BRANDPRÜFUNGEN UNTER BELASTUNG

EINHEITSTEMPERATURKURVE

Normierte Brandverlaufsmodelle als Einheitstemperaturkurve (ETK) und als Schwelbrandkurve gewährleisten die Vergleichbarkeit der Prüfergebnisse. Im Bauwesen wird ein Brandverlauf entsprechend der Gleichung


T - T0 = 345 log10 (8t + 1)
T   mittlere Ofentemperatur
T0 Anfangstemperatur
 t    Zeit in Minuten

als weitestgehend realistisch angesehen und zu Vergleichszwecken einem Brandverlaufsmodell zugrunde gelegt. Man bezeichnet diesen Temperaturverlauf als Einheitstemperaturkurve. Entsprechend werden die Brenner gesteuert. Die mittlere Temperatur des Prüfofens soll dabei der Gleichung in den Grenzen von plus/minus 5% möglichst genau folgen.

ETK
Schwelfeuer

Einheitstemperatur- und Schwelfeuerkurve

Als weitere Normbrandkurve kommt im Stahlhochbau die Schwelfeuerkurve zur Anwendung, die im Unterschied zur ETK bis 20 Minuten und 326°C nur flach verläuft und erst dann steil ansteigt

TRÄGERPRÜFUNG

Die Trägerprüfung findet unter Belastung in einer begehbaren Brandkammer mit einer Grundfläche von 2,40 m x 4,00 m statt.
Darüber ist mit einem Abstand von 4.750 mm zwischen den Auflagern das zu prüfende Trägerpaar IPE 140 (U/A = 291 1/m) eingebaut und mit 150 mm dicken Porenbetonplatten abgedeckt.

Trägerpaar
Stützenabschnitte

Brandkammer mit zwei belasteten Trägern, einem unbelasteten Trägerabschnitt und drei Stützenabschnitten. Zwei gemauerte Stützpfeiler sollen ggf. die einbrechende Decke abfangen.

Unter den Deckenplatten befindet sich außerdem ein unbelasteter Trägerabschnitt IPE 140 als Referenznormal. Über dieses sind mit hinreichender Genauigkeit die Prüfergebnisse auf weitere, unbelastete Abschnitte im Brandraum IPE 180, HEB 180 und HEM 240 übertragbar. Der Zweck besteht darin, abgeminderte Schichtdicken bei erhöhtem Eigenfeuerwiderstand von U/A = 292 1/m, U/A = 152 1/m  und U/A = 73 1/m ebenfalls beurteilen zu können, ohne den gesamten Versuch mehrmals wiederholen zu müssen.
Der Lasteintrag erfolgt hydraulisch über 4 Einzellasten je Träger im Abstand von jeweils 1/8 bzw. 3/8 der Stützweite. Im Brandversuch werden die Träger nach Erreichen der maximal zulässigen Durchbiegungsgeschwindigkeit entlastet und weiterhin bis zum Erreichen einer Stahltemperatur von 500°C beflammt.

belastete Decke
Decke eingestürzt und entlastet

Eintrag einer Deckenlast über Hydraulikstempel und Entlastung nach Durchbiegung

STÜTZENPRÜFUNG

Die Stützenprüfung findet ebenfalls unter Belastung  in einer begehbaren Brandkammer statt. Dazu wird zwischen Boden und Decke eine 3.630 mm lange Stahlprofilhohlstütze Ø 139,7 mm x 3,6 mm mit U/A = 285 1/m aus Baustahl S235 eingespannt und entsprechend Eulerfall 3 mit einer planmäßigen Exzentrizität von 7 mm gelagert. Der Lasteintrag erfolgt hydraulisch von unten. Ein unbelastetes Meterstück des gleichen Profils ist als Referenzabschnitt beigefügt.
Über dieses sind mit hinreichender Genauigkeit, ohne den gesamten Versuch mehrmals wiederholen zu müssen, die Versuchsergebnisses auf Stützen mit größerer Wandstärke von 6,3 mm bzw. 12,5 mm und somit größerem Eigenfeuerwiderstand von U/A = 160 1/m und U/A = 87 1/m übertragbar. Prüfkriterium ist die Zeit bis zum Ausknicken der Stütze.

Brandkammer Stützenprüfung
Biegeknicken nach Eulerfall 3
Kleinbrandofen

Brandkammer Stützenprüfung mit Einspannung nach Eulerfall 3

Kleinbrandofen für orientierende Plattenprüfungen

Begleitet werden diese Großversuche durch orientierende Prüfungen im Kleinbrandofen. Beidseitig der Längswände sind dort Öffnungen zur Aufnahme von Stahlplatten 500mm x 500mm x 5mm vorgesehen. Die Beflammung erfolgt wahlweise unter Einheitstemperatur- oder Schwelbrandkurve.