Comparative Safety Assessment of Prescriptive Means-of-Egress Configurations Using Fault Tree Analysis

Jeden Tag bewegen sich Millionen von Menschen durch die Flure und Treppenhäuser von Mehrfamilienhäusern und vertrauen darauf, dass die Regeln, die diese Räume regeln, sie im Falle eines Brandes schützen werden. In Deutschland und an vielen anderen Orten der Welt fungieren Bauvorschriften als das Regelwerk für diese Sicherheit. Diese Vorschriften sind präskriptiv, was bedeutet, dass sie spezifische Designs auflisten, die Bauherren befolgen müssen, wie etwa die Anforderung von zwei getrennten Fluchtwegen oder die Sicherstellung, dass Treppenhäuser vor Rauch geschützt sind. Die zugrunde liegende Annahme war lange Zeit, dass ein Gebäude sicher ist, wenn es diese Regeln befolgt, und dass unterschiedliche durch den Kodex zugelassene Designs in etwa das gleiche Schutzniveau bieten. Diese Annahme wurde jedoch selten mit einem strengen, direkten Vergleich getestet. Während wir wissen, dass die Brandsicherheit von einem komplexen Zusammenspiel aus Gebäudelayout, menschlichem Verhalten und der Zuverlässigkeit von Ausrüstung abhängt, messen die Vorschriften nicht explizit, ob ein genehmigtes Design tatsächlich sicherer ist als ein anderes. Diese Lücke lässt eine Frage unbeantwortet: Bieten alle rechtlich zulässigen Wege, um einem Feuer zu entkommen, wirklich das gleiche Sicherheitsniveau, oder verbergen einige Konfigurationen signifikant mehr Risiko als andere?

Um dies zu beantworten, wandten Forscher der Technischen Universität München eine Methode an, die ursprünglich aus der Luft- und Raumfahrt sowie dem Kerntechniksektor stammt: die Fehlerbaumanalyse. Stellen Sie sich eine Karte aller möglichen Wege vor, auf denen ein System versagen könnte, beginnend mit einem einzigen, schlimmsten Fall an der Spitze und arbeitend zurück zu den kleinen, individuellen Fehlern, die diesen verursachen könnten. In dieser Studie wandten die Forscher diese Logik auf die Brandsicherheit in Wohngebäuden an. Sie definierten ein spezifisches, kritisches Ereignis: den Moment, in dem ein Feuer so gefährlich wird, dass die Feuerwehr Menschen vor ihren Wohnungen retten muss, bevor der Brand gelöscht ist. Dieses Szenario konzentriert sich auf die gemeinsamen Fluchtwege – die Flure und Treppenhäuser – die allen Bewohnern des Gebäudes dienen, statt nur auf die Wohnung, in der der Brand seinen Ursprung hat. Durch den Aufbau eines detaillierten Modells darüber, wie sich ein Feuer ausbreiten könnte, wie Rauch einen Korridor füllen könnte, wie Türen versagen könnten und wie Menschen reagieren könnten, schuf das Team ein transparentes System, um verschiedene Gebäudedesigns zu vergleichen.

Die Forscher stützten sich nicht auf historische Unfalldaten, die oft zu spärlich sind, um jedes mögliche Gebäudelayout zu vergleichen. Stattdessen nutzten sie das Fachurteil eines erfahrenen Brandschutzingenieurs, um Wahrscheinlichkeiten für jeden einzelnen Schritt in der Fehlerkette zuzuweisen. Sie identifizierten 93 verschiedene Faktoren, die von der Wahrscheinlichkeit reichen, dass eine Tür nicht schließt, bis hin zur Chance, dass eine Person in Panik gerät und einen Ausgang blockiert. Diese Werte wurden nicht als absolute Fakten behandelt, sondern als konsistente Eingabewerte, um zu sehen, wie verschiedene Gebäudeformen unter demselben Satz von Annahmen abschneiden würden. Sie modellierten daraufhin 21 verschiedene Wohnkonfigurationen, die aus der deutschen Musterbauordnung abgeleitet wurden. Dazu gehörten Standarddesigns mit internen Treppenhäusern, offenen Laubengängen, Außentreppen und spezialisierten Sicherheits-Treppenhäusern für Hochhäuser.

