Nachweis des konstruktiven Brandschutzes bei Bemessung nach neuen Normen

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1 achweis des konstruktiven Brandschutzes bei Bemessung nach neuen ormen Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz (ibmb) Technische Universität Braunschweig Juni 2006

2 Gliederung Brandschutzbemessung von Massivbauteilen Übergangsregelung DIBt-Richtlinie Fortschreibung der DI 4102 Teil 4 Erläuterungen zur neuen Brandschutznorm DI 4102 Teil 4/A.1 und Teil 22 Beispiele zur neuen Stützenbemessung nach DI 4102 Teil 22 Randbedingungen Beispiele Zeitplan 2

3 DI Beton Tragwerke und Stahlbeton, aus Bemessung Beton, Stahlbeton und Ausführung und Spannbeton Ausgabe: Juli Juli DI 1053 DI Mauerwerksbau Berechnung auf den Mauerwerk Grundlagen des semiprobabilistischen Sicherheitskonzeptes Ausg.: Aug Ausgabe: Feb. 1990?? DI 4102 Teil 4 DI Brandverhalten von Baustoffen? und Bauteilen; Zusammenstellung und Anwendung klassifizierter Bauteile und Sonderbauteile Ausgabe: März 1994 DI E DI (Ausg. Jan. 1999) Richtlinie?? Verbundstützen Stahlbauten - Teil 5: Verbundtragwerke für Stahlverbundträger aus Stahl Ausgabe: und Beton; März Bemessung 1984 Ausg. und 03/81 Konstruktion + 03/84 DI Holzbauwerke Holzbauwerke; Entwurf, Berechnung und Berechnung und Ausführung Bemessung Ausgabe: Ausg.: Aug. April DI DI Stahlbauten - Teil 1: Stahlbauten; Bemessung und Bemessung Konstruktion; und Konstruktion Ausgabe: ov Ausgabe: ov

4 DI Mauerwerksbau Berechnung auf den Mauerwerk Grundlagen des semiprobabilistischen Sicherheitskonzeptes Ausg.: Aug Ausgabe: Feb DI 4102 Teil 4 DI Brandverhalten von Baustoffen? und Bauteilen; Zusammenstellung und Anwendung klassifizierter Bauteile und Sonderbauteile Ausgabe: März 1994 DI Holzbauwerke Beton Tragwerke und Stahlbeton, aus Holzbauwerke; Bemessung und Entwurf, Beton, Stahlbeton Berechnung und Ausführung und Spannbeton? Berechnung und? Ausführung Bemessung Dezember 2000: Ausgabe: Juli Juli 2001 Ausgabe: April Ausg.: Aug Gründung Arbeitsgruppe Anpassungsnorm Arbeitsziel: Anpassung der DI DI DI an die veränderten kalten Bemessungsnormen? DI E DI (Ausg. Jan. 1999) Richtlinie? Verbundstützen Stahlbauten - Teil 5: Verbundtragwerke für Stahlverbundträger aus Stahl Ausgabe: und Beton; März Bemessung 1984 Ausg. und 03/81 Konstruktion + 03/84 Stahlbauten - Teil 1: Stahlbauten; Bemessung und Bemessung Konstruktion; und Konstruktion Ausgabe: ov Ausgabe: ov

5 Übergangsregelung für Betonbauwerke Beschluss FK Bautechnik: Bauaufsichtliche Einführung DI D Übergangsregelung erforderlich bis Fertigstellung der Anwendungsnorm Anwendungsnorm zur DI ? 2005 DIBt-Richtlinie zur Anwendung von DI Streichung V EC 2 in (kalt) Verbindung aus Bauregelliste mit DI und Streichung Liste (auf Basis der von Technischen EC Untersuchungen 2 (kalt) aus Baubestimmungen Bauregelliste des ibmb in DIBt- und Liste der Technischen Baubestimmungen Mitteilungen 2/2002 veröffentlicht) 5

