Architekten- und Stadtplankammer Hessen

Recht

Brandschutztechnische Einstufung von Stahlbetonstützen

Mit Schreiben vom 19.11.2007 informiert das Hessische Ministerium für Wirtschaft und Landesentwicklung über die Anwendungsgrenzen des tabellarischen Verfahrens bei der Prüfung von Nachweisen zur brandschutztechnischen Einstufung von Stahlbetonstützen.

Auf der Grundlage der neu entwickelten und erweiterten Tabelle 31 der DIN 4102-22:2004-11 (siehe Anlage 3.1/10 der Liste der im Land Hessen bauaufsichtlich eingeführten Technischen Baubestimmungen (LTB) vom 04.12.2006) dürfen ausschließlich Stahlbetonstützen in ausgesteiften Tragwerken mit Längen bis maximal 6m (5m bei kreisrundem Querschnitt) aus Betonen mit Festigkeitsklassen bis maximal C45/55 beurteilt werden. Stützen, bei denen sich im Brandfall keine beidseitige Einspannung ausbilden kann, insbesondere Kragstützen, dürfen nach der Tabelle nicht beurteilt werden. Die brandschutztechnische Einstufung von Kragstützen war schon in DIN 4102-4:1994-03 durch die vorgegebenen Randbedingungen ausdrücklich ausgeschlossen, während die Begrenzung auf 6m bzw. 5m Stützenlänge zwar den Tabellenwerten zugrunde lag, jedoch nicht explizit erwähnt wurde.

Grundlage für die in der LTB vom 04.12.2006 enthaltene Tabelle 31 ist ein von der ARGEBAU gefördertes Forschungsvorhaben [1]. Eine unabhängige Überprüfung [2] bestätigt diese Forschungsergebnisse. Die genannten Anwendungsgrenzen umfassen den bei der Erstellung von Tabelle 31 zugrunde gelegten Parametersatz und repräsentieren den aktuellen Erfahrungsstand aus Brandversuchen. Die Tabelle ist unter der Annahme erstellt worden, dass sich im Brandfall eine beidseitige Einspannung der Stützen einstellen kann, was zu einer Halbierung der Knicklänge aus der Kaltbemessung führt. Voraussetzung dafür ist, dass
ein Brand auf ein Geschoss begrenzt bleibt und die Stützenenden monolithisch mit den angrenzenden kälteren Tragwerksteilen verbunden sind. Dies ist dann anzunehmen, wenn es sich um Stützen handelt, die sich nicht in einem obersten Geschoss befinden und deren Enden, wie im Geschossbau üblich, in die angrenzenden Geschossdecken sowie die oberhalb und unterhalb angeschlossenen Stützen eingespannt sind. Bei Stützen in einem obersten Geschoss kann eine ausreichende Einspannung dann unterstellt werden, wenn sie in eine darüber liegende Stahlbetondecke eingespannt sind, die mindestens die Steifigkeit der sonst üblichen Geschossdecken aufweist und eine entsprechende Einspannbewehrung vorhanden ist. Eine Beurteilung von Stützen, deren Enden konstruktiv als Gelenke ausgebildet sind, würde nach Tabelle 31 zwangsläufig zu einer Unterbemessung führen, da tatsächlich eine viel höhere Knicklänge vorliegt. Bei Stützen in nicht ausgesteiften Tragwerken und bei Kragstützen würde sich das Sicherheitsdefizit aufgrund der dann auftretenden Horizontallasten aus behinderter Temperaturverformung noch deutlich vergrößern.

