Die Einheits-Temperaturzeitkurve (ETK)

Anwendungsgebiet der Einheits-Temperaturzeitkurve

Die Einheits-Temperaturzeitkurve (ETK) ist die wichtigste Kurve für Brandversuche und in der Heißbemessung. Umgangssprachlich wird die Kurve teilweise auch abkürzend "Einheitstemperaturkurve" genannt. Abbildung 1 zeigt die zeitabhängigen Brandraumtemperaturen nach der ETK. Wie dort zu sehen ist, klingen die Temperaturen niemals ab. Dies widerspricht einem natürlichen Brand, bei dem die Brandlast zu einem bestimmten Zeitpunkt verbrannt ist, so dass die Temperaturen sinken. Weiterhin beeinflussen die Ventilationsbedingungen (Menge des verfügbaren Sauerstoffes) sowie die thermischen Eigenschaften der Umfassungsbauteile den Brandverlauf. Natürliche Brandverläufe (sog. Naturbrände) verlaufen daher viel unregelmäßiger, als es der Verlauf der ETK vorgibt. Daher ist die ETK eine künstliche Brandraumkurve.

Diagramm von der Einheits-Temperaturzeitkurve (ETK).
Abbildung 1: Temperaturen infolge der ETK in Abhängigkeit von der Zeit.

Die ETK wird durch die folgende Gleichung beschrieben, die sich auch im Eurocode EN1991-1-2 findet:

Δθ(t)=20+345*log(8t+1)

In dieser Gleichung bezeichnet Δθ die Brandraumtemperatur und t die Zeit. Die ETK entspricht der Standardkurve der internationalen Norm ISO 834, die in vielen Ländern angewendet wird. Damit wurde die Grundlage für einheitliche Prüfbedingungen von Bauteilen geschaffen, auf deren Grundlage eine Klassifizierung in Feuerwiderstandklassen erfolgen kann. In den meisten Fällen wird die Annahme der ETK zu konservativen Ergebnissen führen, da diese ständig ansteigende Temperaturen auf hohem Niveau vorsieht.

Auf der anderen Seite kann diese Aussage nicht pauschalisiert werden, da es unter besonderen Umständen zu weit höheren Temperaturen kommen kann, wie es z.B. bei Benzin- und Tunnelbränden der Fall sein kann. Unter dieser Voraussetzung müssen natürlich andere Temperatur-Zeitkurven verwendet werden, z.B. die RABT (Richtlinien für die Ausstattung und den Betrieb von Straßentunneln).

Hintergründe zur Einheits-Temperaturkurve (ETK)

Die Einheits-Temperaturkurve geht auf Brandversuche mit Holzmöbeln und Holzkrippen in den USA zurück, die in den 1920er-Jahren durchgeführt wurden. Sie beschreibt die Phase des Vollbrandes und vernachlässigt die Entstehungs- und Abklingphase des Brandes. Sie wurde später noch etwas modifiziert, um einen schnelleren Temperaturanstieg in den ersten Minuten zu erzielen. Heute wird die ETK üblicherweise für Bauwerke des Hochbaus angewandt. Für andere Bauwerke können alternative Brandraumkurven zum Einsatz kommen. Für Tunnelbauwerke wird z.B. oft die RABT-Tunnelbrandkurve angesetzt. Bei Bränden von Ölplattformen, Schiffen oder in Industrieanlagen kommt die Hydrokarbon-Brandkurve zum Einsatz.

Die ETK ist allerdigs nicht unumstritten (siehe z.B. Ariyanayagam und Mahendran). Zum Zeitpunkt ihrer Entwicklung in den 1920er-Jahren war Holz tatsächlich die wichtigste Brandlast in Gebäuden. Mittlerweile finden sich in vielen Gebäuden des Hochbaus (z.B. Wohngebäude und Büros) erhebliche Brandlasten in Form von Kunststoff und weiteren synthetischen Materialien. Während der Heizwert von Holz ca. 17 MJ/kg beträgt, ist dieser Wert für Kunststoffe mit 25 bis 35 MJ/kg deutlich höher. Bei Kunststoffbränden können auch höhere Wärmefreisetzungsraten (im Englischen: heat release rate) entstehen, weil diese Brände viel schneller und intensiver sind.

Kostenloses Tool

Unser kostenloses Tool "Nominelle Temperaturzeitkurven gemäß EN 1991-1-2" wertet übrigens für Sie die Einheits-Temperaturzeitkurve, die Außenbrandkurve sowie die Hydrokarbon-Brandkurve aus. Dazu müssen Sie die im Excel-Dokument vorhandenen Makros als vertrauenswürdig einstufen.