Beton-Insta Vortragsveranstaltung zur Betoninstandsetzung vom in München

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1 Beton-Insta 2017 Vortragsveranstaltung zur Betoninstandsetzung vom in München Dr.-Ing. André Müller Dr.-Ing. Claudia Unterbuchberger Zilch + Müller Ingenieure GmbH München Dr.-Ing. André Müller

2 Brandschutz in der Betoninstandsetzung Dr.-Ing. André Müller Dr.-Ing. Claudia Unterbuchberger Zilch + Müller Ingenieure GmbH München Dr.-Ing. André Müller

3 Dr.-Ing. André Müller 3 / 63 Chlorid-Biber

4 Dr.-Ing. André Müller 4 / 63

5 Foto: abendzeitung-muenchen.de, Großbrand bei Gore in Putzbrunn, Landkreis München, 2016 Dr.-Ing. André Müller 5 / 63

6 Brand in einem Wohngebäude, Essen, 2017 Foto: bild.de, Dr.-Ing. André Müller 6 / 63

7 Brand in einem Wohngebäude, Essen, 2017 Gestern in München Foto: az.de, Dr.-Ing. André Müller 7 / 63

8 Gliederung Überblick Brandschutznormen Nachweisverfahren und Maßnahmen Brandschutz Wesentliche Bereiche der Betoninstandsetzung Stolperfallen Weitere Fallbeispiele Dr.-Ing. André Müller 8 / 63

9 Gliederung Überblick Brandschutznormen Nachweisverfahren und Maßnahmen Brandschutz Wesentliche Bereiche der Betoninstandsetzung Stolperfallen Weitere Fallbeispiele Dr.-Ing. André Müller 9 / 63

10 Normung Bemessung für den Brandfall Teil 1-2 DIN EN 1991: Einwirkungen auf Tragwerke DIN EN 1992: Stahlbeton- und Spannbetontragwerke DIN EN 1993: Stahlbauten DIN EN 1994: Verbundtragwerke DIN EN 1995: Holzbauten DIN EN 1996: Mauerwerksbauten DIN EN 1999: Aluminiumbauten Allgemeine Einwirkungen Brandeinwirkungen auf Tragwerke Allgemeine Regeln Tragwerksbemessung für den Brandfall Allgemeine Regeln Tragwerksbemessung für den Brandfall Allgemeine Regeln Tragwerksbemessung für den Brandfall Allgemeine Regeln Tragwerksbemessung für den Brandfall Allgemeine Regeln Tragwerksbemessung für den Brandfall Tragwerksbemessung für den Brandfall Dr.-Ing. André Müller 10 / 63

11 Normung Stahlbeton- und Spannbetontragwerke DIN EN Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken Teil 1-2: Allgemeine Regeln Tragwerksbemessung für den Brandfall; Deutsche Fassung EN : AC:2008 DIN EN /NA Nationaler Anhang National festgelegte Parameter Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken Teil 1-2: Allgemeine Regeln Tragwerksbemessung für den Brandfall Dr.-Ing. André Müller 11 / 63

12 Normung ergänzende Deutsche Regelungen DIN Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen DIN Anwendungsnorm zu DIN auf der Bemessungsbasis von Teilsicherheitsbeiwerten Restnorm DIN : ergänzende Regelungen zu den Brandschutzteilen der Eurocodes (raumabschließende Bauteile, Sonderbauteile, etc.) Dr.-Ing. André Müller 12 / 63

13 DIN : Normung Beispiel für veränderte Abschnitte Abschnitt 5.10 in DIN : Tabellarischer Nachweis entfällt EC mit NA ist anzuwenden - Regelungen bzgl. Sollfugenbreiten Aussparungen, Konsolen bleiben erhalten Achsabstand a (vorher: u) Sollfugenbreite t j (vorher: a) Dr.-Ing. André Müller 13 / 63

14 DIN : Normung Beispiel für unveränderte Abschnitte Dr.-Ing. André Müller 14 / 63 Abschnitt 10.2 in DIN : Regelung aus DIN : übernommen Tabellarische Nachweisführung auch künftig für ungeregelte Bauteile (v. a. Ausbau) möglich Historisch gewachsenes Wissen bleibt erhalten

