Nutzung der Membranwirkung von Verbundträger-Decken-Systemen im Brandfall

Projektbeschreibung

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll das Tragverhalten von brandbeanspruchten Verbundträger-Decken-Systemen im Brandfall erforscht werden. Unter Verbundträ-ger-Decken-System ist hier und im Folgenden die Gesamtheit aus Decke, Haupt- und Nebenträgern zu verstehen. Um die maßgebenden Effekte numerisch sicher simulieren zu können, werden die Modelle durch Experimente validiert. Mit den numerischen Modellen werden Parameterstudien innerhalb baupraktisch relevanter Bereiche durchgeführt. Auf der Grundlage dieser Studien werden vorhandene vereinfachte Ansätze von Bailey verbessert.

Im Eurocode 4 wird zwar ein vereinfachtes Nachweisverfahren für die brandschutztechnische Bemessung von Stahlverbunddecken beschrieben, dieses Verfahren berücksichtigt jedoch lediglich das einachsige Tragverhalten von Stahlverbunddecken. Zudem ist die Verbundwirkung zwischen Stahlprofilblech und Beton im Brandfall unzureichend beschrieben. Das Gesamttragverhalten des Verbundträger-Decken-Systems im Brandfall, also die Bildung des Membranspannungszustandes und der teilweise Ausfall von Stahlverbundträgern werden nicht behandelt. Daher sind in der Regel alle Verbundträger mit zusätzlichem Brandschutz auszuführen. Ziel ist es, diesen Mangel zu beheben.

Ferner ist das Verformungsverhalten der Verbundträger-Decken-Systeme von großem Interesse. Sehr große Durchbiegungen der Decke sind dann als kritisch zu bewerten, wenn dadurch raumabschließende Bauteile beschädigt werden könnten und somit der Raumabschluss für den Brandfall nicht mehr gegeben wäre. Für diese Anforderung sind die auftretenden Verformungen im Brandfall durch das Berechnungsverfahren quantitativ zu beschreiben.

Daher soll auf der Grundlage vorhandener Arbeiten die Interaktion zwischen der Decke und den Stahlverbundträgern im Brandfall ganzheitlich analysiert werden. Durch die Erstellung von Anwendungshilfen, Konstruktionsregeln und die Ausarbeitung von Beispielen soll die Anwendung der Methode zusätzlich erleichtert und die Akzeptanz bei den bemessenden Ingenieuren vergrößert werden. Diese Nachweisebene erlaubt gegenüber dem aktuellen Normungsstand eine erheblich verbesserte Wirtschaftlichkeit von brandbeanspruchten Verbundträger-Decken-Sys-temen bei vertretbarem Planungsaufwand.

Vertragspartner

• Institut für Stahlbau, Leibniz Universität Hannover
• Lehrstuhl für Metallbau, Technische Universität München