Temperaturen in Holz‐Beton‐Verbundkonstruktionen im Brandfall

Temperaturen in Holz‐Beton‐Verbundkonstruktionen im Brandfall – Versuch und Simulation

Peifer, Philipp / Brinnel, Fabian / Thiele, Catherina / Lorenz, Dirk

Neben tabellarischen und vereinfachten Nachweismethoden kommen bei der brandschutztechnischen Bemessung auch zunehmend allgemeine Rechenverfahren zum Einsatz. Letztere zeichnen sich durch eine große Flexibilität der untersuchten Bauteile aus und ermöglichen eine wirklichkeitsnahe Berechnung brandbeanspruchter Tragwerke. Sie stellen deshalb eine Alternative zu kostenintensiven Brandversuchen dar. Die Berechnungen erfolgen i. d. R. mithilfe einer Finite‐Elemente‐Software als thermische oder mechanische Simulationen. Mit thermischen Simulationen können Bauteiltemperaturen unter Brandbeanspruchung für beliebige Querschnitte bestimmt werden. Die berechneten Temperaturen werden in hohem Maße von den zugrunde gelegten temperaturabhängigen Materialeigenschaften beeinflusst. Für Konstruktionen aus Beton und Holz stellen Eurocode 2 Teil 1‐2 und Eurocode 5 Teil 1‐2 thermische Materialmodelle zur Verfügung. Diese stellen für die jeweilige Bauweise den Stand der Technik dar. In diesem Beitrag wird untersucht, ob mit den thermischen Materialmodellen der Eurocodes auch Temperaturen in Verbundkonstruktionen aus Brettsperrholz und Beton realitätsnah abgebildet werden können. Dazu werden berechnete Bauteiltemperaturen mit Temperaturen aus experimentellen Untersuchungen verglichen. Neben materiellen Eingabeparametern können softwarespezifische Eingaben die Berechnungen beeinflussen. Hierzu wurde der Einfluss des numerischen Modells und der Simulationsrandbedingungen untersucht.

Temperatures in timber‐concrete composite structures in case of fire – test and simulation

In addition to tabulated design data and simplified design methods, advanced design methods are increasingly being used in fire protection design. The latter enable a realistic calculation of structures in case of fire and are characterized by the flexibility of the calculated components. Therefore, they are seen as an alternative to costly fire tests. The calculations are usually carried out with finite element software as thermal or mechanical simulations. Thermal simulations are used to calculate the temperatures of any component or structure in case of fire. The calculated temperatures are highly influenced by the temperature‐dependent material properties used. For concrete and timber structures, Eurocode 2‐1‐2 and Eurocode 5‐1‐2 provide thermal material models, which represent the state of the art for the respective construction method. This paper investigates whether they can also be used to realistically calculate the temperatures in composite structures of cross laminated timber and concrete. For this purpose, calculated temperatures are compared to temperatures of fire tests. Besides material input parameters, software‐specific input parameters can influence the calculated temperatures. For this purpose, the influence of the numerical model and the boundary conditions of the simulation were investigated.