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Forschung im Fachgebiet Brandschutz

Schwerpunkte

Brandforschung

Brände und deren Begleiterscheinungen können in schwerwiegenden Fällen zu Sach-, Personen- bzw. Umweltschäden führen. Das Fachgebiet Brandschutz ist auf die Untersuchung der Brand- und Rauchausbreitung sowie von Brandphänomenen spezialisiert. Als zentrale Größen werden die Wärmefreisetzung und die Freisetzung von Gasen brennbarer Stoffe analysiert und bewertet. Die Brandbreite reicht von kleinskaligen Proben bis hin zu großmaßstäblichen Aufbauten, welche im neuen Forschungsbau (ZeBra) untersucht werden.

Brandsichere Ausbildung von Bauteilen und Bauweisen

Eine Kernkompetenz des Fachgebiet Brandschutz ist das Entwerfen und Konstruieren von innovativer Bauteilen und Bauweisen für den Brandfall. Die Erforschung und Optimierung von hochfesten Baustoffen unter Hochtemperaturbeanspruchung spielen dabei ebenso eine wichtige Rolle wie Bauprodukte aus nachwachsenden Baustoffen und Fassadensysteme. Vom einzelnen Baustoff bis zur gesamten Tragstruktur können durch die umfangreiche Prüfausstattung eine Vielzahl an experimentellen und numerischen Untersuchungen realisiert werden.

Brandsicherheit

Das Fachgebiet Brandschutz ist bei Bewertung und Kontrolle von Risiken im Brandfall auf nationaler und internationaler Ebene führend tätig. Mit Risiko- und Zuverlässigkeitsanalysen werden Brandgefahren präzise ermitteln und quantifizieren. Durch die Untersuchung von Personenströmen und der Entwicklung wirkungsvoller Räumungskonzepte können optimale Auslegungen von vorbeugenden baulichen und anlagentechnischen Brandschutzmaßnahmen sowie organisatorischen und abwehrenden Brandschutzmaßnahmen getroffen werden. Neben der Verbesserung gängiger Brandschutzmaßnahmen zählen intelligente Assistenzsysteme, welche den Brand bereits während der Entstehungsphase detektieren und verhindern können, zum Kernforschungsbereich.

Aktuelle Projekte

Entwicklung von Hybridbauteilen aus Stahl und Holz zur Erhöhung der Tragfähigkeit und der Feuerwiderstandsdauer von Stahltragwerken

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen Hybridbauteils aus Regelstahlprofilen und leistungsstarken Holzquerschnitten wie Brettschichtholz, das die Vorteile von Stahl und Holz vereint.  In ein Regelstahlprofil wird ein Kammerholz - in Analogie zu kammerbetonierten Verbundträgern - über einen Schubverbund in die Kammern des I-Profil Trägers eingebracht. Durch die geschickte Verknüpfung von Regelstahlprofilen und Holz wird der Brandschutz verbessert und die Tragfähigkeit erhöht. Die Hybridbauteile können sowohl in Neubauten als auch in Bestandsgebäuden bis zur Gebäudeklasse 5 eingesetzt werden. 

Holzbauteile zeichnen sich vor allem durch ihren natürlichen Charakter und ihre Nachhaltigkeit aus. Gegenüber Stahl ist die Festigkeit des Holzes jedoch um ein vielfaches geringer. Damit können dort, wo hohe Tragfähigkeiten der Konstruktion gefordert werden, nur sehr massige Holzbauteile verwendet werden. In brandschutztechnischer Hinsicht weist Holz gegenüber Stahl einen elementaren Nachteil auf: Holz ist ein brennbarer Baustoff. Deshalb sind in Hinblick auf die bauliche Anwendung dem konstruktiven Holzbau im Hochbau Grenzen gesetzt. Allerdings können im Brandfall in Abhängigkeit der Dimensionierung der tragenden Holzquerschnitte z. T. wesentlich höhere Feuerwiderstandsdauern als mit ungeschützten Stahlbauteilen erreicht werden. Dies ist auf die geringe Abbrandrate massiver Holzbauteile zurückzuführen. Hinsichtlich der Kalt-Bemessung sind für die dünnwandigen Stahlprofile wesentliche Vorteile im Stabilitätsverhalten zu erwarten.