6 DIBt-Richtlinie Bemessung der Gebrauchslastfälle nach DI und DI : Brandschutztechnischen Bemessung mit Tabellen aus DI V EV Analoge Übertragung der AD-Regeln: Belastung im Brandfall η fi = E d,fi / E d = 0,7 oder genauer achweis Lastausnutzung für Stützen und Wände µ fi 0,4 Stützbewehrung bei Durchlaufträgern gegenüber DI um 0,15 l verlängert 6

7 Übergangsregelung für Betonbauwerke Beschluss FK Bautechnik: Bauaufsichtliche Einführung DI Anwendungsnorm zur DI Ausgabe ov Musterliste der Techn. Veröffentlichung im Baubestimmungen Ministerialblatt d. L D Übergangsregelung erforderlich bis Durch bauaufsichtliche Fertigstellung der Anwendungsnorm Einführung DI DIBt-Richtlinie zur Anwendung von DI Streichung V EC 2 in (kalt) Verbindung aus Bauregelliste mit DI und Streichung Liste (auf Basis der von Technischen EC Untersuchungen 2 (kalt) aus Baubestimmungen Bauregelliste des ibmb in DIBt- und Liste der Technischen Baubestimmungen Streichung der DIBt-Richtlinie aus der Musterliste der Technischen Baubestimmungen Mitteilungen 2/2002 veröffentlicht) F O 7

8 Erweiterung DI DI Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; DI /A.1 Änderungen 1 DI Anwendungsnorm zur DI Ausgabe März 1994 wie bisher Ausgabe ov neu Ausgabe ov neu 8

9 DI 4102 Teil 22 Anpassung an DI Einwirkungen im Brandfall siehe Beispiele Stützenbemessung Brandschutztechnische Bemessung Kritische Temperatur Bemessungshilfen für biegebeanspruchte Bauteile Gegliederte Stahlbetonwände Bemessungstabellen für Stützen und tragende Wände 9

10 DI 4102 Teil 22 Anpassung an DI Einwirkungen im Brandfall Brandschutztechnische Bemessung Kritische Temperatur krit. T = 500 C für Ausnutzungsgrad 0,6 statt 0,57 2 Bemessungshilfen für biegebeanspruchte Bauteile Gegliederte Stahlbetonwände Bemessungstabellen für Stützen und tragende Wände 10

11 DI 4102 Teil 22 Anpassung an DI Einwirkungen im Brandfall Brandschutztechnische Bemessung Kritische Temperatur Bemessungshilfen für biegebeanspruchte Bauteile: Kontrolle der Druckzonenbreite mit µ Eds -Werten statt k h -Werten Gegliederte Stahlbetonwände Bemessungstabellen für Stützen und tragende Wände 11

12 DI 4102 Teil 22 Anpassung an DI Einwirkungen im Brandfall Brandschutztechnische Bemessung Kritische Temperatur Bemessungshilfen für biegebeanspruchte Bauteile Gegliederte Stahlbetonwände Bemessungstabellen für Stützen und tragende Wände 12

13 Gegliederte Stahlbetonwände Mindestabmessungen der Wandstützen kleiner als in Tab. 36 für Stützen gefordert eigene Bemessungstabelle 37 erforderlich 13

14 Tabelle 37 (DI ) b/d cm Systemlänge l 1,l 2 oder l 3 1,50 m 2,50 m 3,50 m 20/20 40/20 60/20 80/20 100/ k k k k k k k k k k k k k k k 20/18 40/18 55/18 70/ k k k k k k k k k k k k Aufnehmbare zentrische Last Rd,c,t=90 14

15 DI 4102 Teil 22 Anpassung an DI Einwirkungen im Brandfall Brandschutztechnische Bemessung Kritische Temperatur Bemessungshilfen für biegebeanspruchte Bauteile Gegliederte Stahlbetonwände Bemessung von Stützen und tragenden Wänden mit α*-faktor 15

16 Stützenbemessung nach DI , Tab. 31 Ausnutzungsfaktor α 1 nach DI : α 1 = vorh zul 1,0 mit vorh und zul nach DI 1045 (07.88) Feuerwiderstandsklasse F 30-A F 60-A F 90-A F 120-A F 180-A vorh α1 = = 0,3 zul vorh α1 = = 0,7 zul vorh α1 = = 1,0 zul

