Zum Tragverhalten stählerner Stützen im Brandfall
Wetzel, Timm
Darmstadt (Deutschland)
Selbstverlag
2018, IX,152 S., Abb., Tab., Lit.
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[Quelle: http://d-nb.info]
Stählerne Stützen erwärmen sich im Brandfall schnell. Im Zentrum der Betrachtungen zum Tragverhalten stehen in der Regel der Verlust an Festigkeit und Steifigkeit. Gleichzeitig wird auf Basis probabilistischer Überlegungen gegenüber dem Kaltfall eine Reduktion der äußeren Lasten zugelassen. Es sind aber auch Einwirkungen infolge thermischer Dehnungen zu berücksichtigen. Daraus resultierende Zwangskräfte in Stützen sowie deren Auswirkung auf angrenzende Tragwerkselemente können bedeutsame Beurteilungsgrößen bei der Einschätzung des Tragverhaltens im Brandfall sein. Veränderungen der Einwirkungen infolge thermischer Dehnungen werden jedoch nur selten betrachtet. Dies liegt unter anderem daran, dass hierzu nur wenige Untersuchungen vorliegen. In der Arbeit wird diese Problemstellung aufgegriffen. Als Grundlage für die Betrachtungen zum Tragverhalten von Stahlstützen im Brandfall wird einleitend der Stand des Wissens zum mechanischen und thermischen Werkstoffverhalten beschrieben: Die Spannungs-Dehnungsbeziehungen nehmen für erhöhte Temperaturen einen linear elastischen, nichtlinear plastischen Verlauf an. Bei Stahltemperaturen oberhalb von 400 Grad Celsius gewinnt zudem das Hochtemperaturkriechen an Bedeutung. Untersuchungen zum Tragverhalten doppelsymmetrischer H-Querschnitte zeigen mithilfe von Momenten-Krümmungsbeziehungen, dass der Einfluss von Eigenspannungen auch bei erhöhten Temperaturen gerade für Krümmungen um die z-Achse bedeutend ist und bei Bauteilberechnungen nicht vernachlässigt werden kann. Das Last-Verformungsverhalten von Stützen wird insbesondere bei erhöhten Temperaturen durch Steifigkeitsänderungen infolge der Ausbreitung von plastischen Zonen beeinflusst. In der Arbeit wird die Ausbreitung der plastischen Zonen mithilfe numerischer Berechnungsverfahren iterativ erfasst. Die Ergebnisse der numerischen Berechnungen liefern hinreichende Übereinstimmungen mit experimentellen Versuchsergebnissen Dritter. Auf Grundlage der Berechnungsergebnisse wird ein Bemessungsverfahren vorgeschlagen, das die Tragfähigkeit von Stahlstützen mit einem doppelsymmetrischen H-Querschnitt unter Berücksichtigung der normativ geregelten Werkstoffgesetze sicher und genau abschätzen kann.
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