Die Feuerwiderstandsdauer von Stahlbetonstützen nach ... - LGA

Arbeitsgruppe Brandschutztechnische Nachweise
Die Feuerwiderstandsdauer von Stahlbetonstützen nach tabellierten
Werten (Tabelle 31 zu DIN 4102-22) –Bemessungsdiagramme
Dieses Dokument zeigt das grundsätzliche Vorgehen zum Nachweis der Feuerwiderstandsdauer
von Stahlbetonstützen einschließlich der zur Prüfung vorzulegenden Unterlagen. Weiterhin stellt
es Bemessungsdiagramme zur Verfügung, deren Anwendung mit Beispielen veranschaulicht
wird.
1 Nachweise der Feuerwiderstandsdauer
Der Nachweis der Feuerwiderstandsdauer ist integraler Bestandteil der Standsicherheits-
nachweise.
Der Nachweis der Feuerwiderstandsdauer von Stahlbetonstützen erfolgt durch
o Schnellnachweis über erforderliche Mindestdicken und -achsabstände nach
Tabelle (DIN 4102-22:2004-11 –Tabelle 31 nach Anlage 3.1/10 Liste der
Technischen Baubestimmung 01/2008), ( siehe Randbedingungen) oder
o Nachweis mit Rechenverfahren nach DIN V ENV 1992-1-2:1997-05 mit
DIN Fachbericht 92 (FB 92) sowie Anlage 3.1/9 der Musterliste der Technischen
Baubestimmungen (MLTB), Fassung Sep. 2007.
Bei Abweichung von den Nachweisverfahren nach den Technischen Baubestimmungen
gelten die üblichen Regelungen
2 Zur Prüfung der Feuerwiderstandsdauer einzureichende Unterlagen
Nachweis des vorbeugenden Brandschutzes (zur Einsichtnahme)
Angabe der geforderten Feuerwiderstandsdauern (FWD)
Nachweis der Feuerwiderstandsdauer
Konstruktionspläne
Zusätzliche Angaben bei Rechenverfahren:
o Beflammte Oberflächen
o Geometrie, statisches System, endgültige Lage der Bewehrung, Bestimmung der
Temperaturverteilung, Modellierung von Materialeigenschaften, ggf. Art der
Gesteinskörnung, thermische Dehnungen, Verkrümmungen
Trotz sorgfältiger Zusammenstellung dieser Information kann für fehlerhafte Angaben und deren Folgen keine Haftung von der LGA
und deren Autoren übernommen werden.
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LGA •Bereich Prüfstatik •Tillystraße 2 •90431 Nürnberg LGA Landesgewerbeanstalt Bayern
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Ersteller: W. Herrmann • E-Mail: willibald.herrmann@lga.de Direktor: Peter Thumann
Prüfer: M. Cyllok • E-Mail: michael.cyllok@lga.de Stv. d. Direktors: Thomas Weierganz
http://www.lga.de Vors. d. Aufsichtrates: Bernd Grossmann

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3 Anwendungsgrenzen des Schnellnachweises
Zur Anwendung des Schnellnachweises müssen folgende Anwendungsgrenzen einge-
halten sein:
o Rechteckstützen mit Stützenlänge lcol
o Rundstützen mit Stützenlänge lcol
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6 m
5 m
o Betondruckfestigkeitsklasse C45/55
o Ausgesteiftes Gebäude (Stütze übernimmt planmäßig keine aussteifende
Funktion)
o Stützen sind beidseitig ausreichend rotationsbehindert gehalten (z.B. Ortbeton-
stützen mit konstruktiver Anschlussbewehrung in massigen Unterzug)
Hinweis: Das vorübergehend eingeführte *-Verfahren nach DIN 4102-22 ist überholt
und nicht mehr anzuwenden.
4 Praktische Anwendung
Zum Ablesen der Mindestdicke und des Mindestachsabstands aus der o.g. Tabelle 31
wird die Stützenlänge lcol und der Ausnutzungsgrad 1 benötigt.
Der Eingangswert für den Ausnutzungsgrad 1 ergibt sich nach der Formel
1 = NEdfi/NRd
mit:
NRd
Tragfähigkeit aus Kaltbemessung gem. DIN 1045-1 mit der Einwirkungskombi-
nation für ständige und vorübergehende Bemessungssituationen nach DIN 1055-
100. (z.B.: NEd = 1,35 Gk + 1,5 Qk1 + …).
Es muss gelten: NRd ≥NEd
NEd,fi Bemessungswert der Längskraft im Brandfall, d.h. mit der Einwirkungskombination
für außergewöhnliche Bemessungssituationen nach DIN 1055-100 (z.B.: NEd,fi =
1,0 Gk + 1Qk1 + 2Qk2)
Bei planmäßig ausmittiger Beanspruchung ist für die Ermittlung von 1 von einer
konstanten Ausmitte auszugehen.
Soll der Ausnutzungsgrad 1 der Stütze verringert werden, ist die Kaltbemessung mit
einer entsprechend erhöhten Einwirkung NEd zu wiederholen.
Die Stützenlänge lcol der zur Bestimmung des Bemessungswerts entspricht der Ersatz-
länge l0 bei Raumtemperatur, jedoch ist sie mindestens so groß wie die Geschoßhöhe
(Stützenlänge zwischen den Auflagerpunkten)
Die Anforderungen aus der Kaltbemessung (z.B. Bewehrungsführung) sind zu beachten.

