel – AEZ-Garage
![Page 85: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/85.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Inhalt
• Einführung
- Problemstellung und klassischer Nachweis nach DIN 4102-4
• Eurocodes
- Brandschutzteile der Eurocodes
- Nachweisverfahren
• Naturbrandverfahren
- DIN EN 1991-1-2 und Nationaler Anhang
- Naturbrandmodelle
- Verfahren nach NA Anhang AA und Anhang C
- Sicherheitskonzept nach NA Anhang BB
• Ausführungsbeispiele
• Zusammenfassung und Fazit
![Page 86: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/86.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Zusammenfassung und Fazit
• Leistungsorientierte Brandschutzbemessung zurzeit noch Ausnahmefall
• Eurocodes ermöglichen leistungsorientierte Brandschutzbemessung mit
Naturbrandverfahren
• Oft schwierig maßgeblichen Temperaturzeitverlauf zu bestimmen
• Objektspezifisches Brandschutzkonzept erforderlich
• Vereinfachtes Berechnungsverfahren mit kritischer Stahltemperatur mit
vertretbarem Aufwand anwendbar
• Allgemeines Berechnungsverfahren wg. hohem Rechenaufwand nur in
Ausnahmefällen
• Heißbemessungen werden immer häufiger verlangt
Schlussfolgerungen für die Brandschutzbemessung
![Page 87: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/87.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
• Festlegung des maßgeblichen Brandszenarios bzw. Bemessungsbrandes (Naturbrandverfahren)
• Simulation von Brandeinwirkung (Naturbrand)• Brandschutzbemessung durch Vereinf. bzw.
Allgem. Berechnungsverfahren der Eurocodes
Zusammenfassung und Fazit
Zeit [min]
Tem
pera
tur
[°C
] ..
T= (T1-T0)/tYּ 1²t ²+ T0
für t1 > =t
T = (T2-T1)((t-t1)/(t2-t1))1/2+T1
für t1 < t <= t2
T = (T3-T2)((t-t2)/(t3-t2))1/2+T2
für t > t2
Bereich 1 Bereich 2 Bereich 3
(t1;T1)(t3;T3)
(t2;T2)
(t0;T0)
Vorgehensweise bei Naturbrandverfahren
![Page 88: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/88.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
• Erwärmungsberechnung: - Vereinfachtes Berechnungsverfahren- Allgemeines Berechnungsverfahren
• Heißbemessung: - Vereinfachtes Berechnungsverfahren (Temperaturebene, Tragfähigkeitsebene)- Allgemeines Berechnungsverfahren
• VereinfachtesBerechnungsverfahren: - Einzelbauteile
- Ungezwängte Bauteile
• Allgemeines Berechnungsverfahren: - Gezwängte Bauteile
- Gesamttragsysteme
Brandschutzbemessung
Zusammenfassung und Fazit
![Page 89: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/89.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Zusammenfassung und Fazit
• Leistungsorient. Bemessung ist aufwändige Vorgehensweise- Berechnung Erwärmung- Simulation Tragverhalten- Abstimmung mit Genehmigungsbehörden=> Anwendung zurzeit nur in Einzelfällen
• Wann rentiert sich leistungsorientierte Bemessung (Heißbemessung)?- Stahlkonstruktionen- Bestehende Stahlbetonkonstruktionen- Bemessung nach DIN 4102 nicht möglich oder Feuerwiderstandsdauer zu
gering
• Optimierte Tragkonstruktion- Geringe Dimensionierung der Querschnitte- Verringerung von Bekleidungsmaßnahmen- Wirtschaftliche Konstruktion
![Page 90: Heißbemessung](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022103018/558c5f05d8b42a000c8b46d0/html5/thumbnails/90.jpg)
www.hhpberlin.com
Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 19
10245 Berlin
Dr.-Ing. Jochen Zehfuß
Kontaktinformationenhhpberlin Ingenieure für Brandschutz GmbH
Rotherstraße 1910245 Berlin
Fraunhoferstraße 680469 München
Kurze Mühren 2020095 Hamburg
Wilhelm-Leuschner-Straße 4160329 Frankfurt am Main
Phone: +49 (30) 89 59 55-0 [email protected]: +49 (30) 89 59 55-100 www.hhpberlin.de
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