Projektträger: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF), Internationaler Verein für Technische Holzfragen e.V. - iVTH

Förderdauer/Laufzeit: 2022 – 2024

Ansprechpartner:  Jan-Gabriel Scheller, M. Sc.

Erarbeiten eines Prüfverfahrens und von Leistungskriterien für eine objektive Bestimmung des Rauchdurchgangs bei Brandprüfungen

In einigen Landesbauordnungen sowie in der Muster-Bauordnung von September 2019 erfolgt eine Öffnung für den Holzbau. Unter bestimmten Voraussetzungen sind abweichend Bauteile, die hochfeuerhemmend oder feuerbeständig sein müssen, aus brennbaren Baustoffen zulässig. Dabei müssen diese Bauteile hinsichtlich der Standsicherheit und des Raumabschlusses die geforderte Feuerwiderstandsfähigkeit nachweisen und einschließlich ihrer Anschlüsse ausreichend lang widerstandsfähig gegen die Brandausbreitung (Ausbreitung von Feuer und Rauch) sein. Diese Anforderung zielt insbesondere auf die Rauchdichtigkeit ab. Eine objektive Bewertung des Rauchdurchgangs erfolgt im Rahmen von Brandprüfungen nach DIN 4102 Teil 2 bzw. DIN EN 1363 und DIN EN 1364 bisher nicht. Die DIN 4102 Teil 2 noch die europäische Klassifizierungsnorm DIN EN 13501 Teil 2 oder die europäische Prüfnorm DIN EN 1363 sehen hinsichtlich des Durchgangs von Rauch lediglich eine visuelle Überprüfung vor (Ziffer 10.4.7 in DIN EN 1363), ein Prüfverfahren und konkrete Leistungskriterien werden nicht vorgegeben.

Um für das in den Bauordnungen geforderte Raumabschlusskriterium, welches die Widerstandsfähigkeit gegen die Ausbreitung von Rauch miteinschließt, eine objektive Überprüfbarkeit zu ermöglichen, soll im Rahmen des Forschungsvorhabens ein Prüfverfahren entwickelt werden, mit dem der Durchgang von Rauch bzw. heißen Gasen bestimmt werden kann. Hierfür ist ein Vergleich an konventionellen Massiv- und Trockenbaubauteilen aus nichtbrennbaren Baustoffen geplant, an denen die vorgeschlagenen Leistungskriterien kalibriert werden können. Neben theoretischen Betrachtungen sollen im Rahmen des  Forschungsvorhabens vor allem experimentelle Untersuchungen durchgeführt werden.

Projektträger: Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt)

Förderdauer/Laufzeit: 2022

Ansprechpartner:  Jan-Gabriel Scheller, M. Sc.

Universelle Hochleistungsstützen aus S960 ohne Schweißen
Stahlverbundstützen aus S960
Stahlverbundstützen aus S960

Aus verschiedenen innovativen Ideen, vor allem Marktgewinnung gegenüber herkömmlichen Stützen, wurde dieses Forschungsvorhaben definiert. Da die im Euro Code geregelten, normalfesten Stähle immer seltener eingesetzt werden, sind Stahlverbundstützen mit einem höchstfesten Stahl aus S960 für Hoch- und Tiefbau besonders interessant. Sie bieten nicht nur deutliche Querschnitts- und Gewichtseinsparungen im Bau, sondern auch ein ausgezeichnetes Verhalten unter hohen Temperaturen, bzw. im Brand. Diese Verbundstützen sollen eine längere Tragfähigkeit beweisen.

Die in diesem Projekt untersuchten Stützen bestehen im Querschnitt aus einem Kern aus höchstfesten Stahl S960, der in der Mitte der Stütze zentriert ist. Den äußeren Abschluss bildet es ein rundes Hohlprofil. Um den Temperatureintrag auf den Stahlkern zu verzögern, wird zwischen Stahlkern und Hohlprofilhülle eine Betonfüllung eingebracht.

