Ableitung von thermischen Materialkennwerten für Beton unter Naturbrandbeanspruchung anhand von experimentellen Untersuchungen

Die brandschutztechnische Bemessung von Beton- und Stahlbetonbauteilen wird in Eurocode 2-1-2 (EC) geregelt. Die hierin enthaltenen Bemessungsvorschriften und Materialeigenschaften basieren auf Versuchsdaten, die auf Grundlage einer thermischen Beanspruchung gemäß der Einheits-Temperaturzeitkurve (ETK) ermittelt wurden. Die aktuelle Normengeneration gestattet neben dieser Normbeanspruchung die Anwendung von Naturbrandmodellen. Hierbei besteht der grundlegende Unterschied darin, dass die ETK durch eine stetig ansteigende logarithmische Funktion beschrieben wird, während natürliche Brände durch eine Aufheiz- und Abkühlphase gekennzeichnet sind.
In diesem Beitrag wird die experimentelle Ermittlung der thermischen Materialeigenschaften in der Abkühlphase von Normal-, hochfestem und ultrahochfestem Beton beschrieben. Exemplarisch werden aufbauend auf den Versuchsergebnissen Materialkennwerte für die Abkühlphase von Bränden abgeleitet. Diese dienen wiederum als Eingangsparameter für durchgeführte numerische Berechnungen.

Derivation of thermal material values for concrete under natural fire exposure on the basis of experimental investigations
The fire safety design of concrete and reinforced concrete components is standardized in Eurocode 2-1-2. The contained design specifications and material properties are based on the thermal exposure to the ISO 834 standard fire. As an alternative to this exposure the current Eurocodes provide the application of natural fire models. The fundamental difference between the temperature-time curves is that the ISO 834 is characterized by a continuously increasing logarithmic function, while natural fire models consist of a heating and a cooling phase.
This article describes the experimental determination of the thermal material properties of normal, high and ultra-high strength concrete in the cooling phase. Exemplary, based on the test results, material values for concrete in the cooling phase of a fire are derived. These in turn serve as input parameters for numerical simulations.