Brandschutztechnische Untersuchung einer Sporthalle nach Eurocode 3 Teil 1-2 θ 1200 1000 800 600 400 200 0 0 20 40 60 80 t 15.09.2011 Fachbereich 13 Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik Bachelor-Präsentation Sabine Schmitt
Übersicht Statisches System der Sporthalle Tragwerksbemessung des Hauptträgers bei Raumtemperatur Tragwerksbemessung des Hauptträgers nach EC 3 Teil 1-2 Mechanische Einwirkungen Thermische Einwirkungen Erwärmungsdiagramm Tragfähigkeitsnachweis Ergebnisse der Bemessung und Wirtschaftlichkeitsvergleich Naturbranduntersuchung 15.09.2011 Fachbereich 13 Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik Bachelor-Präsentation Sabine Schmitt 2
Statisches System der Sporthalle 15,6 3,9 3,9 3,9 3,9 15,6 3,9 3,9 3,9 3,9 1 z 4,8 x A B C D E 14,5 y 14,5 m 2 x A B C D E z y 1 2 4,8 15.09.2011 Fachbereich 13 Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik Bachelor-Präsentation Sabine Schmitt 3
Tragwerksbemessung des Hauptträgers bei Raumtemperatur 15,6 3,9 3,9 3,9 3,9 Vertikale Beanspruchung: s w 1 W g W 14,5 m 14,5 Horizontale Beanspruchung: 1,92 7,68 4,9 y 2 x A B C D E wh2 wh1 IPE 600 15.09.2011 Fachbereich 13 Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik Bachelor-Präsentation Sabine Schmitt 4
Tragwerksbemessung des Hauptträgers nach EC 3 Teil 1-2 Mechanische Einwirkungen: Vertikale Beanspruchung: s E d = G k,j + ψ 1,1 oder ψ 2,1 Q k,1 W w g W + ψ 2,i Q k,i 14,5 m ψ 2,Scnee = 0 ψ 1,Wind = 0,2 Horizontale Beanspruchung: 1,92 7,68 4,9 wh2 E d = 1,0 g + 0,2 w + 0,2 W + 0,2 (w 1 oder w,2 ) wh1 15.09.2011 Fachbereich 13 Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik Bachelor-Präsentation Sabine Schmitt 5
θg in C Tragwerksbemessung des Hauptträgers nach EC 3 Teil 1-2 Thermische Einwirkungen: Nominelle Temperaturzeitkurven: Naturbrandkurve: Einheitstemperaturzeitkurve (ETK): Vereinfachtes Brandmodell: 1200 1000 800 600 400 200 0 0 30 60 90 t in min θ g = 20 + 345 log 10 8t + 1 15.09.2011 Fachbereich 13 Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik Bachelor-Präsentation Sabine Schmitt 6
Tragwerksbemessung des Hauptträgers nach EC 3 Teil 1-2 Thermische Einwirkungen: Ungeschütztes Profil: Geschütztes Profil: DIN 4102-4: (F30) 12,5 mm GKF 15 mm Spritzputz A mv Δθ a,t = k s net,d(θ a,t, θ g ) Δt c a θ a,t ρ a Δθ a,t = λ p A p /V (θ g,t θ a,t ) d p c a θ a,t ρ a (1 + φ(θ Δt a,t) 3 ) φ(θa,t) (e 10 1) Δθ g,t Δθ a,t Erwärmung des Bauteils im Zeitintervall Δt 15.09.2011 Fachbereich 13 Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik Bachelor-Präsentation Sabine Schmitt 7
Temperatur in C Tragwerksbemessung des Hauptträgers nach EC 3 Teil 1-2 Erwärmungsdiagramm: 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 5 10 15 20 25 30 t in min 841,8 756,5 580,4 301,6 229,5 ETK IPE 600 HEM 300 IPE 600 bekleidet mit GKF-Platten IPE 600 bekleidet mit Putz 15.09.2011 Fachbereich 13 Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik Bachelor-Präsentation Sabine Schmitt 8
Tragwerksbemessung des Hauptträgers nach EC 3 Teil 1-2 Tragfähigkeitsnachweis: Auf Tragfähigkeitsebene: E fi,d R fi,d,t Auf Temperaturebene: (für nicht stabilitätsgefährdete Bauteile) θ a,t θ a,cr Querschnitte der Klasse 1 und 2: M fi,θ,rd = k y,θ N fi,θ,rd = k y,θ V fi,t,rd = k y,θ,web γ M,0 γ M,fi γ M,0 γ M,fi γ M,0 γ M,fi M Rd = k y,θ M pl N Rd = k y,θ N pl V Rd = k y,θ V pl θ a,cr = 39,19 ln μ 0 = E fi,d R fi,d,0 = M y,i,d M pl 1 0,9674 μ 0 3,833 1 + 482 Querschnitte der Klasse 1 und 2: 15.09.2011 Fachbereich 13 Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik Bachelor-Präsentation Sabine Schmitt 9
Tragwerksbemessung des Hauptträgers nach EC 3 Teil 1-2 Ergebnis: ungeschützt: HEM 300 Auslastung: 79% geschützt: IPE 600 θ a,t = 580,4 C < 591,1 C = θ a,cr GKF Auslastung: 52% θ a,t = 301,6 C < 578,02 C = θ a,cr Putz Auslastung: 52% θ a,t = 229,5 C < 578,02 C = θ a,cr 15.09.2011 Fachbereich 13 Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik Bachelor-Präsentation Sabine Schmitt 10
Ergebnisse der Bemessung und Wirtschaftlichkeitsvergleich Kaltbemessung Ungeschütztes Profil Heißbemessung Geschütztes Profil Profil Profil Profil GKF Putz Hauptträger IPE 600 13829,40 HEM 300 23863,80 IPE 600 18311,20 16681,40 Nebenträger IPE 140 533,30 IPE 160 643,40 IPE 140 1528,10 884,00 Zugdiagonale 2x5x50 86,60 2x5x50 86,60 2x5x50 416,20 220,70 Stütze HEA 160 1794,10 HEM 180 5608,10 HEA 160 3340,00 2619,20 Gesamt - 16243,40-30202,00-23595,50 20227,50 +86% +45% +25% 15.09.2011 Fachbereich 13 Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik Bachelor-Präsentation Sabine Schmitt 11
Naturbranduntersuchung Naturbrandkurven: Erwärmung des IPE 600: ETK 60,2 m² öffenbar, Glasfassade 60,2 m² öffenbar, KS-Wände 25 m² öffenbar, Glasfassade 25 m² öffenbar, KS-Wände 15.09.2011 Fachbereich 13 Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik Bachelor-Präsentation Sabine Schmitt 12
Naturbranduntersuchung Naturbrandkurven: Nötige Brandschutzmaßnahmen: HEM 300 oder IPE 600 bekleidet IPE 600 bekleidet IPE 600 bekleidet HEM 320 oder IPE 600 bekleidet HEM 300 oder IPE 600 bekleidet ETK 60,2 m² öffenbar, Glasfassade 60,2 m² öffenbar, KS-Wände 25 m² öffenbar, Glasfassade 25 m² öffenbar, KS-Wände 15.09.2011 Fachbereich 13 Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik Bachelor-Präsentation Sabine Schmitt 13
VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT! 15.09.2011 Fachbereich 13 Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik Bachelor-Präsentation Sabine Schmitt 14