Brandschutznachweis in RFEM 6
In RFEM 6 ist es möglich, die Brandschutzkonfiguration für die Stahlbemessung mit den in Bild 1 gezeigten Tabellen zu definieren und die außergewöhnliche Bemessungssituation für die Brandschutzbemessung zu verwenden. Die maßgebende Einwirkung dieser Bemessungssituation wird dann mit der Tragfähigkeit für Brandtemperatur verglichen, woraus ein Nachweisverhältnis resultiert, das kleiner als 1 sein muss, damit der Nachweis erfüllt ist. Der Bemessungswert der Beanspruchbarkeit ergibt sich durch die Abminderung der Streckgrenze infolge der erhöhten Temperatur, wobei der Abminderungsfaktor von der Stahltemperatur θa zum Ende der erforderlichen Feuerwiderstandsdauer abhängt und gemäß [1], Tabelle 3.1. interpoliert wird.
Bemessungsparameter für den Brandschutz in RFEM 6
Die Bemessungsparameter für den Brandschutz in RFEM 6 können in der in Bild 2 dargestellten Maske angepasst werden. Soll die Endtemperatur analytisch definiert werden, sind die erforderliche Feuerwiderstandsdauer und das Analyse-Zeitintervall festzulegen.
Die Stahltemperatur θa zum Ende der erforderlichen Feuerwiderstandszeit tf,erf ergibt sich durch Berechnung der Temperaturerhöhung für den Stahl Δθa zu jedem Analysezeitraum nach Formel 8. Die Stahltemperatur für den nächsten Zeitschritt ergibt sich aus der Summe der Stahltemperatur des vorhergehenden Schritts und der Erwärmung Δθa bis zum Zeitpunkt t, wo sich die maßgebende Stahltemperatur ergibt.
[1] (4.25)
Mit:
ksh - Korrekturfaktor zur Berücksichtigung des Abschattungseffekts
Am/V - Profilfaktor (gibt das Verhältnis der ungeschützten Oberfläche zum Volumen wieder)
ca - Spezifische Wärmekapazität
ρa - Dichte von Stahl
Δt - Intervall für den Zeitschritt
hnet,d - Netto-Wärmestrom
Die Bemessungsparameter, die die Berechnung der Endtemperatur beeinflussen, sind in der in Bild 2 dargestellten Brandschutzkonfiguration zu ermitteln. Die Anzahl der brandbeanspruchten Querschnittsseiten ist daher festzulegen, da diese die Ermittlung der Querschnittsbeiwerte nach [1] , Tabellen 4.2 und 4.3 beeinflusst.
Als nächstes ist die Temperaturkurve zur Ermittlung der Gastemperatur auszuwählen. Es stehen drei Kurven zur Auswahl: die Einheitstemperatur-Kurve (ETK), die Außenbrandkurve und die Hydrocarbon-Brandkurve (Bild 3 bis Bild 5). Aus diesen Diagrammen kann das Programm die Gastemperatur ermitteln.
Der Konfigurationsfaktor, die Emissivität des Stahlstabes und die Brandemission als Faktoren für die Nettoflussermittlung nach [1] und [2] sind programmseitig voreingestellt, können aber vom Anwender an die Gegebenheiten angepasst werden. Der günstige Effekt des Feuerverzinkens von Bauteilen kann auch bei der Ermittlung der Stahltemperatur berücksichtigt werden, indem die Option "Verzinkte Oberfläche des Stabs aus Kohlenstoffstahl" ausgewählt wird. In der Regel wird der untere Oberflächenemissionsgrad der verzinkten Oberfläche εm,lim bis zur Grenztemperatur berücksichtigt. Bei höheren Temperaturen hingegen wird das Oberflächenemissionsvermögen des Kohlenstoffstahls (εm) angerechnet.
Sollen die Stahlbauteile gegen die Brandeinwirkung geschützt werden, sollte der Anwender eine neue Brandschutzkonfiguration anlegen und diesen Bauteilen zuweisen. Die Brandschutzparameter wie Schutztyp, Einheitsmasse, Wärmeleitfähigkeit, spezifische Wärme und Dicke des Schutzes können einfach definiert werden, wie in Bild 6 dargestellt. Auf diese Weise lassen sich verschiedene Brandschutzkonfigurationen definieren und unterschiedlichen Bauteilen zuordnen. Diese Konfigurationen können sich nicht nur in Bezug auf die Schutzparameter, sondern auch in Bezug auf alle anderen oben erwähnten Brandschutznachweisparameter unterscheiden.
Falls die Endtemperatur bevorzugt manuell und nicht wie im vorhergehenden Text beschrieben analytisch definiert werden soll, kann dies wie in Bild 7 dargestellt erfolgen.
Ausnutzungen im Hinblick auf den Brandschutz
Nach der Berechnung der Stahlbemessung wird die Ausnutzung der Stäbe hinsichtlich des Brandschutzes wie in Bild 8 dargestellt in die Ergebnistabelle übernommen. Auch die Nachweisdetails mit dem Hinweis auf die für den Nachweis verwendeten Gleichungen und Tabellen können angezeigt werden (Bild 9).
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