Wie lange hält die tragende Stahlkonstruktion eines Gebäudes im Brandfall stand und reicht das für den Nachweis der Schutzziele im Brandschutz? Ist eine brandschutztechnische Ertüchtigung nötig und wenn ja, mit welchen Kosten ist zu rechnen? Diese Fragen rücken bei Bauvorhaben – ob Neubau, Sanierung oder Umbau – oft in den Fokus.
Simulationen im Brandschutz – auch Ingenieurmethoden genannt – liefern an dieser Stelle wertvolle Informationen, indem sie Brände rechnerisch analysieren und bewerten. Die Ergebnisse erhöhen die Sicherheit in Gebäuden, verbessern die Planungsqualität und legen die Basis für optimierte Brandschutzmaßnahmen.
Tragfähigkeit sicherstellen
Um den Feuerwiderstand einer Stahlkonstruktion nachzuweisen, gibt es verschiedene Herangehensweisen:
- Es kommen Realbrandversuche zum Einsatz. Diese sind jedoch kostenintensiv und heutzutage nur noch eingeschränkt durchführbar, da sie erhebliche Rauchgas- und Schadstoffemissionen freisetzen.
- Die Stahlkonstruktion wird mit Brandschutzverkleidungen oder -anstrichen ertüchtigt.
- Die dritte – und aktuell modernste – Option ist eine Brandsimulation mit kombinierter Heißbemessung. Sie gibt Aufschluss über den Feuerwiderstand der Stahlkonstruktion im brandschutztechnisch ungeschützten Zustand. Eine Brandsimulation ermittelt dabei, welche Temperaturen auf die tragenden Stahlbauteile einwirken. Anschließend werden die Temperaturdaten in ein Strukturmodell der Stahlkonstruktion integriert, um die Tragfähigkeit während der Branddauer zu bestimmen.
Simulation ersetzt Sanierung
Wie das in der Praxis aussieht, zeigt das Beispiel des Schweizer Mühlenunternehmens Swissmill. In einem Bestandsbau mit Produktion und Lagerung wurde bei einer Brandschutzevaluierung die Tragkonstruktion aus Stahl überprüft. Die Wirksamkeitsdauer ihres Brandschutzanstrichs war überschritten – eine Sanierung stand an. Swissmill entschied sich jedoch für eine Heißbemessung mit Naturbrandverfahren. Das Titelbild zeigt zwei Stahlrahmen in der Produktionshalle, deren Temperaturen und Tragverhalten im Brandfall simuliert wurden.
Die Simulation kam zu einem klaren Ergebnis: Die Stahlkonstruktion wies auch ohne brandschutztechnische Ertüchtigung einen ausreichenden Feuerwiderstand auf. In der Produktion konnte daher vollständig auf eine Brandschutzsanierung verzichtet werden; in den Lagerbereichen wurde sie gezielt optimiert. Neben erheblichen Kosteneinsparungen wurde so auch ein mehrmonatiger Produktionsausfall vermieden.
Fach-Webinar zu Simulationen
Nähere Einblicke in die Potenziale der Ingenieurmethoden im Brandschutz bietet das Webinar „Brandsimulation und Heißbemessung – Feuerwiderstände von Tragwerken rechnerisch nachweisen“ von Hoyer Brandschutz in Kooperation mit Schlüter+Thomsen Ingenieure. Planer, Bauherren und Entscheidungsträger lernen darin weitere Praxisbeispiele und Anwendungsbereiche kennen – und erhalten konkrete Impulse für den Einsatz in eigenen Projekten. (gw) ■