umwelt-online: DIN 4102 Teil 4 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen (17)

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5.8.7.2 Sofern nur ein Rand oder zwei gegenüberliegende Ränder ungeschützt sind, braucht nur folgendes Blechmaß eingehalten zu werden:

Bild 54: Blechmaß D bei Verwendung von Blechen mit ungeschützten Rändern

5.8.7.3 Werden die Blechmaße nach Abschnitt 5.8.7.1 nicht eingehalten, müssen die Blechränder geschützt werden. Blechränder gelten als geschützt, sofern

• bei Blechen bis 3 mm Dicke, die nach Bild 55 b) nach innen versetzt sind, folgende Holzüberstände eingehalten werden:
  

• bei Blechen im allgemeinen, die durch stehen gelassenes Holz oder eingeleimte Holzleisten nach Bild 55 c) bzw. vorgeheftete Decklaschen nach Bild 55 d), folgende Holzüberdeckungen eingehalten werden:
  

5.8.7.4 Verbindungen mit freiliegenden, ungeschützten Blechflächen sind durch diese Regelungen nicht abgedeckt.

Bild 55: Anordnung innenliegender Stahlbleche

Erläuterungen:

1. bündig, das heißt ungeschützt
2. nach innen versetzt und somit geschützt
3. mit eingeleimten Holzleisten und somit geschützt
4. mit vorgehefteten Decklaschen und somit geschützt

5.8.8 Verbindungen mit außenliegenden Stahlteilen

5.8.8.1 Sofern außenliegende Stahlteile nur der Lagesicherung dienen, genügt es, für die Feuerwiderstandsklassen F 30 und F 60 nur die Holzabmessungen nach Abschnitt 5.8.2.1 einzuhalten.

5.8.8.2 Auflager aus Stahlschuhen mit Blechdicken ≥ 10 mm können in die Feuerwiderstandsklasse F 30 eingestuft werden, wenn sie nach den Angaben von Bild 56 an einer Stahlbetonstütze oder -wand angeschlossen werden.

Anmerkung: Die Brauchbarkeit von Balkenschuhen (Stahlschuhe mit einer Blechdicke < 10 mm) kann nicht allein nach DIN 4102 Teil 2 beurteilt werden; es sind weitere Eignungsnachweise zu erbringen - z.B. im Rahmen der Erteilung einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung.

Bild 56:

Bild 57: Mindestabmessungen bei Stirnversätzen der Feuerwiderstandsklassen F 30 und F 60

(Jeweils mindestens 3 Befestigungsmittel zur Lagesicherung)

5.8.9 Holz-Holz-Verbindungen

Versätze der Feuerwiderstandsklassen F 30 und F 60 (siehe Bild 57).

Es ist nachzuweisen, dass

ist. Der Versatz muss mit mindestens 3 Befestigungsmitteln lagegesichert werden. Wegen der Formelzeichen in Gleichung (25) siehe Abschnitt 5.5.2.4.

5.8.10 Nicht allgemein regelbare Verbindungen

5.8.10.1 Firstgelenke können in die Feuerwiderstandsklassen F 30 und F 60 eingestuft werden, wenn sie nach den Angaben von Bild 58 ausgeführt werden.

5.8.10.2 Gerbergelenke können in die Feuerwiderstandsklasse F 30 eingestuft werden, wenn sie nach den Angaben von Tabelle 86 ausgeführt werden.

