Einstieg in den Abschnitt 7 der Industriebaurichtlinie

Hilfsmittel zur Brandlastberechnung

Wer sich für das Verfahren nach Abschnitt 7 der Industriebaurichtlinie (IndBauRL) entscheidet, hat eine aufwendige Ermittlung der Daten und ein bisschen Rechnung vor sich. Es bietet jedoch auch Erleichterungen für die brandschutztechnischen Anforderungen. Grundlage hierfür ist die Brandlastberechnung nach DIN 18230-1 und die Ermittlung von Wärmeabzugsflächen. Neben dem globalen Nachweis sind hier auch Teilabschnittsnachweise möglich.

Im Folgenden wird der Rechnungsprozess am Beispiel eines erdgeschossigen Industriebaus ohne Ebenen dargestellt; Von der Brandlastermittlung bis zur Berechnung der zulässigen Größe der Brandbekämpfungsabschnittsfläche sowie der erforderlichen Feuerwiderstandsdauer der betrachteten Bauteile. Für die weitere Betrachtung wird die IndBauRL (hier die Muster-IndBauRL) und die DIN 18320-1 benötigt, da Tabellen, Anforderungen, etc. hier nicht zusätzlich aufgeführt werden, es wird jedoch an den entsprechenden Stellen darauf verwiesen.

Brandlastermittlung

Am Anfang der Brandlastberechnung steht die Brandlastermittlung. Nicht zu berücksichtigende Brandlasten sind in der DIN 18230-1 in Abschnitt 6.4.2 benannt. Auf Grundlage der ermittelten Mengen und Stückzahlen der gelagerten Ware, der vorgehaltenen Stoffe und Güter, sowie aller maßgeblichen Stoffe und Mengen, die sich im betreffenden Abschnitt befinden, wird anhand von Tabellen die bewertete Brandlast qb und auf Bezug zu der berücksichtigten Grundfläche (ABBA) die rechnerische Brandbelastung qR ermittelt:

 

Abbildung 1: Tabellarische Übersicht einer Brandlastermittlung.

Der Heizwert Hu ist aus separater Literatur, der Abbrandfaktor m aus Tabellen in DIN 18230-3 zu entnehmen. Der für die Berücksichtigung der Behälter ausschlaggebende Kombinationsbeiwert ψ wird im Abschnitt 6.5, in Tabelle D.1 in Anhang D4, sowie im Anhang E.9 und folgende behandelt. Ungeschützte Brandlasten, die somit voll in die Berechnung eingehen, haben wie in dem obigen Beispiel den Kombinationsbeiwert 1.

 

Äquivalente Branddauer tä

Für die Ermittlung der zulässigen Brandbekämpfungsabschnittsfläche in der Tabelle 7 der IndBauRL wird die äquivalente Branddauer tä benötigt. Diese ergibt sich aus der Rechnerische Brandbelastung qR, dem Umrechnungsfaktor c zur Berücksichtigung des Wärmeabflusses durch die Umfassungsbauteile sowie dem Wärmeabzugsfaktor w zur Berücksichtigung der Ventilation:

 

 

 

 

Der Umrechnungsfaktor c kann wie im Anhang E.12 in DIN 18230-1 berechnet werden oder pauschal nach Tabelle 1 DIN 18230-1 mit z.B. 0,25 angenommen werden.

Der Wärmeabzugsfaktor w setzt sich aus wo (Faktor zur Berücksichtigung der horizontalen und vertikalen Wärmeabzugsflächen) und αw (Faktor zur Berücksichtigung der mittleren Höhe h des maßgebenden Bemessungsabschnittes) zusammen:

Formel 3

 

 

 

Die beiden Faktoren können berechnet werden oder in den Bildern 1 und 2 in DIN 18230-1 abgelesen werden.

Für beide Schritte ist die Ermittlung der Verhältniswerte

Formel 4

 

 

 

 

Formel 5

 

 

 

 

Welche Wärmeabzugsflächen anrechenbar sind, kann der IndBauRL Anhang 2 und der DIN 18230-1 Abschnitt 8.2, Anhang E.13.2 entnommen werden.

Die Fläche der vertikalen Öffnungen in den Außenwandflächen Av sind z.B. offene Tore, Türen und Fenster, wobei bei Rohbaumaßen ein Korrekturfaktor von 0,85 angesetzt werden muß (DIN 18230-1, 8.2). Zudem kommen zu zerstörende Abschlüsse aus Kunststoffen mit einer Schmelztemperatur ≤ 300 °C (anrechenbar sind nur vollständig in oberer Raumhälfte liegende Flächen) und zu zerstörende Abschlüsse aus Glas. Die Anrechnung der zu zerstörenden Flächen erfolgt mit verschiedenen Werten unter Berücksichtigung der äquivalenten Branddauer und Präsens einer Werkfeuerwehr; zunächst werden diese Flächen noch nicht miteinbezogen.

