Ziel der Arbeit: Im Rahmen der Diplomarbeit sollen die Auswirkungen der neuen Normengeneration auf die brandschutztechnische Bemessung von StahlbetonStützen analysiert und verdeutlicht werden.
Folgende Aspekte sind im Einzelnen zu untersuchen:
1. Erläuterung der Grundlagen:
2. Bemessungsverfahren gemäß der Normung
3. Brandschutztechnische Beurteilung verschiedener Stützensysteme
[...]
Ziel dieser Arbeit ist es unter anderem, die brandschutztechnischen Bemessungsverfahren
im Einzelnen explizit zu beschreiben und die praktische Anwendung jeweils
an einem Beispiel zu demonstrieren.
Dadurch wird zum einen Übersicht verschafft und zum anderen werden die
wesentlichen Unterschiede und Abweichungen zwischen den bisherigen und aktuellen
tabellarischen Bemessungsverfahren dargestellt. Ein besonderes Augenmerk gilt dabei
den Randbedingungen und Hintergründen der Einschränkungen.
Neben den tabellarischen Verfahren sind die neuen bisher unbekannten Verfahren
nach der EN 1992-1-2 zu erläutern und deren Handhabung zu beschreiben. Dabei ist
vertieft auf die Trag- und Verformungsverhalten sowie die bauphysikalischen
Grundlagen einzugehen.
Im Rahmen der Parameterstudie sind, Stützen in unverschieblichen Systemen mit den
beschriebenen Verfahren, hinsichtlich ihrer Feuerwiderstandsklasse zu beurteilen und
die ermittelten Ergebnisse gegenüberzustellen. Darüber hinaus, ist ein verschiebliches
System (Eulerfall 1) brandschutztechnisch zu untersuchen. Die wesentlichen
Einflussparameter sind dabei zu variieren und die daraus gewonnenen Erkenntnisse zu
erläutern.[...]
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Zielsetzung
1.3 Gliederung der Arbeit
2 Grundlagen
2.1 Brandschutz
2.2 Brandablauf
2.3 Gesetzliche Grundlagen
2.4 Technische Baubestimmungen
2.4.1 Allgemeines
2.4.2 Klassifizierung von Baustoffen und Bauteilen nach DIN 4102
2.5 Hochtemperaturverhalten von Stahlbetonstützen
2.5.1 Allgemeines
2.5.2 Abplatzverhalten
2.5.3 Hochtemperaturverhalten von Beton und Stahl
2.5.4 Temperaturverteilung im Querschnitt
3 Brandschutzbemessung nach DIN
3.1 Geschichtlicher Abriss
3.2 Bemessung nach DIN 4102-4
3.3 DIBt-Richtlinie als Übergangslösung
3.4 Bemessung nach DIN 4102-22
3.4.1 Allgemeines
3.4.2 *-Verfahren
3.4.3 Neue Tabelle 31
3.4.4 Erweiterte Tabelle 31
3.5 Randbedingungen der neuen Tabelle 31
3.6 Bemessungsbeispiel 1
3.6.1 Brandschutzbemessung nach DIN 4102-4
3.6.2 Brandschutzbemessung nach DIBt-Richtlinie
3.6.3 Brandschutzbemessung nach DIN 4102-22 (*-Verfahren)
3.6.4 Brandschutzbemessung nach DIN 4102-22 (Neue Tabelle 31)
3.6.5 Brandschutzbemessung nach DIN 4102-22 (erweiterte Tabelle 31)
3.6.6 Bemessungsbeispiel 2
3.6.7 Brandschutzbemessung nach DIBt-Richtlinie
3.6.8 Brandschutzbemessung nach DIN 4102-22 (*-Verfahren)
4 Brandschutzbemessung nach EC
4.1 Allgemeines
4.1.1 Geschichtlicher Abriss
4.1.2 DIN V ENV 1992-1-2
4.1.3 DIN EN 1992-1-2
4.2 Tabellarische Bemessung
4.3 Bemessungsbeispiel 3
4.4 Vereinfachtes Berechnungsverfahren
4.5 Bemessungsbeispiel 4
4.5.1 Programmgesteuerte Berechnung
4.5.2 Berechnung mit einem Interaktionsdiagramm
4.6 Allgemeines Rechenverfahren
4.6.1 Thermische Analyse
4.6.1.1 Thermische Einwirkungen
