Beschreibung
P 1162 – Mindestverdübelung von Verbundträgern bei Brand
Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden die Auswirkungen von erhöhten Temperaturen auf die Verbundfuge eines Verbundträgers im Brandfall untersucht. Mit Hilfe der Forschungsergebnisse soll die sichere Anwendung der Teilverbundtheorie für Verbundträger im Brand ermöglicht werden. Hierfür wurden die Grenzen der Anwendung einer reduzierten Verdübelung im Brandfall, insbesondere ein Mindestverdübelungsgrad gesucht.
Untersucht wurden neben der Einheits-Temperaturzeitkurve als thermische Einwirkung auch Naturbrandkurven. Hierfür erfolgte auf Basis typischer Anwendungsbereiche der Verbundbauweise die Bestimmung möglicher Brandszenarien und die Berechnung thermischen Einwirkungen auf Verbundträger. Es wurden vier Großbrandversuche mit jeweils zwei 9 m langen Verbundträgern durchgeführt. Im Rahmen der experimentellen Untersuchung wurde der Längsschlupf in der Verbundfuge, die vertikalen Verformungen und die Temperaturen des Stahlträgers, des Betongurts sowie die Kerntemperatur der Kopfbolzendübel aufgenommen. Mit Hilfe des FE-Programms Abaqus (1)wurden detaillierte Volumenmodelle erstellt und mit den Ergebnissen der Brandversuche validiert. Mit diesen Modellen erfolgte die Durchführung einer umfangreichen numerischen Untersuchung mit mehreren Parameterstudien.
Mit Hilfe der numerischen und experimentellen Untersuchungen konnte eine Vielzahl von Einflüssen auf die Verbundfuge im Brandfall beschrieben und bewertet werden. Wichtige Ergebnisse sind hierbei die Identifizierung dreier Effekte von erhöhten Temperaturen auf die Verbundfuge, die Eingrenzung maßgebenden Lastkombination auf den Verbundträger im Brandfall, sowie Aussagen über eine Vielzahl maßgebender Einflüsse auf den maximalen Schlupf der Verbundfuge. Hierzu gehören die Steifigkeit der Verbundfuge, der Verdübelungsgrad des Verbundträgers sowie das Verhältnis zwischen der Betonzugfestigkeit und der Schubtragfähigkeit der Verbundfuge. Zum Abschluss werden praxisorientierte Bemessungsgleichungen sowie Grenzen zur sicheren Anwendung der Teilverbundtheorie bei Verbundträgern im Brandfall angegeben.
Veröffentlichung:
2019
Autoren:
Prof. Dr.-Ing. M. Mensinger, Dr.-Ing. S. Pfenning, Prof. Dr.-Ing. J. Zehfuß