17 Stützenbemessung nach DI Ausnutzungsfaktor α 1 nach DI : α 1 = vorh zul 1,0 mit vorh und zul nach DI 1045 (07.88) Ausnutzungsfaktor α 1 nach DI : α 1 = Ed,fi Rd α mit Ed,fi und Rd nach DI und α* = 2,0 oder aus Bemessungsdiagramm 17

18 Bemessungstabelle für Stützen (DI ) Feuerwiderstandsklasse F 30-A F 60-A F 90-A F 120-A F 180-A α α α Ed, fi * 1 = α = Rd Ed, fi * 1 = α = Rd 0,3 0,7 Ed, fi * 1 = = 1,0 Rd α

19 Ausnutzungsfaktor α 1 α 1, T 4 α α α 1, T 4 1, T 22 = = vorh zul vorh zul =? Rd Ed, fi Rd 1, T 4 1, T 22 zul α 1, T 4 = α = α 1 =, T 22 Ed, fi * Rd α vorh Ed, fi Ed, fi Rd 19

20 Bemessungsdiagramm 2,02 ρ tot = 0,090 äherung α* = 2,0 1,9 Faktor α* 1,8 1,7 ρ tot = 0,020 1,6 1,5 ρ tot = 0,010 ρ tot = 0,005 ormalbeton Geometrischer Bewehrungsgrad: ρ tot = A s,tot / (b d) DI , Zylinderdruckfestigkeit f ck [/mm 2 ] C 50/60 20

21 Beispiele Bemessung der Gebrauchslastfälle nach DI für - Beispiel 0 und 2 aus Unterlagen von Frau Dr. S. Agatz, Ingenieurbüro KUKEL + Partner, - Beispiel 1, 3 und 4 in Anlehnung an Beispiele zur Bemessung nach DI Bd 1, DBV und für - Beispiel 6 aus Unterlagen der Bauunternehmung GLÖCKLE, Schwebheim 21

22 Beispiel 0: Stützenbemessung mit α* P = -715 k G = k Pendelstütze l = 3,45 m Beton C 45/55 BSt 500 S (B) Wohnräume: ψ 11 = 0,5 Bemessung nach DI ω ρ Ed tot tot erfa = 1, ,5 715 = 3684, 75k = 0,8149 = 4,78% s = 45,99cm 2 Zeichnung: S. Agatz KUKEL + Partner 22

23 0. Beispiel: Stützenbemessung P = -715 k G = k Pendelstütze l = 3,45 m Beton C 45/55 BSt 500 S (B) Wohnräume: ψ 11 = 0,5 Bemessung nach DI ρ Ed tot = 3684, 75k = 4,78% Brandschutztechnische Bemessung nach DI /-22 α* = f(f ck = 45 /mm 2 ; ρ tot = 4,78%) Zeichnung: S. Agatz KUKEL + Partner 23

24 0. Beispiel: Stützenbemessung 2,0 α* = 1,93 1,9 ρ tot = 0,0478 1,8 1,7 1,6 1,5 1, Zylinderdruckfestigkeit f ck [/mm 2 ] Bemessung nach DI ρ Ed tot = 3684, 75k = 4,78% Brandschutztechnische Bemessung nach DI /-22 α* = f(f ck = 45 /mm 2 ; ρ tot = 4,78%) α* = 1,93 24

25 Brandschutztechnische Bemessung P = -715 k G = k Pendelstütze l = 3,45 m Beton C 45/55 BSt 500 S (B) Wohnräume: ψ 11 = 0,5 Zeichnung: S. Agatz KUKEL + Partner mit Ed, fi fi d Ed, fi Rd = η E fi fi 1,0 + ψ1,1 ξ = γ + γ ξ G Qk 715 ξ = = = 0,37 G ,0 + 0,5 0,37 = = 0,622 1,35 + 1,5 0,37 = 0, ,75 = Ed Ausnutzungsfaktor : α η η k 0,622 1,93 1, 20 1,0 Ed, fi * 1 = α = = > Rd Klassifizierung nach DI , Tab. 31? Q 25

