Brandschutztechnisch komplett ungeschützte Stahlkonstruktionen sind in der Baupraxis nicht etabliert. Insbesondere in Verbindung mit Verbunddecken lassen sich mit erweiterten Finite‐Elemente‐Modellen jedoch oft ungeschützte Stahlkonstruktionen realisieren. Falls durch die Bemessung kein Wegfall der Brandschutzmaßnahmen möglich ist, können diese optimiert werden, z. B. hinsichtlich der Schichtdicken von dämmschichtbildenden Brandschutzanstrichen. Analytische Methoden oder vereinfachte Verfahren resultieren in der Praxis meist in Konstruktionen mit eher konservativen Brandschutzmaßnahmen und vernachlässigen physikalische Phänomene wie z. B. die thermischen Dehnungen und Zwängungen. Im vorliegenden Aufsatz wird die Bemessung im Brandfall mit numerischen Methoden und dem Fokus auf die praktische Anwendung dargestellt. Zur Beurteilung werden Tragfähigkeitskriterien mithilfe des Spannungs‐Dehnungsverhaltens der Werkstoffe und der Schrauben angesetzt. Die praktische Anwendung von Finite‐Elemente‐Modellen wird anhand ausgewählter Beispiele mit Teilsystemen oder Einzelbauteilen gezeigt – sowohl mit dem Ziel des kompletten Verzichts auf Brandschutzmaßnahmen als auch einer Optimierung der Schichtdicken dämmschichtbildender Brandschutzanstriche.
An der ETH Zürich forschen Wissenschaftler an den innovativen Verfahren von morgen. Daher ist es selbstverständlich, dass zur Sanierung der denkmalgeschützten Maschinenlaborhalle ML im Herzen von Zürich auch moderne Simulationsverfahren zum Einsatz kommen, um eine besondere Aufgabe zu lösen. Das Stahltragwerk der Halle wurde 1933 errichtet und ist eine der ersten vollständig geschweißten Stahlkonstruktionen der Schweiz. Da die Nutzung im Zuge des derzeit laufenden Umbaus auch den Brandschutz berücksichtigen muss, gleichzeitig aber aus Gründen des Denkmalschutzes die Konstruktion im ursprünglichen Zustand erhalten bleiben soll, wurde eine Heißbemessung mit Naturbrandverfahren angewandt, um den Feuerwiderstand der Stahlhalle nachzuweisen. Dabei wirkte Prof. Dr. Mario Fontana an diesem ambitionierten Projekt mit, der bis vor Kurzem die Professur für Stahl‐, Holz‐ und Verbundbau am Institut für Baustatik und Konstruktion der ETH Zürich innehatte und einer der international renommiertesten Wissenschaftler für Heißbemessung aus der Schweiz ist. Mithilfe von Simulationsmethoden wird aktuell der Nachweis der Tragfähigkeit im Brandfall erbracht, sodass die Maschinenhalle auch in Zukunft in ihrem ursprünglichen Zustand mit sichtbarem Stahltragwerk genutzt werden kann.
Auf dem ehemaligen Fabrikareal der Stamm Bau AG, dem Schorenareal in Arlesheim, entwickelt und realisiert die uptown Basel AG in unmittelbarer Nähe zum Wirtschaftszentrum Basel einen modernen Campus. Das Ziel ist, auf dem neuen Campus einen führenden Standort der Schweiz für die Industrie 4.0 zu etablieren. Der erste Bau von mehreren Gebäuden steht aktuell kurz vor Fertigstellung der Rohbauarbeiten. Das zukunftsfähige Gebäude soll für Mieter mit automatisierten Arbeits‐ und Produktionsprozessen zur Verfügung stehen und dafür möglichst flexibel und modular ausbaubar sein. Das Erdgeschoss ist weitgehend stützenfrei – die darüberliegenden drei Geschosse werden mithilfe von Fachwerkträgern abgefangen. Die über alle Seiten überstehenden Teile der zwei oberen Geschosse werden über außen liegende Fachwerke getragen. Ohne den Einsatz von Stahl als maßgeblichen Gestaltungsfaktor des Tragwerks wäre dies alles nicht in der vorliegenden Form möglich.
In this paper, the development and the application of a framework for advanced numerical thermal and mechanical analysis of a composite slab with unprotected steel beams which is subjected to fire is described. A short overview over existing calculation methods is given to describe the state of the art in fire design of composite slabs. For the numerical model in the software framework SOFiSTiK, the main advantages, features and characteristics are described. To analyse the reliability of the model, the process of validation with existing fire tests is presented. Finally, the model is applied in an engineering project by means of a case study.
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