EP1294450A1 - Support structure with fire protection - Google Patents

Support structure with fire protection

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Publication number
EP1294450A1
EP1294450A1 EP01955195A EP01955195A EP1294450A1 EP 1294450 A1 EP1294450 A1 EP 1294450A1 EP 01955195 A EP01955195 A EP 01955195A EP 01955195 A EP01955195 A EP 01955195A EP 1294450 A1 EP1294450 A1 EP 1294450A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fire
spray nozzles
support structure
water
resistance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01955195A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Axel Kretzschmar
Michael Tobias
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kretzschmar Axel Drrernathabil
Original Assignee
Kretzschmar Axel Drrernathabil
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kretzschmar Axel Drrernathabil filed Critical Kretzschmar Axel Drrernathabil
Publication of EP1294450A1 publication Critical patent/EP1294450A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • A62C99/0009—Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames
    • A62C99/0072—Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames using sprayed or atomised water
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C35/00—Permanently-installed equipment
    • A62C35/58—Pipe-line systems
    • A62C35/60—Pipe-line systems wet, i.e. containing extinguishing material even when not in use
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/92—Protection against other undesired influences or dangers
    • E04B1/94—Protection against other undesired influences or dangers against fire
    • E04B2001/949—Construction elements filled with liquid, e.g. water, either permanently or only in case of fire
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use

Definitions

  • the invention relates to a fire protection structure that can be used regardless of its functional purpose for any structural systems made of steel, lightweight metal construction and also made of wood.
  • Structural systems that must have fire resistance are already designed in such a way that the fire resistance required for a possible fire must be guaranteed during the entire operating life of the structural system.
  • structures are usually built in concrete or from another non-combustible material.
  • special additional protective measures must be taken. These are intended to prevent metal softening caused by the heat caused by a fire as a result of flames or hot combustion gases, so that the stability of the construction is maintained at least for a limited period of time and the evacuation of persons in the building can be ensured.
  • the supporting structures were predominantly covered with thermal protection made of non-combustible cladding such as concrete, fire-resistant panels or coated with fire-retardant coatings.
  • a certain fire resistance period can also be achieved by over-dimensioning the structures.
  • Wooden structures are largely protected by impregnation.
  • extinguishing systems installed should contain the fire until the fire brigade arrives.
  • This invention is concerned with reducing the effort for an efficient fire extinguishing system, in that parts of the supporting structure also take on functions of a traditional fire extinguishing system. Due to their hollow and watertight design, they are intended for directing the extinguishing agent in the event of a fire. They also take up the extinguishing agent discharge devices directly. This technical solution is not suitable for protecting wooden structures.
  • the structural elements are designed as a dense hollow profile and at least partially filled with water in a known manner.
  • steam outlet valves are provided at exposed points in the structure.
  • the water in the cavity of the structure elements is heated in such a way that it evaporates and the steam escapes from the valves.
  • this ensures that the structural elements do not become hotter than 100 ° C. as long as the evaporating water is replenished with fresh water or can continue to flow.
  • the escaping steam cools the components around it.
  • the steam outlet valves carry steam jet nozzles, which can then also be arranged pivotably.
  • a reduction in the effects of heat from fire and flue gases can also be achieved for individual objects or components to be protected by spraying them directly with extinguishing agent.
  • a fire protection wing door arrangement in which the frame and support profile each consist of self-contained hollow profiles which are interconnected and in the event of fire, water flows through them.
  • the upper part of the door profile is provided with nozzles in such a way that the outer sides the door can be sprayed.
  • the double-sided water curtain protects the door from overheating in the event of a fire.
  • a spray system is used to improve the fire resistance of doors or the like in buildings.
  • nozzles on both sides of the door cover the door leaf on both sides with a liquid film, whereby the side of the door facing the source of the fire is sprayed with extinguishing liquid.
  • the invention is therefore based on the problem of developing a fire-resistant structure which, with reduced assembly and maintenance expenditure, has a high and long-lasting resistance to overheating and softening and requires an acceptable need for extinguishing agents. Resistance to overheating should be effective in the initial phase of a fire and also immediately in any area of the structure, regardless of its material and nature.
  • the parts of the structure to be protected are enveloped in a water mist.
  • both the structure elements provided with nozzles ie the parts spraying water mist, and those parts of the structure are protected from flame. Men and heat radiation are protected, which themselves do not carry nozzles, but are enveloped by the water mist. Therefore, if the structures are equipped with nozzles on both sides, which then spray in the opposite direction, it is possible to provide only every second or third structure element with nozzles, whereby of course the distance between the structure elements and the spraying width of the nozzles must be taken into account.
  • the spray cones touch each other at least in their edge areas. It is of course safer if they overlap each other, so that in the event of a fire, all areas at risk are surrounded by water mist and thus also moistened. In extreme cases, the entire structure can be given such protection, the nozzles installed along the entire structure completely enveloping it in water mist. A favorable arrangement of the nozzles is their attachment to the lower run of the respective structural elements.
  • the supporting structure elements provided with nozzles can advantageously be hollow and thus simultaneously serve as supply lines for the nozzles.
  • the particular advantage of the invention consists in the fact that the effort and costs involved in constructing structures are significantly lower than is possible in a conventional manner, even if a sufficient fire resistance period of their structures is guaranteed, according to the legal requirements.
  • fire protection cladding can be dispensed with and the supporting structures can be dimensioned according to their static functionality alone, ie much more economically.
  • This is achieved by the principle according to the invention of completely enveloping areas of the structure that are at risk in the event of fire in a water mist. Due to the design and equipment of the structure according to the invention, it has a latent fire resistance right from the start, but this is only effective after fire detection and subsequent activation of the nozzles.
  • the structure withstands the fire as long as it is enveloped by the cooling water mist.
  • the structure itself and its supports do not have to be water-bearing for this purpose.
