Simplified calculation methods for reinforced concrete columns in case of fire in the new EN 1992-1-2

Autor: Juri Strickler
Sprache: Englisch

Kurzfassung

Für die Bemessung von Stahlbetonstützen im Brandfall stehen im Allgemeinen vier Näherungsstufen zur Verfügung: tabellarische Bemessungsdaten, vereinfachte Rechenverfahren, allgemeine Rechenverfahren (oft in FE-Analysen umgesetzt) und Versuche. Die EN 1992-1-2 enthält insgesamt drei verschiedene vereinfachte Rechenverfahren zur Bestimmung der Tragfähigkeit von Stützen im Brandfall unter Normalkraft. Mit dem Corrigendum des Anhang C (2019) wird eine weitere Methode mit Potenzial für eine weitere Anwendung vorgeschlagen. In der neuen EN 1992-1-2 (in Überarbeitung 2017-2021) sollte die Anzahl der vereinfachten Rechenverfahren im Sinne der Benutzerfreundlichkeit reduziert werden.
Das Tragverhalten einer Stahlbetonstütze im Brandfall ist durch einen temperaturbedingten Verlust an Festigkeit und Steifigkeit von Beton und Stahl sowie durch thermische Dehnungen gekennzeichnet. Die Verminderung der Materialeigenschaften von Stahl ist aufgrund der diskreten Position der Bewehrung leicht zu berücksichtigen, während die Verminderung der Festigkeit und Steifigkeit der Beton-Querschnittsfläche schwieriger zu erfassen ist, insbesondere mit einem vereinfachten Rechenverfahren.
In dieser Masterarbeit wurde eine umfangreiche parametrische Studie mit mehr als 300'000 praktisch möglichen Stützenkonfigurationen durchgeführt, um das beste vereinfachte Rechenverfahren vorzuschlagen, das in der zukünftigen EN-1992-1-2 implementiert werden soll. Im Rahmen dieser parametrischen Studie wurde eine Matlab-Implementierung entwickelt, die alle verfügbaren vereinfachten Rechenverfahren berücksichtigt und ihre Sensitivität gegenüber Anpassungen prüft. Die parametrische Studie zeigte, dass vereinfachte Bemessungsmethoden, die derzeit in EN 1992-1-2 verfügbar sind, für brandbeanspruchte Stützen aus Stahlbeton weitgehend unkonservative Ergebnisse liefern. Die Refined Zone Method (Grundlage des Corrigendums des Anhangs C der EN 1992-1-2) liefert jedoch im Vergleich zu allgemeinen Berechnungsverfahren sowie im Vergleich zu Versuchen zuverlässige und sichere Ergebnisse.