Nur bei Einhaltung der Anwendungsgrenzen der Tabelle 31 kann eine korrekte Einstufung vorgenommen und ein Sicherheitsrisiko ausgeschlossen werden Da die Tabelle 31 in der LTB vom 04.12.2006 auf die obere Anwendungsgrenze (6 m bzw. 5 m Stützenlänge) ausgelegt ist, weisen kürzere Stützen bei einer Einstufung nach dieser Tabelle entsprechende Tragfähigkeitsreserven auf. Der Wunsch nach einer wirtschaftlicheren Beurteilung von solchen Stützen führte zu einer Erweiterung der Tabelle 31 durch eine zusätzliche Zeile für minimale
Stützenlängen von 2m bzw. 1,7m mit der Möglichkeit einer Interpolation zwischen 2m und 6m bzw. 1,7m und 5m Stützenlänge. Die so erweiterte Tabelle wurde bereits in der Fachkommission Bautechnik beraten und in die Musterliste der Technischen Baubestimmungen (MLTB), Fassung Feb. 2007, aufgenommen. Diese erweiterte Tabelle wurde vorab in einem Fachartikel [3] veröffentlicht. Ferner wurden dort nochmals die Anwendungsgrenzen und die Grundlagen beschrieben sowie ein Berechnungsbeispiel vorgestellt. Die MLTB, Fassung Febr. 2007, ist von der Europäischen Kommission notifiziert, so dass die erweiterte Tabelle 31 bereits in der Praxis verwendet werden kann.

Neuere Untersuchungen im Auftrag der ARGEBAU und des Deutschen Beton- und Bautechnik-Vereins zeigen, dass bei einer Einstufung von Stützen mit Betonfestigkeiten größer als C45/55, selbst unter Einhaltung der nach DIN 4102-4/A1:2004-11 geforderten zusätzlichen Maßnahmen wie beispielsweise eine zusätzliche Schutzbewehrung oder eine Erhöhung der Betondeckung, in Einzelfällen eine Unterbemessung auftreten kann (siehe auch [3]).

Um für die Zukunft eine Vereinfachung der brandschutztechnischen Beurteilung von Stützen außerhalb der genannten Anwendungsgrenzen zu ermöglichen, sind bereits Maßnahmen für eine Erweiterung des Normenwerks angeregt worden.

Bis zum Vorliegen des erweiterten Normenwerkes bestehen keine Bedenken, wenn die brandschutztechnische Bemessung von Stahlbetonstützen außerhalb des Anwendungsbereichs der Tabelle 31 durch gutachtliche Stellungnahme einer fachkundigen Stelle und - je nach Vorhabenskategorie - durch Prüfung eines mit der brandschutztechnischen Bemessung vertrauten Prüfamtes/Prüfingenieurs für Baustatik bzw. Prüfsachverständigen für Standsicherheit erfolgt. Als Grundlage für eine solche Überprüfung dürfen die temperaturabhängigen
Materialeigenschaften nach DIN V ENV 1992-1-1:1995-05 unter Beachtung der Richtlinie zur Anwendung von DIN V ENV 1992-1-2:1997-05 (DIN-Fachbericht 92) verwendet werden. Die Gültigkeit dieser Materialeigenschaften ist für eine Beflammung nach der Einheits-
Temperaturzeitkurve (ETK) gegeben. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das tabellarische Verfahren der DIN V ENV 1992-1-2:1995-05 zur brandschutztechnischen Klassifizierung von Stahlbetonstützen (Tabelle 4.1) wegen Sicherheitsrisiken aufgrund der fehlenden Anwendungsgrenzen nicht angewendet werden darf.

Die Musterlisten der Technischen Baubestimmungen finden Sie unter

www.bauministerkonferenz.de

www.dibt.de

Literaturhinweise:
[1] Hosser, D.; Richter, E.; Theune, M.:
Anpassung der Mindestquerschnittsabmessungen von Stahlbetonstützen in Tabelle 31 von DIN 4102-4 bei Bemessung der Stützen
nach DIN 1045-1 (07/01)
Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz der TU Braunschweig, Dezember 2005 (Aktenzeichen ZP 52-5-7.260-/05)

[2] Upmeyer, J.; Schaumann, P. (beratend):
Absicherung der Klassifizierungstabelle zur Brandschutztechnischen Bemessung von Stahlbetonstützen durch theoretische Untersuchungen
auf der Basis numerischer Simulationsrechnungen,
Dr.-Ing. Jens Upmeyer, Bovenden, Februar 2006 (Aktenzeichen ZP 52-5-7.7.260.1-1219/06)

[3] Fingerloos, F.; Richter, E.:
Nachweis des konstruktiven Brandschutzes bei Stahlbetonstützen,
Beton- und Stahlbetonbau 102 (2007), Heft 4

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