  • Extinguishing the fire is not expressly expected, but it can occur depending on the intensity of the fire. Rather, it is crucial that the presence of water mist does not enrich the atmosphere filling the building with heat and hot gases, which can make it flammable or explosive. Last but not least, the use of mist and the avoidance of pure extinguishing the fire in the event of a fire or direct spraying of structural parts keep the extinguishing agent damage as low as possible.
  • the invention can be used universally. In this way, existing older buildings, which mainly use wood due to their time of origin, was better protected against fire. As a result, the invention is also important for the protection of listed buildings.
  • the protection of wooden structures against fire and overheating is not only reliably possible with the invention not only in the area of monument protection but also in new buildings in which wooden structures have been used as a building material for both static and architectural-aesthetic reasons.
  • the support structure consists of cross members 1 and side members 2.
  • the support structure is supported on supports 3 at the junctures of the cross members 1 with one of the outer side members 2.
  • supply lines 4 are fastened, which are connected to risers 5 running along the supports 3.
  • the supply lines 4 are shown as dashed lines, since they are covered by the water mist per se, but also stand out more clearly from the cross members 1 in this way.
  • Spray nozzles 6 are arranged on the supply lines 4.
  • water mist and / or fine water spray nozzles with a slit-shaped outlet area are used here, which spread the water horizontally over a wide range and in the form of a veil consisting of the finest droplets and fog. They are distributed and spaced such that the edge regions of their outlet cones 7 touch each other and so the spaces between the transverse and longitudinal beams 1, 2 are filled with the water mist in their entire width limited by the upper and lower runs.
  • the outlet cones 7 are shown as bodies delimited by exact areas. This makes the concern of the invention, namely to envelop the entire structure in the event of a fire in a cool and moist atmosphere, more clearly recognizable.
  • spray nozzles 6 were used, the range of which is greater than the distance between adjacent cross members 1.
  • the supply lines 4 and risers 5 are provided on both sides, that is to say with spray nozzles 6 spraying in the opposite direction, so that the respectively adjacent cross members 1 and neighboring ones Supports 3 from the outlet cones 7 are included and therefore only every third cross member 1 has been equipped with a supply line 4 and the associated support with a riser 5. In this way, the installation effort is reduced.
  • the supports 3 and the lower run of the respective cross member 1 can be made hollow for water guidance.
  • the spray nozzles 6 are then inserted directly into the water-bearing hollow profiles.
  • This particular embodiment of the invention serves to further reduce the effort required to ensure a fire-resistant structure in the sense of saving on installation material and effort.
  • the protective function against the effect of heat known from the prior art only plays a subordinate role here.
  • the entire structure and all supports 3 would have to be designed as water-bearing hollow profiles.
  • Spray nozzles 6 are closed with glass barrel sensors which are known per se and are not shown in detail. As a result of a fire, heated air, smoke and combustion gases rise up. When a critical temperature is reached the glass vial sensors jump, and the supply lines 4 and risers 5, which are under a certain pressure, discharge the water via the spray nozzles 6.
  • the fine water droplets as described above fill the space between the upper and lower strands of the supporting structure and around the supports 3 in the activated area. Due to the fineness of the water droplets, the combustion gases are cooled below a softening temperature that is critical for the steel. Depending on the availability of the incoming water, an unlimited fire resistance can be achieved.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Fire-Extinguishing By Fire Departments, And Fire-Extinguishing Equipment And Control Thereof (AREA)
  • Building Environments (AREA)

Abstract

The invention relates to a fire-protected support structure which can be used for any type of structural works consisting of steel, a metal lightweight construction or wood, regardless of its functional purpose. The aim of the invention is to develop a fire-protected support structure which has good, long-lasting resistance to overheating and softening while being inexpensive to assemble and maintain and which has reasonable extinguishing requirements. The resistance to overheating should already be effective in the initial stages of a fire and should be immediately effective in any given area of the support structure, regardless of the material of which the latter consists and its properties. According to the invention, the support structure is designed according to the static requirements determined by its constructional purpose alone. Its fire resistance is provided by water discharging devices in the form of spray nozzles (6) which are located along at least a part of the support structure and are designed in such a way that the water is discharged from them in the form of finely dispersed spray droplets or aerosol, hereafter referred to as mist. The edge areas of the exit cones (7) of adjacent spray nozzles (6) penetrate each other and in the event of a fire, the exit cones (7) of all spray nozzles (6) activated by the fire warning envelope all parts of the support structure within their range in mist.

Description

Brandschutzgerechtes TragwerkFire-resistant structure
Die Erfindung betrifft ein brandschutzgerechtes Tragwerk, das unabhängig von seinem funktioneilen Verwendungszweck für jegliche bauliche Anlagen aus Stahl, in Metalleichtbauweise und auch aus Holz eingesetzt werden kann.The invention relates to a fire protection structure that can be used regardless of its functional purpose for any structural systems made of steel, lightweight metal construction and also made of wood.
Bauliche Anlagen, die einen Feuerwiderstand aufweisen müssen, sind be- reits von ihrer Projektierung und Konstruktion her so angelegt, daß die im Hinblick auf einen möglichen Brandfall geforderte Feuerwiderstandsdauer während der gesamten Betriebsdauer der baulichen Anlage gewährleistet sein muß. Um dies zu erreichen, werden bauliche Anlagen meist in Betonbauweise bzw. aus einem anderen nicht brennbaren Stoff errichtet. Beim Einsatz von Stahl als Baustoff oder Skelett, Tragkonstruktion oder sonstiger Anlage müssen besondere zusätzliche Schutzmaßnahmen ergriffen werden. Diese sollen eine durch die bei einem Brand infolge der Flammen oder heißen Brandgase einwirkenden Hitze bedingte Metallerweichung verhindern, so dass die Stabilität der Konstruktion zumindest für einen begrenzten Zeitraum erhalten bleibt, und die Evakuierung von in der baulichen Anlage befindlichen Personen gesichert werden kann. Um dem Stahl oder Leichtmetall solche Eigenschaften zu verleihen, wurden die Tragwerke überwiegend mit einem thermischen Schutz aus nichtbrennbaren Verkleidungen wie Beton, feuerfeste Platten ummantelt oder mit feuerhemmenden Überzügen beschichtet. Eine bestimmte Feuerwiderstandsdauer läßt sich auch durch Überdimensionierung der Tragwerke erreichen.Structural systems that must have fire resistance are already designed in such a way that the fire resistance required for a possible fire must be guaranteed during the entire operating life of the structural system. In order to achieve this, structures are usually built in concrete or from another non-combustible material. When using steel as a building material or skeleton, supporting structure or other system, special additional protective measures must be taken. These are intended to prevent metal softening caused by the heat caused by a fire as a result of flames or hot combustion gases, so that the stability of the construction is maintained at least for a limited period of time and the evacuation of persons in the building can be ensured. In order to give the steel or light metal such properties, the supporting structures were predominantly covered with thermal protection made of non-combustible cladding such as concrete, fire-resistant panels or coated with fire-retardant coatings. A certain fire resistance period can also be achieved by over-dimensioning the structures.
