Baulicher Brandschutz für Tunnel in offener Bauweise - Rechnerischer Nachweis

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In dem geltenden Regelwerk für Straßentunnel, der ZTV-ING, ist das derzeitige rechnerische Nachweisverfahren zum baulichen Brandschutz für Rechteckrahmenquerschnitte im Teil 5, Abschnitt 2 über ein vereinfachtes Nachweisverfahren mit Ansatz eines Temperaturgradienten von 50 K in Wand und Decke geregelt. Alternativ kann nach ZTV-ING ein "genauerer" rechnerischer Nachweis durchgeführt werden, der jedoch in der Praxis kaum angewendet wird, da hierzu bisher keine eindeutigen Regelungen zur Durchführung vorliegen. Es stellen sich insbesondere die Fragen, inwieweit über einen genaueren rechnerischen Nachweis Einsparpotenziale bei der Bewehrung gegenüber dem vereinfachten Nachweis vorliegen und welchen Einfluss eine verlängerte ZTV-ING-Kurve (55 Minuten Vollbrandphase statt 25 Minuten Vollbrandphase) auf die erforderlichen Bewehrungsgehalte hat. Im vorliegenden Forschungsvorhaben wurden die genaueren rechnerischen Nachweise für typische Rechteckrahmenquerschnitte von Straßentunneln (ein- und zweizellig) auf Grundlage des Eurocodes EN 1992-1-2 [4], "Allgemeines Rechenverfahren", durchgeführt. Aufgrund des deutlich unterschiedlichen Abplatzverhaltens von Beton ohne PP-Fasern und Beton mit PP-Fasern mit entsprechendem Einfluss auf das Tragverhalten im Brandfall wurden differenzierte Berechnungen durchgeführt. Die Annahmen für die Größe und den Zeitpunkt der Betonabplatzungen basieren auf den Auswertungen von Groß-brandversuchen für Rechteckrahmen [10]. In zusätzlichen statischen Berechnungen wurde der Lastfall nach dem Brand mit Berücksichtigung der veränderten Baustoffeigenschaften durch die Brandeinwirkung nachgewiesen. Auf Grundlage der durchgeführten Berechnungen wurde ein Leitfaden mit Musterstatik für den genaueren rechnerischen Brandschutznachweis erstellt. Der Leitfaden mit Musterstatik soll bei der zukünftigen Dimensionierung von Rechteckkonstruktionen von Straßentunneln einen optimierten Brandschutznachweis mit einhergehenden Kosten-optimierungen gegenüber dem bisherigen vereinfachten Brandschutznachweis ermöglichen. Es hat sich gezeigt, dass der genaue rechnerische Nachweis des Brandfalls ein komplexes Berechnungsverfahren ist, das in der Praxis noch nicht erprobt ist. Auf Grundlage der Ergebnisse des genaueren rechnerischen Nachweisverfahrens wurde ein für die Praxis zweckmäßiges Berechnungsverfahren mit Vorgabe eines von der Bauteildicke abhängigen linearen Temperaturgradienten entwickelt. Voraussetzung für die Anwendung dieses Nachweisverfahrens sind vergleichbare Randbedingungen im Brandfall hinsichtlich Größe von Betonabplatzungen und Temperaturverteilungen im Bauteil, welche bei der Verwendung von Betonen mit PP-Fasern und entsprechenden Vorgaben an Rezeptur, Herstellung und Verarbeitung gesehen werden. Für eine Fortschreibung der ZTV-ING, Teil 5, Abschnitt 2, Nr. 10 "Baulicher Brandschutz" werden entsprechende Empfehlungen formuliert.

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BASt - B - 0094