Der aktuelle Mangel an Informationen über Materialeigenschaften des höchstfesten Stahles S960 und dieser Art von Verbundstützen erschwert dessen Einsatz in der Baupraxis. Um für den Anwendungsfall eine Zulassungserlaubnis zu erreichen, werden folgende Schritte bearbeitet.

Mit diesem Forschungsvorhaben sollen Tragverhalten und Leitungsmerkmale universeller, ohne Schweißen hergestellter Stahlverbundstützen aus S960 erforscht werden. Zum Erreichen der Forschungsziele wurde ein umfangreiches Arbeitsprogramm bestehend aus experimentellen Versuchen, numerischen Simulationen, theoretische Untersuchungen sowie baupraktischen Überlegungen erarbeitet. Sie bestehen aus Kleinteilversuchen und Bauteilversuchen mit realen Abmessungen. In denen werden die Verbundstützen in verschiedenen Belastungssituationen unter Biege-, Zug- und Brandbeanspruchung (ohne hinzufügen einer feuerfesten Verkleidung) untersucht, um die Materialeigenschaften von S960 herauszufinden. Dieses Forschungsvorhaben wurde in einer Kooperation zwischen RWTH Aachen, Institut für Stahlbau, RWTH Aachen, Institut für Massivbau und IBMB, Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz unternommen. Die Branduntersuchungen werden an den Versuchsständen des Fachgebiets Brandschutz am IBMB durchgeführt.

Projektträger: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AIF), FOSTA – Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. und Industriepartner

Förderdauer/Laufzeit: 2020 – 2022

Ansprechpartner:  Asieh Jalaeeyan

Blechlamellenstützen für den Hochbau aus hochfesten Stählen
Lamellenpaket 3D Ansicht
Lamellenpaket 3D Ansicht

Hochfeste Stähle (HSS) öffnen ihren Markt in der Bauindustrie aufgrund ihrer mechanischen Vorteile, und die Verwendung von Verbundsystemen kann ihr Verhalten im Brandfall verbessern. In den letzten Jahrzehnten haben Forscher versucht, die strukturelle Leistung von konventionellen betongefüllten Hohlprofilen (CFHS) durch das Hinzufügen von Vollmaterialkernen aus hochfestem Stahl zu verbessern. Bei Vollquerschnitte hängen die Streckgrenze und die Eigenspannungsverteilung jedoch vom Durchmesser ab, was sich negativ auf das Knickverhalten dieser Verbundstützen auswirkt.

In diesem Projekt wird eine neue Stütze mit der Bezeichnung "Blechlamellenstützen" vorgeschlagen, um die genannten Schwachstellen zu verringern und die strukturelle Leistung dieser Art von Verbundstützen zu verbessern, indem der Vollquerschnitte durch hochfeste Lamellenpakets mit Blechen ersetzt wird. Die Verwendung von hochfesten Blechen bedeutet eine höhere Tragfähigkeit bei schlankeren Stützen und hohen Füllungsgraden. Außerdem haben bleche geringere Abmessungen als Vollquerschnitte, so dass eine dickenabhängige Streckgrenzenreduktion weitgehend vermieden werden kann, so dass die hohen Streckgrenzen voll genutzt werden können. Schließlich haben das Hüllrohr und die Betondeckung neben ihrem Anteil zur Tragfähigkeit der Stütze bei Raumtemperatur eine bedeutende Rolle beim Schutz des Stahlkerns im Brandfall.

Lamellenpaket Querschnitt Ansicht
Lamellenpaket Querschnitt ohne Füllmörtel

In einem gemeinsamen Forschungsprojekt zwischen dem iBMB und der Technischen Universität München wird das Tragverhalten von Blechlamellenstützen bei Raumtemperatur und unter ETK-Brandlast experimentell und numerisch untersucht. Im Rahmen des Projekts werden temperaturabhängige Materialeigenschaften von hochfesten Stählen der Güte S890 und S960, die für Hüllrohre und Bleche der Stützen verwendet werden und noch nicht genormt sind, ermittelt. 

Projektträger: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AIF) , FOSTA – Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. und Industriepartner

Förderdauer/Laufzeit: 2020 – 2023

Ansprechpartner:  Shaghayegh Ameri, M.Sc.