Holzkonstruktionen werden weitgehend durch Imprägnierung geschützt. Zusätzlich installierte Löscheinrichtungen sollen im Brandfall das Feuer bis zum Eintreffen der Feuerwehr eindämmen.Wooden structures are largely protected by impregnation. In addition, extinguishing systems installed should contain the fire until the fire brigade arrives.
Sowohl die Verkleidung mit feuerfestem Material als auch eine materialmäßige Überdimensionierung sind mit sehr hohen Kosten verbunden und außer- dem in ihrer Wirksamkeit begrenzt. Deshalb hat man bereits versucht, Tragwerke mit ihren Tragwerkselementen als dichtes, ein Löschmittel führendes Hohlprofil auszuführen. Einer der ersten Ansätze hierzu ist in der DD-PS 143035 zu finden. Hier steht allerdings nicht die Erhöhung der Feuerwider- Standsfähigkeit des Tragwerkes selbst im Vordergrund, sondern die Reduzierung des Fertigungs-, Montage- und Materialaufwandes für ein Bauwerk mit ortsfester Feuerlöschanlage, wobei die Kühlwirkung des Löschmittels zur Erhöhung der Stabilität der Baukonstruktion als zusätzlicher positiver Effekt erwähnt wurde. Dieser vorteilhafte Nebeneffekt ist jedoch nicht für eine Redu- zierung des Material- und Montageaufwandes des Tragwerkes ausreichend. Vielmehr muß das Tragwerk selbst noch so ausgelegt sein, daß es die erforderliche Feuerwiderstandsfähigkeit aufweist. Dies betrifft sowohl seine Statik als auch seine Verkleidung mit feuerhemmenden Mitteln. Bei dieser Erfindung geht es um die Reduzierung des Aufwandes für eine effiziente Feuer- löschanlage, indem Teile des Tragwerkes zusätzlich Funktionen einer traditionellen Feuerlöschanlage mit übernehmen. Durch ihre hohle und wasserdichte Ausführung sind sie zur Leitung des Löschmittels im Brandfall vorgesehen. Außerdem nehmen sie die Löschmittelaustrittsvorrichtungen direkt auf. Zum Schutz von Holzkonstruktionen ist diese technische Lösung nicht geeignet.Both the cladding with refractory material and material oversizing are associated with very high costs and the effectiveness limited. For this reason, attempts have already been made to design supporting structures with their supporting elements as a tight, hollow profile carrying an extinguishing agent. One of the first approaches to this can be found in DD-PS 143035. Here, however, the focus is not on increasing the fire resistance of the structure itself, but on reducing the manufacturing, assembly and material costs for a structure with a stationary fire extinguishing system, whereby the cooling effect of the extinguishing agent to increase the stability of the structure mentioned as an additional positive effect has been. However, this advantageous side effect is not sufficient to reduce the material and assembly costs of the supporting structure. Rather, the structure itself must be designed so that it has the required fire resistance. This affects both its statics and its cladding with fire retardant agents. This invention is concerned with reducing the effort for an efficient fire extinguishing system, in that parts of the supporting structure also take on functions of a traditional fire extinguishing system. Due to their hollow and watertight design, they are intended for directing the extinguishing agent in the event of a fire. They also take up the extinguishing agent discharge devices directly. This technical solution is not suitable for protecting wooden structures.
Der Aspekt der Reduzierung des Aufwandes bei der Gewährleistung eines besonders wirksamen Brandschutzes für Tragwerke ist in dem DE-G 9301963.7 beschrieben. Auch bei dieser Lösung werden die Tragwerksele- mente als dichtes Hohlprofil ausgebildet und in bekannter Weise mindestens teilweise mit Wasser gefüllt. Zusätzlich werden an exponierten Stellen der Tragwerkskonstruktion Dampfauslaßventile vorgesehen Im Brandfall wird das in dem Hohlraum der Tragwerkselemente stehende Wasser derart erhitzt, daß es verdampft und der Dampf aus den Ventilen austritt. Zunächst ist dadurch gesichert, daß die Tragwerkselemente nicht heißer als 100 °C werden, so lange das verdampfende Wasser durch Frischwasser nachgefüllt wird bzw. nachfließen kann. Als günstiger Nebeneffekt kühlt der austretende Dampf die von ihm umspülten Bauteile. Von daher ist es verständlich, daß in dieser Erfindung weiter vorgeschlagen wird, Dampfauslaßventile an besonders gefährdeten Stellen des Tragwerkes vorzusehen, so z. B. am Obergurt im Dachbereich, so daß der Dampf ein gefährdetes Dach vor Überhitzung schützen kann. Hierzu tragen die Dampfauslaßventile Dampf Strahldüsen, die dann auch noch schwenkbar angeordnet sein können.The aspect of reducing the effort involved in ensuring particularly effective fire protection for supporting structures is described in DE-G 9301963.7. In this solution too, the structural elements are designed as a dense hollow profile and at least partially filled with water in a known manner. In addition, steam outlet valves are provided at exposed points in the structure. In the event of a fire, the water in the cavity of the structure elements is heated in such a way that it evaporates and the steam escapes from the valves. First of all, this ensures that the structural elements do not become hotter than 100 ° C. as long as the evaporating water is replenished with fresh water or can continue to flow. As a beneficial side effect, the escaping steam cools the components around it. It is therefore understandable that in this invention is further proposed to provide steam outlet valves at particularly vulnerable points in the structure, such. B. on the top chord in the roof area, so that the steam can protect an endangered roof from overheating. For this purpose, the steam outlet valves carry steam jet nozzles, which can then also be arranged pivotably.
