Neuer Ansatz der thermischen Leitfähigkeit von Beton für die Brandschutzbemessung in Eurocode 2

Die Brandschutzbemessung von Betonbauteilen unter Anwendung des “heißen” Eurocode 2 mithilfe numerischer Berechnungen findet immer mehr Einzug in die Praxis. Ein wesentlicher Bestandteil einer solchen Bemessung besteht aus der Ermittlung der Querschnittstemperaturen der Bauteile unter transienter Brandbeanspruchung. Zur Ermittlung dieser Temperaturen beinhaltet die DIN EN 1992-1-2 temperaturabhängige Verläufe für die thermische Leitfähigkeit von Beton. Der nationale Anhang der DIN EN 1992-1-2 regelt für Deutschland, dass bei der Bemessung die sogenannte obere Grenzwertfunktion der thermischen Leitfähigkeit anzuwenden ist.
Thermische Analysen unter Ansatz dieser Grenzwertfunktion haben jedoch gezeigt, dass bei der Bewertung des Raumabschlusskriteriums von beflammten Bauteilen zu konservative Ergebnisse erzielt werden, die nicht mit den tabellierten Mindestdicken nach Abschnitt 5 DIN EN 1992-1-2, für die das Raumabschlusskriterium als eingehalten gilt, übereinstimmen. In diesem Beitrag wird ein neuer Ansatz für die thermische Leitfähigkeit von Beton vorgestellt, der anhand von numerischen Vergleichsrechnungen zu ausgewählten experimentell bestimmten Temperatur-Zeitkurven überprüft wurde. Hierzu wurden 15 Versuche an Wand-, Decken- und Stützenprüfkörpern herangezogen, die am Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz (iBMB) der TU Braunschweig und im europäischen Ausland durchgeführt wurden.

New approach on thermal conductivity of concrete in case of fire
The design of concrete elements in case of fire by using fire safety engineering methods as described in Eurocode 2 is getting more and more common practice. An essential step within this calculation is to determine the cross-sectional temperature under transient thermal stress. DIN EN 1992-1-2 provides temperature-dependent curves for the thermal conductivity of concrete. As regulated by the national annex of DIN EN 1992-1-2 the so-called upper limit function of thermal conductivity has to be used in Germany.
Thermal calculations using this limit function lead to results, for which the insulation criterion in case of fire is not complied with the tabulated minimum thicknesses of section 5 in DIN EN 1992-1-2. This paper presents a new approach on thermal conductivity of concrete, which was verified by comparison of numerical calculations to experimental determined temperature-time curves. Experimental data of 15 different tests on wall, ceiling and column specimens, carried out at Institute of Building Materials, Concrete Construction and Fire Safety (iBMB) of TU Braunschweig and furthermore European Institutes, was used.