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Brandschutznachweise von Bauteilen - Heißbemessung Dr.-Ing. Jochen Zehfuß Niederlassungsleiter Hamburg hhpberlin Ingenieure für Brandschutz GmbH
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[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],hhpberlin – Das Unternehmen Der Berliner Hauptbahnhof Die Geschäftsführung von hhpberlin – Margot Ehrlicher, Karsten Foth und Stefan Truthän
Kompetenzen ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Brandschutz- konzepte Ingenieur- methoden Bau- begleitung Brandschutz- dokumente
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Referenzen  Bundeskanzleramt, Berlin Allianz Arena, München Hauptbahnhof, Berlin
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Einführung ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Brandschutzbemessung in der Praxis
Einführung => Optimierung des Brandschutzes
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Temperaturabhängige Querschnittsverkleinerung Eurocodes w a z b/2 a z a z b´ a z a z h´ b/2 w h k c  (  )  für Beton w   1
Tragfähigkeitsberechnung Eurocodes h' b b' h a z a z a z F c,fi  (t) = y·b'·k c (  c )·f ck z y Nachweisgleichung: R d,fi (t) = F s,fi (t) · z    M sd,fi  = E d,fi F s,fi  (t) = A s ·k s (  s )·f yk
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Stufe 3 – Allgemeines Rechenverfahren Eurocodes T 1 T 2 T 3  
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DIN EN 1991-1-2 Naturbrandverfahren Neuheit für Eurocode 1 Teil 1-2:  Im NA werden die Naturbrandverfahren grundsätzlich erlaubt !
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Naturbrandverfahren Brandlast Material Masse Ort im Brandraum Stapeldichte Ventilation Öffnungsfläche und -höhe Zwangsluftzufuhr Entlüftung Brandraum Geometrie thermische Eigen-schaften der um-gebenden Bauteile
Wärmefreisetzungsrate Naturbrandverfahren t 1 t 2 t 3 Entwick-lungs-phase Vollbrandphase Abklingphase 70% der Brandlast verbrannt
Vereinfachtes Modell für Vollbrände  Naturbrandverfahren Korrelation des zeitlichen Verlaufs T 2 t 2 T 3 t 3 T 1 t 1 Heißgastemperatur-zeitkurve Wärmefrei-setzungsrate
Naturbrandverfahren Parametr. Temperaturzeitkurven nach NA Anhang AA
Naturbrandverfahren ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Lokale Brände Verfahren nach DIN EN 1991-1-2 Anhang C
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Naturbrandverfahren – Sicherheitskonzept
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Ausführungsbeispiele farm3.static.flickr.com
Ausführungsbeispiel - Eurobahnhof Eurobahnhof Saarbrücken Anwendung Vereinfachtes Naturbrandmodell  nach NA Anhang AA farm3.static.flickr.com
9 Raumgeometrie Decke Büro Pos. 7.03 Ausführungsbeispiel - Eurobahnhof 3 4 5 6 7 8 A B C
Energiefreisetzungsrate / Temperaturzeitverlauf Ausführungsbeispiel - Eurobahnhof
Temperaturverteilung Ausführungsbeispiel - Eurobahnhof
Durchbiegung und Momentenverlauf Ausführungsbeispiel - Eurobahnhof
Ausführungsbeispiel - BBI Flughafen Berlin-Brandenburg International BBI Anwendung  Vereinfachtes  Naturbrandmodell nach DIN EN 1991-1-2  Anhang C © gmp Architekten, JSK International, Visualisierung: Archimation / Berliner Flughäfen
Stützen Terminalhalle Ausführungsbeispiel - BBI ©gmp Architekten, JSK International, Visualisierung: Archimation / Berliner Flughäfen