Bild 58: Mindestabmessungen bei Firstgelenken der Feuerwiderstandsklassen F 30 und F 60, Darstellung der Stabdübel ohne Überstand

Tabelle 86: Randbedingungen für unbekleidete Gerbergelenke F 30-B

Zeile	Konstruktionsmerkmale	Mindestanforderungen bei Verwendung von
		Brettschichtholz	Vollholz
1	Mindestquerschnittsabmessungen in mm und Mindestanzahl der Nägel
1.1	Mindestbalkenbreite b, sofern nicht nach den Angaben der Tabellen 74 bis 79 größere Breiten einzuhalten sind	120	140
1.2	Mindestauflagerbreite b1	55	65
1.3	Mindestlaschendicke d	30	30
1.4	Mindestnagelabstände e1 und e2	35	35
1.5	Mindestanzahl n der Laschennägel je Laschenseite	6	6
2	Zulässige Spannungen in N/mm2
2.1	Maximale Schubspannung τ im Holz	1,0 zul σ nach DIN 1052 Teil 1
2.2	Maximale Druckspannung (Auflagerpressung senkrecht zur Faser) σD⊥	2,0
2.3	Maximale Biegespannung im Stahlflansch σeb	1,0 zul σ nach DIN 18800 Teil 1 /03.81
2.4	Maximale Zugspannung im Stahlsteg und den Schweißnähten σez	0,25 zul σ nach DIN 18800 Teil 1 /03.81

5.8.11 Beispiele ⁷)

5.8.11.1 Nach den Kriterien der Abschnitte 5.8.1 bis 5.8.9 ergeben sich die in Abschnitt 5.8.11 zusammengestellten Abmessungen. Bei anderen Verbindungen sind die Mindestabmessungen nach den Abschnitten 5.8.1 bis 5.8.9 zu ermitteln.

5.8.11.2 Für Dübelverbindungen mit Dübeln besonderer Bauart ergeben sich nach Abschnitt 5.8.3.2 b) die Abmessungen nach Bild 59.

5.8.11.3 Für Stabdübelverbindungen ergeben sich nach Abschnitt 5.8.4 die Abmessungen nach den Bildern 60 bis 63.

5.8.11.4 Für Nagelverbindungen ergeben sich nach Abschnitt 5.8.6 die Abmessungen nach den Bildern 64 bis 67.

Bild 59: Mindestabmessungen und zulässige Belastung für Verbindungen mit Dübeln besonderer Bauart bei Anschlüssen der Feuerwiderstandsklasse F 30 nach Abschnitt 5.8.3.2 b) (Beispiel)

c_f = 10 mm
e_d||, e_d⊥, b und min a, sowie zul N nach DIN 1052 Teil 2/04.88, Tabellen 4,6 und 7

Bild 60: Mindestabmessungen für Stabdübelverbindungen mit innenliegenden Stahlblechen bei Anschlüssen der Feuerwiderstandsklasse F 30 nach Abschnitt 5.8.4.1 (Beispiel), Darstellung der Stabdübel ohne Überstand

Bild 61: Mindestabmessungen für Stabdübelverbindungen mit innenliegenden Stahlblechen bei Anschlüssen der Feuerwiderstandsklasse F 60 nach Abschnitt 5.8.4.4 (Beispiel)

Bild 62: Mindestabmessungen für Stabdübelverbindungen ohne Stahlbleche bei Anschlüssen der Feuerwiderstandsklasse F 30 nach Abschnitt 5.8.4.2 (Beispiel), Darstellung der Stabdübel ohne Überstand

Erforderliche Stabdübeldurchmesser d_st (Vorzugsmaße) in Abhängigkeit von den Holzdicken a_s und a_m für α = 0°, bei denen eine Abminderung der maximal zulässigen Belastung zul N nicht erforderlich ist.

Erforderliche Stabdübeldurchmesser d_st (Vorzugsmaße) in Abhängigkeit von den Holzdicken a_s und a_m für α = 90°, bei denen eine Abminderung der maximal zulässigen Belastung zul N nicht erforderlich ist.

