Grewolls Simulationen - E-Book (PDF)

Schneller Einstieg und kompaktes Wissen.
1. Auflage 2012
ISBN: 978-3-86235-186-2
Verlag: Feuertrutz
Format: PDF
Kopierschutz: Adobe DRM (»Systemvoraussetzungen)

E-Book, Deutsch, Band 1, 112 Seiten, Format (B × H): 208 mm x 296 mm

Reihe: Praxiswissen Brandschutz

Viele Verantwortliche für Brandschutz haben keine Ausbildung auf dem Spezialgebiet der Simulation und haben nicht die Zeit, um tieferes Fachwissen in diesem Bereich zu erwerben. Sie benötigen eine praxisnahe Anleitung, welche die grundlegenden Gesichtspunkte beschreibt, die zur Prüfung und zum Verständnis von Simulationsergebnissen unbedingt notwendig sind. Das Fachbuch bietet eine praktische Anleitung für den Arbeitsalltag, um mit Simulationsexperten effektiv zusammenzuarbeiten und Simulationsergebnisse zu verstehen, anzuwenden und zu prüfen. Für erfahrene Anwender der Simulationstechnologie ist es zudem ein nützliches Nachschlagewerk für die Praxis. Aus dem Inhalt: - Einführung in das Gebiet der Simulationen - Grundlagen (Baurecht, Aufwand und Kosten, Mindestanforderungen, Qualitätssicherung) - Schutzzielorientierte Risikoanalysen: Abwägung zwischen Risiko und Nutzen - Auswahl und Definition von Brandszenarien - Grundlagen für Handrechenverfahren sowie Möglichkeiten und Grenzen der Brandsimulation mit Feld- (CFD) und Zonenmodellen - Grundlagen der verschiedenen Verfahren der Evakuierungssimulation - Beispiele für Simulationen und typische Fehlerquellen - Veranschaulichung der Plausibilitätsprüfung

Dipl.-Ing. (FH) Kathrin Grewolls Master of Engineering (vorbeugender Brandschutz), Inhaberin eines Ingenieurbüros für Brandschutz in Ulm. Dr.-Ing. Gerald Grewolls Spezialist für numerische Simulation mit langjähriger Erfahrung in der Automobil-, Raumfahrt- und Elektronikindustrie, Geschäftsführer der SIMTEGO GmbH in Ulm.

Zielgruppe

Brandschutzsachverständige und -fachplaner sowie Bauingenieure, Architekten und Behördenvertreter

Autoren/Hrsg.

Grewolls, Gerald

Grewolls, Kathrin

Fachgebiete

• Technische Wissenschaften Bauingenieurwesen Gebäudebrandschutz
• Wirtschaftswissenschaften Betriebswirtschaft Bereichsspezifisches Management Arbeitsplatz, Arbeitsschutz, Gefahrstoffschutz

