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Bauingenieur - Ausgabe 02-2020, S. 48-54

Methode zur effizienten Modellierung von Verbunddeckensystemen im Brandfall

Im Rahmen dieses Aufsatzes wird eine effiziente Methode zur Modellierung von Verbunddeckensystemen im Brandfall, die aus Stahlbeton oder Verbundplatten mit geschützten und ungeschützten Stahlträgern bestehen, aufbauend auf der Methode von Stadler [1] vorgestellt. Diese Methode berücksichtigt durch eine Modellierung des gesamten Verbunddeckensystems mit anschließender geometrisch nicht-linearer Berechnung (Theorie III. Ordnung) die im Brandfall günstig wirkende Membranwirkung. Ziel der Methode ist es, einen möglichst geringen Modellierungsaufwand bei gleichzeitig möglichst wirklichkeitsnahen Ergebnissen zu generieren. Der geringe Modellierungsaufwand wird zum einen über eine Modellierung der Stahlbetonplatte mittels Schalenelementen, die mithilfe von Layer-Elementen einen geschichteten Temperaturverlauf über die Dicke abbilden können, erzielt. Diese geschichteten Layer-Elemente sind in diversen kommerziellen Softwarepaketen, wie beispielsweise in Sofistik [22], implementiert. Zum anderen werden die Stahlträger mit einfachen Stabelementen modelliert. Um die Ergebnisse der vorgestellten Methode validieren zu können, werden Ergebnisse aus Brandversuchen [2], die von der Technischen Universität München durchgeführt wurden, herangezogen. Die vorgestellte Methode ist darüber hinaus weitgehend unabhängig von der thermischen Einwirkung, sodass neben der üblichen Beanspruchung durch die Einheitstemperaturzeitkurve (ETK) [3] ebenso Naturbrandmodelle, wie die parametrisierte Naturbrandkurve nach Nationalem Anhang des Eurocodes 1 Teil 1–2 [4], berücksichtigt werden können.

Efficient Method for Modelling of Composite Slabs in Case of Fire

This paper presents an efficient method – based on the method by Stadler [1] – for modelling of composite slabs systems consisting of composite slabs or reinforced concrete slabs as well as protected and unprotected steel beams in case of fire. The presented method considers membrane actions due to geometrically non-linear finite element analyses that are performed on a whole composite slab system. The aim is not only to keep the modelling effort low but also to generate realistic results. Both, the reinforced concrete slab and the composite slabs, are modelled by shell elements. Due to layer elements, which had been implemented in commercial finite-element softwares like Sofistik [22], a non-linear temperature over the slab depth can be taken into account. The steel beams are modelled by ordinary beam elements. Furthermore, experiments run by the Technical University of Munich [2] are used to check whether this method generates realistic results. The method is widely independent of the time-temperature curve which means that not only the standard temperature curve ISO 834 [3] but also natural fire scenarios like the parametric natural fire curve introduced in the German national annex of Eurocode 1 part 1–2 [4] can be considered.

Autor(en):
A. Müller, N. Lange

Der vollständige Beitrag ist erschienen in:
Bauingenieur 02-2020, Seite 48-54
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