Flyer - Promat

Brandschutztechnische
Ertüchtigung von Beton
Baulicher Brandschutz
Betonüberdeckung, explosive Abplatzung (Spalling)
Grundlagen
Der Baustoff Beton ist aus dem Bauwesen nicht mehr wegzudenken.
Als Tragwerk oder Gestaltungselement findet er weitreichende
Verwendung.
Dank seinen Eigenschaften wird Beton häufig auch als Bauteil mit
Brandschutzanforderung eingesetzt. Dabei gilt es, einige Kriterien
zu beachten.
Brandschutzanforderungen an Betonbauteile
In den häufigsten Fällen werden Betonbauteile mit Brandschutzanforderungen als tragende Bauteile (R) oder als tragende und
raumabschliessende Bauteile (REI) eingesetzt.
Tragende Bauteile (R) sind meist Stützen oder Träger. Diese müssen
so ausgeführt werden, dass die Tragfähigkeit des Bauwerkes auch
im Brandfall während der geforderten Feuerwiderstandsdauer
gewährleistet ist.
Tragende und raumabschliessende Bauteile (REI) aus Beton sind
meistens Decken und Wände. Zusätzlich zur Tragfähigkeit muss hier
sichergestellt werden, dass im Brandfall während der geforderten
Feuer-widerstandsdauer auch raumabschliessende Kriterien erfüllt
werden. Diese sind erfüllt, wenn während der geforderten Feuerwiderstandsdauer im benachbarten Brandabschnitt keine Flammen
auftreten (Raumabschluss (E)) und die Temperatur nicht übermässig
ansteigt (Wärmedämmung (I)).
Raumabschliessende Anforderungen (EI) an Betonbauteile
VKF definiert gemäss SIA 262 minimale Bauteilabmessungen zum
Erfüllen der raumabschliessenden Kriterien.
Aus Erfahrung ist bekannt, dass Betonbauteile (z.B. Wände oder
Decken) in einer bestimmten Dicke, während einer bestimmten
Dauer den Feuerübergang in einen anderen Brandabschnitt verhindern können. Je dicker ein Betonbauteil, desto länger hält es einem
Brand stand.
Tragende Anforderungen (R) an Betonbauteile
Beton zeichnet sich besonders durch seine Druckfestigkeit aus.
Zugspannungen hingegen kann er nur in geringem Umfang aufnehmen. Betonbauteile werden daher in der Regel als Stahlbeton
hergestellt, indem dort, wo mit Zugspannungen zu rechnen ist,
Bewehrungsstahl in Form von Stäben oder Matten eingelegt wird.
Im Brandfall darf sich der Bewehrungsstahl nicht übermässig
erwärmen.
Andernfalls würde er erweichen, d.h. seine Festigkeitswerte verlieren. Dadurch würde die Tragfähigkeit des Betonbauteils herabgesetzt, sodass es frühzeitig kollabieren könnte.
Um dies zu verhindern, muss Bewehrungsstahl eine minimal
geforderte Betonüberdeckung aufweisen. Der Stahl liegt folglich
nicht direkt an der beflammten Oberfläche, sondern im Inneren des
Betonbauteils. Im Brandfall wirkt der Beton zwischen dem Feuer
und dem Stahl wie ein Kühlmantel und verhindert die übermässige
Erwärmung des Stahls. Je dicker der Kühlmantel, desto weniger
wird der Stahl erwärmt und desto länger hält die Konstruktion dem
Feuer stand.
c
Der Kühlmantel wird Bewehrungsüberdeckung, Stahl- oder Eisenüberdeckung oder Betonüberdeckung genannt.
Die minimal erforderliche Bewehrungsüberdeckung in Abhängigkeit der Feuerwiderstandsdauer ist in SIA 262 festgelegt und wird
vom VKF so übernommen.
Dabei wird festgehalten, dass die minimalen Bewehrungsüberdeckungen ohne Berücksichtigung des Abplatzverhaltens des
Betons gelten. D.h. der Überdeckungsbeton darf im Brandfall nicht
abplatzen.
Explosives Abplatzen (Spalling)
„Explosives Abplatzen“ ist ein Phänomen, welches im Brandfall auftreten kann, aber zwingend verhindert werden muss.
Aufgrund der Hitze verdampft Feuchte aus dem Beton und dringt
tiefer in den Beton ein. In kühleren Schichten des Betons (Randzone)
kondensiert der Dampf wieder und bildet als Wasser sozusagen
eine Dampfsperre. Dadurch steigt der Dampfdruck innerhalb des
Betons bis ganze Betonschichten von ca. 2 bis 6 cm Dicke durch
sogenanntes „explosives Abplatzen“ (engl. = Spalling) förmlich
abgesprengt werden können.
