Anschlüsse von Stahlbauteilen an Brandwände

Um die Übertragung eines Brandes auf angrenzende Gebäude oder andere Nutzungsbereiche zu verhindern, werden Brandabschnitte geschaffen, die durch Brandwände getrennt werden. Im Industriebau besteht die Möglichkeit die Tragstruktur innerhalb eines Brandabschnittes ohne Anforderungen an den Brandschutz zu erstellen. Eine der maßgeblichen Voraussetzungen ist, dass Beschädigungen der Brandwand durch das Versagen der ungeschützten Stahlkonstruktion ausgeschlossen werden können. Dies führt dazu, dass die Brandwand nicht ohne weiteres in das Tragwerkskonzept der Stahlkonstruktion integriert werden kann. Zur Bemessung von Anschlüssen ungeschützter Stahlbauteile an Brandwände sind besondere Überlegungen erforderlich. Die wissenschaftlichen Grundlagen für die Bemessung von Anschlüssen ungeschützter Stahlbauteile an Brandwände sind Thema dieser Arbeit. Damit Stahlbauteile an Brandwände angeschlossen werden können, wurden zwei unterschiedliche Bemessungsansätze entwickelt. Im ersten wird die Brandwand für die maximal übertragbaren Reaktionskräfte des Anschlusses bemessen. Die Reaktionskräfte werden über die maximale Tragfähigkeit üblicher Stahlbauschrauben bestimmt. Hierzu wurde eine Datenbank mit Schraubentragfähigkeiten aufgestellt und statistisch ausgewertet. Das Bemessungskonzept beinhaltet die Bestimmung der Bemessungswerte der maximalen Schraubentragfähigkeiten, der Kombinationsbeiwerte zur Berücksichtigung weiterer Lasten und der Bemessungswiderstände der Brandwand im Brandfall. Der zweite Bemessungsansatz ist ein Anschluss, der lediglich geringe, vernachlässigbare Kräfte auf die Brandwand überträgt. Dieser Anschluss wird Kammverbindung genannt. Kennzeichnend sind offenen Langlöcher, die im Brandfall eine zwängungsfreie Lagerung, sowie im Versagensfall der Stahlkonstruktion das Abrutschen des Trägers ermöglichen. Zur Bemessung dieser Kammverbindung ist die Bestimmung der Lochleibungstragfähigkeit und der Verschiebungswege von angeschlossenen Stahlbauteilen unter erhöhten Temperaturen erforderlich. Zur Bestimmung der Lochleibungstragfähigkeit wurden Versuche durchgeführt, die durch numerische Berechnungen begleitet wurden. Aus den Versuchen wurde über ein statistisches Verfahren die Lochleibungstragfähigkeit bestimmt und über die numerischen Berechnungen wurde das Tragverhalten näher analysiert sowie der Parameterbereich erweitert. Für die Bestimmung der maximalen Verschiebungswege wurde ein vereinfachtes Handrechenverfahren über numerische Berechnungen entwickelt. Abschließend wurde das Tragverhalten von Bauteilen, die an Brandwände angeschlossen werden, näher untersucht. Im Mittelpunkt der Untersuchung waren die von den Bauteilen maximal übertragbaren Kräfte. Auf der Grundlage der vorgestellten Lösungsstrategien ist es möglich, ungeschützte Stahlbauteile an die Brandwand anzuschließen und die Brandwand für den horizontalen und vertikalen Lastabtrag zu nutzen. Durch die Integration der Brandwand in das statische Konzept des ungeschützten Stahltragwerks und dem damit ermöglichten Verzicht auf zusätzliche Stützen oder Verbände entsteht ein wirtschaftlicher Vorteil.