Dieser Lösung haften jedoch wesentliche Nachteile an. Generell wird die bezüglich des Schutzes der nicht vom Wasser durchströmten Bauteile erwartete Funktion nur dann eintreten, wenn das Tragwerk vollständig mit Dampf durchströmt wird. Das setzt natürlich voraus, daß das gesamte Trag- werk erhitzt ist. Um die Dampferzeugung wirkungsvoll für die Kühlung der Atmosphäre nutzen zu können, bedarf es vermutlich eines Vollbrandes bzw., großer Heiz- oder Wärmetauscherflächen, die jedoch herkömmliche Tragwerke nicht bieten. Daraus läßt sich schlußfolgern, daß Bränden in der Anfangsphase nicht wirksam begegnet werden kann, auch wenn sie detektiert sein sollten, bzw. zusätzliche Löscheinrichtungen erforderlich sind, um Entstehungsbrände zu liquidieren.However, this solution has significant disadvantages. In general, the function expected with regard to the protection of components not flowed through by water will only occur if the structure is completely flowed through with steam. Of course, this presupposes that the entire structure is heated. In order to be able to use steam generation effectively for cooling the atmosphere, a full fire or large heating or heat exchanger surfaces are probably required, but conventional structures do not offer this. From this it can be concluded that fires cannot be effectively countered in the initial phase, even if they should be detected, or that additional extinguishing devices are required to liquidate the fires.
Aus löschtechnischer Sicht ist der Beitrag des Dampfes für die Kühlung der Atmosphäre im Vergleich zu kaltem Wasser unbedeutend. Auch die aus der Fachliteratur bekannte Verbesserung der Löschfähigkeit von Dampf wird hier nicht ausgenutzt, da die Art und Weise der Anordnung der Dampfstrahldüsen nur zum Umspülen der Bauteile vorgesehen und geeignet ist. Schließlich ist ein Tragwerk, das vollständig durchströmbar sein muß, statisch und technologisch unvorteilhaft und daher äußerst kostenaufwendig. Auch diese Lösung ist zum Schutz von Holzkonstruktionen nicht geeignet.From an extinguishing point of view, the contribution of steam to cooling the atmosphere is insignificant compared to cold water. The improvement in the extinguishing capacity of steam known from the specialist literature is also not exploited here, since the manner in which the steam jet nozzles are arranged is intended and suitable only for rinsing the components. Finally, a structure that must be able to flow through completely is structurally and technologically disadvantageous and therefore extremely costly. This solution is also not suitable for protecting wooden structures.
Eine Verringerung der Hitzeeinwirkung aus Feuer und Rauchgasen wird bei einzelnen zu schützenden Objekten oder Bauteilen auch durch ein direktes Besprühen mit Löschmittel erreicht. So ist in der DE-OS 32 34 968 A1 eine Brandschutz-Flügeltüranordnung bekannt, bei der das Rahmen- und Trägerprofil jeweils aus in sich geschlossenen Hohlprofilen besteht, die untereinander verbunden sind und im Brandfall von Wasser durchströmt werden. Das Oberteil des Türprofils ist derart mit Düsen versehen, daß die Außenseiten der Tür besprüht werden können. Der beidseitige Wasservorhang schützt die Tür im Brandfall vor Überhitzung.A reduction in the effects of heat from fire and flue gases can also be achieved for individual objects or components to be protected by spraying them directly with extinguishing agent. For example, in DE-OS 32 34 968 A1 a fire protection wing door arrangement is known in which the frame and support profile each consist of self-contained hollow profiles which are interconnected and in the event of fire, water flows through them. The upper part of the door profile is provided with nozzles in such a way that the outer sides the door can be sprayed. The double-sided water curtain protects the door from overheating in the event of a fire.
Eine ähnliche technische Lösung ist in der DE-OS 31 06 110 A1 beschrieben. Auch hier kommt eine Sprühanlage zur Verbesserung der Feuerwiderstandsfähigkeit von Türen oder dgl. in Gebäuden zur Anwendung. Auf beide Seiten der Tür gerichtete Düsen überziehen im Brandfall das Türblatt beidsei- tig mit einem Flüssigkeitsfilm, wobei zuerst die dem Brandherd zugewandte Seite der Tür mit Löschflüssigkeit besprüht wird.A similar technical solution is described in DE-OS 31 06 110 A1. Here too, a spray system is used to improve the fire resistance of doors or the like in buildings. In the event of a fire, nozzles on both sides of the door cover the door leaf on both sides with a liquid film, whereby the side of the door facing the source of the fire is sprayed with extinguishing liquid.
Die Lösungen sind für komplette Tragwerke ungeeignet, da zu ihrer Wirksamkeit sehr große Mengen an Löschmittel erforderlich sind. Außerdem bedarf es eines erheblichen Aufwandes an Löschmittelaustrittsvorrichtungen.The solutions are unsuitable for complete structures since very large amounts of extinguishing agent are required to be effective. In addition, there is a considerable outlay on extinguishing agent discharge devices.
