Membranwirkung von Verbunddecken bei Brand - Numerische Untersuchungen

Im Brandfall zeigen Verbundträger-Decken-Systeme ein gutmütiges Tragverhalten. Durch große Verformungen können Membrankräfte aktiviert und so Tragreserven genutzt werden. Nach derzeit in Deutschland geltenden Vorschriften kann dieses Tragverhalten im brandschutztechnischen Nachweis jedoch nicht ohne Weiteres berücksichtigt werden. Es ist Stand der Technik, dass das Gesamttragwerk gedanklich in einzelne Bauteile zerlegt wird und diese einzeln brandschutztechnisch nachgewiesen werden. Im System werden einige Nebenträger im Brandfall jedoch nicht zum Lastabtrag benötigt. Sie könnten dementsprechend gegen eine Brandeinwirkung ungeschützt ausgeführt werden. In Großbritannien und der Schweiz wird die Membranwirkung von Verbunddecken im Brandfall mit dem Verfahren nach Bailey ([1] bis [5]) bereits genutzt. Um das Verfahren auch in Deutschland anwenden zu können, bedarf es noch einiger eingehender Untersuchungen. Im Rahmen eines gemeinsamen Forschungsvorhabens des Lehrstuhls für Metallbau der Technischen Universität München und des Instituts für Stahlbau der Leibniz Universität Hannover werden diesbezüglich Untersuchungen durchgeführt. Das Projekt wird vom DASt und der AiF gefördert. In [6] wurde der Stand der Technik und die Idee der Membranwirkung allgemein bereits vorgestellt. In [7] sind die Versuchsaufbauten und Ergebnisse näher beschrieben worden. Dieser Beitrag konzentriert sich auf die numerischen Untersuchungen im Rahmen des Forschungsprojektes.

Membrane action of composite slabs in fire - Numerical investigation.
In case of fire composite beam slab systems show a very good behaviour. Due to large deformations membrane forces are activated inside the slab and thus, load bearing capacity reserves can be used. German building regulations divide the supporting structure in fictive structural members. Each member must fulfil the requirements even though it is not necessary for the load transfer in the system. Secondary beams are not necessary at elevated temperatures and can be left unprotected. In Great Britain and Switzerland membrane action is already used to design slab systems in fire ([1] to [5]). To enable such design rules in Germany further investigations are required. For this reason a research project was initiated by the authors. The project is supported by the DASt and AiF. In [6] the state of research and the idea of membrane action are already described. The experimental set-up and results are shown in [7]. In this paper the numerical investigations of the project are presented.