26 Bemessungstabelle für Stützen (DI , Tab. 31) Feuerwiderstandsklasse Ausnutzungsfaktor α 1 = 1,2 Mindestdicke d in mm zugehöriger Mindestachsabstand u in mm????? 350? 350? keine Klassifizierung nach DI 4102 Teil 4, Tab. 31 möglich! 26

27 Brandschutztechnische Bemessung Lastausnutzungsfaktor α 1 verkleinern RD vergrößern Bewehrungsgehalt erhöhen Stütze für höhere fiktive Last bemessen Lasterhöhungsfaktor α LF bestimmen α α LF Ed, fi α * = = = Rd 1,0 f ( f, f, ρ, ξ ) LF ck yd Ausgewertet für BSt 500 S (A) mit f yd = 500/1,15 /mm 2 Beispiele für α LF : M.Fastabend, S. Agatz, T. Schäfers: Zum achweis des konstruktiven Brandschutzes auf der Basis von Bemessungen nach DI Beton- und Stahlbetonbau, Heft 4, April

28 Lasterhöhungsfaktor α LF Gilt für hochbauübliche Belastungsverhältnisse 0 ξ = Q k /G k 0,5 28

29 Lasterhöhungsfaktor α LF α LF = 1,39 C 45/55 ρ vorh = 4,78% 29

30 Bemessung P = -715 k G = k Pendelstütze l = 3,45 m Beton C 45/55 BSt 500 S (B) Wohnräume: ψ 11 = 0,5 Zeichnung: S. Agatz KUKEL + Partner Bemessung nach DI ω ρ Ed Rd = 1, ,5 715 = 3684, 75k Ed fiktiv Rd LF Rd tot tot erfa = 1, , 75 = 5121,8k = 1,4 = 8,15% s = α = = 78,77cm 2 30

31 Bemessung P = -715 k G = k Pendelstütze l = 3,45 m Beton C 45/55 BSt 500 S (B) Wohnräume: ψ 11 = 0,5 Zeichnung: S. Agatz KUKEL + Partner Bemessung nach DI ω Ed fiktiv Rd tot erfa = 3684, 75k = 5121,8k = 1,4 ( ρ = 8,15%) s tot = 78,77cm Brandschutztechnische Bemessung nach DI Ed, fi = 0, , ,9 α1 = α = 1, ,8 Ed, fi * fiktiv Rd = 0,87 < 1, 0 2 = 2291,9k 31

32 Bemessungstabelle für Stützen (DI , Tab. 31) Feuerwiderstandsklasse α 1 = 0,87 Ausnutzungsfaktor α 1 = 0,87 für F180-A: d min = 345 mm < d vorh = 350 mm u min = 50 mm u vorh = 50 mm Die nach DI bemessene Pendelstütze (mit A s = 78,77 cm 2!) kann in die Feuerwiderstandsklasse R 180 eingeordnet werden. 32

33 Vorteil Bemessungskonzept mit α* Tabelle 31 aus DI 4102 Teil 4 weiterhin gültig achteile Brandschutznachweis wird bemessungsrelevant höhere Tragfähigkeit der Stütze nach DI im Vergleich zu DI 1045 kann nicht ausgenutzt werden hoher Bewehrungsgrad erforderlich achweis ist zeit- und kostenaufwändig erforderliche Mindestquerschnittsabmessung (Tab. 31) kann erst nach Ermittlung von α* abgelesen werden doppelte brandschutztechnische Bemessung erforderlich Konsequenz eue Bemessungstabelle für Stützen erforderlich Grundlage: Bemessungskonzept der DI

34 eue Bemessungstabelle für Stützen Feuerwiderstandsklasse α 1 = 0, α 1 = 0,5 α 1 = 0, α 1 = 0,622 A s = 45,99 cm 2 ; Ed = 3684,75 k Rd ; Ed,fi = 0,622 Ed Ausnutzungsfaktor α 1 = Ed,fi / Rd = 0,622 für Die F120-A: nach DI d min = 343 bemessene mm < d vorh = Pendelstütze 350 mm (mit A s = 45,99 cm 2!) kann in die Feuerwiderstandsklasse u min = 44 mm < u vorh R mmeingeordnet werden. 34