Somit liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein brandschutzgerechtes Tragwerk zu entwickeln, das bei einem verringerten Montage- und Wartungsaufwand eine hohe und lang anhaltende Widerstandsfähigkeit gegen Überhitzung und Erweichung aufweist und einen vertretbaren Bedarf an Lösch- mittein erfordert. Dabei soll die Widerstandsfähigkeit gegen Überhitzung bereits in der Anfangsphase eines Brandes und auch sofort in jedem beliebigen Bereich des Tragwerkes unabhängig von seinem Material und seiner Beschaffenheit wirksam sein.The invention is therefore based on the problem of developing a fire-resistant structure which, with reduced assembly and maintenance expenditure, has a high and long-lasting resistance to overheating and softening and requires an acceptable need for extinguishing agents. Resistance to overheating should be effective in the initial phase of a fire and also immediately in any area of the structure, regardless of its material and nature.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des ersten Patentanspruches gelöst. Die folgenden Ansprüche 2 bis 5 betreffen zweckmäßige Anordnungen der Düsen sowie Ausgestaltungen des Tragwerks.According to the invention the object is solved by the features of the first claim. The following claims 2 to 5 relate to appropriate arrangements of the nozzles and configurations of the structure.
Durch die erfindungsgemäße Ausrüstung des Tragwerkes mit Düsen, die im Brandfall mit Wasser versorgt, einen Wassernebel erzeugen, werden die zu schützenden Teile des Tragwerks in einen Wassernebel gehüllt. Dadurch sind sowohl die mit Düsen versehenen Tragwerkselemente, d. h. die Wassernebel absprühenden Teile als auch jene Teile des Tragwerks vor Flam- men und Wärmestrahlung geschützt, die selbst keine Düsen tragen, jedoch von dem Wassernebel eingehüllt werden. Deshalb ist es bei beidseitiger Ausrüstung der Tragwerke mit Düsen, die dann in entgegengesetzter Richtung sprühen, möglich, nur jedes zweite oder dritte Tragwerkselement mit Düsen zu versehen, wobei natürlich der Abstand der Tragwerkselemente sowie die Sprühweite der Düsen Berücksichtigung finden müssen. Für die Auswahl der Düsen sowie deren Positionierung am Tragwerk entscheidend ist, daß sich die Sprühkegel zumindest in ihren Randbereiche gegenseitig berühren. Sicherer ist es natürlich, wenn sie sich gegenseitig überlagern, so dass im Brandfall alle gefährdeten Bereiche von Wassernebel umgeben und damit auch angefeuchtet sind. Im Extremfall kann das gesamt Tragwerk einen derartigen Schutz erhalten, wobei die entlang des gesamten Tragwerks installierten Düsen dieses vollständig in Wassernebel einhüllen. Eine günstige Anordnung der Düsen ist ihr Befestigung am Untertrum der jeweiligen Tragwerkselemente. Vorteilhafterweise können bei dieser Erfindung die mit Düsen versehenen Tragwerkselemente hohl ausgebildet sein und somit gleichzeitig als Versorgungsleitungen für die Düsen dienen.By equipping the structure according to the invention with nozzles, which supply water in the event of fire, produce a water mist, the parts of the structure to be protected are enveloped in a water mist. As a result, both the structure elements provided with nozzles, ie the parts spraying water mist, and those parts of the structure are protected from flame. Men and heat radiation are protected, which themselves do not carry nozzles, but are enveloped by the water mist. Therefore, if the structures are equipped with nozzles on both sides, which then spray in the opposite direction, it is possible to provide only every second or third structure element with nozzles, whereby of course the distance between the structure elements and the spraying width of the nozzles must be taken into account. For the selection of the nozzles and their positioning on the structure it is crucial that the spray cones touch each other at least in their edge areas. It is of course safer if they overlap each other, so that in the event of a fire, all areas at risk are surrounded by water mist and thus also moistened. In extreme cases, the entire structure can be given such protection, the nozzles installed along the entire structure completely enveloping it in water mist. A favorable arrangement of the nozzles is their attachment to the lower run of the respective structural elements. In this invention, the supporting structure elements provided with nozzles can advantageously be hollow and thus simultaneously serve as supply lines for the nozzles.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß Aufwand und Kosten zur Errichtung von baulichen Anlagen auch bei Gewährleistung einer ausreichenden Feuerwiderstandsdauer ihrer Tragwerke nach den gesetzlichen Erfordernissen deutlich geringer sind als das auf herkömmliche Weise möglich ist. So können beispielsweise Brandschutzverkleidungen entfallen und die Tragwerke allein nach ihrer statischen Funktionalität, d. h. wesentlich spar- samer dimensioniert werden. Dies wird durch das erfindungsgemäße Prinzip der jederzeit möglichen vollständigen Einhüllung im Brandfall gefährdeter Bereiche des Tragwerkes in einen Wassernebel erreicht. Durch die erfindungsgemäße Auslegung und Ausrüstung des Tragwerks besitzt dieses von Beginn an eine latente Feuerwiderstandsfähigkeit, die jedoch erst nach Branddetektierung und nachfolgender Aktivierung der Düsen wirksam wird. Das bedeutet, dass der erforderliche Feuerwiderstand der baulichen Anlage erst dann hergestellt wird, wenn er tatsächlich auch erforderlich ist, nämlich im Brandfall. Die Realisierung der hierzu vorgeschlagenen erfindungs- gemäßen Mittel sind im wesentlichen bekannt: eine Dimensionierung des Tragwerkes allein nach statischen und der baulichen Anlage entsprechenden Gesichtspunkten sowie die Ausrüstung der Tragwerkselemente mit Düsen, die das Wasser nicht als Löschwasser austragen sondern als einen Nebel versprühen. Dieser schafft eine kühle, feuerhemmende Atmosphäre, die verhindert, dass die heißen Gase und Dämpfe in die Nähe der Tragwerkselemente gelangen und diese unzulässig aufheizen, so dass ihre Stabilität erhalten bleibt. Hieraus ist auch zu erkennen, dass die Erfindung zur Gewährleistung einer ausreichenden Feuerwiderstandsdauer weit über