Im Brandprüfstand der BAM eingebautes Carbonzugglied
Quelle: BAM FB 7.3
Der Einsatz von Zuggliedern aus Carbon ist durch die außergewöhnlich gute Ermüdungs- sowie hohe Zugfestigkeit des Werkstoffs motiviert. Folglich ergibt sich gegenüber Stahl eine deutliche Reduzierung des Querschnitts. Perspektivisch können damit Stahlzugglieder im Netzwerkbogenbrückenbau ersetzt werden. Eine Anwendung in anderen Bereichen, wie z.B. im Hochbau, ist ebenfalls denkbar. Das Tragverhalten von Carbonzuggliedern im Brandfall ist bislang nicht untersucht worden. Für Brückenbauwerke findet der Lastfall „Brand“ im Allgemeinen keine Berücksichtigung, dennoch sollte eine grundsätzliche Einschätzung schlanker Carbonzugglieder hinsichtlich einer Vergleichbarkeit zu Stahlzuggliedern erfolgen. Im Rahmen des TTPL-Projektes „NeZuCa“ wurden von der BAM mit Hilfe von Bauteilbrandversuchen die Versagensmechanismen von speziellen Carbonzuggliedern untersucht sowie anhand der gewonnenen Daten eine exemplarische Einschätzung zur Gleichwertigkeit gegenüber konventionellen Stahlzuggliedern vorgenommen.
Die Veröffentlichung beschreibt die Durchführung und die Ergebnisse dieser realmaßstäblichen Brandversuche an mechanisch belasteten Carbonzuggliedern. Das Prüfprogramm umfasst vier Carbonzugglieder mit kreisrunden Querschnitten in zwei verschiedenen Durchmessern, 36 mm und 51 mm. Darüber hinaus wurde simultan auch das Erwärmungsverhalten von unbelasteten Stahlbauteilen mit Kreisvollprofil für die Durchmesser 36 mm und 50 mm untersucht. Aus Gründen der Reproduzierbarkeit sowie einer möglichen Verwendbarkeit der Ergebnisse für den Hochbau erfolgte die Temperaturbeanspruchung in den Brandversuchen entsprechend der hierfür vorgeschriebenen Einheits-Temperaturzeitkurve (ETK). Die Probenbrüche traten in den Brandversuchen im Zeitraum zwischen 13 bis 26 Minuten nach Versuchsstart im Anschluss- oder Aufweitungsbereich der Carbonzugglieder auf. Ein Versagen im Normalbereich der Carbonzugglieder konnte trotz des Anbringens einer Dämmung im Anschluss- und Aufweitungsbereich nicht erreicht werden. Während der Versuche wurden Bauteil- und Brandraumtemperaturen sowie die Längsverformung der Carbonzugglieder aufgezeichnet. Die Brandversuche lieferten wichtige Erkenntnisse zum Tragverhalten und den Versagensmechanismen dieser Bauteile.
Brandversuche an mechanisch belasteten Carbonzuggliedern
Jan Kremberg, Dustin Häßler, Ludwig Stelzner, Sascha Hothan
veröffentlicht in Stahlbau 92 (2023), Heft 7, Seite 427-436.
BAM Abteilung Bauwerksicherheit
BAM Fachbereich Brandingenieurwesen