Partiell brandbeanspruchte Stahlbetondecken – Berechnung des inneren Zwanges mit einem Scheibenmodell

EINLEITUNG
Problemstellung: Für eine wirklichkeitsnahe Beurteilung der Standsicherheit eines Geschoßbaues bei Brandbeanspruchung ist es häufig nicht ausreichend, nur das Verhalten der beflammten Einzelbauteile zu analysieren. Von wesentlichem Einfluß können die zwischen den Bauteilen vorhandenen Interaktionen, insbesondere das zusammenwirken von heißen und kalten Bauteilen, sein. Da die Untersuchung größerer Bauwerksabschnitte experimentell in der Regel nicht mehr möglich ist, müssen vornehmlich rechnerische Methoden hierfür herangezogen werden. Erste Untersuchungen in dieser Richtung wurden im Rahmen der Forschungstätigkeit des Sonderforschungsbereichs 148 „Brandverhalten von Bauteilen“ der Technischen Universität Braunschweig durchgeführt [25]. Brände in Hochbauten bleiben bedingt durch die vorliegende Raumaufteilung oder durch die Brandlastverteilung häufig lokal begrenzt (Bild 1.1). Daraus resultiert für die in der Regel über viele Felder durchlaufende Geschoßplatte eine partielle Brandbeanspruchung. Da der beflammte Teil von kalten Plattenbereichen umschlossen wird, kann er sich nicht frei verformen. Es entsteht in der Platte ein innerer Zwängungszustand. Zu solchen thermisch bedingten Zwängungen kann es auch bei vorhandenen verformungsunterschieden auf Grund der Beflammung zwischen anderen Bauteilen kommen [32]. Der mögliche günstige Einfluß einer solchen Zwängung auf das Brandverhalten biegebeanspruchter Bauteile wurde in den 60er und 70er Jahren in zahlreichen Versuchen in den USA [ 1, 2, 28, 58, 59] nachgewiesen. Hierbei spielen die aufgrund der behinderten Längsdehnung entstehenden Zwangsdruckkräftewahrscheinlich die wesentliche Rolle. Kordina [35] weist darauf hin, daß eine solche günstige Wirkung jedoch nur dann zu erwarten ist, wenn die die Verformung behindernden kalten Teile diese Zwängungskräfte aufnehmen können bzw. diese Kräfte innerhalb des beflammten Teiles keinen Druckbruch hervorrufen.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung der inneren Zwängung der partiell beflammten ebenen Stahlbetongeschoßdecke. Hierbei beschränkt sich die Analyse auf die Beschreibung der entstehenden Zwangskräfte in Verbindung mit den horizontalen Verschiebungen. Für die numerische Bearbeitung wurde ein Rechenmodell entwickelt.