Historische Bauteile

Bewertung historischer Bauteile

Nachweis der Standsicherheit für (historische) Bauteile unter dem Lastfall ETK oder eines Naturbrandereignisses

Grundlagenermittlung
Um bestehende Baukonstruktionen verstehen zu können, muss man sich in die Denkweise der Ingenieure versetzen, die seinerzeit für die Planung und Errichtung der Bauwerke verantwortlich waren. Die Entscheidungen der am Bau Beteiligten wurden, neben den zu dieser Zeit geltenden Regeln der Technik, immer auch durch ihre persönliche Lage und die politischen Gegebenheiten beeinflusst.

Analyse Gefährdungspotentiale / Brandszenarien
Um festzulegen, in welchen Bereichen das Tragwerk der größten Temperaturbeanspruchung ausgesetzt ist, müssen „worst case” Szenarien festgelegt werden. Erst nach der Ermittlung der möglichen Gefährdungspotentiale und der hieraus resultierenden realistischen Brandszenarien, lassen sich die anzunehmenden Brandverläufe festlegen.

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Thermische Analyse der Bauteile
Die Entwicklung der Bauteiltemperatur ist ein dynamischer Prozess. Bei der Berechnung der Bauteiltemperaturen sind die sich verändernden Temperaturverhältnisse im Brandraum ebenso zu berücksichtigen wie die Temperaturabhängigkeit der Materialeigenschaften. Weiterhin ist die Massigkeit, ausgedrückt durch den Profilfaktor Am/V, entscheidend für den Verlauf der Bauteilerwärmung.

Auf der Grundlage des Bemessungsbrandes werden die resultierenden Heißgastemperaturen z. B. mit dem Mehrraumzonenmodell MRFC ermittelt. Die Bauteiltemperatur muss anschließend mit programmierten Tabellenkalkulationen bestimmt werden, welche den Temperaturanstieg auf der Grundlage der DIN EN 1991-1-2 und der DIN V ENV 1993-1-2 berechnen.


Bewertung der Feuerwiderstandsdauer nach DIN V ENV 1993-1-2

Die Bewertung der Feuerwiderstandsdauer gemäß der Brandschutzteile der Eurocodes unterscheidet sich grundsätzlich von den bisher gültigen Normen, bei der die Klassifizierung in Feuerwiderstandsklassen ausschließlich auf empirisch ermittelten Werten aus Brandversuchen beruht.

So wird erstmals die Möglichkeit gegeben, Rechenverfahren für den Nachweis der Tragfähigkeit im Brandfall anzuwenden.

Häufig werden die Tragfähigkeitsnachweise im Brandfall mit den vereinfachten Rechenverfahren für Stahlbauteile gemäß DIN V ENV 1993-1-2 geführt. Hierbei erfolgt die Brandschutzbemessung auf der Grundlage von Gebrauchsformeln, die von vereinfachten Annahmen hinsichtlich der Temperaturverteilung und der Materialeigenschaften ausgehen.

Die Ermittlung der Bauteiltemperatur erfolgt auf der Grundlage von Brandsimulationen oder analy-tischen Brandmodellen. Hierbei sollte der Bemessungsbrand den denkbar ungünstigsten Brandverlauf abdecken.

Zur Ermittlung der Beanspruchung der Bauteile müssen die Schnittgrößen für die außergewöhnliche Bemessungssituation berechnet werden. Hierbei ist darauf zu achten, dass es im Brandfall zu außergewöhnlichen Belastungen „Ad” infolge von Trümmer- und Anprallasten, durch einstürzende Gebäudeteile oder durch das Inventar kommen kann.

Die veränderten Verformungs- und Festigkeitseigenschaften von Stahl werden durch temperaturabhängige Abminderungsfaktoren berücksichtigt.

Querschnitte werden in Querschnittsklassen eingeordnet, um das lokale Beulen zu berücksichtigen, und dementsprechend das Verfahren zur Berechnung der Beanspruchbarkeit fest zu legen.

Die Ermittlung der Beanspruchbarkeit im Brandfall erfolgt analog zu den Nachweisen für die “kalte” Bemessung. Jedoch sind Abminderungsfaktoren und veränderte Teilsicherheitsbeiwerte zu berücksichtigen.

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