35 Vergleich mit Versuchswerten 35

36 Randbedingungen der Stützentabelle Brandbeanspruchung Einheitstemperaturzeitkurve (ETK) nach DI

37 Randbedingungen Brandbeanspruchung Betonfestigkeitsklasse ormalbeton nach DI 1045 (07.88) Rohdichte 2000 kg/m 3 < ρ 2800 kg/m 3 Festigkeitsklasse B15 (C 12/15) bis B55 (C 45/55) 37

38 Randbedingungen Brandbeanspruchung Betonfestigkeitsklasse Statische Randbedingungen Ausgesteiftes Gebäude + Stützenenden rotationsbeh. l col l col l col Rechteckquerschnitt: l col 6,0 m Kreisquerschnitt: l col 5,0 m l col Schnitt durchs Gebäude 38

39 Randbedingungen Brandbeanspruchung Betonfestigkeitsklasse Statische Randbedingungen Ausgesteiftes Gebäude + Stützenenden rotationsbeh. l col l 0 = l col l col l col l 0 = l col l 0 = 0,5. l col Grundlage von Tab. 31 l col Schnitt durchs Gebäude Raumtemperatur Knickfigur im Brandfall 39

40 Randbedingungen Brandbeanspruchung Betonfestigkeitsklasse Statische Randbedingungen Ausgesteiftes Gebäude + Stützenenden rotationsbeh. l col l 0 = l col l col l col l 0 = l col l 0 = 0,5. l col Grundlage von Tab. 31 l col Schnitt durchs Gebäude Raumtemperatur Knickfigur im Brandfall 40

41 Randbedingungen Brandbeanspruchung Betonfestigkeitsklasse Statische Randbedingungen Ausgesteiftes Gebäude + Stützenenden rotationsbeh. l col l 0 = l col l 0 = 0,7. l col nicht durch Tab. 31 abgedeckt l col l col l 0 = l col l col Schnitt durchs Gebäude Raumtemperatur Knickfiguren im Brandfall 41

42 Randbedingungen Brandbeanspruchung Betonfestigkeitsklasse Statische Randbedingungen Mechanische Einwirkungen Kaltbemessung nach DI mit Teilsicherheitsbeiwerten Einwirkungskombination nach DI E fi,d,t = Σγ GA G k ψ 1,1 Q k,1 Σ ψ 2,i Q k,i Vereinfachte Kombinationsregel E fi,d,t = η fi. E d mit η fi : Reduktionsfaktor (Stahlbeton/Spannbeton: η fi 0,70) E d : Einwirkung aus der Kaltbemessung 42

43 Beispiel 1: Standardfall Brandbeanspruchung Betonfestigkeitsklasse Statische Randbedingungen Mechanische Beanspruchung l col l 0 = l col l col l col l 0 = l col l 0 = 0,5. l col Beispiel 1 l col Schnitt durchs Gebäude Raumtemperatur Knickfiguren im Brandfall 43

44 Beispiel 1: Innenstütze Innenstütze im 1. Obergeschoss eines Warenhauses (ψ 1,1 = 0,7) Horizontale Aussteifung durch Wand- und Deckenscheiben vorhanden Baustoffe: Beton C 30/37 Betonstahl BSt 500 S (A) Ersatzlänge: l 0 = ß. l col = 4,20 m u = 40 mm Querschnitt: b / h = 200 / 200 mm A s,tot = 1257 mm 2 (4 20) Achsabstand u = 40 mm DBV, Band 1: Hochbau Beispiel 9 In welche Feuerwiderstandsklasse kann die Stütze eingestuft werden? 44

45 Beispiel 1: Einwirkungen Einwirkungen bei ormaltemperatur: = γ G + γ Q + γ ψ Q Ed Ed Ed G k Q,1 k,1 Q, j 0, j = 1, , ,5 0,5 30 = 738k Einwirkungen im Brandfall: = γ G + ψ Q + ψ Ed, fi Ed, fi Ed, fi GA k 1,1 k,1 2,1 Q = 1, , = 468k k,2 k, j Ausnutzungsfaktor: α = 1 Ed, fi Rd Ed, fi Ed 468 = = 738 0,634 DBV, Band 1: Hochbau Beispiel 9 äherung: Rd Ed 45

