Bewertung des Feuerwiderstandes von Stahlkonstruktionen mit reaktiven Brandschutzsystemen unter Berücksichtigung des Alterungsverhaltens

Die angestrebten Forschungsergebnisse sollen eine Erweiterung der Prüfverfahren zur Bewertung des Alterungsverhaltens von RBS für eine Nutzungsdauer von mehr als 10 Jahren bereitstellen. Darüber hinaus wird auf systematisch-wissenschaftlicher Basis die Eignung der derzeit angewandten Kurzzeit-Bewitterungsversuche für die Abbildung des realen Alterungsverhaltens von RBS untersucht. Zur Bewertung der Langzeitstabilität von RBS fehlt es an einem physikochemischen Modell der Kinetik des Abbaus und somit auch der wissenschaftlich-systematischen Beschreibung der Degradation der Brandschutzeigenschaften. Für die Alterung von RBS kann generell jedoch von der Abnahme der für die Intumeszenz funktionsrelevanten Bestandteile durch chemische Alterung ausgegangen werden. Durch die Variation der RBS-Zusammensetzung wird die chemische Alterung der Bestandteile simuliert und der Einfluss auf die Brandschutzwirkung charakterisiert. Durch die Aufklärung dieser Struktureigenschaftsbeziehung anhand von ausgewählten Systemen sollen so wesentliche Charakteristika der Alterung von RBS beschrieben werden. Des Weiteren ist zu untersuchen, inwieweit im Labor durchgeführte Kurzzeit-Bewitterungsversuche und die dort zugrunde gelegten Bedingungen dazu geeignet sind, um eine Mindestlebensdauer am Bauwerk eingesetzter RBS zu bewerten. Hierzu werden Kleinproben in Brandversuchen getestet. Um das thermo-mechanische Verhalten von Stahlbauteilen mit einem gealterten RBS im Brandfall beurteilen zu können, werden zudem zwei von den Antragstellern entwickelte Simulationsmethoden um den Aspekt der Alterung erweitert. Basierend auf den experimentellen und numerischen Ergebnissen werden Empfehlungen zur Gestaltung eines Prüfkonzeptes für den Nachweis der Alterungsbeständigkeit von RBS für mehr als 10 Jahre erarbeitet. Darüber hinaus sollen mittels numerischer Simulationen die methodischen Voraussetzungen zur Berechnung des Erwärmungs- und Tragverhaltens von Stahl-konstruktionen mit gealterten RBS geschaffen werden. Exemplarisch werden hierfür anhand von Laboruntersuchungen die thermischen Materialkennwerte zweier Modell-RBS für den nicht gealterten sowie den künstlich durch Kurzzeit-Bewitterungs-versuche gealterten Zustand bestimmt. Die Festlegung der Zusammensetzung der beiden Modell-RBS erfolgt zu Beginn des Projektes in Abstimmung mit dem projektbegleitenden Ausschuss (PA). Basierend auf den numerischen Berechnungen wird eine Verfahrensweise entwickelt, wie sich die Feuerwiderstandsdauer einer Stahlkonstruktion mit gealtertem RBS prognostizieren lässt.

Beteiligte Institute:

• Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM, Berlin)
• Institut für Stahlbau