4.6.1.2 Temperaturverteilung in Bauteilen
4.6.1.3 Mechanische Analyse
4.6.1.4 Mechanische Einwirkungen
4.6.1.5 Tragfähigkeit von Bauteilen
5 Parameterstudie
5.1 Allgemeines
5.2 Kalte Bemessung
5.3 Programmbeschreibung
5.4 Pendelstütze
5.4.1 Festlegung der Parameter
5.4.2 Brandschutztechnische Bemessung
5.4.2.1 Berechnungsergebnisse (l = 6 m, cnom = 25 mm)
5.4.2.2 Berechnungsergebnisse (l = 6 m, cnom = 30 mm)
5.4.2.3 Berechnungsergebnisse (l = 6 m, cnom = 35 mm)
5.4.2.4 Berechnungsergebnisse (l = 4 m, cnom = 25 mm)
5.4.2.5 Berechnungsergebnisse (l = 4 m, cnom = 30 mm)
5.4.2.6 Berechnungsergebnisse (l = 4 m, cnom = 35 mm)
5.4.3 Auswertung von Berechnungsergebnissen
5.4.3.1 Allgemeines
5.4.3.2 Auswirkung der Stützenlänge
5.4.3.3 Überschreitungen des Ausnutzungsgrades
5.4.3.4 Auswirkung des Achsabstandes
5.4.3.5 Auswirkung der kalten Bemessung
5.5 Kragstütze
5.5.1 Brandschutztechnische Bemessung
5.5.1.1 Versuchsstütze 1
5.5.1.2 Versuchsstütze 2
5.5.1.3 Versuchsstütze 3
6 Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit verfolgt das Ziel, die brandschutztechnischen Bemessungsverfahren für Stahlbetonstützen nach nationalen (DIN) und europäischen (Eurocode) Normen systematisch zu beschreiben, deren Hintergründe zu erläutern und die praktische Anwendung an konkreten Beispielen zu demonstrieren. Dabei werden insbesondere die Auswirkungen von Normänderungen und die Anwendungsgrenzen tabellarischer sowie rechnerischer Nachweisverfahren untersucht.
- Konstruktiver Brandschutz und Brandablauf von Stahlbetonstützen
- Brandschutzbemessung nach DIN 4102 und DIN 4102-22
- Brandschutzbemessung nach europäischen Normen (EN 1992-1-2)
- Parameterstudien zur Stützenbemessung unter Berücksichtigung von Schlankheit und Bewehrung
- Vergleich von tabellarischen und allgemeinen Rechenverfahren
Auszug aus dem Buch
2.5.2 Abplatzverhalten
Abplatzungen sind Betonabsprengungen infolge einer Brandbeanspruchung. Es wird zwischen drei Arten von Abplatzungen unterschieden (siehe Tab. 2.5). Abplatzungen gelten als zerstörend, wenn sie eine Verminderung des Querschnitts und je nach Tiefe ein Freilegen der Bewehrung bewirken. Hierdurch kann ein frühzeitiges Versagen der Tragfähigkeit eintreten. Als wesentliche Einflussparameter für das Abplatzverhalten gelten: Bauteildicke, Höhe der Druckspannung, Betonfeuchtegehalt, Bewehrungsanordnung.
Die Abplatzungen begründen sich im Verdunsten des kapillar gebundenen Restwassers im Beton und sind damit abhängig vom Feuchtegehalt. Explosionsartige Abplatzungen sind nur bei Feuchtegehalten größer als 2 Massenprozent zu erwarten, was dem Regelfall entspricht. Der dabei entstehende Dampfdruck lässt Zugspannungen im Beton entstehen. Wenn diese die Betonzugfestigkeit überschreiten, kommt es zum explosionsartigen Abplatzen der äußeren Betonschichten. Eine weitere Ursache die ebenfalls zu Abplatzungen führt, ist der Dehnungsunterschied bei hohen Temperaturen zwischen Zuschlag und Zementmatrix oder innerhalb inhomogener Zuschläge.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Kapitel skizziert die Problematik bei der Umstellung von alten DIN-Normen auf neue Sicherheitskonzepte und definiert die Zielsetzung der Arbeit.
