Systematic analysis of RC members under fire conditions

Autor: Ken Zumstein
Sprache: Englisch

Kurzfassung

Im Allgemeinen bietet Beton aufgrund seiner geringen Wärmeleitfähigkeit und seiner hohen spezifischen Wärmekapazität ein guter Schutz gegen Brandbeanspruchung. Daher ist die Brandbemessung in den meisten Fällen sehr einfach unter Verwendung tabellarischer Bemessungsdaten. Die tabellarischen Bemessungsdaten definieren Mindestabmessungen in Abhängigkeit von erforderlichen Feuerwiderstandsklassen.
In der Schweiz werden Stahlbetonstützen in der Regel mit Hochleistungsbeton und einem relativ hohen Bewehrungsgrad (oft ρ > 4%) vorfabriziert. Für die Festlegung der in den tabellarischen Bemessungsdaten aus den aktuellen Normen angegebenen Werte wurden jedoch im Allgemeinen normalfester Beton sowie Bewehrungsgrade ρ < 4% verwendet.
Seit 2013 haben Schweizer Fertigteilunternehmen umfangreiche experimentelle Untersuchungen mit brandbeanspruchten hochfesten Fertigteilstützen durchgeführt. Nach der Entwicklung von Rezepturen für Hochleistungsbeton (HPC) zur Vermeidung von Abplatzungen wurden sowohl zahlreiche Stützenstümpfe (mehr als 84 am MPFA Leipzig) als auch belastete Stützen im Originalmassstab für verschiedene Konfigurationen unter Brandbelastung getestet. Diese Versuche wurden mit den in der Schweizer Norm "SIA 262:2013" und in der Europäischen Norm "SN EN 1992-1-2:2004" enthaltenen tabellarischen Methoden sowie mit allgemeinen Rechenverfahren (implementiert in der kommerziellen Software von Cubus AG) ausgewertet. Es konnte gezeigt werden, dass unter Bemessungsannahmen, d.h. unter Berücksichtigung von Langzeiteffekten und minimalen, in den aktuellen Normen definierten Exzentrizitäten, der berechnete Tragwiderstand im Vergleich zu den Versuchsergebnissen meist konservative Ergebnisse liefert.
In weiteren Parameterstudien unter Verwendung allgemeiner Rechenverfahren, basierend auf den Ergebnissen der oben erwähnten Versuchsergebnisse, ergänzt mit älteren Versuchsergebnissen und mit fiktiven Stützen, wurden verschiedene Stützenkonfigurationen untersucht, um so ihre Empfindlichkeit gegenüber Abplatzungen zu prüfen. Unter der Annahme einer abgeplatzen Schicht wurden die entscheidenden Parameter und Grenzen der in der SIA 262 tabellarisch aufgeführten Bemessungsgrundlagen für Hochleistungsbeton ermittelt.