VSB-Wintertagung Beton und Feuer. Dr.-Ing. Erik Iglesias. VersuchsStollen Hagerbach AG
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- Thilo Hausler
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1 VSB-Wintertagung Beton und Feuer Dr.-Ing. Erik Iglesias
2 Gliederung Einleitung Versagensmechanismen unter Brandlast Feuerfester Beton Brandlastkurven Brandwiderstandsprüfung Dr. Erik Iglesias 2
3 Gliederung Einleitung Feuerfester Beton Brandlastkurven Brandwiderstandsprüfung Versagensmechanismen unter Brandlast Dr. Erik Iglesias 3
4 Forschung VSB-Wintertagung Beton und Feuer Prüfen und Testen Entwicklung Ausbildung Dr. Erik Iglesias 4
5 Grundriss des VersuchsStollen Hagerbach Dr. Erik Iglesias 5
6 37 Jahre im Dienst von Forschung, Entwicklung und Ausbildung im Untertagebau (Tunnelbau) 1970 erste Versuchsaktivitäten 1981 Eröffnung Baustoffprüflabor 1994 Akkreditierung durch EAM (STS 060) 1996 Inbetriebnahme Betonanlage 2000 Inbetriebnahme Brandstollen 2000 Baustellenlabor Gotthard-Basistunnel 2004 Akkreditierung einer Inspektion-/Zertifizierungsstelle SIS 103/SCES089 Dr. Erik Iglesias 6
7 Aktivitäten im VSH In-Situ-Versuche Untertagebau Betonuntersuchungen Prüfungen im akkreditierten Labor Schulungen Feuerwehrausbildung Zertifizierungen gemeinsam mit Partnern Dr. Erik Iglesias 7
8 VersuchsStollen Hagerbach Dr. Erik Iglesias 8
9 VersuchsStollen Hagerbach Dr. Erik Iglesias 9
10 Alpenstrassentunnel Dr. Erik Iglesias 10
11 Historische Tunnelbrände Jahr Tunnel Caldecott-Tunnel, USA (Kalifornien) Länge (m) Ursache (Brandlast) 1028 Kollision Tanklastzug (33000 l Treibstoff) 1984 Gotthardtunnel, Schweiz Lastwagenbrand (Plastikfolie) Eurotunnel Frankreich ca. 50 Lkw-Brand auf England km Frachtzug Montblanc-Tunnel, Frankreich Italien Lkw-Brand (Margarine, Mehl), Brand nach technischem Defekt 1999 Tauerntunnel, Österreich 6041 Kollision von 2 Pkws und 1 Lkw; an Baustelle kommt Lkw nicht zum Stehen (Lack) Tote/ Verletzte 7 T, 2 V keine Schaden 2 Lkws, 1 Bus, 1 Pkw 1 Lkw keine ca. 250 Mio. 39 T, 34 V 12 T, 49 V 2000 Kitzsteinhornbahn, vermutlich technischer 155 T Österreich Defekt durch Heizlüfter 2001 Gotthardtunnel, Schweiz Kollision von 2 Lkws 11 T, 19 V 23 Lkws, 11 Pkws, 2 Löschfhrzge 24 Pkws, 16 Lkws 13 Lkws, 10 Pkws Dr. Erik Iglesias 11
12 Auswirkung von Feuer auf Beton Dr. Erik Iglesias 12
13 Gliederung Einleitung Versagensmechanismen unter Brandlast Feuerfester Beton Brandlastkurven Brandwiderstandsprüfung Dr. Erik Iglesias 13
14 Versagensmechanismen Wasserdampf Chemische Umwandlung Armierungsversagen Wärmedehnung Dr. Erik Iglesias 14
15 Wasserdampf Energieaufnahme 333 kj/kg kj/kg Phase fest flüssig gasförmig Volumen 109% 100 % % Dr. Erik Iglesias 15
16 Spalling / Abplatzung Dr. Erik Iglesias 16
17 Chemische Umwandlung Dehydration Ca(OH) 2 CaO + H 2 O Quarzphasenumwandlung Decarbonatisation CaCO 3 CaO + CO 2 Dr. Erik Iglesias 17
18 Zerstörte Betonstruktur Dr. Erik Iglesias 18
19 Wärmedehnung Dr. Erik Iglesias 19
20 Welcher Beton hat den besseren Brandwiderstand? Dr. Erik Iglesias 20
21 Gleiche Mischung! d = 15 cm d = 30 cm Dr. Erik Iglesias 21
22 Gliederung Einleitung Versagensmechanismen unter Brandlast Feuerfester Beton Brandlastkurven Brandwiderstandsprüfung Dr. Erik Iglesias 22