Feuerwiderstand von feuerverzinkten Verbundträgern aus höher- und hochfesten Baustählen
Feuerverzinkte Verbundträger

Feuerverzinken kann die Feuerwiderstandsdauer von Stahl verbessern, das zeigen aktuelle Forschungsergebnisse. Auf diesen Erkenntnissen aufbauend analysiert das gemeinsame AiF-Forschungsvorhaben (Gemeinschaftsausschuss Verzinken e.V. – GAV; FOSTA; DASt) IGF 21536 N mit dem Lehrstuhl für Metallbau, TU München, und dem Lehrstuhl für Stahl- und Leichtmetallbau, RWTH Aachen, wie Stahlkonstruktionen ohne zusätzliche passive Brandschutzmaßnahmen eine Feuerwiderstandsklasse von R30 erreichen können.

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung und Verifizierung einfach anzuwendender Regeln zur Bestimmung des Feuerwiderstandes von feuerverzinkten Verbundträgern aus hochfesten Baustählen im Brandfall. Die für eine Heißbemessung gültige Norm DIN EN 1994-1-2 wird aktuell unter Berücksichtigung des positiven Effektes einer Feuerverzinkung im Brandfall überarbeitet. Durch eine kombinierte Anwendung des Verbundbaues unter Verwendung höher- und hochfester Stähle und einer Feuerverzinkung wird der Feuerwiderstand von Verbundkonstruktionen maßgeblich positiv beeinflusst.

Dazu werden im Projekt für die Baupraxis wichtige wissenschaftliche Fragestellungen zur Ausbildung des Temperaturverlaufs über die Höhe des Stahlprofils eines feuerverzinkten Verbundträgers, zum Materialverhalten hochfester Stähle bei hohen Temperaturen, zum Erwärmungsverhalten von Anschlüssen feuerverzinkter Bauteile (auch in Kombination mit geschützten Bauteilen), zur Thematik einer möglichen Flüssigmetallversprödung von hochfesten Stählen im Brandfall und zur optimierten Ausbildung einfachsymmetrischer hybrider Verbundträgerquerschnitte geklärt.

 

Projektträger: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AIF) – Verzinken, gefördert durch BMWi

Förderdauer/Laufzeit: 2020 - 2023

Ansprechpartner: Justus Frenz, M. Sc.

Stabbündelstützen mit hochfestem Bewehrungsstahl

In Deutschland ist der Marktanteil von Stahl- und Verbundbau im Geschossbau gering. Die Gründe dafür sind vielschichtig und reichen von fehlenden Erfahrungswerten bis hin zu Vorurteilen hinsichtlich der Brandsicherheit. Zudem spielt auch die Wirtschaftlichkeit der Bauweise stets eine große Rolle.

Brandsichere, hochtragfähige und gleichzeitig schlanke und damit wirtschaftliche Verbundstützen lassen sich mit Hilfe von einem Stabbündel aus Bewehrungsstahl mit einer Streckgrenze von 670 N/mm2, das in ein Stahlrohr eingestellt und mit Mörtel verpresst wird, herstellen. Durch Bündelung von Stäben sind zudem hohe Füllgrade der Querschnitte möglich, sodass Tragfähigkeiten erreicht werden, wie sie sonst nur mit wesentlich größeren Querschnittsabmessungen möglich sind. Im Vergleich zu Verbundstützen mit Vollquerschnitten weisen Stabbündelstützen zudem ein günstigeres Erwärmungsverhalten auf, da die einzelnen Stäbe nur punktuell direkt miteinander Kontakt haben und daher die Wärmeleitung zwischen den Stäben begrenzt wird. Wird das Zusammenwirken der Stäbe bei Raumtemperatur aber auch im Brandfall sichergestellt, ist bei diesen Stützen ein wesentlich besseres Tragverhalten als bei herkömmlichen Verbundstützen mit Vollstahlkern zu erwarten.

In einem Verbundforschugsvorhaben des iBMB mit der TU München werden die konstruktive und herstellungstechnische Durchbildung der Stützen sowie deren Tragverhalten durch Traglastversuche bei Raumtemperatur sowie unter Belastung nach Einheits-Temperaturzeitkurve untersucht. Zudem sollen die Materialeigenschaften von hochfestem Bewehrungsstahl sowie von Einpressmörtel bei hohen Temperaturen bestimmt werden.

