Brandschutznachweise für eine weit gespannte Stahl-Fachwerkkonstruktion mit verschiedenen Brandbeanspruchungen und Berechnungsverfahren

Der Mensch strebt von Natur aus nach immer Größerem und Schönerem. Dies ist auch in der Baubranche vor allem in den letzten Jahren zu beobachten. Kaum kursiert die Nachricht um die Welt, dass der höchste Wolkenkratzer eingeweiht worden ist, da wird schon der Spatenstich für ein noch höheres Gebäude gesetzt. Doch nicht nur hinsichtlich der Höhe versucht man das bereits Bestehende stets zu übertreffen. Auch durch immer komplexere Gebäudeformen versucht man darüber hinaus dem momentanen Schönheitssinn Rechnung zu tragen. Die modernen Gebäudeentwürfe verlangen immer anspruchsvollere Konstruktionen, die auch im Brandfall ihre Funktion erfüllen müssen. Sie stellen eine große Herausforderung für die Brandschutzplaner dar, da solche Gebäude weder in der Bauordnung geregelt, noch in den meisten Fällen mit sogenannten „Vereinfachten Verfahren“ wirtschaftlich zu berechnen sind. Eine solche „brandschutztechnische Herausforderung“ stellt der Neubau des Gebäudes „Laces“ der Adidas AG in Herzogenaurach dar. Hier spannt ein mehrgeschossiger, räumlicher Stahl-Fachwerkträger ca. 70 m frei über die Eingangshalle. Für den Träger besteht bereits eine gutachterliche Stellungnahme der Firma hhpBerlin bezüglich der Brandraumtemperaturen, die sich im Bereich des Trägers entwickeln können sowie bezüglich des Tragverhaltens einzelner Bauteile des Trägers bei diesen Temperaturen. Im ersten Teil der Arbeit wird der Bemessungsbrand für den Fachwerkträger nach dem aktuellen Entwurf des Sicherheitskonzeptes im nationalen Anhang der DIN EN 1991-1- 2 ermittelt. Mit dem neu ermittelten Bemessungsbrand werden unter Beibehaltung der übrigen Annahmen die Beanspruchungstemperaturzeitkurven für den Stahl-Fachwerkträger neu berechnet und mit den Ergebnissen der gutachterlichen Stellungnahme verglichen.
Im zweiten Teil der Arbeit werden unterschiedliche Methoden zur Heißbemessung untersucht. In der gutachterlichen Stellungnahme ist für die Bemessung im Brandfall eine Vollauslastung der Fachwerkstreben angenommen worden. Abweichend davon wird bei der hier vorgenommen Betrachtung das Trag- und Verformungsverhalten der Konstruktion unter der tatsächlichen Belastung und den zuvor berechneten Bauteiltemperaturen untersucht. Für die Berechnung werden zwei Programme mit unterschiedlichen Berechnungsmodellen verwendet. Zunächst wird ein einfaches Stabwerksmodell (RSATB) eingesetzt, in dem neben den statischen Lasten auch die Temperaturen berücksichtigt werden. In diesem Fall werden die Bauteiltemperaturen mit dem vereinfachten Verfahren der DIN EN 1993-1-2 ermittelt, da das Programm keine thermische Analyse ermöglicht. Anschließend wird die Berechnung mit Hilfe des FEProgramms ANSYS unter Berücksichtigung des allgemeinen Rechenverfahrens der DIN EN 1993-1-2 durchgeführt. Anhand des Vergleichs dieser beiden Programme wird untersucht, ob auch ein Stabwerksprogramm unter gewissen Randbedingungen in der Heißbemessung eingesetzt werden kann. Mit dem Einsatz eines Stabwerksmodells könnten die Rechenzeiten deutlich vermindert werden.