Bild 63: Mindestabmessungen für Stabdübelverbindungen ohne Stahlbleche bei Anschlüssen der Feuerwiderstandsklasse F 60 nach Abschnitt 5.8.4.4 (Beispiel)

Bild 64: Mindestabmessungen für Nagelverbindungen mit innenliegenden Stahlblechen bei Anschlüssen der Feuerwiderstandsklasse F 30 nach Abschnitt 5.8.6.1 (Beispiel)

Bild 65: Mindestabmessungen für Nagelverbindungen mit innenliegenden Stahlblechen bei Anschlüssen der Feuerwiderstandsklasse F 60 nach Abschnitt 5.8.6.3 (Beispiel)

Bild 66: Mindestabmessungen für Nagelverbindungen ohne Stahlbleche bei Anschlüssen der Feuerwiderstandsklasse F 30 nach Abschnitt 5.8.6.2 (Beispiel)

Seitenholzdicken a_s und zugehörige Mindestnagelgrößen unter Berücksichtigung von Vorzugmaßen für N ≤ zul N

Bild 67: Mindestabmessungen für Nagelverbindungen ohne Stahlbleche bei Anschlüssen der Feuerwiderstandsklasse F 60 nach Abschnitt 5.8.6.3 (Beispiel)

6 Klassifizierte Stahlbauteile

6.1 Grundlagen zur Bemessung von Stahlbauteilen

6.1.1 Kritische Stahltemperatur crit T, Stahlsorte ⁹)

6.1.1.1 Die kritische Temperatur crit T des Stahls ist die Temperatur, bei der die Streckgrenze des Stahls auf die im Bauteil vorhandene Stahlspannung absinkt. Die kritische Temperatur ist bei den im folgenden klassifizierten Bauteilen aus St 37 *) und St 52 *) nach DIN EN 10025 mit Bemessung nach DIN 18800 Teil 1 bis Teil 4 von verschiedenen Parametern abhängig.

*) Alte, bisher geltende Bezeichnungen der Stahlsorten, siehe Seite 1.

6.1.1.2 Sofern bei der Bemessung nach DIN 18800 Teil 1 bis Teil 4 geringere Ausnutzungen als die maximal zulässigen gewählt werden, darf crit T in Abhängigkeit vom Ausnutzungsgrad der Stähle

(26)

vereinfachend nach der Kurve in Bild 68 bestimmt werden.

In Gleichung (26) bedeuten:

Bild 68: Abfall der bezogenen Streckgrenze von Baustählen in Abhängigkeit von der Temperatur *)

Tabelle 87: Formfaktor für unterschiedliche Profilformen bei Biegebeanspruchung

Profil
αpl	1,14	1,18	1,26	1,27	1,50	1,70

Bei der Ermittlung der kritischen Temperatur nach Gleichung (26) darf die Mindestbekleidungsdicke von Putzbekleidungen

1. bei auf Biegung beanspruchten Trägern nach den Angaben von Abschnitt 6.2.2 für die Feuerwiderstandsklassen F 30 bis F 180 und
2. bei auf Druck beanspruchten Stützen nach den Angaben von Abschnitt 6.3.4 für die Feuerwiderstandsklassen F 30 und F 60

um den in Tabelle 88 jeweils angegebenen Betrag Δd abgemindert werden.

6.1.1.3 Die kritische Temperatur von Baustählen, die nicht in Bild 68 erfasst sind, ist durch Warmkriechversuche ⁹) in Abhängigkeit vom Ausnutzungsgrad zu bestimmen.

Tabelle 88: Abminderungsbetrag Δd zur Bekleidungsdicke d bei Putzbekleidungen nach den Angaben von Abschnitt 6.1.1.2 für crit ΔT = 100 K

¹) Die Δd -Werte nach den Zeilen 1 und 2 dürfen auch bei Putzbekleidungen von Stützen nach Abschnitt 6.3.4 bei den Feuerwiderstandsklassen F 30 und F 60 angewendet werden.

6.1.1.4 Um zu erreichen, dass sich Stahlbauteile bei Brandbeanspruchung nur auf eine Stahltemperatur < crit T erwärmen, ist im allgemeinen die Anordnung einer Bekleidung erforderlich. Ihre Bemessung richtet sich nach dem Verhältniswert U/A in m ^-1 - das heißt nach dem Verhältnis von beflammtem Umfang zu der zu erwärmenden Querschnittsfläche, siehe Abschnitt 6.1.2.