 

Projektträger: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AIF) , FOSTA – Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. und Industriepartner

Förderdauer/Laufzeit: 2019 – 2021

Ansprechpartner:  Shaghayegh Ameri, M.Sc.

Brandschutztechnische Grundlagenuntersuchung zur Fortschreibung bauaufsichtlicher Regelungen in Hinblick auf eine erweiterte Anwendung des Holzbaus

Teilvorhaben 2: Beurteilung der brandschutztechnischen Leistungsfähigkeit von Bauteilen und Systemen

Innerhalb des Verbundvorhabens TIMpuls soll die Bereitstellung einer vollständigen, wissenschaftlich begründeten Systematik erfolgen, um die Verwendbarkeit tragender und raumbildender Holzbaukonstruktionen in mehrgeschossigen Gebäuden bis zur Hochhausgrenze zu ermöglichen. Durch das Vorhaben ist nachzuweisen, dass durch die Verwendung der im Verbundvorhaben beschriebenen Konstruktionen brandschutztechnisch gleichwertige Lösungen im Vergleich zu den heute üblichen Konstruktionen aus Mauerwerk und Stahlbeton oder Stahlleichtbau erreicht werden.

Mit dem Teilprojekt 2 (Förderkennzeichen: 22006917) werden wesentliche Informationen zum Feuerwiderstand und Naturbrandverhalten von Holzbauteilen mittels Bauteil- und Baustoffversuchen sowie numerischer Analyse erarbeitet. Diese Ergebnisse werden in Kombination, mit den im Verbundprojekt bereitgestellten Informationen zum anlagentechnischen und abwehrenden Brandschutz, in eine ganzheitliche Risikobetrachtung für mehrgeschossige Holzgebäude integriert.

Die Bereitstellung des vollständigen Konstruktionskataloges inklusive der Integration technischer Gebäudeausrüstung als Endergebnis des Verbundvorhabens, soll als Basis zur Überarbeitung der baurechtlichen Regeln - hier insbesondere der Musterbauordnung (MBO) und der Musterrichtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an hochfeuerhemmende Bauteile in Holzbauweise (M-HFHHolzR) dienen. Ziel ist es, eine baurechtlich geregelte und leistungsoptimierte Verwendung von Holzbauweisen bis zur Hochhausgrenze zu ermöglichen, die es erlaubt wirtschaftliche und optisch ansprechende Holzbauwerke zu errichten.

Projektträger: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) im Auftrag der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) eine Kofinanzierung erfolgt koordiniert über den Landesinnungsverband des Bayerischen Zimmererhandwerks.

Förderdauer/Laufzeit: 2017 – 2021

Internetauftritt:  https://www.bgu.tum.de/timpuls/startseite/

Ansprechpartner: Sven Brunkhorst, M.Sc.

Weiterführende Untersuchungen zur Beschreibung des Materialverhaltens von Beton in der Brandabkühlphase

Im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Forschungsvorhabens mit dem Titel „Theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Erweiterung der Berechnungsgrundlagen unterschiedlicher Betone bei Naturbrandbeanspruchung“ wurden weitgehende Erkenntnisse zum Materialverhalten von Betonen in der Abkühlphase nach hoher Temperaturbeanspruchung gewonnen. Um weiterbestehende Kenntnislücken zu schließen, werden von der DFG weiterführende Untersuchungen gefördert.

Natrubrand

Für die brandschutztechnische Bemessung ist in der aktuellen Normengeneration der Eurocodes neben der Normbeanspruchung – der Einheits-Temperaturzeitkurve (ETK) – die Anwendung von Naturbrandmodellen zugelassen. Im Vergleich zur ETK können die Temperaturen natürlicher Brände die ETK zwar kurzzeitig übersteigen, sie fallen aber nach dem Aufzehren eines Großteils der Brandlasten wieder ab, während die ETK stetig ansteigt. Insofern kann eine Bemessung mit Naturbrandmodellen wirtschaftliche Vorteile liefern.