46 eue Bemessungstabelle für Stützen Feuerwiderstandsklasse R 30 R 60 R 90 R 120 R 180 α 1 = 0, α 1 = 0, α 1 = 0, Ausnutzungsfaktor α 1 = Ed,fi / Ed = 0,634 für R 30: 60: d min = mm < > d vorh = 200 mm Die nach DI bemessene Innenstütze kann nicht in die Feuerwiderstandsklasse R 60 eingestuft werden. Die Feuerwiderstandsklasse heißt R 30 46

47 Beispiel 1: Bauteilwiderstand Rd Einwirkungen bei ormaltemperatur: Ed = 738k Einwirkungen im Brandfall: Ed, fi = 468k Bauteilwiderstand: Rd = 867k Programmgesteuert ermittelt aus Bemessungswert der Einwirkungen nach Theorie 2. Ordnung Bemessungswert des Tragwiderstandes DBV, Band 1: Hochbau Beispiel 9 Ausnutzungsfaktor: α Ed, fi 1 = = = Rd 0,54 47

48 eue Bemessungstabelle für Stützen Feuerwiderstandsklasse R 30 R 60 R 90 R 120 R 180 α 1 = 0, α 1 = 0, α 1 = 0, Die Ausnutzungsfaktor nach DI αbemessene 1 = Ed,fi / Innenstütze Rd = 0,54 kann in die für Feuerwiderstandsklasse R 60: d min = 194 mm < R d60 vorh eingestuft = 200 mmwerden. Vergleich: Berechnung u min = der 37 Tragfähigkeit mm < u vorh = mit 40 allgemeinem mm Rechenverfahren Die nach DI (STABA-F): bemessene Branddauer Innenstütze t u = 62 kann min. in die Feuerwiderstandsklasse R 60 eingestuft werden. 48

49 Beispiel 2: Innenstütze im obersten Geschoß Brandbeanspruchung Betonfestigkeitsklasse Statische Randbedingungen Mechanische Einwirkungen l col l 0 = l col l 0 = 0,7. l col nicht durch Tab. 31 abgedeckt Beispiel 2 l col l col l 0 = l col Grundlage von Tab. 31 Beispiel 1 l col Schnitt durchs Gebäude Raumtemperatur Knickfiguren im Brandfall 49

50 Beispiel 2: Einwirkungen P = -715 k G = k Pendelstütze l = 3,45 m Beton C 45/55 BSt 500 S (A) erf A s = 4599 mm 2 Wohnräume: ψ 1,1 = 0,5 Zeichnung: S. Agatz KUKEL + Partner Einwirkungen bei ormaltemperatur Ed = 1, ,5 715 = 3685k Einwirkungen im Brandfall mit Ed, fi Ed, fi = η η fi fi Q ξ = G η fi Ed 1,0 + ψ = γ + γ k k G = 1,1 = 0, = 2292k Q ξ ξ = 0,37 1,0 + 0,5 0,37 = = 0,622 1,35 + 1,5 0,37 50

51 Ersatzstablänge Raumtemperatur Brand l col l 0 = β 0. l col l 0,fi = β fi. l col β 0 = 1,0 β fi = 0,5 β0 1,0 Grundlage für Tab. 31: = = 2 β fi 0,5 β 0! = 2 β fi 51

52 Ersatzstablänge fiktive Stütze Brand l 0 = 1,4. l col l col l 0,fi = 0,7. l col β 0 = 2. 0,7 = 1,4 β fi = 0,7 Bauteilwiderstand Rd für fiktive Stütze mit l 0 = 1,4. l col bestimmen 52

53 Brandschutztechnische Bemessung Rd =? Pendelstütze l 0 = 3,45 4,83 m Beton C 45/55 BSt 500 S (A) erf A s = 4599 mm 2 Wohnräume: ψ 1,1 = 0,5 Bauteilwiderstand Rd : für l 0 = 1,4. 3,45 = 4,83 m 4,83 Zeichnung: S. Agatz KUKEL + Partner Rd = 3650k Ausnutzungsfaktor: α Ed, fi 1 = = = Rd 0,63 53