Inhaltsverzeichnis

1;Vorwort;6
2;Inhaltsverzeichnis;9
3;1 Grundlagen;14
3.1;1.1Bauordnungsrechtlicher Anwendungsspielraum;14
3.1.1;1.1.1Das Brandschutzkonzept der Musterbauordnung;14
3.1.2;1.1.2Brandschutznachweise für Sonderbauten;16
3.1.3;1.1.3Leistungsorientierte Brandschutznachweise;18
3.2;1.2Anwendungsbereiche für Simulationsnachweise;19
3.2.1;1.2.1Nachweis des baulichen Brandschutzes;20
3.2.2;1.2.2Nachweis von konzeptionellen Abweichungen;22
3.2.3;1.2.3Technische Spezifikation;23
3.2.4;1.2.4Schutzzielorientierter Simulationsnachweis;23
3.3;1.3 Bauordnungsrechtliche Anforderungen an die verwendeten Programme;24
3.4;1.4Zeitaufwand;26
3.5;1.5Hard- und Software;27
3.5.1;1.5.1Hardware;27
3.5.2;1.5.2Software;28
3.6;1.6Erforderliche Qualifikation für den Simulationsnachweis;29
3.6.1;1.6.1Mindestanforderungen;29
3.6.2;1.6.2Weiterbildung und Expertenrunden;31
3.7;1.7Dokumentation von Simulationsnachweisen;33
3.8;1.8Variantendokumentation;33
3.9;1.9Haftung;34
3.9.1;1.9.1Produkthaftung;34
3.9.2;1.9.2Produzentenhaftung;35
3.9.3;1.9.3Vertragliche Haftung;35
3.9.4;1.9.4Organisations- und Sorgfaltspflichten;35
3.9.5;1.9.5Vertragliche Haftung aufgrund fehlerhafter Simulationssoftware;36
3.9.6;1.9.6Amtshaftung;37
3.10;1.10 Mindestanforderungen an Simulationsgutachten;38
3.11;1.11 Brand- und Rauchversuche;41
3.11.1;1.11.1Experimente im Brandlabor;41
3.11.2;1.11.2Brandprüfungen in einer Materialprüfanstalt;42
3.11.3;1.11.3Realbrandversuche;42
3.11.4;1.11.4Originalbrand- bzw. Heißrauchversuche;42
3.11.5;1.11.5Kaltrauchversuche;46
3.11.6;1.11.6Evakuierungstests;47
4;2 Schutzzielorientierte Risikoanalysen;48
4.1;2.1Risikoanalyse der baulichen Anlage;48
4.2;2.2Risikoanalyse der Computersimulation;53
4.3;2.3Schutzziele;54
4.3.1;2.3.1Auswahl der Grenzwerte;54
4.3.2;2.3.2Schutzziele während der Selbstrettungsphase;55
4.3.3;2.3.3Schutzziele in der Rettungsphase;56
4.3.4;2.3.4Schutzziele für wirksame Löschmaßnahmen;57
4.3.5;2.3.5Schutzziele zum Nachweis der Tragfähigkeit;58
5;3 Brandszenarien;59
5.1;3.1Vorbereitungsphase;59
5.2;3.2Lokalisierung und Identifikation der Brandlasten und möglicher Zündinitiale;60
5.3;3.3Festlegung der Bemessungsbrände;61
5.3.1;Typische Bemessungsbrände;66
5.4;3.4Erstellung eines Bemessungsbrandszenarios;67
5.4.1;3.4.1Aufgabenstellung;67
5.4.2;3.4.2Ungehinderte Brandausbreitung;68
5.4.3;3.4.3Bemessungsbrand;69
5.4.4;3.4.4Zuluft;69
5.4.5;3.4.5Wärmeabzüge;70
6;4 Computersimulation der Brand- und Rauchausbreitung;71
6.1;4.1Brand- und Rauchsimulation im Überblick;71
6.2;4.2Handrechenverfahren ;73
6.2.1;4.2.1Anwendung von Handrechenverfahren;73
6.2.2;4.2.2Anwendung der Plumeformeln „Zukoski mit Übergang zu Thomas und Hinkley“;74
6.2.3;4.2.3Analytische Berechnung der Druckverhältnisse;76
6.2.4;4.2.4Einflussgrößen;79
6.3;4.3 Zonenmodelle;80
6.3.1;4.3.1Einführung;80
6.3.2;4.3.2Plumeformeln;80
6.3.3;4.3.3Beispiele für Zonenmodelle;82
6.3.4;4.3.4Modellaufbau mit Zonenmodellen;83
6.3.5;4.3.5Grenzen von Zonenmodellen;84
6.4;4.4Feldmodelle;85
6.4.1;4.4.1Grundlagen von Feldmodellen;85
6.4.2;4.4.2Ablauf einer Simulation;90
6.4.3;4.4.3Grenzen der Simulation;97
6.4.4;4.4.4Hinweise zur Prüfung von Simulationen mit Feldmodellen;98
6.5;4.5Probabilistische Simulation, Sensitivitätsanalyse und Optimierung;103