Auf- und Abkühlphase

Bei Anwendung des Naturbrandverfahrens muss die Tragfähigkeit der Bauteile und Tragwerke grundsätzlich über die gesamte Branddauer, einschließlich der Abkühlphase, nachgewiesen werden, da ein Versagen aufgrund einer verzögerten Erwärmung oder zu hoher Zugkräfte im Beton während der Abkühlphase eintreten kann. Aufgrund der thermischen Trägheit von Beton kühlen in der Brandabkühlphase die äußeren Querschnittsbereiche ab, während sich der Kern zunächst weiter durchwärmt.

Das Forschungsvorhaben hat zum Ziel, experimentelle Untersuchungen zur thermischen Leitfähigkeit und zum Spannungs-Dehnungsverhalten von Normalbeton (CC) und hochfestem Beton (HPC) während der Abkühlphase durchzuführen und in konstitutive Materialgesetze für einen allgemeinen Bemessungsansatz umzusetzen.

 

Projektträger: Deutsche Forschungsgemeinschaft e.V. (DFG)

Förderdauer/Laufzeit: 2021 - 2023

Ansprechpartner: Jan Lyzwa, M. Sc.

 

Veröffentlichungen  

  • Lyzwa, J.; Zehfuss, J. (2021): Experimental investigations of ultra-high performance concrete exposed to natural fires. Fire Safety Journal Volume 125, https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2021.103399.
  • Lyzwa, J.; Zehfuß, J. (2020): Ableitung von thermischen Materialkennwerten für Beton unter Naturbrandbeanspruchung anhand von experimentellen Untersuchungen. Beton- und Stahlbetonbau, https://doi.org/10.1002/best.201900079.
  • Lyzwa, J.; Zehfuss, J (2019): Thermo-mechanical material properties of concrete in the cooling phase. In: The seventh international conference on structural engineering, mechanics and computation (SEMC 2019), September 2-4, 2019, Cape Town, ZAF.
  • Zehfuß, J.; Lyzwa, J.(2017): Thermische Materialeigenschaften von Beton in der Abkühlphase. In: Braunschweiger Brandschutz-Tage 2017: 31. Fachtagung Brandschutz – Forschung und Praxis; 13. Und 14. September 2017; Tagungsbericht. Braunschweig: iBMB, 2017. (Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz der TU Braunschweig; H. 232). S.83-98.
  • Lyzwa, J.; Zehfuss, J. (2017): Thermal material properties of concrete in the cooling phase. Applications of Fire Engineering: Proceedings of the International Conference of Applications of Structural Fire Engineering (ASFE 2017), September 7-8, 2017, Manchester, UK.
Numerische und experimentelle Untersuchungen von Polymerbrandlasten in kerntechnischen Anlagen zur Verbesserung der Prognosefähigkeit von Brandsimulationen

Brände von elektrischen Leitungsanlagen stellen ein sicherheitsrelevantes Gefährdungspotential für in Betrieb und im Rückbau befindliche Kernkraftwerke dar. Aufgrund von technischen Fehlfunktionen in der Form von Lichtbögenüberschlägen oder Kurzschlüssen geht von elektrischen Leitungsanlagen eine erhöhte Brandentstehungsgefahr aus. Darüber hinaus bergen Kabel aufgrund ihrer brennbaren Isolationsmaterialien die Gefahr einer Brandweiterleitung vom ursprünglichen Brandherd aus in angrenzende, räumlich abgetrennte Bereiche, da Kabel durch raumabschließende Bauteile hindurchgeführt werden.

Im Forschungsvorhaben "numerische und experimentelle Untersuchungen von Polymerbrandlasten in kerntechnischen Anlagen zur Verbesserung der Prognosefähigkeit von Brandsimulationen" (FKZ: 1501565) sollen anhand von klein- und mittelskaligen Brandversuchen Brandsimulationsmodelle für den Anwendungsfall "Kabelbrand" validiert werden. Darüber hinaus soll aufbauend auf vorliegenden Forschungsergebnissen ein bestehendes Submodell zur Berücksichtigung von Pyrolyseprozessen weiterentwickelt und für die Anwendung auf sicherheitsrelevante Brandszenarien, wie z.B. unterventilierte Brände, erweitert werden.