54 eue Bemessungstabelle für Stützen Feuerwiderstandsklasse R 30 R 60 R 90 R 120 R 180 α 1 = 0, α 1 = 0, α 1 = 0, Die Ausnutzungsfaktor nach DI αbemessene 1 = Ed,fi / Rd Innenstütze = 0,63 kann in die für Feuerwiderstandsklasse R 120: d min = 339 mm R < 120 d vorh eingestuft = 350 mmwerden. Vergleich: Berechnung u min = der 44 Tragfähigkeit mm u vorh = mit 40 allgemeinem mm Rechenverfahren Die nach DI (STABA-F): bemessene Branddauer Innenstütze t u = 148 kann min. in die Feuerwiderstandsklasse R 120 eingestuft werden. 54

55 Beispiel 3: Randstütze einer Halle 6,20 b / h = 40 / 45 cm DBV, Band 1: Hochbau Beispiel 10 Annahme: In Hallenquerrichtung nicht ausgesteift Keine horizontale Halterung am Kopfpunkt Keine Rotationsbehinderung am Kopfpunkt Im Brandfall große Verformungen der Stütze Versagenszeitpunkt der Stütze t u << t Tab.31 achweis mit allg. Rechenverfahren erforderlich 55

56 Beispiel 3: Einwirkungen Einwirkungen bei ormaltemperatur Ed = 633k Beton C 30/37 Betonstahl BSt 500 S u = 40 mm Einwirkungen im Brandfall oder Ed, fi Ed, fi Ed, fi Ed, fi Ed, fi = γ G + ψ GA k 2,1 Q k,2 = 1,00 ( 431) = 431k = 0,70 ( 633) = 443k 56

57 Horizontale Verformung am Stützenkopf Ed,fi = -443 k w horiz. 57

58 Vergleich mit Bemessungstabelle Feuerwiderstandsklasse R 30 R 60 R 90 R 120 R 180 α 1 = 0, α 1 = 0, α 1 = 0, Ausnutzungsfaktor 0,5 α 1 0,7 d vorh = 400 mm u vorh = 40 mm 120 < t u < 180 Branddauer mit allg. Rechenverf.: t u = 54! 58

59 Beispiel 3: Randstütze einer Halle 6,20 b / h = 40 / 45 cm DBV, Band 1: Hochbau Beispiel 10 Stützen in nicht ausgesteiften Bauwerken dürfen mit Tabelle 31 nicht bemessen werden 59

60 Beispiel 4a: Stütze in Außenwand Statische und konstruktive Randbedingungen wie Beispiel 3: - icht ausgesteiftes Gebäude - Am Kopfpunkt keine Rotationsbehinderung Brandbeanspruchung: < 4seitig und >1seitig Einwirkungen bei ormaltemperatur Ed = 633k Einwirkungen im Brandfall, = 431k Ed fi achweis mit allgemeinem Rechenverfahren erforderlich 60

61 Horizontale Verformung am Stützenkopf 61

62 Beispiel 4b: Stütze in Außenwand Statische und konstruktive Randbedingungen wie Beispiel 3: - icht ausgesteiftes Gebäude - Am Kopfpunkt keine Rotationsbehinderung 1seitige Brandbeanspruchung Einwirkungen bei ormaltemperatur Ed = 633k Einwirkungen im Brandfall, = 431k Ed fi achweis mit allgemeinem Rechenverfahren erforderlich 62

63 Horizontale Verformung am Stützenkopf 63

64 Vergleich der horizontalen Verformung 64

65 Erweiterte Bemessungstabelle Feuerwiderstandsklasse R 30 R 60 R 90 R 120 R 180 α 1 = 0, α 1 = 0, α 1 = 0, seitige Brandbeanspruchung Ausnutzungsfaktor α 1 = 0,7 Mindestdicke d in mm zugehöriger Mindestachsabstand u in mm ²) ²) ²)