23 Klassifizierung Beton Begriffsfestlegung nach DIN 1045 Temperaturbereich [ C] Normalbeton 80 Hochtemperaturbeton Feuerfestbeton 250 Begriffsfestlegung nach CB Temperaturbereich [ C] Wärmebeständige Werkstoffe < Feuerfestmaterialien Hochfeuerfestmaterialien > Dr. Erik Iglesias 23
24 Einflussfaktoren auf den Brandwiderstand Stahlfasern Polypropylenfasern Zuschlagstoffe Dr. Erik Iglesias 24
25 Einflussfaktoren auf den Brandwiderstand Stahlfasern Polypropylenfasern Zuschlagstoffe Dr. Erik Iglesias 25
26 Stahlfaserbeton nach Brandprüfung Dr. Erik Iglesias 26
27 Einflussfaktoren auf den Brandwiderstand Stahlfasern Polypropylenfasern Zuschlagstoffe Dr. Erik Iglesias 27
28 Polypropylenfasern Dr. Erik Iglesias 28
29 Zugabe von PP-Fasern Dr. Erik Iglesias 29
30 Einflussfaktoren auf den Brandwiderstand Stahlfasern Polypropylenfasern Zuschlagstoffe Dr. Erik Iglesias 30
31 Schmelztemperaturen einiger Mineralien Schmelztemperatur [ C] Quartz 750 Feldspat 1300 Glimmer 1000 Dr. Erik Iglesias 31
32 Geschmolzene Zuschlagstoffe Dr. Erik Iglesias 32
33 Geschmolzene Zuschlagstoffe Dr. Erik Iglesias 33
34 Beton mit erhöhtem Brandwiderstand Dr. Erik Iglesias 34
35 Offene Fragen Alterung des Betons Feuchtigkeitseinfluss Brandverhalten von Auskleidungen Dr. Erik Iglesias 35
36 Gliederung Einleitung Versagensmechanismen unter Brandlast Feuerfester Beton Brandlastkurven Brandwiderstandsprüfung Dr. Erik Iglesias 36
37 Brandlast Fahrzeuge Energiegehalt [MW] Feuerungsdauer [min] PKW LKW Tanklastzug U-Bahn, Bus Zug Dr. Erik Iglesias 37
38 Bemessung der Brandlastkurve Tragwerkserhaltung während der Lösch- und Bergungsarbeiten Folgeschäden Zusatzkosten Dr. Erik Iglesias 38
39 Brandlastkurve temperature [ C] 800 ETG/ISO 834 ZTV-Tunnel RABT Hydrocarbon Rijkswaterstaat (RWS) time [min] Dr. Erik Iglesias 39
40 Gliederung Einleitung Versagensmechanismen unter Brandlast Feuerfester Beton Brandlastkurven Brandwiderstandsprüfung Dr. Erik Iglesias 40
41 VSH Prüfofen Prüfkörper Stahlstützen 110 cm 110 cm Brenner feuerfeste Ausmauerung Betonelemente Dr. Erik Iglesias 41
42 Prüfkörper Dr. Erik Iglesias 42
43 Prüfkörper nach Brandprüfung Dr. Erik Iglesias 43
44 Probe mit Brandschutzmörtel nach Brandprüfung Dr. Erik Iglesias 44
45 Temperatur-Zeit-Kurve 1500 C 1400 C 1300 C Fühler 1, air temperature on fire site Fühler 2, 3 cm concrete cover Fühler 3, 7 cm concrete cover 1200 C 1100 C 1000 C temperature [ C] 900 C 800 C 700 C 600 C 500 C 400 C 300 C 200 C 100 C 0 C 00:00 00:50 01:00 01:50 02:00 02:50 03:00 time [hours] Dr. Erik Iglesias 45
46 Zusammenfassung und Ausblick Beton ist nicht brennbar. Im Brandfall verdampft das im Beton enthaltene Wasser Spannungen Abplatzungen Freilegen der Armierung Versagen der Tragstruktur Schutzmassnahmen für Beton im Brandfall müssen objektspezifisch sein. Die Prüfung des Brandwiderstands ist eine systemische Prüfung. 1. Erfassen aller Einflussfaktoren. 2. Anpassen der Brandprüfung an den Anwendungsfall unter Berücksichtigung aller Einflussfaktoren. 3. Genaue Beobachtung des Versuchs und des Verhaltens des Prüfkörpers während des Versuchs Dr. Erik Iglesias 46
47 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Glück auf! Dr. Erik Iglesias 47
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