Stahlbetonstützen im Brandfall

Wie können Stahlbetonstützen für den Brandfall nachgewiesen werden?

Der Nachweis für brandbeanspruchte Stahlbetonstützen kann mithilfe von Methode A und Methode B erbracht werden, die im Eurocode EN1993-1-2 enthalten sind. Die beiden Methoden berücksichtigen u.a. den Querschnitt der Stütze, den Bewehrungsgehalt, die Betondeckung, die Ersatzlänge der Stütze im Brandfall sowie die erforderliche Feuerwiderstandsdauer. Allerdings dürfen beide Methoden nur verwendet werden, wenn bestimmte Voraussetzungen eingehalten sind. Beispielhaft sind folgend die Voraussetzungen für die Methode A angegeben:

Ersatzlänge der Stütze l_0,fi ≤ 3m;
Lastausmitte nach Theorie I. Ordnung e=M_0,Ed,fi/N_Ed,fi ≤ e_max
Bewehrungsgehalt A_s≤ 0,04 ⋅ A_c.

Der Hintergrund für diese Beschränkung ist, dass den vereinfachten Bemessungsmethoden sowohl Simulationsrechnungen mit Finite-Elemente-Programmen als auch Brandversuche zugrundeliegen. Naturgemäß ist deren Anzahl beschränkt, so dass die Methoden nur für die angegebenen Grenzen verlässlich sind. Zudem können bei Stützen außerhalb dieser Anwendungsgrenzen insbesondere im Brandfall abtreibende Effekte nach Theorie II. Ordnung resultieren, die zu einem schlagartigen Stabilitätsversagen führen können. Besonders häufig müssen Kragstützen aus Stahlbeton rechnerisch mit einer Heißbemessung nachgewiesen werden, weil sie eine große Knicklänge aufweisen. Die o.a. Ersatzlänge im Brandfall wird z.B. bei hohen Hallen mit eingespannten Stahlbetonstützen nicht eingehalten.

Wie ich Ihnen helfen kann.

Für solche Stützen ist eine Bemessung mit speziellen Programmen für die Heißbemessung erforderlich, die die nichtlinearen Zusammenhänge und die Effekte nach Theorie II. Ordnung im Brandfall berücksichtigen. Ich biete Ihnen hierfür eine kurzfristige Heißbemessung. Die Dokumentation enthält die wesentlichen Informationen zur Erwärmung des Querschnittes, der Feuerwiderstandsdauer des Bauteils sowie den Verformungen. Weitere Leistungen können natürlich in Abstimmung mit Ihnen erbracht werden. Darüber hinaus kann ich auch Stützen aus hochfestem Beton wirtschaftlich für den Brandfall bemessen. Beispielhaft sehen Sie in der nachfolgenden Abbildung das Temperaturfeld einer bewehrten, quadratischen Stahlbetonstütze nach 60-minütiger, allseitiger Brandbeanspruchung nach der Einheits-Temperaturzeitkurve (ETK).

Abbildung: Temperaturfeld einer Stahlbetonstütze nach 90-minütiger ETK-Brandbeanspruchung.

Was sind Ihre Vorteile?

Mit der Heißbemessung können auch schlanke Stützen optimiert werden. Durch die Änderung des Bewehrungsgehaltes und der Betondeckung können nach genaueren numerischen Untersuchungen ggf. die Anforderungen an die Feuerwiderstandsdauer eingehalten werden. Dies erspart dem Bauherrn oft Kosten.

Beim Bauen im Bestand wird oftmals festgestellt, dass die vorhandene Betondeckung nicht ausreicht bzw. nicht den derzeit geltenden Normen entspricht. Auch hier bietet sich eine Heißbemessung an, um den rechnerischen Nachweis für den Brandfall zu erbringen.

Meine Erstberatung für Ihr Vorhaben

Um Ihre konkrete Aufgabenstellung zu klären, rufen Sie mich am besten an. Oder Sie schicken mir eine E-Mail mit ein paar Eckdaten. Auf dieser Grundlage können wir die Rahmenbedingungen besprechen und Ihnen ein attraktives Angebot erstellen.