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Bemessungs-Brandszenario  & Bemessungsbrand Ausführungsbeispiel - BBI
Zwei maßgebliche Bauteilquerschnitte H = 0,83 m (oberhalb Lasteinleitungssteifen)    = 0,32  => T crit  = 654°C H = 0,60 m (Bereich Lasteinleitungssteifen)    = 0,25  => T crit  = 691°C Brandschutzbemessung Ausführungsbeispiel - BBI
Temperaturzeitverlauf nach Heskestad (EC 1-1-2 Anhang C) Ausführungsbeispiel - BBI
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Ausführungsbeispiel – AEZ-Garage Garage Alstertal-Einkaufszentrum  in Hamburg Anwendung  Allgemeines Naturbrandmodell und Allgemeines Rechenverfahren
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Erfahrungen (Brandversuche) PKW-Brände in Garagen Ausführungsbeispiel – AEZ-Garage Literatur-stelle Art Anzahl brennen-der Kfz Abstand Fahrzeuge [cm] Zeitpunkt Feuerüber-schlag [min] Max. Tempe-ratur [°C] Energie-freisetzung [MW] Gesamte Energie [GJ] Typ Garage vfdb4/97 Real-brand/ Sim. 3 50 – 80 10 650 (HG) 950 (Pl) ca. 7,0 MW für 3 Kfz - geschl. vfdb4/ 2000 Versuch 2 40 - 80 12 - 57 700-780 (HG) 950-1000 (Pl) 3,7 – 4,6 MW pro Kfz 3,1-8,0 geschl. [5] Simul-ation 3 - 10 900 ca. 14,5 MW für 4 Kfz 6,0-9,5 geschl. [4] Versuch 3 - - 650-850 3,0-6,0 MW - offen [1] Versuch 1 - 15 650-800 ca. 2 MW 3,0-3,9 offen
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Heißbemessung

Hinweis der Redaktion

  1. Im Folgenden soll die Entstehung von Zwangspannungen bei in das Gesamttragwerk eingebetteten Bauteilen erläutert werden, die sich nicht frei verformen können. Rote Linie: Temperaturverteilung über den Querschnitt zu einem bestimmten Zeitpunkt. Blau Linie: affin dazu die thermische Dehnung Mit der schwarzen Linie werden die sich ausbildenden Dehnungen Epsilon dargestellt (vergleichbar mit den gemessenen Dehnungen im Versuch) Die Differenz zwischen Epsilon und epsilon thermisch ergibt die durch die Behinderung der freien Verformbarkeit erzeugte spannungserzeugende Dehnung. Temperaturverteilung über Querschnitt nach 60 Minuten Affin zum Temperaturverlauf thermische Dehnung. Spannungserzeugende Dehnung Im Untergurt Erreicht sowohl im Feld als an der Stütze nach 60 Minuten die Prop.-grenze, die durch Erwärmung abfällt. Im Obergurt wird nach 60 Minuten
  2. ...Ein natürlicher Brand kann i.a. in 3 Phasen unterteilt werden. Brandentw.-phase (quadrat. Ansatz) Vollbrandphase RHR verläuft konstant wird durch das maximum begrenzt Wenn 70% der Brandlast aufgezehrt sind tritt Abklingphase ein, in der die RHR linear abfällt, bis ges. Brandlast verbrannt Das Integral der RHR (Fläche unter Kurve) gibt die Menge der verbrannten Brandlast wieder
  3. In diesem Diagr. wird die zeitl. Korrelation zwischen RHR und der mit Hilfe eines Wärmebilanzmodell (Zonenmodell) berechneten Heißgastem.-Zeitkurve deutlich. Sachverhalt wiederholt sich bei anderen Konfigurationen. ... Rechts ist die Energiefreisetzungsrate und auf der linken Achse die Temperatur über der Zeit aufgetragen. Korrelation muss ja auch so sein, da RHR die freigesetzte Energie vorgibt, die in Temp. Umgesetzt wird Beide Kurven können durch 3 charakt. Punkte zu den Zeitpunten t1, t2 und t3 gekennzeichnet werden an den sich die Steigung der Kurven ändert. Die Ableitung der Realbrandkurven von der Heißgastemp.-kurve erfolgte durch die Bestimmung der zugehörigen Temp.-Werte Groß T1,T2,T3