2 Grundlagen: Hier werden die theoretischen Grundlagen des Brandschutzes, der Brandablauf, gesetzliche Rahmenbedingungen sowie das Hochtemperaturverhalten von Beton und Stahl erläutert.
3 Brandschutzbemessung nach DIN: Dieser Teil betrachtet ausführlich die Entwicklung und Anwendung der tabellarischen Verfahren nach DIN 4102, inklusive der Übergangslösungen und der neuen Tabellenwerke.
4 Brandschutzbemessung nach EC: Der Fokus liegt hier auf den europäischen Normen EN 1992-1-2, unterteilt in tabellarische Bemessung sowie vereinfachte und allgemeine Rechenverfahren.
5 Parameterstudie: Hier erfolgt eine umfangreiche Untersuchung verschiedener Stützenkonfigurationen, um den Einfluss von Parametern wie Achsabstand, Bewehrung und Stützenlänge auf die Feuerwiderstandsdauer zu quantifizieren.
6 Zusammenfassung und Ausblick: Die wesentlichen Ergebnisse der Arbeit werden zusammengefasst und Empfehlungen für eine wirtschaftliche Brandschutzbemessung gegeben.
Schlüsselwörter
Brandschutzbemessung, Stahlbetonstützen, DIN 4102, Eurocode, EN 1992-1-2, Feuerwiderstandsdauer, Parameterstudie, Abplatzverhalten, Bewehrung, Achsabstand, Kaltbemessung, Heißbemessung, Tragfähigkeit, Lastausnutzungsfaktor.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der brandschutztechnischen Bemessung von Stahlbetonstützen unter Berücksichtigung sowohl nationaler deutscher Normen (DIN) als auch europäischer Normen (Eurocodes).
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die zentralen Felder umfassen die Definition von Brandschutzmaßnahmen, das physikalische Verhalten von Beton und Stahl unter Brandbeanspruchung sowie die praktische Anwendung von Bemessungsnormen.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Ziel ist es, die komplexen und teils schwer zugänglichen brandschutztechnischen Nachweisverfahren explizit zu erläutern und ihre Anwendung an praktischen Beispielen, insbesondere im Hinblick auf Wirtschaftlichkeit, zu demonstrieren.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden verwendet?
Es werden Literaturanalysen, die Anwendung analytischer Bemessungsgleichungen sowie umfangreiche Parameterstudien unter Einsatz spezialisierter Software (z. B. SOFiSTiK Column) durchgeführt.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die detaillierte Beschreibung der DIN-Verfahren (Kapitel 3) und der Eurocode-Verfahren (Kapitel 4) sowie eine umfangreiche Parameterstudie (Kapitel 5), welche Einflüsse auf die Feuerwiderstandsdauer untersucht.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird durch Begriffe wie Brandschutzbemessung, Feuerwiderstandsdauer, Stahlbetonstützen, Parameterstudie und Eurocode 2 charakterisiert.
Wie wirkt sich der Achsabstand der Bewehrung auf das Brandverhalten aus?
Ein größerer Achsabstand verzögert die Erwärmung der Bewehrungsstäbe, was die Feuerwiderstandsdauer signifikant erhöht, jedoch unter Normaltemperatur zu einer Verringerung des inneren Hebelarms führt.
Warum sind Kragstützen brandschutztechnisch problematischer als Pendelstützen?
Kragstützen weisen keine rotationsbehinderte Lagerung am Stützenkopf auf und sind in verschieblichen Systemen eingebunden, was bei Brandbeanspruchung zu einer wesentlich höheren Auswirkung der Theorie 2. Ordnung führt.
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- Dipl.-Ing. Slava Naumann (Autor), 2008, Parameterstudie zur brandschutztechnischen Bemessung von Stahlbetonstützen , Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/186578