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Die wichtigsten Werte für 1 und 2 sind in nachfolgender Tabelle angegeben.
Beispiele für -Werte (nach Tab. A.2 DIN 1055-100,
Anhang A):
Wohnräume 0,5 0,3
Büros 0,5 0,3
Versammlungsräume 0,7 0,6
Verkaufsräume 0,7 0,6
Lagerräume 0,9 0,8
Verkehr mit Fahrzeuglasten ≤30 kN 0,7 0,6
Schnee (Orte bis NN +1000 m) 0,2 0,0
Schnee (Orte über NN +1000 m) 0,5 0,2
Windlasten 0,5 0,0
Praxistipp 1: Anstelle der teilweise aufwendigen Interpolationen in Tabelle 31 zur
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1
Bestimmung der Mindestdicke h dürfen die im Anhang enthaltenen Bemessungs-
diagramme verwendet werden.
Praxistipp 2: Auf der sicheren Seite liegend, darf der Mindestachsabstand der
Bewehrung bis zur Feuerwiderstandsklasse R90 mit u = 40 mm ausgeführt werden.
5 Beispiele
5.1 Pendelstütze mit Rechteckquerschnitt, zentrisch belastet
Querschnitt: h/b = 25 cm / 40 cm, C 30/37
Geschoßhöhe: lcol = sk = 3,0 m
Feuerwiderstandsdauer: 90 Minuten (R90)
Einwirkungen: Gk = 300 kN (inkl. Eigengewicht der Stütze)
2
Qk = 100 kN (Büronutzung, 1 = 0,5)
e = 0 (zentrisch belastet)
Kaltbemessung ergibt: As,erf,tot = 4,52 cm² (z.B. 4 12 ≙4,52 cm²)
Ausnutzungsgrad: NRd = NEd = 300 1,35 + 100 1,5 = 555 kN
NEd,fi = 300 1,0 + 100 0,5 = 350 kN
1 = 350 kN / 555 kN = 0,63
(Hinweis: vereinfacht darf für eine kaltbemessene Stütze
= 0,7 angenommen werden)
Nachweis: Ablesen im Diagramm R90 –Rechteckstütze
bei h = 25 cm und 1 = 0,63:
zul sk = 3,0 m = vorh sk
Nachweis für angegebene Bewehrung erbracht!

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5.2 Wandpfeiler als Pendelstütze mit Rechteckquerschnitt mit Normalkraft und Biegung
Querschnitt: h/b = 20 cm / 40 cm, C 30/37;
Geschosshöhe: lcol = sk = 3,0 m
Feuerwiderstandsdauer: 90 Minuten (R90)
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1-achsige Biegung um schwache Achse
Einwirkungen: Gk = 300 kN, e = 8 cm;
Gk0 = 6 kN, e = 0 cm (Eigengewicht der Stütze)
Qk = 100 kN, e = 8 cm (Büronutzung, 1 = 0,5)
Kaltbemessung ergibt: As,erf,tot = 6,8 cm² (z.B. 6 12 ≙6,8 cm²)
Ausnutzungsgrad: NRd = NEd = 306 1,35 + 100 1,5 = 563 kN
MEd = 46,1 etot = 46,1 kNm / 563 kN = 0,08 m
NEd,fi = 306 1,0 + 100 0,5 = 356 kN
1 = 356 kN / 563 kN = 0,63
Nachweis: Ablesung im Diagramm R90 - Rechteckstütze
bei h = 20 cm und sk = 3,0 m:
zul 1 = 0,41 < vorh 1 = 0,63
Nachweis nicht erbracht!
Neuer Nachweis: Neubemessung mit 0,63/0,41 = 1,54-fachen Lasten,
wobei etot = 8 cm = const. anzusetzen ist.
Neue Einwirkungen Gk, neu = 300 1,54 = 462 kN
Qk,neu = 100 1,54 = 154 kN
Neubemessung ergibt: NEd = ((462 kN + 6 kN) 1,35 + 154 kN 1,5) = 863 kN
Neuer Nachweis: NRd = NEd = 863 kN
MEd = 0,08 m (462 kN 1,35 + 151 kN 1,5) = 68 kNm
As,erf,tot = 20,2 cm² (z. B. 10 16 ≙20,1 cm)
NEd,fi = 306 1,0 + 100 0,5 = 356 kN
vorh 1,neu = 356 kN / 863 kN = 0,41 = zul 1
Nachweis für angegebene Bewehrung erbracht
Längsbewehrung: Stütze ist mit As,tot = 20,2 cm² auszuführen
(anstelle 6,8 cm²!)
Achsabstand: Gewählt: cv = 2,5 cm; dsw = 8 mm, ds = 16 mm
u = cv + dsw + ½ ds = 2,5+0,8+1,6/2 = 4,1 cm > 4,0 cm
Achsabstand ausreichend für R90

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Anlage: Diagramm Mindestdicke für R90 - Rechteckstütze
Anlage: Diagramm Mindestdicke für R60 - Rechteckstütze
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Arbeitsgruppe Brandschutztechnische Nachweise
Anlage: Diagramm Mindestdicke für R90 - Rundstütze
Anlage: Diagramm Mindestdicke für R60 - Rundstütze
H:\DATAD\ZWS\S\XLS\TIPPS\Statik_Tipp_200801.doc Seite 6 von 6