das bisherige Ziel, nämlich die Gewährleistung eines minimalen, d. h. über einen bestimmten Mindestzeitraum zu garantierenden Feuerwiderstandes, hinausgeht. Das Tragwerk hält dem Feuer so lange stand, wie es von dem kühlenden Wassernebel eingehüllt ist. Das Tragwerk selber und seine Stützen müssen zu diesem Zweck nicht wasserführend sein. Es ist selbstverständ- lieh auch möglich, Stützen und Tragwerkselemente als Hohlprofil auszubilden und über sie Luft anzusaugen, die in einer Brandmeldeeinrichtung ausgewertet wird. Ebenso ist es möglich die selben Hohlprofile nach der Detektie- rung eines Brandes als Wasserleitung zur Versorgung der Nebeldüsen mit Wasser zu verwenden. Als zusätzlicher Vorteil der Erfindung kommen im Brandfall die vorteilhaften Eigenschaften des langsam zu Boden sinkenden Wassernebels, nämlich das Binden von Rauch, Wärme und Schadstoffen zur Geltung, was die Flucht von Personen aus der Gefahrenzone sowie den Einsatz von Rettungspersonal erleichtert. Das Löschen des Feuers wird nicht ausdrücklich erwartet, kann aber je nach Intensität des Brandherdes auch eintreten. Entscheidend ist vielmehr, dass durch die Anwesenheit von Wassernebel die die bauliche Anlage ausfüllende Atmosphäre nicht mit Wärme und heißen Gasen angereichert und dadurch brennbar bzw. explosibel werden kann. Nicht zuletzt wird durch den Einsatz von Nebel und das Verzichten auf ein reines Löschen des Feuers im Brandfall bzw. direktes Besprühen von Tragwerksteilen der Löschmittelschaden so gering wie möglich gehalten.The particular advantage of the invention consists in the fact that the effort and costs involved in constructing structures are significantly lower than is possible in a conventional manner, even if a sufficient fire resistance period of their structures is guaranteed, according to the legal requirements. For example, fire protection cladding can be dispensed with and the supporting structures can be dimensioned according to their static functionality alone, ie much more economically. This is achieved by the principle according to the invention of completely enveloping areas of the structure that are at risk in the event of fire in a water mist. Due to the design and equipment of the structure according to the invention, it has a latent fire resistance right from the start, but this is only effective after fire detection and subsequent activation of the nozzles. This means that the required fire resistance of the structural system is only established when it is actually required, namely in the event of a fire. The implementation of the proposed Appropriate means are essentially known: a dimensioning of the structure solely according to structural and structural aspects and equipping the structure elements with nozzles that do not discharge the water as fire water but spray it as a mist. This creates a cool, fire-retardant atmosphere that prevents the hot gases and vapors from getting near the structural elements and heating them up inadmissibly, so that their stability is maintained. It can also be seen from this that the invention for guaranteeing a sufficient fire resistance period goes far beyond the previous aim, namely the guarantee of a minimum fire resistance, ie a fire resistance to be guaranteed over a certain minimum period. The structure withstands the fire as long as it is enveloped by the cooling water mist. The structure itself and its supports do not have to be water-bearing for this purpose. It goes without saying that it is also possible to design supports and structural elements as a hollow profile and use them to draw in air that is evaluated in a fire alarm system. It is also possible to use the same hollow profiles after the detection of a fire as a water pipe to supply the mist nozzles with water. As an additional advantage of the invention, in the event of a fire, the advantageous properties of the water mist slowly sinking to the ground, namely the binding of smoke, heat and pollutants, come into play, which facilitates the escape of people from the danger zone and the use of rescue personnel. Extinguishing the fire is not expressly expected, but it can occur depending on the intensity of the fire. Rather, it is crucial that the presence of water mist does not enrich the atmosphere filling the building with heat and hot gases, which can make it flammable or explosive. Last but not least, the use of mist and the avoidance of pure extinguishing the fire in the event of a fire or direct spraying of structural parts keep the extinguishing agent damage as low as possible.
Die Erfindung ist universell einsetzbar. So können auch bestehende ältere Bauwerke, bei denen aufgrund ihrer Entstehungszeit überwiegend Holz ver- wendet wurde, besser gegen Feuer geschützt werden. Dadurch ist die Erfindung auch für den Schutz denkmalgeschützter Bauwerke von Bedeutung. Der Schutz von Holzkonstruktionen gegen Feuer und Überhitzung ist aber nicht nur im Bereich des Denkmalschutzes sondern auch bei Neubauten, bei de- nen Tragwerke aus Holz sowohl aus statischen als auch aus architektonischästhetischen Gründen als Baustoff verwendet wurde, durch die Erfindung zuverlässig möglich. The invention can be used universally. In this way, existing older buildings, which mainly use wood due to their time of origin, was better protected against fire. As a result, the invention is also important for the protection of listed buildings. The protection of wooden structures against fire and overheating is not only reliably possible with the invention not only in the area of monument protection but also in new buildings in which wooden structures have been used as a building material for both static and architectural-aesthetic reasons.
Nachfolgend soll die Erfindung an einem Beispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigtThe invention will be explained in more detail below using an example. The accompanying drawing shows
einen Ausschnitt aus einer Tragswerkskonstruktion aus Stahl auf Stützen mit einer erfindungsgemäß installierten Anlage zur Erreichung des Feuerwiderstandes im Einsatzzustand.a section of a steel structure on supports with a system installed according to the invention to achieve fire resistance in use.