7;5Thermische Simulationen in der Tragwerksbemessung;107
7.1;5.1Nachweiskonzept;107
7.1.1;Nachweise mit Naturbrandkurven;108
7.2;5.2FEM-Simulation;109
7.3;5.3Softwareprogramme;110
8;6Evakuierungssimulation;112
8.1;6.1Grundlagen;112
8.2;6.2Handrechenverfahren (makroskopische Modelle);113
8.2.1;6.2.1Grundannahmen der Handrechenverfahren;113
8.2.2;6.2.2Kapazitätsanalysen;114
8.2.3;6.2.3Hydraulisches Modell (Predtetschenski und Milinski) - empirisches Strömungsmodell;115
8.2.4;6.2.4Netzwerkmodelle;117
8.3;6.3Simulationsverfahren (mikroskopische Modelle);117
8.3.1;6.3.1Diskrete Simulationsmodelle;118
8.3.2;6.3.2Kontinuierliche Simulationsmodelle;119
8.4;6.4Dauer der Entfluchtung;120
8.4.1;6.4.1Einflussfaktoren;120
8.4.2;6.4.2Zeit bis zur Brandentdeckung;121
8.4.3;6.4.3Zeit bis zur Alarmierung;121
8.4.4;6.4.4Zeit bis zur Reaktion;121
8.5;6.5Abschätzung der Fluchtfähigkeit;122
8.6;6.6Panik;124
8.7;6.7Sicherheitskonzept;126
8.7.1;6.7.1ASET und RSET;126
8.7.2;6.7.2Versammlungsstättenverordnung;126
8.7.3;6.7.3Sicherheitsfaktoren;126
8.8;6.8Plausibilitätsprüfung der Evakuierungssimulation;128
9;7Beispiele;129
9.1;7.1Modellierung eines einfachen Raumes mit dem Feldmodell FDS – ein „Minimalmodell“;129
9.2;7.2Simulation mit unterschiedlichen Netzdichten;135
9.2.1;7.2.1Modellbeschreibung;135
9.2.2;7.2.2Netzdichte und Genauigkeit;136
9.3;7.3Modellierung eines Ventilators;142
9.4;7.4Submodelltechnik;144
9.5;7.5Simulation von Sichtweiten;145
9.5.1;7.5.1Beurteilung der Verrauchung;146
9.5.2;7.5.2Redundanz von Notausgängen;152
9.6;7.6Simulation von Bauteiltemperaturen;154
9.6.1;7.6.1Stahltragwerk;154
9.6.2;7.6.2Verglasung;157
9.6.3;7.6.3Blechwand;160
9.7;7.7Überschlägige Überprüfung der Ergebnisse von Zonenmodellen;162
9.7.1;7.7.1Ermittlung der Randbedingungen;162
9.7.2;7.7.2Modellaufbau in einem Zonenmodell;163
9.7.3;7.7.3Simulationsergebnisse;165
9.7.4;7.7.4Kontrolle des Ergebnisses;165
9.8;7.8Berechnung der raucharmen Schicht mit einem Zonenmodell;168
9.8.1;7.8.1Modellgeometrie;170
9.8.2;7.8.2Ventilationsbedingungen;171
9.8.3;7.8.3Stöchiometrie;172
9.8.4;7.8.4Brandszenario;172
9.8.5;7.8.5Auswertung;173
9.9;7.9Beispiel für die Evakuierungssimulation;175
9.9.1;7.9.1Projektbeschreibung;175
9.9.2;7.9.2Vorgehensweise;176
9.9.3;7.9.3Vorabschätzung nach Roitman;177
9.9.4;7.9.4Berechnung nach Predtetschenski und Milinski;180
9.9.5;7.9.5Simulation mit einem diskreten Modell (Pathfinder);182
9.9.6;7.9.6Zusammenfassung;184
10;Literatur- und Quellenverzeichnis;186
11;Stichwortverzeichnis;193

Über Autor(innen)

Grewolls, Gerald
Dr.-Ing. Gerald Grewolls, Spezialist für numerische Simulation mit langjähriger Erfahrung in der Automobil-, Raumfahrt- und Elektronikindustrie, Geschäftsführer der SIMTEGO GmbH in Ulm.

Grewolls, Kathrin
Dipl.-Ing. (FH) Kathrin Grewolls, Master of Engineering (vorbeugender Brandschutz), Inhaberin eines Ingenieurbüros für Brandschutz in Ulm.

Dipl.-Ing. (FH) Kathrin Grewolls
Master of Engineering (vorbeugender Brandschutz), Inhaberin eines Ingenieurbüros für Brandschutz in Ulm.

Dr.-Ing. Gerald Grewolls
Spezialist für numerische Simulation mit langjähriger Erfahrung in der Automobil-, Raumfahrt- und
Elektronikindustrie, Geschäftsführer der SIMTEGO GmbH in Ulm.