6.1.2 Berechnung des Verhältniswertes U/A in m ^-1

6.1.2.1 Bei 4seitiger Beflammung und profilfolgender Bekleidung ist

wenn A die Querschnittsfläche des Profils ist.

6.1.2.2 Bei 4seitiger Beflammung und kastenförmiger Bekleidung ist

wenn h und b die Querschnittshöhe und -breite, z.B. von I-Profilen, darstellen.

6.1.2.3 Bei 3seitiger Beflammung und profilfolgender Bekleidung ergibt sich

wobei b und A die schon erläuterten Kennwerte darstellen.

Im Allgemeinen wird der dem Feuer zugekehrte Flansch bzw. das dem Feuer zugekehrte Profilteil am schnellsten erwärmt. Ein Versagen des gesamten Profils erfolgt im allgemeinen aufgrund der Erhitzung eines solchen Profilteils. Für das sich am schnellsten erhitzende Profilteil ist ein modifizierter U/A-Wert zu berechnen:

t ist die Dicke des in Frage stehenden Profilteils in cm. Für die Ermittlung der Mindestbekleidungsdicke ist der sich aus den Gleichungen (29) und (30) ergebende größere U/A-Wert zu verwenden.

6.1.2.4 Bei 3seitiger Beflammung und kastenförmiger Bekleidung ist

6.1.2.5 Bei 1seitiger Beflammung - dieser Fall liegt praktisch bei eingemauerten oder einbetonierten I-Trägern vor, bei denen nur die Flanschaußenflächen erwärmt werden - ist

wenn t auch hier die Dicke des in Frage stehenden Profilteils (Flansches) in cm ist.

6.1.2.6 Beispiele für U/A-Berechnungen können Tabelle 89 entnommen werden. ⁹)

In Tabelle 89 sind außerdem die Umrisse der Bekleidungen schematisch dargestellt. Für die Ausführung (Putzträger-Art und -Anordnung sowie Befestigung und Mindestputzdicke) gelten die Angaben nach Abschnitt 6.2.2 für Trägerbekleidungen und Abschnitt 6.3.4 für Stützenbekleidungen.

6.1.3 Begrenzung des Verhältniswertes U/A

Bei allen nachfolgend klassifizierten Stahlbauteilen ist der U/A-Wert mit ≤ 300 m ^-1 begrenzt.

Sofern Stahlbauteile mit U/A-Werten > 300 m ^-1 zu beurteilen sind, sind zur Klassifizierung Prüfungen nach DIN 4102 Teil 2 notwendig.

6.1.4 Konstruktionsgrundsätze ⁹)

6.1.4.1 Werden an tragenden oder aussteifenden Stahlbauteilen mit bestimmter Feuerwiderstandsklasse Stahlbauteile angeschlossen, die keiner Feuerwiderstandsklasse angehören müssen, so sind die Anschlüsse und angrenzenden Stahlteile auf einer Länge, gerechnet vom Rand des zu schützenden Stahlbauteils, bei den Feuerwiderstandsklassen

1. F 30 bis F 90 von mindestens 30 cm und
2. F 120 bis F 180 von mindestens 60 cm

in Abhängigkeit vom U/A-Wert der anzuschließenden Stahlbauteile zu bekleiden.

6.1.4.2 Verbindungsmittel wie Niete, Schrauben und HV-Schrauben müssen in derselben Dicke wie die angeschlossenen Profile bekleidet werden.

6.1.4.3 Ränder von Aussparungen - z.B. in Stegen von I-Trägern - müssen in derselben Dicke wie die übrigen Profilteile geschützt werden.

6.1.4.4 Werden Leitungen - z.B. Rohre, Kabel oder Kabeltrassen - durch Aussparungen oder durch die Felder von Fachwerkträgern geführt, so muss durch ihre Feuerwiderstandsdauer sichergestellt werden, dass diese Leitungen die Bekleidung bei Brandbeanspruchung nicht beschädigen.