Für die Fläche der horizontalen Öffnungen im Dach (bzw. Decke bei Ebenen) werden offene Lichtkuppeln, -bänder oder jene mit einer Schmelztemperatur ≤ 300 °C angerechnet. Hierbei gilt ebenfalls der Korrekturfaktor bei Rohbaumaßen. Bei geringen oder fehlenden horizontalen Wärmeabzugsflächen (ah ≤ 0,005) und vertikalen Wärmeabzugsflächen überwiegend in der unteren Raumhälfte darf als Av nur angesetzt werden: Av ≤ 2 · Av,ob, wobei Av,ob die Fläche der vertikalen Öffnungen in der oberen Hälfte der Außenwände ist:

Formel 6

 

 

 

 

mit Brüstungshöhe hB (bei Toren/Türen = 0) und mittlere lichte Geschosshöhe h.

Abbildung 2: Schematische Darstellung von Av,ob

 

 

 

 

 

 

Weiterhin gilt für die kommenden Rechnungen: 0,025 < av < 0,25. Wenn av < 0,025 dann av = 0,025 einsetzen; wenn av > 0,25 dann av = 0,25 einsetzen.

Formel 7

 

 

 

 

Formel 8

 

 

 

Formel 9

 

 

 

Mit dem errechneten Wert der äquivalente Branddauer tä können nun die zu zerstörenden Abschlüsse unter Berücksichtigung des Abschnitts 8.2 oder übersichtlicher: der Tabelle E.3 DIN 18320-1 miteinbezogen werden.

Hieraus ergeben sich neue Werte für ah und av. Eine neue äquivalente Branddauer tä wird errechnet und diese für die weitere Betrachtung beibehalten.

Brandbekämpfungsabschnitte mit Bemessung der Bauteile

Um die erforderliche Feuerwiderstandsfähigkeit der Bauteile zu bestimmen, wird die rechnerisch erforderliche Feuerwiderstandsdauer erf tF ermittelt:

Formel 10

 

 

 

 

Zur Bestimmung des Sicherheitsbeiwertes γ (Berücksichtigung der zulässigen Versagenswahr-scheinlichkeit und Eintrittswahrscheinlichkeit von Bränden) wird die Tabelle 2 DIN 18320-1 verwendet. Welche Bauteile sich hinter den Brandsicherheitsklassen verbergen, ist in Abschnitt 7.2 der IndBauRL aufgeführt. So zählen z.B. die tragenden und aussteifenden Bauteile zur Brandsicherheitsklasse SKb3.

Der Zusatzbeiwert αL berücksichtigt die brandschutztechnische Infrastruktur und kann der Tabelle 3 DIN 18320-1 entnommen werden. Bei geringer rechnerischer Brandbelastung qR kann dieser Wert noch abgemindert werden.

Die erforderliche Feuerwiderstandsfähigkeit ist für

0 < erf tF ≤ 15 min keine erforderliche Feuerwiderstandsfähigkeit
15 < erf tF ≤ 30 min feuerhemmend
30 < erf tF ≤ 60 min hoch feuerhemmend
60 < erf tF ≤ 90 min feuerbeständig

Genauere Angaben sind in Tabelle 6 IndBauRL aufgelistet.

Ergibt sich für die Brandsicherheitsklasse SKb3 eine höhere rechnerisch erforderliche Feuerwiderstandsdauer erf tF als 90 Minuten, so darf nicht nach Abschnitt 7 verfahren werden.

Zulässigen Brandbekämpfungsabschnittsfläche ohne Bemessung der Bauteile

Mit der errechneten neue äquivalente Branddauer tä und der Sicherheitskategorie (Berücksichtigung einer Brandmeldeanlage, Löschanlage oder Werkfeuerwehr, vgl. IndBauRL 3.12) lässt sich nun in der Tabelle 7 DIN 18320-1 (erdgeschossige Industriebauten) die zulässige Brandbekämpfungs-abschnittsfläche ohne Anforderungen an die Feuerwiderstandsfähigkeit an die tragenden und aussteifenden Bauteile ablesen. Hier ergibt sich auch die zulässige Breite des Abschnitts und die Mindestgröße der Wärmeabzugsflächen.

Ein kleines Ablaufdiagramm der zu verwendenden Formeln und Verweise

Abbildung 3: Ablaufdiagramm der Rechnungen

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Diese Abhandlung soll nur als Einstiegshilfe dienen, um die Zusammenhänge und Abhängigkeiten der Begriffe bzw. Werte aufzuzeigen. Es muss bedacht werden, dass in der IndBauRL und in der DIN 18230-1 auf viele zu berücksichtigende Faktoren hingewiesen wird, die eine Erleichterung oder Erhöhung der Anforderungen beinhalten. Diese Faktoren sind zum Beispiel die Brandlast, die einen Einfluss auf Zusatzbeiwert αL und damit auf die erforderliche Feuerwiderstandsfähigkeit erf tF hat; die brandschutztechnische Infrastruktur, die z.B. auf die Sicherheitsklasse und den Zusatzbeiwert αL einwirkt. Die Berücksichtigung der Behälter, die bestimmen, in welchem Maße die umschlossene Brandlast in die Berechnung eingeht (Kombinationsbeiwert ψ). Mit Erhöhung der Wärmeabzugsflächen Av und Ah kann die äquivalente Branddauer tä reduziert und somit die zulässige Brandbekämpfungsabschnittsfläche erhöht bzw. die erforderliche Feuerwiderstandsfähigkeit verringert werden.

Es wird hier kein Anspruch auf Vollständigkeit gehegt; Detailliertere Angaben sind in der MIndBauRL 2014 und der DIN 18230-1 aufgeführt.