Brandschutznachweis Stahlbetonstütze (Bsp.)

Handrechnung

Methode A (Tafel)

Gegeben:

Stahlbetonpendelstütze:
- unverschieblich
- beidseitig gelenkig gelagert
- Nutzung als Verkaufsraum
- allseitig beflammt
- gefordert: R60

Einwirkungen

Querschnitts- und Systemabmessungen

${\begin{array}{l}b/h=30/30\\l=3m\\{\frac {{d}_{1}}{h}}={\frac {0,054}{0,3}}=0,18\approx 0,2\end{array}}$

auf sichere Seite gerundet

Schnittgrößen

${\begin{array}{l}{{N}_{Ed}}=1,35\cdot 400+1,5\cdot 200=840kN\\{{M}_{Ed}}=66,3kNm\end{array}}$

ohne Rechnung, einschließlich Theorie II. Ordnung

Kaltbemessung: bezogene Schnittgrößen

${\begin{array}{l}{{\nu }_{Ed}}={\frac {{N}_{Ed}}{b\cdot h\cdot {{f}_{cd}}}}={\frac {-840}{30\cdot 30\cdot 0,85\cdot {\frac {2,0}{1,5}}}}=-0,82\\{{\mu }_{Ed}}={\frac {{M}_{Ed}}{b\cdot {{h}^{2}}\cdot {{f}_{cd}}}}={\frac {6630}{30\cdot 30{}^{\text{2}}\cdot 0,85\cdot {\frac {2,0}{1,5}}}}=0,22\end{array}}$

Kaltbemessung: Interaktionsdiagramm

Ermittlung des mechanischen Bewehrungsgrades, ${{\omega }_{tot}}=0,56~$

${{A}_{s}}={{\omega }_{tot}}\cdot {\frac {b\cdot h}{{{f}_{yd}}/{{f}_{cd}}}}=0,56\cdot {\frac {0,3\cdot 0,3}{{\frac {50}{1,15}}/\left(0,85\cdot {\frac {2}{1,5}}\right)}}=13,09cm{}^{\text{2}}$

gewählt: 2x 6ø12, ${{A}_{s}}=13,57cm{}^{\text{2}}~$

Heißbemessung: Bedingungen

- Bewehrungsgrad ${\frac {13,57}{30\cdot 30}}=0,015\leq 0,04$ - ${{l}_{0,fi}}=3\leq 3$

Bemessung nach Tafel legitimiert.

Heißbemessung: Außergewöhnliche Einwirkungskombination während des Brandfalls

${{N}_{Ed,fi}}={{N}_{G}}+{{\psi }_{2}}\cdot {{N}_{Q}}=400+0,6\cdot 200=520kN$

Heißbemessung: Ermittlung des Reduktionsfaktors

${{\eta }_{fi}}={\frac {{N}_{Ed,fi}}{{N}_{Ed}}}={\frac {520}{840}}=0,62$

Heißbemessung: Bezogene Schnittgrößen

(vereinfacht mit Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle 0,62\cdot {{\nu }_{Ed}}} oder genauer mit Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle {{\alpha }_{cc}}=1,0~} ):

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \begin{array}{l}{{\nu }_{Ed,fi,t}}=\frac{{{N}_{Ed,fi}}}{b\cdot h\cdot {{f}_{cd}}}=\frac{-520}{30\cdot 30\cdot \frac{2,0}{1,5}}=-0,43\\{{\mu }_{Ed,fi,t}}=\frac{{{M}_{Ed,fi}}}{b\cdot {{h}^{2}}\cdot {{f}_{cd}}}=\frac{0,62\cdot 6630}{30\cdot 30{}^\text{2}\cdot \frac{2,0}{1,5}}=0,11\end{array}}

Heißbemessung: Mechanischer Bewehrungsgrad

bei Berücksichtigung von Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle {{\alpha }_{cc}}=1,0~} :

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle {{\omega }_{vorh}}=\frac{{{A}_{s,vorh}}\cdot ({{f}_{yd}}/{{f}_{cd}})}{b\cdot h}=\frac{13,57\cdot \left( \frac{50}{1,15}/\frac{2,0}{1,5} \right)}{30\cdot 30}=0,49}

Heißbemessung: Ermittlung der zulässigen bezogenen Normalkraft mithilfe des Interaktionsdiagramms

Vom Diagrammnullpunkt über den Schnittpunkt der bezogenen heißbemessenen Schnittgrößen wird der mechanische Bewehrungsgrad angezielt und damit Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle {{\nu }_{Ed,fi,t,zul}}=-0,79~} abgelesen.
Der Bemessungswiderstand der Normalkraft ergibt sich durch Wiedereinführen der Abmessungen:

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle {{N}_{Rd}}={{\nu }_{Ed,fi,t,zul}}\cdot b\cdot h\cdot {{f}_{cd}}=-0,79\cdot 30\cdot 30\cdot \frac{2}{1,5}=-948kN}

Das Verhältnis aus Einwirkung und Widerstand ergibt den Ausnutzungsgrad

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle {{\mu }_{fi}}=\frac{{{N}_{Ed,fi,t}}}{{{N}_{Rd}}}=\frac{-520}{-948}=0,55}

Durch Interpolation ergeben sich in der Tafel des Eurocode 2 für Methode A mit geforderter Brandwiderstandsdauer von 60 Minuten die folgenden Mindestabmessungen und Achsabstände:

212,5mm/38,5mm oder 312,5mm/33,25mm

Stütze mit 300mm/54mm eingehalten, Nachweis erfüllt.

Anmerkungen:
In der Vergleichsrechnung mit dem Modul S402.de wird die „kalte“ Einwirkungskombination mit Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle {{\gamma }_{G,\inf }}} , jedoch auch mit Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle {{\gamma }_{Q,\sup }}} berechnet. Weiterhin ist der Bemessungswert der „heißen“ Einwirkungskombination nicht nachzuvollziehen. Als Konsequenz ergibt sich ein höherer Ausnutzungsfaktor und eine entsprechend höhere Forderung zum Einhalten der Forderung R60.
Eine Nachweisführung mit Methode B kann in diesem Fall nicht erfolgen, weil die Stütze eine Schlankheit von 30 als Bedingung übersteigt.