Leitungen sind daher im Bereich von Aussparungen bzw. im Bereich von Durchführungen durch Fachwerkfelder durch Abhängung und/oder Auflagerung mit Konstruktionsteilen der Baustoffklasse A so zu befestigen, dass sie keine ungünstig wirkenden Verformungen erfahren oder ganz versagen.

6.1.4.5 Die in den Abschnitten 6.2 und 6.3 sowie 6.5 beschriebenen Putzbekleidungen werden durch Putzträger wie Rippenstreckmetall, Drahtgewebe oder ähnliches am Bauteil gehalten. Putzbekleidungen ohne derartige Putzträger sind ohne besondere Nachweise der Brauchbarkeit nicht gestattet.

Anmerkung: Die Brauchbarkeit von Putzbekleidungen, die brandschutztechnisch notwendig sind und die nicht durch Putzträger (Rippenstreckmetall, Drahtgewebe oder ähnliches) am Bauteil gehalten werden, ist besonders nachzuweisen, z.B. durch eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung.

Tabelle 89: Beispiele für U/A-Berechnungen

Zeile	Konstruktionsmerkmale b, h und t in cm, Fläche A in cm 2	Brandbeanspruchung	U/A in m -1
1	Flachstahl	vierseitig	200 / t
2	Flansch	vierseitig	200 / t
3	Flansch	dreiseitig	100 / t
4	Winkel	vierseitig	200 / t
5	Winkel	vierseitig	2 b + 2 h / A * 10 2
6	Doppelwinkel	vierseitig	2 b + 2 h / A * 10 2
7		vierseitig	100 / t
8		vierseitig	4 b / A * 10 2
9	Träger oder Stütze	vierseitig	2 b + 2 h / A * 10 2
10	Träger oder Stütze	vierseitig	2 b + 2 h / A * 10 2
11	Abwicklung, Fläche A Träger oder Stütze	vierseitig	Abwickl. / A * 10 4 oder 1) 200 / t
12	Träger oder Stütze	vierseitig	2 b + 2 h / A * 10 2
13	Träger oder Stütze	vierseitig	2 b + 2 h / A * 10 2
14	Träger	dreiseitig	Abw. -b / 10 2 / A * 10 4 oder 1) 2) 200 / t1
15	Träger	dreiseitig	2 h + b / A * 10 2
16	Träger	dreiseitig	2 h + b / A * 10 2
17	Träger	dreiseitig	2 h + b / A * 10 2

6.2 Feuerwiderstandsklassen bekleideter Stahlträger

6.2.1 Anwendungsbereich, Brandbeanspruchung

6.2.1.1 Die Angaben von Abschnitt 6.2 gelten für statisch bestimmt oder unbestimmt gelagerte, auf Biegung beanspruchte, bekleidete Stahlträger nach DIN 18800 Teil 1 mit maximal 3seitiger Brandbeanspruchung. Letztere liegt vor, wenn die Oberseite der Träger durch Platten oder Hohldielen nach den Angaben der Abschnitte 3.4 bis 3.6 jeweils mindestens der geforderten Feuerwiderstandsklasse vollständig abgedeckt ist - siehe Schema-Skizzen in den Tabellen 90 bis 92.

6.2.1.2 Die Angaben von Abschnitt 6.2 gelten unter Berücksichtigung des U/A - Wertes auch für entsprechende Träger mit 4seitiger Brandbeanspruchung, wenn die Träger 4seitig entsprechend der beschriebenen Bekleidungsart ummantelt sind. Eine 4seitige Brandbeanspruchung liegt vor, wenn die Oberseite der Träger andere Abdeckungen - z.B. aus Stahl, Holz oder Kunststoff - erhält oder frei liegt.

6.2.1.3 Die Angaben von Abschnitt 6.2 gelten auch für Fachwerkträger, wenn die einzelnen Stäbe, Knotenbleche usw. unter Berücksichtigung der U/A-Werte entsprechend der beschriebenen Bekleidungsart ummantelt sind.

