Die Einhaltung von Bauvorschriften wie dem Eurocode ist unerlässlich, um die Sicherheit, Stabilität und Nachhaltigkeit von Gebäuden und anderen Strukturen zu gewährleisten. Die Numerische Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics), kurz CFD, spielt dabei eine entscheidende Rolle, indem sie das Verhalten von Flüssigkeiten simuliert, Bemessungen optimiert sowie Architekten und Ingenieuren dabei hilft, die Anforderungen des Eurocodes in Bezug auf Windlastanalyse, natürliche Lüftung, Brandsicherheit und Energieeffizienz zu erfüllen. Durch die Integration von CFD in den Planungsprozess können Fachleute sichere, effiziente und vorschriftenkonforme Gebäude erstellen, die den höchsten Bau- und Design-Standards in Europa entsprechen.
Mit dem Add-On Stahlbemessung bemessen Sie Stahlbauteile für den Brandfall nach den einfachen Bemessungsverfahren aus Eurocode 3. Die Bauteiltemperatur zum Nachweiszeitpunkt kann dabei automatisch nach den in der Norm angegeben Temperaturzeitkurven ermittelt werden. Neben der Berücksichtigung von Brandschutzverkleidungen ist es für Sie auch möglich, die vorteilhaften Eigenschaften der Feuerverzinkung zu berücksichtigen.
Stahl hat schlechte thermische Eigenschaften für den Brandschutz. Die Wärmeausdehnung bei steigender Temperatur ist im Vergleich zu anderen Baustoffen sehr hoch und kann bei Normaltemperatur zu Effekten führen, die aufgrund von Zwangsbeanspruchungen im Bauteil vorhanden waren.Mit steigender Temperatur nimmt die Duktilität des Stahls zu, hingegen seine Festigkeit ab. Da Stahl bei einer Temperatur von 600 °C 50 % seiner Festigkeit einbüßt, ist es wichtig, die Bauteile vor Brandeinwirkungen zu schützen. Bei geschützten Stahlbauteilen kann die Feuerwiderstandsdauer aufgrund des verbesserten Erwärmungsverhaltens erhöht werden.
Die Stahlbetonbemessung für den Brandfall erfolgt nach dem vereinfachten Verfahren gemäß EN 1992-1-2 Abschnitt 4.2. Dabei wird die im Anhang B.2 beschriebene "Zonenmethode" benutzt: Der Querschnitt wird in eine Anzahl paralleler Zonen gleicher Dicke unterteilt und deren temperaturabhängige Druckfestigkeit ermittelt. Die reduzierte Tragfähigkeit bei Brandeinwirkung wird so durch einen verkleinerten Bauteilquerschnitt mit abgeminderten Festigkeiten abgebildet.
Im Zusatzmodul RF-/STAHL EC3 ist es möglich, eine Brandbemessung für Stahlbauteile durchzuführen. Dabei wird der vereinfachte Nachweis über eine iterative Ermittlung der Stahltemperatur zu einem bestimmten Zeitpunkt geführt.
In diesem Fachbeitrag soll eine Pendelstütze mit einer mittig angreifenden Normalkraft mit Hilfe des Zusatzmoduls RF-/STAHL EC3 nach EN 1993-1-2 nachgewiesen werden. Hierfür wird der nationale Anhang von Deutschland verwendet.
Mit RF-/STAHL EC3 können in RFEM beziehungsweise RSTAB nominelle Temperatur-Zeit-Kurven verwendet werden. Es sind die Einheitstemperatur-Kurve (ETK), die Außenbrandkurve und die Hydrocarbon-Brandkurve implementiert. Zudem besteht auch im Programm direkt die Möglichkeit, eine Stahlendtemperatur vorzugeben.
Der Brandschutznachweis kann in RF-/STAHL EC3 nach EN 1993-1-2 geführt werden. Die Bemessung erfolgt nach dem vereinfachten Berechnungsverfahren auf der Tragfähigkeitsebene. Als Brandschutzmaßnahmen können Bekleidungen mit verschiedenen physikalischen Eigenschaften gewählt werden. Es stehen die Einheits-Temperaturzeitkurve, Außenbrandkurve sowie die Hydrokarbon-Brandkurve für die Ermittlung der Gastemperatur zur Auswahl.
Mit RF‑/STAHL EC3 können in RFEM beziehungsweise RSTAB nominelle Temperaturzeitkurven verwendet werden. Dabei sind die ETK, die Außenbrandkurve und die Hydrocarbon-Brandkurve im Programm implementiert. Das Modul kann aus diesen Temperaturverläufen die Temperatur im Stahlquerschnitt berechnen und im Anschluss die Brandbemessung mit den ermittelten Temperaturen durchführen. Nachfolgend soll das thermische Verhalten des Werkstoffes Stahl erläutert werden, da dieses direkt in die Berechnung der Bauteiltemperaturen in RF‑/STAHL EC3 eingeht.
Mit RF-/STAHL EC3 können in RFEM oder RSTAB nominelle Temperaturzeitkurven verwendet werden. Dabei sind die ETK, die Außenbrandkurve und die Hydrocarbon-Brandkurve im Programm implementiert. Das Zusatzmodul kann aus diesen Verläufen die Temperatur im Stahlquerschnitt berechnen und damit die Brandbemessung durchführen. Nachfolgend wird das Verhalten von geschützten und ungeschützten Stahlquerschnitten erläutert.
Mit RF-/STAHL EC3 können in RFEM beziehungsweise RSTAB nominelle Temperaturzeitkurven verwendet werden. Es sind die Einheitstemperatur-Kurve (ETK), die Außenbrandkurve und die Hydrocarbon-Brandkurve implementiert. Zudem besteht auch im Programm direkt die Möglichkeit, eine Stahlendtemperatur vorzugeben. Diese Stahltemperatur kann beispielsweise mit einer parametrischen Temperatur-Zeit-Kurve berechnet worden sein, wie diese im Anhang der DIN EN 1992-1-2 vorhanden ist. Nachfolgend sind die unterschiedlichen Brandbeanspruchungen erläutert.
Die Norm gibt für ungeschützte I-Profile im Kapitel 4.2.5.1 (2) zur Berücksichtigung des Abschattungseffektes den Korrekturfaktor ksh nach Formel 4.26a an. Hier wird ein Term [Am/V]b verwendet. Dieser Profilfaktor beinhaltet Am, den das Profil umschließenden Kasten (Index b = boxed). Bei einer dreiseitigen Brandbelastung (Träger unter massiver Decke eingebaut) ist bei der Ermittlung von [Am/V]b die nicht beflammte Flanschfläche nicht zu berücksichtigen.
RF-/STAHL EC3 erledigt für Stäbe die Klassifizierung, Querschnittsnachweise, Gebrauchstauglichkeitsnachweise und Brandschutznachweise. Das Programm gibt für jeden Nachweis die dafür nötigen Werte und Kennzahlen mit einem Hinweis auf die jeweilige Normstelle in einer Tabelle aus. Damit man die Zusammenhänge der verschiedenen Nachweise besser erkennen kann, wird am Ende der Tabelle die finale Bemessungsgleichung mit allen Termen ausgegeben.