15 Brandschutznormen Bestand Norm Titel Bestandsschutz: DIN 4102 Blatt 1 bis 3:1940 Feuerschutz, Widerstandsfähigkeit von Baustoffen und Bauteilen gegen Feuer und Wärme DIN Normen: Zeitpunkt ursprüngliche Genehmigung DIN 4102 Blatt 1 bis 5:1965 DIN 4102 Blatt 1 bis 5:1970 DIN 4102 Teil 4: DIN 4102 Teil 4: DIN 4102 Teil 22: DIN EN 199x-1-2 mit NA + Restnorm DIN 4102 Teil 4 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen + Anwendungsnorm zu DIN 4102 Teil 4 - Ausnahmen: Nutzungsänderungen, Gefahr für Leib und Leben - Veränderung TGA, neuer Brandschutznachweis Aufhebung Bestandsschutz Neubau, Bestand Dr.-Ing. André Müller 15 / 63

16 Gliederung Überblick Brandschutznormen Nachweisverfahren und Maßnahmen Brandschutz Wesentliche Bereiche der Betoninstandsetzung Stolperfallen Weitere Fallbeispiele Dr.-Ing. André Müller 16 / 63

17 Nachweisverfahren Brandschutz DIN EN Dr.-Ing. André Müller 17 / 63

18 Normative Brandschutzanforderungen erfüllt? Ja Nein Brandschutznachweis erbracht mehr Betondeckung: c nom,vorh > c nom,erf mehr Bewehrung: A s,vorh > A s,erf Ausnutzungsgradberechnung rechnerische Untersuchung mit FEM Brandschutzverkleidung (Fireboards) Spritzbeton Putz Dr.-Ing. André Müller 18 / 63

19 Gliederung Überblick Brandschutznormen Nachweisverfahren und Maßnahmen Brandschutz Wesentliche Bereiche der Betoninstandsetzung Stolperfallen Weitere Fallbeispiele Dr.-Ing. André Müller 19 / 63

20 Wesentliche Bereiche der Betoninstandsetzung Kosmetische Maßnahmen Statische Verstärkungsmaßnahmen Korrosionsschutz Bewehrung Fugensanierung - Spritzbeton - CFK-Verstärkung - Reprofilierung von Fehlstellen - Betonersatz - Erhöhung der Betondeckung Dr.-Ing. André Müller 20 / 63

21 Gliederung Überblick Brandschutznormen Nachweisverfahren und Maßnahmen Brandschutz Wesentliche Bereiche der Betoninstandsetzung Stolperfallen Weitere Fallbeispiele Dr.-Ing. André Müller 21 / 63

22 Stolperfallen Betoninstandsetzung Brandschutz PCC-Mörtel (Reparaturmörtel) Brandschutztechnische Wirksamkeit gemäß abz bzw. abp prüfen! falls nicht gegeben Auftragsfläche und Lastumlagerungsvermögen des instandgesetzten Bauteils berücksichtigen! Dr.-Ing. André Müller 22 / 63

23 Stolperfallen Betoninstandsetzung Brandschutz Ausfall PCC-Mörtel im Brandfall Lokale Betondeckungsunterschreitungen oft unkritisch für plattenförmige Bauteile Lastumlagerungsvermögen vorhanden Membranwirkung rechnerisch nicht berücksichtigt Lokale Betondeckungsunterschreitungen kritisch für stabförmige Bauteile kaum Lastumlagerungsvermögen vorhanden Dr.-Ing. André Müller 23 / 63

24 Stolperfallen Betoninstandsetzung Brandschutz Bewertung der verbleibenden Betondeckung Fraktile bzw. Mittelwerte maßgebend Hilfsmittel: - DBV Merkblatt Betondeckung und Bewehrung nach Eurocode 2 - C. Unterbuchberger, A. Müller: Toleranzen und Vorhaltemaß der Betondeckung beim Nachweis der Feuerwiderstandsdauer. Beton- und Stahlbetonbau 110 (2015), Heft 10 Dr.-Ing. André Müller 24 / 63

