Prüfingenieur 31 - BVPI - Bundesvereinigung der Prüfingenieure ...

h~
net
mit
= h~
net,c + h~
net,r (1)
h~
net,c = αc · (Θg – Θm) (2)
(3)
4
4
⋅ε
⋅ε
⋅σ
⋅ ( Θ + 273)
− ( Θ + 273)
h~ net,r
[ ]
Φ m f r
m
Darin bedeuten:
h~
net,c konvektiver Anteil des Netto-Wärmestrom
[W/m2] h~
net,r radiativer Anteil des Netto-Wärmestroms
[W/m2] αc Wärmeübergangskoeffizient für Konvektion
[W/m2K] Θg Heißgastemperatur in der Umgebung des Bauteils
[°C]
Θm Oberflächentemperatur des Bauteils [°C].
Φ Konfigurationsfaktor (zur Berücksichtigung
von Abschattungen) [-]
εm Emissivität der Bauteiloberfläche [-]
εf Emissivität des Feuers [-]
Θr Strahlungstemperatur der Umgebung [°C]
σ Stefan Boltzmann Konstante
(= 5,67·10-8) [W/m2K4]. Vereinfachend und auf der sicheren Seite liegend
dürfen der Konfigurationsfaktor Φ = 1,0 und
die Strahlungstemperatur Θ r gleich der Heißgastemperatur
Θ g gesetzt werden. Der Wärmeübergangskoeffizient
für Konvektion darf auf der feuerabgekehrten
Bauteilseite mit α c = 4 W/m 2K angenommen
werden. Mit α c = 9 W/m 2K kann gerechnet werden,
wenn die Wärmeübertragung durch Strahlung mit abgedeckt
werden soll. Falls in den baustoffbezogenen
Eurocodes keine anderen Angaben gemacht werden,
darf ε m = 0,8 gesetzt werden; für die Emissivität der
Flamme gilt im Allgemeinen ε f = 1,0.
Für die brandschutztechnische Bemessung
werden verschiedene nominelle Temperaturzeitkurven
zur Beschreibung der Heißgastemperatur Θ g in
Abhängigkeit der Branddauer t [min] mit dem jeweils
zugehörigen Wärmeübergangskoeffizienten für Konvektion
α c vorgegeben.
Für die Heißgastemperatur Θg ist im Regelfall
die Einheitstemperaturzeitkurve, die der ETK nach
DIN 4102-2 [1a] entspricht, anzunehmen:
Θg = 20 + 345 log10(8t + 1) (4)
Dabei bedeutet t die Branddauer in Minuten.
Für den konvektiven Wärmeübergangskoeffizienten
gilt α c = 25 W/(m 2K).
BRANDSCHUTZ
26
Der Prüfingenieur Oktober 2007
Unter bestimmten Randbedingungen, z. B. bei
außerhalb eines Brandraumes liegenden Bauteilen
bzw. Bauteiloberflächen, kann die Außenbrandkurve
verwendet werden, die auch in DIN 4102-3 [1b] für
Brüstungen und nichttragende Außenwände vorgegeben
wird:
Θ
g
= 660⋅
−0,
32t
−3,
8t
[ 1−
0,
687⋅e
− 0,
313⋅e
] ]
+ 20 [ ° C
(5)
mit dem konvektiven Wärmeübergangskoeffizienten
α c = 25 W/(m 2K).
Für Flüssigkeitsbrände kann die sog. Hydrocarbon-Brandkurve
verwendet werden:
−0,
167t
−2,
5t
Θ g = 1080⋅[
1−
0,
325⋅e
− 0,
675⋅e
] + 20 [ ° C]
(6)
Der konvektive Wärmeübergangskoeffizient beträgt
in diesem Fall α c = 50 W/(m 2K).
Die drei nominellen Temperaturzeitkurven
sind in Abb. 1 dargestellt.
Abb. 1: Nominelle Temperaturzeitkurven nach Eurocode 1
Teil 1-2
Neben der Möglichkeit, die thermische Beanspruchung
der Bauteile im Brandraum durch nominelle
Temperaturzeitkurven zu beschreiben, bietet
EN 1991-1-2 verschiedene Naturbrandmodelle an.
Diese werden in informativen Anhängen näher beschrieben:
a) Vereinfachte Brandmodelle
■ für Vollbrände,
Beschreibung auf der Grundlage physikalischer
Parameter
– für innenliegende Bauteile (Anhang A) bzw.
– für außenliegende Bauteile (Anhang B)
■ für lokale Brände,
Beschreibung mit Hilfe von Plume-Modellen (Anhang
C)