3D mod brand

Brandsimulering med 3D-modeller dokumenterer sikkerhed i komplekse byggerier.

21-11-2006

Brandsimulering med 3D-modeller dokumenterer sikkerhed i komplekse byggerier

Af Niels Nielsen

Der er store forventninger til anvendelsen af 3D-modeller i byggebranchen i forbindelse med Det Digitale Byggeri. Ikke kun i selve projekteringen, men også til efterfølgende analyse af en bygnings egenskaber og funktionalitet.

CFD-model
Brandsimulering er et af de områder, hvor anvendelsen af tredimensionelle såkaldte CFD-modeller (Computational Fluid Dynamics) allerede er udbredte ved opførelsen af en række forskelligartede bygningstyper i varierende skalaer.

- Det er introduktionen af de nye funktionsbaserede og mere fleksible brandkrav i Bygningsreglementet, der har skubbet til den øgede anvendelse af 3D-brandsimuleringer, fortæller Henrik Bygbjerg fra DBI, der har forsket i brand- og evakueringssimuleringer siden slutningen af 1980’erne.

- I CFD-modellen kan man klarlægge brandens røg- og temperaturudvikling inden for en given tidsperiode, og dokumentere brandsikkerheden og flugtvejsmulighederne ved et givent brandscenarium.

Modelberegningerne danner efterfølgende grundlag for de valgte sikkerhedsforanstaltninger.

Ny arkitektur
Dokumentationen i 3D-modellen gør det muligt at håndtere brandsikkerheden i geometrisk komplekse bygninger; samt bygninger med en åben indretning uden den traditionelle opdeling i afgrænsede brandceller.

I de færdige byggerier betyder 3D-dokumentationen ofte, at omkostningstunge sikkerhedsforanstaltninger som sprinkleranlæg eller brandmaling af stålkonstruktioner er unødvendige, og flere midler i stedet kan investeres i fornyende arkitektur.


Idræts- og kulturhus i Holmbladsgade
Brandsikkerheden har haft særlig opmærksomhed ved opførelsen af det nye idræts- og kulturhus i Holmbladsgade. Først og fremmest fordi det er første gang herhjemme, at en bygning i så stor skala overdækkes med lange baner af kunststofmaterialet polycarbonat, der traditionelt anvendes til mindre ovenlyskupler.
Materialers brandegenskaber er det ikke muligt at inkorporere direkte og vurdere ved en 3D-brandsimulering. Til gengæld kan simuleringen af røgens temperaturudvikling fortælle, hvornår materialet i givet fald vil smelte.
3D-brandsimuleringerne i idræts- og kulturhuset er anvendt på grund af bygningens komplekse geometriske formsprog og har primært haft til formål at dokumentere, at der ikke er behov for flugtveje fra hallens øvre tribune-niveau. Simuleringerne viste, at publikum i tilfælde af brand har tid nok til at nå i sikkerhed udenfor gennem flugtvejene i nederste gulvniveau.
Også selvom om idrætshuset hverken er sprinklet eller den bærende stålkonstruktion er brandmalet, og det store åbne idrætsrum alene er brandsikret ved naturlig brandventilation ved automatisk åbning af højtsiddende vinduer i facaden. Bygningens store rumhøjde på op til 16,5 meter i sidefløjene udnyttes således til at optage den giftige røgudvikling fra en potentiel brand.
Det er DBI som har stået for brandsimuleringerne i idrætshallen, der er formgivet af Dorte Mandrup arkitekter.

Bikuben Kollegiet
Fælleskøkkener og værelser står i helt åben forbindelse med hinanden i det nye Bikuben Kollegiet i Ørestad, selvom den mellemliggende gangforbindelse også er en flugtvej i tilfælde af brand. Traditionelt ville dette resultere i brandsikker adskillelse mellem funktionerne, som kendes fra mange af efterkrigstidens kollegier med lange mørke korridorer.
Den anderledes åbne og indbydende indretning af Bikuben Kollegiet er dog mulig med de nye funktionsbaserede brandkrav og anvendelsen af 3D-brandsimulering til dokumentation af brandsikkerheden og flugtvejsmulighederne.
En brand i kollegianernes boligområde kontrolleres aktivt med sprinkling i både værelser og fællesarealer samt en kraftig brandventilation i fællesområderne til at fjerne den giftige røg. Væggen mellem gangarealet og de fælles opholdsområder er erstattet af en røgskærm i loftet, der sammen med brandventilationen fungerer som et stort emfang, som sørger for at røgen ikke spreder sig, men suges ud samtidig med at der ledes frisk luft til gennem oplukkelige felter i facaden.
Det er Niras som har stået for brandsimuleringerne i kollegiet, der er formgivet af arkitektfirmaet aart.

Kulissefabrikken
Brandsikkerheden i Det Kongelige Teaters nye Kulissefabrik i en tidligere værftsbygning på Refshaleøen har særlig betydning på grund af husets komplekse blanding af funktioner. Bygningen rummer ved siden af kontor og møderum også store lager- og produktionsfaciliteter.
Det betyder, at bygningen ved siden Bygningsreglementet brandkrav også skal leve op til en skærpet lovgivning under særlige ’tekniske forskrifter’. Desuden betyder kulissernes ofte yderst brandfarlige konstruktioner i materialer som polystyren, tekstiler, plastik og træ ekstra opmærksomhed til brandsikkerheden.
Traditionelt ville et sprinkleranlæg være standard i en sådan type bygning, men ved anvendelse 3D-brandsimuleringer er brandsikkerheden dokumenteret tilstrækkelig alene ved naturlig, automatisk brandventilation gennem åbninger af ovenlyskupler i taget og store porte i facaden. 3D-simuleringerne er anvendt til at dimensionere kuplernes areal og åbningsvinkler.
Et særligt brandscenarium beskriver et svigt i portene mellem værkstederne i stueetagen, der ellers ville forhindre, at branden ville kunne sprede sig fra rum til rum. Her sikrer den automatiske brandventilation og den store loftshøjde i værkstederne til at bortlede og opfange den giftige røg, imens personalet kan flygte i sikkerhed og branden ikke spredes.
Det er Cowi som har stået for brandsimuleringerne i Kulissefabrikken, der er indrettet af Dorte Mandrup arkitekter.