Dieses Forschungsvorhaben ergänzt das internationale Gemeinschaftsprojekt OECD/NEA PRISME 3, in welchem Großbrandversuche am Laboratoire d'expérimentation des feux des Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire in Cadarache geplant sind. Diese internationale Zusammenarbeit bietet die Möglichkeit, die derzeit national verfügbaren bzw. eingesetzten Verfahren mit auf anderen Ansätzen beruhenden Verfahren zu vergleichen. Hierdurch lässt sich die Aussagesicherheit der eigenen Verfahren besser beurteilen und eingrenzen.

 

Projektträger: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) vertreten durch die Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH

Förderdauer/Laufzeit: 2018 – 2022

Ansprechpartner: Jens Spille, M.Sc.

Entwicklung eines vereinfachten rechnerischen Nachweisverfahrens zum Feuerwiderstandsverhalten von Ziegel-Mauerwerk

Der bauaufsichtlich erforderliche Feuerwiderstand von tragenden, raumabschließenden Wandkonstruktionen aus hochwärmedämmenden Ziegeln wird im Vorfeld der regelkonformen Markteinführung dieser Produkte durch umfangreiche und kostenintensive Brandversuche an geschosshohen Wänden nach europäisch harmonisierten Prüfnormen durchgeführt. Aufgrund dieser Versuche erfolgt dann die brandschutztechnische Einstufung in der jeweiligen Zulassung. Die Textpassagen im Eurocode 6 zum Brandschutz sehen u.a. auch günstigere rechnerische Nachweisverfahren vor, deren Anwendung für Mauerwerksbau mit hochwärmedämmenden Ziegeln aufgrund fehlender Materialkennwerte im Hochtemperaturbereich sowie durch nicht abgesicherte Rechenverfahren bisher nicht möglich ist.

Ziel des Forschungsvorhabens ist, die relevanten thermischen und thermo-mechanischen Hochtemperatur-Materialeigenschaften zu bestimmen und auf dieser Grundlage die Ableitung eines abgesicherten vereinfachten Rechenverfahrens zur Bestimmung des Feuerwiderstandes von Ziegelmauerwerksbauteilen zu entwickeln. Dieses Berechnungsverfahren soll die Voraussetzungen schaffen, zukünftig auf zeitlich und finanziell aufwändige Brandprüfungen für die Bestimmung des Feuerwiderstands an geschosshohen Wandkonstruktionen zu verzichten bzw. die Notwendigkeit der Prüfung nur noch in Einzelfällen auf ein Minimum zu reduzieren.

Ziegel: Thermische Simulation 2D

Der Schwerpunkt der aktuellen Untersuchungen liegt in der Aufstellung eines thermo-mechanischen Simulationsmodells und der Verknüpfung des Modells mit den experimentell ermittelten Materialeigenschaften.

Das AiF-Forschungsvorhaben wird als Gemeinschaftsprojekt von dem Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz (iBMB) der Technischen Universität Braunschweig und dem Institut für Ziegelforschung Essen e.V. (IZF) durchgeführt.

Projektträger: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AIF) und Industriepartner.

Förderdauer/Laufzeit: 2020 – 2023

Ansprechpartner: Liliia Maruhn, M.Sc.

Abgeschlossene Projekte

Untersuchung zur Tragsicherheit offener Parkgaragen in Stahl und Verbundbauweise unter Brandeinwirkungen von E-Fahrzeugen und kraftstoffbetriebenen Fahrzeugen

Download: KaF-FGF-2021-Sander-E-Mobilität.pdf

Planung und Durchführung von Realbrandversuchen in einem Abrisshaus im Rahmen von Forschungs- und Entwicklungsleistungen zur Untersuchung von Wassernebellöschanlagen in Rettungswesen.

Abschlussbericht: Bericht_WNLA_Realversuche.pdf

Mehr als nur Dämmung - Zusatznutzen von Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen (NawaRo-Dämmstoffe)

Download: KaF-FGF-2021-Northe_NawaRo_Daemmstoffe.pdf

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