66 Beispiel 5: Eingespannte Stütze Ed 6,20 D1 6,20 12,00 12,00 Annahmen: - Halle in Längsrichtung ausgesteift - Fußpunkt eingespannt - Keine Rotationsbehinderung am Kopfpunkt

67 Lastausnutzungsfaktor α 1 6,20 Ed Ed, fi α1 Rd = = 0,7 Rd Ed Wie müssen Rd und Ed ermittelt werden? fehlende Rotationsbehinderung am Stützenkopf: Rd für fiktive Stützenlänge l 0 = 1,4. l col ermitteln Einspannung am Stützenfuß: Ed Rd (beidseitig gelenkig gelagerte Stütze (EF2)) 67

68 Ermittlung von Rd Einwirkungen bei ormaltemperatur Ed Rd = k Ausnutzungsfaktor Einwirkungen im Brandfall Ed,fi 0,7. (-3620) = k 2534 α1 = = 0,77 > 0,70 Bauteilwiderstand bei ormaltemperatur 3275 Rd = k Keine Klassifizierung nach DI 4102 Teil 22, Tab. 31 (neu) möglich 68

69 Beispiel 6 : Giebelstütze einer Halle 8, ,94 9,0 Keine horizontale Halterung am Kopfpunkt Keine Rotationsbehinderung am Kopfpunkt Im Brandfall große Verformungen der Stütze Beton C 30/37 Betonstahl BSt 500 S (A) , in den Ecken Achsabstand u = 55 mm achweis mit allg. Rechenverfahren erforderlich! 69

70 Beispiel 6 : Einwirkungen H w Ed Einwirkungen bei ormaltemperatur: E d = γ G γ G k Q Q, 1 k,1 q w 9,55 Leiteinwirkung : Winddruck Ed = 1, = 218 k H Ed = 1, ,5. {q D w,k; H D w,k} M Ed, 0-0 = -438 km 70

71 Beispiel 6 : Einwirkungen H w,fi Ed,fi Einwirkungen im Brandfall (ψ 1,1 = 0,5) E = γ G ψ Q d, fi GA k 1,1 k,1 q w,fi Leiteinwirkung : Winddruck Ed,fi = 1, = 218 k H Ed,fi = 1, ,5. {q D w,k; H D w,k} M Ed,fi, 0-0 = -98 km

72 Beispiel 6 : Einwirkungen H w,fi q w,fi Ed,fi Einwirkungen im Brandfall (ψ 1,1 = 0,5) E = γ G ψ Q d, fi GA k 1,1 k,1 Leiteinwirkung : Winddruck Ed,fi = 1, = 218 k H Ed,fi = 1, ,5. {q D w,k; H D w,k} M Ed,fi, 0-0 = -98 km Leiteinwirkung : Windsog Ed,fi = 1, = 218 k H Ed,fi = 1, ,5. {q S w,k; H S w,k} M Ed,fi, 0-0 = 155 km (maßgebend) 72

73 Beispiel 6: Momente t= 0 min t = 0 min t = 0 min -438 km 155 km 73

74 Beispiel 6: Momente im Brand t = 0 min t = 0 min t t u M infolge heißer Biegesteifigkeit -438 km 155 km M =? 74

75 Beispiel 6: Stützenverformung 75

76 Beispiel 6: horizontale Verformung 76

77 Zeitplan für neue Stützen-Tabelle Genehmigung durch FK Bautechnik Juni 2006 otifizierung Voraussichtlich bis Ende Juli 2006 Veröffentlichung Internetseite der ARGEBAU Mitteilungen des DIBt 77

78 Zusammenfassung eue Bemessungstabelle für Stützen ersetzt Tabelle 31 aus DI 4102 Teil 4 basiert auf Bemessungskonzept von DI Grundlage bleibt DI 4102 Teil 4 Brandschutztechnische Bemessung Mindestquerschnittsabmessungen Mindestquerschnittsbreite b min Mindestachsabstand u Lastausnutzungsfaktor α 1 = 0,2... 0,5... 0,7 Feuerwiderstandsdauer R R R R R

79 Brandschutztechnische Bemessung von Stahlbetonstützen nach DI und DI 4102 Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz (ibmb) Technische Universität Braunschweig 79

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