Wenn dies geschieht, kann der Betonbauteil seine Brandschutzeigenschaften verlieren.
Durch das explosive Abplatzen wird die Bewehrungsüberdeckung
reduziert oder der Stahl liegt sogar frei und ist dem Feuer ungeschützt ausgesetzt. Dadurch wird die Tragfähigkeit des Betonbauteils herabgesetzt, was fatale Folgen haben kann.
Betonsanierung / Wiederherstellung von Betonüberdeckung,
Bewehrungsüberdeckung
Normalerweise gelten im Hochbau die minimal erforderlichen
Bewehrungsüberdeckungen gemäss VKF resp. SIA 262. Im Tiefoder Tunnelbau können aber auch andere Überdeckungen gemäss
statischer Berechnung der Bauingenieure gefordert werden.
Im Laufe der Lebensdauer eines Bauwerkes können Nutzungsänderungen, neue Vorschriften oder auch blosse Abnutzung dazu
führen, dass die aktuelle Bewehrungsüberdeckung nicht mehr
ausreichend ist.
In solchen Fällen können Betonbauteile durch Bekleiden mit
Promatect-Brandschutzplatten oder durch Applikation von Spritzputz von Promat ertüchtigt werden. Die Promat-Produkte ersetzen
die fehlende Bewehrungsüberdeckung und stellen sicher, dass
Bewehrungsstahl im Brandfall nicht überhitzt. Dadurch bleibt die
Tragfähigkeit des Betonbauteils aufrechterhalten.
Verhindern von Explosivem Abplatzen (Spalling)
Tendenziell neigt hochfester Stahlbeton eher zu explosivem Abplatzen als Normalbeton. Dabei spielen neben der Betonqualität
auch die Oberflächentemperatur sowie die Innentemperaturen des
Betonbauteils eine grosse Rolle.
Ausführliche Versuchsreihen in Zusammenarbeit mit der ETH Zürich
haben bewiesen, dass explosive Abplatzungen durch Bekleidung
mit Promatect-H-Brandschutzplatten effektiv verhindert werden
können.
Die ursprüngliche Bauteildicke und angebrachte Bewehrungsüberdeckung bleiben dadurch erhalten. Eine übermässige Erwärmung
des Bewehrungsstahls wird verhindert und das Betonbauteil behält
auch im Brandfall seine Tragfähigkeit und - wenn gefordert - auch
seine raumabschliessenden Eigenschaften.
d
c
2
Promat AG · Switzerland • Telefon 052 320 94 00 · Fax 052 320 94 02 • E-Mail [email protected] · Internet www.promat.ch
11.15
c
c
Brandschutz für Stahlbeton
Bauteildicke und Betonüberdeckung
RF 1
820
Te c h n i s c h e D a t e n
1
2
3
4
5
5
PROMATECT®-Bekleidung
zugelassene Dübel und Schraube ≥ M6
Promat®-Spachtelmasse
Stahldrahtklammern
Stahlbetonkonstruktion
Amtliche Nachweise:
1
Prüfzeugnisse und Gutachten
Allgemeine Hinweise
Bauteile aus Beton, die ihre Brandschutzanforderungen nicht erfüllen,
weil die Bauteildicke oder die Bewehrungsüberdeckung zu gering
sind, können durch Bekleidung mit Promatect®-Brandschutzplatten
oder durch Applikation von Spritzputz von Promat wirtschaftlich
saniert werden.
Dabei kann eine 20 mm dicke Betonschicht durch eine Bekleidung
von 10 mm Promatect®-H oder Promatect®-L ersetzt werden.
Beispiel:
Eine Bewehrungsüberdeckung von 10 mm entspricht nicht der
Brandschutzanforderung R90, dazu müsste sie 30 mm betragen.
Durch eine Bekleidung mit 10 mm Promatect®-H (entspricht 20 mm
Beton) würde die rechnerische Bewehrungsüberdeckung 30 mm
Beton betragen und der Bauteil würde die Brandschutzanforderung
R90 erfüllen.
1
2
Detail A
Die Befestigung der Bekleidung erfolgt direkt in den Stahlbetonbzw. Spannbetonbauteilen. Pro m2 sind mindesten 4 Befestigungspunkte/m2 mit zugelassenen Metallspreizdübeln ≥ M6 auszuführen.
Detail B
Betonstützen werden mit PROMATECT® Brandschutzplatten lose
bekleidet und an den Plattenecken mit Stahldrahtklammern im
Abstand von 100 mm verbunden. Die Plattendicke längs zur Stahldrahtklammern beträgt mind. 15 mm. Horizontale Plattenstösse
sind zweiseitig mit zugelassenen Dübel und Schrauben direkt in
den Beton zu befestigen.