Wie aus der Zeichung zu erkennen, besteht die Tragwerkskonstruktion aus Querträgern 1 und Längsträgern 2. Jeweils an den Verbindungsstellen der Querträger 1 mit einem der äußeren Längsträger 2 ist die Tragwerkskonstruktion auf Stützen 3 abgestützt. Am Untertrum jedes dritten Querträgers 1 sind Versorgungsleitungen 4 befestigt, die mit an den Stützen 3 entlanggeführten Steigleitungen 5 verbunden sind. Die Darstellung der Versorgungs- leitungen 4 erfolgte als gestrichelte Linie, da sie an sich durch den Wassernebel verdeckt sind, sich aber auch in der Weise von den Querträgern 1 deutlicher abheben. An den Versorgungsleitungen 4 sind Sprühdüsen 6 angeordnet. Zweckmäßigerweise kommen hier Wassernebel- und/oder Wasserfein- sprühdüsen mit einem schlitzförmigen Austrittsbereich zum Einsatz, die das Wasser horizontal in großer Breite und Reichweite in Form eines aus feinsten Tröpfchen bis hin zu Nebel bestehenden Schleiers ausbringen. Sie sind so verteilt und beabstandet, dass sich die Randbereiche ihrer Austrittskegel 7 gegenseitig berühren und so die Räume zwischen den Quer- und Längsträgern 1 , 2 in ihrer gesamten durch Ober- und Untertrum begrenzten Breite mit dem Wassernebel ausgefüllt sind. Der übersichtlichen Darstellung halber sind die Austrittskegel 7 als durch exakte Flächen begrenzte Körper dargestellt. Dadurch wird das Anliegen der Erfindung, nämlich das gesamte Tragwerk im Brandfall in eine kühle und feuchte Atmosphäre zu hüllen, besser erkennnbar. In der Praxis sind dann natürlich auch die in der Zeichnung nicht von den Austrittskegeln 7 ausgefüllten Bereiche von der beschriebenen Atmosphäre ausgefüllt. In der lediglich nur den kurzen Augenblick nach der Auslösung der Anlage darstellenden Zeichnung ist auch nicht gezeigt, dass die feinen Wassertröpfchen bei ihrem langsamen Absinken auf den Boden den gesamten vom Tragwerk bzw. den Tragswerksteilen umschlossenen Raum und somit auch die Stützen 3 kühlen und befeuchten. Trotzdem ist es sinnvoll, diese direkt durch die Anordnung von Sprühdüsen 6 an den Steigleitungen 5 zusätzlich zu schützen, da sie für die Stabilität der Tragwerkskon- struktion von gleicher Bedeutung sind wie die Quer- und Längsträger 1 ,. 2.As can be seen from the drawing, the support structure consists of cross members 1 and side members 2. The support structure is supported on supports 3 at the junctures of the cross members 1 with one of the outer side members 2. On the lower run of every third cross member 1, supply lines 4 are fastened, which are connected to risers 5 running along the supports 3. The supply lines 4 are shown as dashed lines, since they are covered by the water mist per se, but also stand out more clearly from the cross members 1 in this way. Spray nozzles 6 are arranged on the supply lines 4. Appropriately, water mist and / or fine water spray nozzles with a slit-shaped outlet area are used here, which spread the water horizontally over a wide range and in the form of a veil consisting of the finest droplets and fog. They are distributed and spaced such that the edge regions of their outlet cones 7 touch each other and so the spaces between the transverse and longitudinal beams 1, 2 are filled with the water mist in their entire width limited by the upper and lower runs. For the sake of clarity, the outlet cones 7 are shown as bodies delimited by exact areas. This makes the concern of the invention, namely to envelop the entire structure in the event of a fire in a cool and moist atmosphere, more clearly recognizable. In practice, the areas not filled in by the outlet cones 7 in the drawing are of course filled by the described atmosphere. In the drawing, which only shows the short moment after the system has been triggered, it is also not shown that the fine water droplets slowly sink to the bottom cool and humidify the entire space enclosed by the supporting structure or the supporting structure parts and thus also the supports 3. Nevertheless, it makes sense to provide additional protection for them directly by arranging spray nozzles 6 on the risers 5, since they are of the same importance for the stability of the structure as the transverse and longitudinal beams 1,. Second
Im vorliegenden Beispiel wurden Sprühdüsen 6 verwendet, deren Reichweite größer ist als der Abstand zwischen benachbarten Querträgern 1. Die Versorgungsleitungen 4 und Steigleitungen 5 sind beidseitig, also mit in entgegen- gesetzter Richtung sprühenden Sprühdüsen 6 versehen, so dass die jeweils benachbarten Querträger 1 und benachbarten Stützen 3 von den Austrittskegeln 7 miterfaßt werden und deshalb nur jeder dritte Querträger 1 mit einer Versorgungsleitung 4 und die dazugehörige Stütze mit einer Steigleitung 5 ausgerüstet worden sind. Auf diese Weise reduziert sich der Installationsauf- wand.In the present example, spray nozzles 6 were used, the range of which is greater than the distance between adjacent cross members 1. The supply lines 4 and risers 5 are provided on both sides, that is to say with spray nozzles 6 spraying in the opposite direction, so that the respectively adjacent cross members 1 and neighboring ones Supports 3 from the outlet cones 7 are included and therefore only every third cross member 1 has been equipped with a supply line 4 and the associated support with a riser 5. In this way, the installation effort is reduced.
Selbstverständlich können, wie bereits aus dem Stand der Technik bekannt, die Stützen 3 und das Untertrum des jeweiligen Querträgers 1 zur Wasserführung hohl ausgebildet werden. Die Sprühdüsen 6 sind dann direkt in die wasserführenden Hohlprofile eingesetzt. Diese besondere Ausgestaltung der Erfindung dient der weiteren Reduzierung des Aufwandes zur Gewährleistung eines brandschutzgerechten Tragwerkes im Sinn einer Einsparung an Installationsmaterial und -aufwand. Die aus dem Stand der Technik bekannte Schutzfunktion gegen Wärmeeinwirkung spielt hier nur eine untergeordnete Rolle. Außerdem müßten bei Inanspruchnahme dieser Wirkung das gesamte Tragwerk und alle Stützen 3 als wasserführende Hohlprofile ausgebildet werden.Of course, as already known from the prior art, the supports 3 and the lower run of the respective cross member 1 can be made hollow for water guidance. The spray nozzles 6 are then inserted directly into the water-bearing hollow profiles. This particular embodiment of the invention serves to further reduce the effort required to ensure a fire-resistant structure in the sense of saving on installation material and effort. The protective function against the effect of heat known from the prior art only plays a subordinate role here. In addition, if this effect were to be used, the entire structure and all supports 3 would have to be designed as water-bearing hollow profiles.