25 Fallbeispiel: Fahrzeugbrand in TG Dr.-Ing. André Müller 25 / 63

26 Stolperfallen Betoninstandsetzung Brandschutz Spritzbeton Gefahr von abfallenden Spritzbetonschichten im Brandfall! falls gegeben, z.b. bei - glatten Oberflächen - großem Achsabstand der Bewehrung Zusätzliche Oberflächenbewehrung erforderlich Dr.-Ing. André Müller 26 / 63

27 Fallbeispiel: Stützenfußinstandsetzung Tiefgarage in Ingolstadt, 2016 Betonabtrag (HDW) Abstützung mit Baumstämmen Dr.-Ing. André Müller 27 / 63

28 Fallbeispiel: Stützenfußinstandsetzung Tiefgarage in Ingolstadt, 2016 Reprofilierung mit Spritzbeton Dr.-Ing. André Müller 28 / 63

29 Fallbeispiel: Wandfußinstandsetzung Tiefgarage in Ingolstadt, 2016 Dr.-Ing. André Müller 29 / 63

30 Fallbeispiel: Wandfußinstandsetzung Tiefgarage in Ingolstadt, 2016 Dr.-Ing. André Müller 30 / 63

31 Fallbeispiel: Rippendecke Brandschutz durch rechnerische Maßnahmen Vereinfachtes / Allgemeines Rechenverfahren Dr.-Ing. André Müller 31 / 63

32 Nur bauliche Maßnahmen! Dr.-Ing. André Müller 32 / 63

33 Brandschutz durch bauliche Maßnahmen Bsp. Spritzbeton Erf. Spritzbetondicke im Brandfall kann z. B. durch Ausnutzungsgradberechnung reduziert werden! Dr.-Ing. André Müller 33 / 63

34 Grundlagen der Tabellen DIN EN Normbrandbeanspruchung bis 240 Minuten Normalbeton mit quarzhaltigen Zuschlägen Balken / Platten mit kalksteinhaltigen Zuschlägen: Mindestabmessung des Querschnitts um 10% reduzierbar kein weiterer NW für Schub- und Torsionstragfähigkeit + Verankerungslängen erforderlich Dr.-Ing. André Müller 34 / 63

35 Tabellen DIN EN Nachweis der Feuerwiderstandsdauer mittels tabellierter Mindestabmessungen tabellierter Mindestachsabstände a und a sd Nachweis: a vorh a erf c nom a asd Dr.-Ing. André Müller 35 / 63

36 DIN EN Tabellenbeispiel: 2-achsig gespannte Rippendecke Tabellen Dr.-Ing. André Müller 36 / 63

37 Tabellen DIN EN kritische Stahltemperatur θ cr : Bruchspannung Stahl = vorh. Stahlspannung Stahlsorte θ cr in C a in mm Betonstahl Spannstahl, Stäbe Spannstahl, Drähte und Litzen Dr.-Ing. André Müller 37 / 63

38 Tabellen DIN EN Ausnutzungsgradberechnung crit T = 500 C Dr.-Ing. André Müller 38 / 63

39 Tabellen DIN EN Ausnutzungsgradberechnung E d,fi / E d in Abhängigkeit von Q k,1 /G k,1 mit ψ 1,1 E d,fi /E d 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Ψ 1,1 = 0,9 Ψ 1,1 = 0,7 Ψ 1,1 = 0,5 Ψ 1,1 = 0,2 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Q k,1 /G k,1 Dr.-Ing. André Müller 39 / 63

40 DIN EN Ausnutzungsgradberechnung Ausnutzungsgrad mit E d,fi / E d = 0,7 f σ s, fi = E d, fi E 1 γ s, req yk (20 C ) d s s, prov Tabellen A A = 0,7 1 1,15 1 = 0,61 mit γ s, fi = 1,0 und γ s = 1,15 Einflüsse - hoher Verkehrslastanteil - vorhandene Bewehrung: A s,prov > A s,req? Dr.-Ing. André Müller 40 / 63

41 DIN EN Ausnutzungsgradberechnung Korrektur der tabellierten Mindestachsabstände ( ) a = 0,1 500 θ cr Tabellen Dr.-Ing. André Müller 41 / 63 θ cr

42 Tabellen DIN EN Korrektur der Mindestachsabstände a = 10 mm für crit T = 100 K Mindestachsabstand a red a R30 Dr.-Ing. André Müller 42 / 63

