A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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Nachweisführung für Holzrahmenkonstruktionen mit einer Feuerwiderstandsdauer von 90 Minuten anhand Finite-Elemente-Simulationen
Im Bauwesen sind in vielen Bereichen Nachweise erforderlich, um die Leistungen von Bauteilen, Systemen oder des Gebäudes zu bescheinigen. Brandschutznachweise können dabei in zwei unterschiedlichen Bereichen angefertigt werden. So können Brandrisiken, -gefahren oder -verläufe Bestandteil solcher Nachweise sein, aber auch Personenströme oder die allgemeine Erfüllung der Schutzziele durch die vorhandenen oder vorgesehenen Maßnahmen. Damit die Nachweisverfahren ein größtmögliches Maß an Genauigkeit bieten, müssen diese die Abläufe von Bränden und deren Wirkung auf die Bauteile und Baustoffe so genau wie möglich berücksichtigen. Jedes Nachweisverfahren ist daher mit den neuen Erkenntnissen über Brandverläufe und Temperaturentwicklungen zu validieren. Die Art der Nachweisführung ist dabei ebenso vielfältig wie der Gegenstand, für den diese erfolgt. Die aktuellen Nachweismöglichkeiten für raumabschließende Holztafelbauteile anhand additive Berechnungsverfahren, wie sie in der DIN EN 1995-1-2:2010 aufgeführt sind, schließen, wie auch die Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an Bauteile und Außenwandbekleidungen in Holzbauweise, eine Ausführung von Holztafelbauteilen in Gebäudeklasse 5 Objekten nicht mit ein. Daher sind aktualisierte Nachweismethoden erforderlich, die die Feuerwiderstandsdauer eines Holzrahmenbauteils mit großer Genauigkeit bis zu einer Feuerwiderstandsdauer von min. 90 Minuten aufzeigen können. Hierfür wurde im Rahmen dieser Arbeit das Nachweisverfahren der schichtweisen Bauteilsimulation entwickelt. Dieses beschreibt FEM-basierte, thermisch-transiente Simulationen, die über die grafische Benutzeroberfläche des Simulationsprogrammes ausgeführt werden können. Dabei werden die erforderlichen Schutz- und Isolationszeiten jeder Bauteilschicht einzeln ermittelt und anschließend unter Berücksichtigung einer Vorerwärmung durch vorangegangene Schichten aufaddiert. Validiert wurde das Verfahren anhand durchgeführter Brandversuche. Die Genauigkeiten des neuen Simulationsverfahren übertreffen dabei die der untersuchten Berechnungsverfahren deutlich. Zur sicheren Anwendung wird am Ende dieser Arbeit ein Leitfaden zur Durchführung der schichtweisen Bauteilsimulation aufgeführt.
Nachweisführung für Holzrahmenkonstruktionen mit einer Feuerwiderstandsdauer von 90 Minuten anhand Finite-Elemente-Simulationen
Im Bauwesen sind in vielen Bereichen Nachweise erforderlich, um die Leistungen von Bauteilen, Systemen oder des Gebäudes zu bescheinigen. Brandschutznachweise können dabei in zwei unterschiedlichen Bereichen angefertigt werden. So können Brandrisiken, -gefahren oder -verläufe Bestandteil solcher Nachweise sein, aber auch Personenströme oder die allgemeine Erfüllung der Schutzziele durch die vorhandenen oder vorgesehenen Maßnahmen. Damit die Nachweisverfahren ein größtmögliches Maß an Genauigkeit bieten, müssen diese die Abläufe von Bränden und deren Wirkung auf die Bauteile und Baustoffe so genau wie möglich berücksichtigen. Jedes Nachweisverfahren ist daher mit den neuen Erkenntnissen über Brandverläufe und Temperaturentwicklungen zu validieren. Die Art der Nachweisführung ist dabei ebenso vielfältig wie der Gegenstand, für den diese erfolgt. Die aktuellen Nachweismöglichkeiten für raumabschließende Holztafelbauteile anhand additive Berechnungsverfahren, wie sie in der DIN EN 1995-1-2:2010 aufgeführt sind, schließen, wie auch die Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an Bauteile und Außenwandbekleidungen in Holzbauweise, eine Ausführung von Holztafelbauteilen in Gebäudeklasse 5 Objekten nicht mit ein. Daher sind aktualisierte Nachweismethoden erforderlich, die die Feuerwiderstandsdauer eines Holzrahmenbauteils mit großer Genauigkeit bis zu einer Feuerwiderstandsdauer von min. 90 Minuten aufzeigen können. Hierfür wurde im Rahmen dieser Arbeit das Nachweisverfahren der schichtweisen Bauteilsimulation entwickelt. Dieses beschreibt FEM-basierte, thermisch-transiente Simulationen, die über die grafische Benutzeroberfläche des Simulationsprogrammes ausgeführt werden können. Dabei werden die erforderlichen Schutz- und Isolationszeiten jeder Bauteilschicht einzeln ermittelt und anschließend unter Berücksichtigung einer Vorerwärmung durch vorangegangene Schichten aufaddiert. Validiert wurde das Verfahren anhand durchgeführter Brandversuche. Die Genauigkeiten des neuen Simulationsverfahren übertreffen dabei die der untersuchten Berechnungsverfahren deutlich. Zur sicheren Anwendung wird am Ende dieser Arbeit ein Leitfaden zur Durchführung der schichtweisen Bauteilsimulation aufgeführt.
Nachweisführung für Holzrahmenkonstruktionen mit einer Feuerwiderstandsdauer von 90 Minuten anhand Finite-Elemente-Simulationen
Scheidel, Sabine (author)
2024
10110 KB , XVI, 172 pages
Schriftenreihe des Fachbegiets Bauphysik / Energetische Gebäudeoptimierung; 07
Miscellaneous
Electronic Resource
German
Parameterstudie zur Bemessung von Profilverbundstützen für eine Feuerwiderstandsdauer von 90 Minuten
| Online Contents | 1993