Die Ergebnisse offenbarten eine erschreckende Realität: Designs, die rechtlich äquivalent sind, können sehr unterschiedliche Sicherheitsprofile aufweisen. Als die Forscher den „Score“ für jede Konfiguration berechneten – eine Zahl, die die Wahrscheinlichkeit des obersten Ereignisses darstellt – stellten sie eine große Spannweite fest. Die sicherste Konfiguration, die über ein hochgradig geschütztes internes Sicherheits-Treppenhaus mit mehreren Barrieren gegen Rauch und Feuer verfügte, hatte einen Score von 0,274. Im Gegensatz dazu erreichte ein Standarddesign mit einem geschützten Korridor und einem einzelnen internen Treppenhaus, das auf die Rettung durch die Feuerwehr als Backup setzt, einen Wert von 0,809. Während das Verhältnis zwischen dem absolut besten und dem schlechtesten aller 21 Modelle nahezu drei zu eins betrug, lag das Vergleichsverhältnis unter den 14 nach Standardkodex konzipierten Konfigurationen, die gemeinhin als regulatorische Alternativen betrachtet werden, bei 1,70. Das bedeutet, dass unter denselben Expertenannahmen selbst innerhalb der Gruppe der Standarddesigns, die von den Regulierungsbehörden als austauschbar betrachtet werden, einige Konfigurationen ein signifikant höheres implizites Risiko bergen als andere.

Die Studie identifizierte auch genau, warum diese Unterschiede existieren. Konfigurationen, die zwei unterschiedliche Richtungen zur Flucht boten oder die offene Laubengänge nutzten, in denen Rauch natürlich abziehen konnte, schnitten konsequent besser ab, was bedeutet, dass sie sicherer waren. Umgekehrt waren Designs, die auf einer einzigen Bewegungsrichtung basierten oder geschlossene Korridore nutzten, in denen sich Rauch ansammeln konnte, weniger sicher. Das Modell zeigte, dass die Anzahl der Wohnungen, die an einen einzigen Fluchtweg angeschlossen sind, eine große Rolle spielte; je mehr Menschen von einem Pfad abhängig waren, desto höher war das Risiko, falls dieser Pfad blockiert wurde. Darüber hinaus spielte das Vorhandensein von selbstschließenden Brandschutztüren und Rauchbarrieren eine entscheidende Rolle beim Unterbrechen der Ereigniskette, die zu einem eingeschlossenen Bewohner führt. Die Forscher fanden heraus, dass die Rangfolge dieser Designs stabil blieb, selbst wenn sie die Expertenprognosen nach oben oder unten anpassten, was darauf hindeutet, dass die Unterschiede struktureller Natur sind und nicht nur das Ergebnis spezifischer Annahmen über das menschliche Verhalten.

Diese Arbeit erhebt nicht den Anspruch, dass die derzeitigen Bauvorschriften unsicher sind oder dass ein bestimmtes konformes Gebäude zwangsläufig scheitern wird. Vielmehr zeigt sie auf, dass das Konzept der „äquivalenten Sicherheit“ in präskriptiven Vorschriften komplexer ist, als es scheint. Die Studie verdeutlicht, dass präskriptiv zulässige Konfigurationen materiell unterschiedliche implizite Sicherheitsmargen enthalten können, was bedeutet, dass verschiedene durch dieselben Regeln zugelassene Designs nicht notwendigerweise das gleiche Schutzniveau bieten. Die Forscher betonen, dass es sich bei ihren Zahlen um Vergleichswerte handelt und nicht um absolute Vorhersagen darüber, wie oft Brände tatsächlich auftreten werden. Sie sind ein Werkzeug zum Verständnis relativer Risiken und zeigen auf, dass ein Gebäude mit einem einfachen Korridor und einem Treppenhaus von Natur aus verwundbarer ist als eines mit einem dedizierten, rauchgeschützten Sicherheits-Treppenhaus. Die Ergebnisse legen nahe, dass Regulierungsbehörden und Planer sich bewusst sein sollten, dass nicht alle zugelassenen Lösungen gleichwertig sind. Durch die Verwendung dieser transparenten Methode wird es möglich, vorgeschlagene Änderungen an Bauvorschriften oder spezifische Architekturpläne gegen einen gemeinsamen Standard zu prüfen, um sicherzustellen, dass die impliziten Sicherheitsmargen unserer Gebäude verstanden und, wo nötig, verbessert werden. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass das derzeitige System zwar funktioniert, ein tieferer Blick jedoch offenbart, dass einige Wege zur Sicherheit weitaus sicherer sind als andere, und dass das Erkennen dieses Unterschieds der erste Schritt zu einem informierteren und effektiveren Brandschutz-Engineering ist.