43 Tabellen (Bestandsbauwerk) DIN und DIN Nachweis des Brandverhaltens mittels: tabellierter Mindestbreiten b tabellierter Mindestachsabstände u und u s Nachweis: u vorh u erf tabellierter Mindeststabzahlen n c nom u u s Dr.-Ing. André Müller 43 / 63

44 Stolperfallen Betoninstandsetzung Brandschutz CFK-Verstärkung Ausfall der Verstärkung im Brandfall! Dr.-Ing. André Müller 44 / 63

45 Verstärkung mit CFK-Lamellen Lasterhöhung Verstärkung Dr.-Ing. André Müller 45 / 63

46 CFK-Verstärkung im Brandlastfall Ausfall der CFK Lamellen Hoher Ausnutzungsgrad Geringere kritische Betonstahltemperatur T S,crit Rechnerisches Nachweisverfahren erforderlich! Dr.-Ing. André Müller 46 / 63

47 Brandschutz bei Verstärkung Putz Spritzbeton Fireboards Dr.-Ing. André Müller 47 / 63 gegenüber CFK-Verstärkung geringere Betonstahltemp. + geringerer Ausnutzungsgrad im Brandfall

48 Fallbeispiele: CFK-Verstärkung Verstärkung eines Unterzugs und einer Deckenplatte Dr.-Ing. André Müller 48 / 63

49 Fallbeispiele: CFK-Verstärkung CFK-Verstärkung im Lasteinleitungsbereich von Stützen Dr.-Ing. André Müller 49 / 63

50 Stolperfallen Betoninstandsetzung Brandschutz Betonersatz durch Putzauftrag Brandschutztechnische Wirksamkeit gemäß DIN : , Kapitel prüfen! Dr.-Ing. André Müller 50 / 63

51 Kompensationsdicken bewehrter Putz DIN : z. B. gewählt d = 1,5 cm Putz => 1,5 * 10/8 = 1,9 cm => 1,5 * 10/5 = 3,0 cm Achtung: Zementmörtel (PIII) brandschutztechnisch i.d.r. nicht ansetzbar! Ausreichende Haftung am Putzgrund sicherstellen! Dr.-Ing. André Müller 51 / 63

52 Stolperfallen Betoninstandsetzung Brandschutz Fugenausbildung Gefahr der Brandweiterleitung! Dr.-Ing. André Müller 52 / 63

53 Mangelhafte Fugenausbildung Mögliche Probleme: Zu große unverschlossene Fugenbreiten => Brandweiterleitung in den oder Verrauchung des angrenzenden Brandabschnittes Ungeeignetes Fugenverschlussmaterial => brennendes Abtropfen mit Brandweiterleitung in den angrenzenden Brandabschnitt Dr.-Ing. André Müller 53 / 63

54 Bsp. Für normgerechte Deckenfugen Bild 5.4 in DIN : Alternativ können bauaufsichtlich zugelassene Systeme verwendet werden! Dr.-Ing. André Müller 54 / 63

55 Gliederung Überblick Brandschutznormen Nachweisverfahren und Maßnahmen Brandschutz Wesentliche Bereiche der Betoninstandsetzung Stolperfallen Weitere Fallbeispiele Dr.-Ing. André Müller 55 / 63

56 Fallbeispiel: Betonummantelung Stützensanierung München, 2015 Bewehrte Betonummantelung (d=10cm) Draufsicht Ansicht Dr.-Ing. André Müller 56 / 63

57 Abbruch Bodenaufbau Bewehrung und Schalung Dr.-Ing. André Müller 57 / 63

58 Betonage Dr.-Ing. André Müller 58 / 63

59 Ausgeschalte Stütze Dr.-Ing. André Müller 59 / 63

60 Fallbeispiel: Fireboards Brandschutzverkleidung im Bereich des Lagers (Testeinbau) Im Endzustand durch Halbschalen ersetzt Dr.-Ing. André Müller 60 / 63

61 Dr.-Ing. André Müller CFK - Gelege

62 Dr.-Ing. André Müller 62 / 63

63 Vielen Dank! Dr.-Ing. André Müller 63 / 63