Die Wirkungsweise der Erfindung läßt sich an diesem Beispiel wie folgt er- läutern: Da die wasserführenden Teile unter Dauerdruck stehen, sind dieThe operation of the invention can be explained in this example as follows: Since the water-carrying parts are under permanent pressure, they are
Sprühdüsen 6 mit an sich bekannten, nicht näher dargestellten Glasfäßchen- sensoren verschlossen. In Folge eines Brandes steigen erhitzte Luft, Rauch und Brandgase nach oben. Beim Erreichen einer kritischen Temperatur zer- springen die Glasfäßchensensoren, und die unter einem bestimmten Druck stehenden Versorgungsleitungen 4 und Steigleitungen 5 geben das Wasser über die Sprühdüsen 6 ab. Die wie oben beschriebenen feinen Wassertröpfchen füllen in dem aktivierten Bereich den Raum zwischen Ober- und Unter- trum der Tragwerkskonstruktion und um die Stützen 3 aus. Aufgrund der Feinheit der Wassertröpfchen werden die Brandgase unterhalb eine für den Stahl kritische Erweichungstemperatur abgekült. Je nach Verfügbarkeit des zufließenden Wassers kann eine unbegrenzte Feuerwiderstandsdauer erreicht werden. Spray nozzles 6 are closed with glass barrel sensors which are known per se and are not shown in detail. As a result of a fire, heated air, smoke and combustion gases rise up. When a critical temperature is reached the glass vial sensors jump, and the supply lines 4 and risers 5, which are under a certain pressure, discharge the water via the spray nozzles 6. The fine water droplets as described above fill the space between the upper and lower strands of the supporting structure and around the supports 3 in the activated area. Due to the fineness of the water droplets, the combustion gases are cooled below a softening temperature that is critical for the steel. Depending on the availability of the incoming water, an unlimited fire resistance can be achieved.

Claims

Patentansprüche claims
1. Brandschutzgerechtes Tragwerk, das Wasseraustrittsvorrichtungen und diese untereinander und mit einer zentralen Wasserzuführeinrichtung ver- bindenden Versorgungsleitungen aufweist, wobei die Auslösung der Wasseraustrittsvorrichtungen und der zentralen Wasserzuführeinrichtung über eine Brandmeldeeinrichtung erfolgt,1. Fire-resistant structure, which has water outlet devices and supply lines connecting them to one another and to a central water supply device, the water outlet devices and the central water supply device being triggered by a fire alarm device,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass das Tragwerk entsprechend der allein durch seine bauliche Funktion bedingten statischen Erfordernisse, d. h. ohne die an sich bekannten, eine ausreichende Feuerwiderstandsdauer gewährleistenden konstruktiven Mittel, ausgelegt ist und seine Widerstandsfähigkeit gegen Feuer dadurch erhält, dass als Wasseraustrittsvorrichtungen Sprühüsen (6) verwendet werden und diese entlang zumindest eines Teils des Tragwerkes so angeordnet und ausgelegt sind,that the structure in accordance with the structural requirements solely due to its structural function, d. H. is designed without the known constructional means guaranteeing a sufficient fire resistance duration and obtains its resistance to fire by the fact that spray nozzles (6) are used as water outlet devices and these are arranged and designed along at least part of the supporting structure,
- dass das Wasser als fein verteilte Sprühtröpfchen oder Aerosol, nachfol- gend Nebel genannt, aus ihnen austritt,- that the water emerges from them as finely divided spray droplets or aerosol, hereinafter referred to as mist,
- dass die Randbereiche der Austrittskegel (7) benachbarter Sprühdüsen (6) sich gegenseitig durchdringen und im Brandfall so- That the edge areas of the outlet cone (7) of adjacent spray nozzles (6) penetrate each other and in the event of fire
- die Austrittskegel (7) aller von der Brandmeldung initiierten Sprühdüsen (6) die in ihrer Reichweite liegenden Teile des Tragwerkes in Nebel einhüllen.- The outlet cone (7) of all the spray nozzles (6) initiated by the fire encase the parts of the structure that are within their reach in fog.
2. Brandschutzgerechtes Tragwerk nach Anspruch 1 ,2. Fire-resistant structure according to claim 1,
gekennzeichnet dadurch, dass die Sprühdüsen (6) nur an einer Seite eines Tragwerksteils angeordnet sind und ihre Austrittskegel (7) bis zum nächsten Tragwerksteil reichen. characterized by that the spray nozzles (6) are arranged only on one side of a structural part and their outlet cones (7) extend to the next structural part.
3. Brandschutzgerechtes Tragwerk nach Anspruch 1 ,3. Fire-resistant structure according to claim 1,
gekennzeichnet dadurch,characterized by
dass die Sprühdüsen (6) beidseitig eines Tragwerksteils angeordnet sind und ihre Austrittskegel (7) bis zum nächsten Tragwerksteil reichen.that the spray nozzles (6) are arranged on both sides of a structural part and their outlet cones (7) extend to the next structural part.
4. Brandschutzgerechtes Tragwerk nach Anspruch 1 - 3,4. Fire-resistant structure according to claims 1-3,
gekennzeichnet dadurch,characterized by
dass die Sprühdüsen (6) im Untertrum eines Tragwerksteils angeordnet sind.that the spray nozzles (6) are arranged in the lower run of a structural part.
5. Brandschutzgerechtes Tragwerk nach Anspruch 1 - 4,5. Fire-resistant structure according to claim 1 - 4,
gekennzeichnet dadurch,characterized by
dass die Tragwerksteile gleichzeitig die wasserführenden Versorgungsleitungen sind.that the structural parts are also the water-carrying supply lines.
Hierzu eine Seite Zeichnung Here is a page drawing
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