Für die rechnerische Bewertung der Tragfähigkeit von Stahlbauten im Brandfall ist eine genaue Kenntnis des mechanischen Materialverhaltens unter erhöhter Temperatur erforderlich. Der EUROCODE 3-1-2 (2010) stellt für die Baustahlsorten S235 bis S460 einheitliche Spannungs-Dehnungsbeziehungen bis 1200 °C zur Verfügung. Für die hochfesten Feinkornbaustähle S460 existieren diesbezüglich jedoch nur sehr wenige und stark voneinander abweichende Versuchsergebnisse. Die im Brandfall auftretenden Kriechdehnungen werden im Rahmen des Bemessungskonzeptes nach EUROCODE 3-1-2 (2010) grundsätzlich nicht explizit berücksichtigt, sondern sind in den instationär ermittelten Werkstoffgesetzen implizit enthalten. In dieser Arbeit werden zunächst durch umfangreiche experimentelle Untersuchungen an zahlreichen handelsüblichen hochfesten Feinkornbaustählen S460 umfassende Daten hinsichtlich des mechanischen Hochtemperaturverhaltens dieser Stahlsorte gewonnen. Die aus instationären Warmkriechversuchen konstruierten Spannungs-Dehnungsbeziehungen werden getrennt für die Lieferzustände N und M - analytisch formuliert. Anschließend wird, ausschließlich unter Verwendung der Ergebnisse instationärer Warmkriechversuche mit unterschiedlichen Aufheizgeschwindigkeiten, ein empirisches Kriechgesetz entwickelt, das eine Erweiterung des Kriechgesetzes von DORN 1955 auf den tertiären Kriechbereich darstellt. Es ermöglicht die integration der infolge des tatsächlichen Temperaturverlaufs im Bauteil auftretenden Kriechdehnungen in die Spannungs-Dehnungs-Beziehungen und somit deren exakte Berücksichtigung bei der Brandbemessung. Anband von nichtlinearen Traglastberechnungen werden die Auswirkungen der gewonnenen Ergebnisse auf die rechnerische Tragfähigkeit von Stützen aufgezeigt. Auf der Grundlage metallographischer Untersuchungen, die sich mit dem mechanischen Verhalten der Versuchsmaterialien in Beziehung setzen lassen, werden Empfehlungen hinsichtlich der Optimierung des mechanischen Verhaltens von S460 im Brandfall erarbeitet.

The knowledge of the mechanical behaviour of structural steel at elevated temperatures is essential for the calculation of the load-carrying capacity of steel structures in case of fire. In the EUROCODE 3-1-2 (2010) stress-strain relationships up to 1200 °C are provided which are uniform for steel grades from S235 to S460. However, for the high strength fine grain structural steel S460 only very few and widespread test results exist. Creep strain developing in the course of a fire can, according to the design concept of EUROCODE 3-1-2 (2010), not be considered explicitly. It is implicitly included in the constitutive equations which were derived from transient tests. By means of an extended test programme, comprising numerous cornmercial high strength fine grain S460 steels, a large quantity of data is gained concerning the mechanical high-temperature behaviour of this particular steel type. The stress-strain relationships are constructed from the results of transient tests and expressed analytically, differentiating between the two delivery conditions N and M. Subsequently an empirical creep law is developed using exclusively the results of transient tests with different heating rates. It is based on the creep law proposed by DORN 1955 but comprises in addition the tertiary creep stage. It allows for the integration of the actual creep strain - arising from the individual temperature proflle of a structural member - in the stress-strain relationships and with it the exact consideration of creep in fire design. The influence of the gained results on the load-bearing capacity of columns is pointed out by means of nonlinear limit load calculations. Based on metallographic investigations of the tested materials and their corresponding mechanical behaviour, recommendations are worked out concerning an improved performance of S460 in case of fire.