2
3
Detail C
Betonunterzüge sind gemäss Detail C auszuführen. Die Ecken sind
mit Stahldrahtklammern im Abstand von 100 mm zu schliessen.
Die Plattendicke längs zur Stahldrahtklammern beträgt mind. 15 mm.
5
1
Decke A - Betondecken
1
5
2
1
Plattendicke
d
Stahldrahtklammern
Länge
10 mm
≥ 38 mm
15 mm
≥ 44 mm
20 mm
≥ 50 mm
5
4
1 d ≥ 15 mm
4
Alternative Spritzputz
Statt mit Bekleidungen kann alternativ mit Spritzputz die minimale
Bewehrungsüberdeckung erreicht werden.
1 d ≥ 15 mm
11.15
Detail B - Betonstützen
Detail C - Betonträger
Promat AG · Switzerland • Telefon 052 320 94 00 · Fax 052 320 94 02 • E-Mail [email protected] · Internet www.promat.ch
3
Brandschutz für hochfesten Beton
explosive Abplatzungen (Spalling)
RF 1
821
Te c h n i s c h e D a t e n
1 PROMATECT®-H
2 Direktmontageschraube FN69 ≥ 7.5 x 42 mm, Abstand ≤
500 mm, oder Stahl-Deckelnagel ≥ 6 x 43 mm (Tabelle 2)
3 Stahldrahtklammern (Tabelle 3), Abstand ca. 100 mm
4 Hochfester Beton (≥ C55 - ≤ C115)
4
Amtliche Nachweise:
1
ETH Prüfbericht nach ETK
Allgemeine Hinweise
Damit Bauteile aus hochfestem Stahlbeton ihre Brandschutzeigenschaften behalten, muss explosives Abplatzen (Spalling)
verhindert werden. Dies kann durch Bekleiden mit Promatect®-HBrandschutzplatten erfolgen.
Die maximal zulässigen Oberflächen- oder Bewehrungstemperaturen, an denen keine Abplatzungsgefahr herrscht, sind bauseits
vom Ingenieur oder vom Betonlieferanten festzulegen.
Die erforderliche Bekleidungsdicke mit Promatect®-H zum Einhalten
von verschiedenen Temperaturen ist in Tabelle 1 dargestellt.
Tabelle 1
1
Zeitdauer Temperatur
2
≤ 500
Betonoberfläche
d ≥ 15 mm
250° C
90 min.
≥ 33 mm
Armierungseisen
d ≥ 10 mm
250° C
≥ 33
Detail A
Die PROMATECT®-H Brandschutzplatten werden im Abstand
≥ 500 mm mit Direktmontageschrauben oder Stahl-Deckennägel
(2) direkt in den Beton befestigt. Die minimale Befestigungstiefe im
Beton beträgt 33 mm.
2
1
Befestigungstiefe im Beton
Betonoberfläche
d ≥ 18 mm
200° C
≤ 500
≤ 500
Material
PROMATECT®-H
2
4
Detail A - Betondecke
3
2
1
Detail B
Betonstützen werden mit PROMATECT®-H Brandschutzplatten lose
bekleidet und an den Plattenecken mit Stahldrahtklammern (3) im
Abstand von 100 mm verbunden. Die Plattendicke längs zur Stahldrahtklammern (3) beträgt mind. 15 mm. Horizontale Plattenstösse
sind zweiseitig mit Direktmontageschrauben oder Stahl-Deckennägel (2) direkt in den Beton zu befestigen.
Detail C
Betonunterzüge sind gemäss Detail C auszuführen. Die Ecken sind
mit Stahldrahtklammern (3) im Abstand von 100 mm zu schliessen.
4
Tabelle 2
1 d ≥ 15 mm
Plattendicke
d
Direktmontageschraube
Länge
Deckennagel
Länge
10 mm
≥ 42 mm
≥ 43 mm
15 mm
Detail B - Betonstütze
≥ 48 mm
18 mm
≥ 52 mm
20 mm
≥ 51 mm
≥ 53 mm
Tabelle 3
1
4
2
3
Plattendicke
d
Stahldrahtklammern
Länge
10 mm
≥ 38 mm
15 mm
≥ 44 mm
18 mm
≥ 44 mm
20 mm
≥ 50 mm
1 d ≥ 15 mm
4
Promat AG · Switzerland • Telefon 052 320 94 00 · Fax 052 320 94 02 • E-Mail [email protected] · Internet www.promat.ch
11.15
Detail C - Betonunterzug

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