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Tragverhalten von Verkehrstunneln im Brandfall mit einer Innenschale aus PP-Faserbeton
Peter, Carsten
Quelle: Schriftenreihe des Instituts für Konstruktiven Ingenieurbau, Fachbereich D, Abteilung Bauingenieurwesen, Bergische Universität Wuppertal
Wuppertal (Deutschland)
Selbstverlag
2017, XVI,161 S., Abb., Tab., Lit., Grundr., Schn.
ISBN: 978-3-940795-21-2
Serie: Schriftenreihe des Instituts für Konstruktiven Ingenieurbau, Fachbereich D, Abteilung Bauingenieurwesen, Bergische Universität Wuppertal, Nr.22
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[Quelle: http://d-nb.info]
Ein rechnerischer Nachweis des baulichen Brandschutzes für Verkehrstunnel mit einer Innenschale aus Beton ist aufgrund der von der Einheitstemperaturkurve abweichenden Brandeinwirkung, der statischen Unbestimmtheit und des nichtlinearen Trag- und Systemverhaltens mit der höchsten Stufe des nach DIN EN 1992-1-2 zur Verfügung stehenden Nachweisverfahrens, dem "Allgemeinen Rechenverfahren", zu führen. Es handelt sich dabei um ein komplexes Berechnungsverfahren, welches umfangreiches Grundlagenwissen voraussetzt. Mögliche Abplatzungen der Betonschale im Brandfall haben einen signifikanten Einfluss auf die rechnerischen Nachweise. Zur Reduzierung bzw. Vermeidung von Betonabplatzungen werden daher als bauliche Brandschutzmaßnahme häufig Betone mit Polypropylenfasern (PP-Faserbetone) verwendet. PP-Faserbetone weisen gegenüber Normalbeton abweichende thermomechanische Materialeigenschaften auf. Eine weitere Abweichung zu den normativen Vorgaben stellen die nationalen Bemessungsbrandkurven für Tunnelbauwerke mit einer Erwärmungsgeschwindigkeit bis 200 K/min und einer definierten Abkühlphase dar. In der Arbeit wurden experimentelle Untersuchungen zur Ermittlung der thermomechanischen Materialeigenschaften von PP-Faserbeton durchgeführt. Durch die Zugabe von PP-Fasern zeigten sich Änderungen der thermischen Dehnungen und der Wärmeleitfähigkeit des Betons gegenüber der DIN EN 1992-1-2. Ein weiteres Ergebnis der experimentellen Untersuchungen war, dass die Höhe des mechanischen Belastungsgrades, die Betongüte und die Abkühlphase einen Einfluss auf die temperaturabhängige Reduzierung der Druckfestigkeit und des E-Moduls haben. Für zwei repräsentative Gewölbequerschnitte von Verkehrstunneln mit einer Innenschale aus PP-Faserbeton wurde der Einfluss aus einer möglichen Bandbreite der thermomechanischen Materialeigenschaften und der Brandeinwirkung auf die rechnerischen Nachweise des Brandfalls untersucht. Das Ergebnis dieser Untersuchung ist, dass unter der Voraussetzung von vernachlässigbaren Betonabplatzungen der rechnerische Nachweis des Brandfalls bei den untersuchten Tunnelquerschnitten nicht bemessungsrelevant gegenüber den rechnerischen Nachweisen der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit nach DIN EN 1992-1-1 (Kaltbemessung) wird.
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