6.2.1.4 Für alle bekleideten Träger wird vorausgesetzt, dass auch Kippverbände und sonstige statisch erforderliche Aussteifungen unter Berücksichtigung der U/A - Werte entsprechend der beschriebenen Bekleidungsart ummantelt sind. Ausgenommen hiervon sind Verbände, die nur für den Montagezustand erforderlich sind.

6.2.1.5 Bei den klassifizierten Trägern ist die Anordnung von zusätzlichen Bekleidungen - Bekleidungen aus Stahlblech ausgenommen - erlaubt; gegebenenfalls sind bei Verwendung von Baustoffen der Klasse B jedoch bauaufsichtliche Anforderungen zu beachten.

6.2.2 Putzbekleidungen

6.2.2.1 Putzbekleidungen von Trägern ohne Ausmauerung der Flächen zwischen den Flanschen müssen die in Tabelle 90 angegebenen Mindestputzdicken besitzen.

Die nichtbrennbaren Putzträger aus Rippenstreckmetall, Streckmetall oder Drahtgewebe müssen die in den Schema-Skizzen von Tabelle 90 angegebenen Abstandhalter aufweisen, damit der Putz den Putzträger ≥ 10 mm durchdringen kann. Anstelle der abstandhaltenden Bügel dürfen auch entsprechend wirksame Trägerklammern, Blechprofile, Schellen oder ähnliches verwendet werden.

Die Putzträger sind z.B. mit Klemm- oder Schraubbefestigung ausreichend zu verankern oder bei 4seitiger Bekleidung wie beim Untergurt um den Obergurt herumzuführen.

6.2.2.2 Für Putzbekleidungen von Trägern mit Ausmauerung der Flächen zwischen den Flanschen gelten die Angaben von Abschnitt 6.2.2.1 sinngemäß; die Mindestputzdicken nach Tabelle 90 brauchen jedoch nur im Bereich des Untergurts eingehalten zu werden. Die Mindestdicke der Ausmauerung geht aus den Angaben von Tabelle 91 hervor.

6.2.3 Gipskartonplattenbekleidungen

Gipskartonplattenbekleidungen müssen hinsichtlich der Platten-Anordnung und -Mindestdicke die in Tabelle 92 angegebenen Bedingungen erfüllen. Die Spannweite der Platten - das heißt die Abstände der Stahlhalteprofile - muss ≤ 400 mm sein. Fugen 1lagiger Bekleidungen sind mit Gipskartonplattenstreifen zu hinterfüttern. Fugen mehrlagiger Bekleidungen sind ≥ 400 mm zu versetzen. Jede Bekleidungslage ist für sich an der Unterkonstruktion zu befestigen und zu verspachteln. Im Übrigen gilt für die Befestigung und Verspachtelung der Fugen DIN 18181.

Tabelle 90: Mindestdicken von Putzen bekleideter Stahlträger ohne Ausmauerung

U/A nach Abschnitt 6.1.2	Mindestputzdicke 2) d in mm über Putzträger (Rippenstreckmetall, Streckmetall oder Drahtgewebe) nach nebenstehender Schema-Skizze - Gesamtputzdicke D ≥ d + 10 mm - bei Verwendung von Putz 1) aus
	Mörtelgruppe P II oder P IVc nach DIN 18550 Teil 2					Mörtelgruppe :P IVA oder P IVb nach DIN 18550 Teil 2					Vermiculite- oder Perlite- Mörtel nach Abschnitt 3.1.6.5
m -1	F 30	F 60	F 90	F 120	F 180	F 30	F 60	F 90	F 120	F 180	F 30	F 60	F 90	F 120	F 180
< 90	5	15	-	-	-	5	5	15	15	25	5	5	15	15	25
90 bis 119	5	15	-	-	-	5	5	15	25	-	5	5	15	25	-
120 bis 179	5	15	-	-	-	5	15	15	25	-	5	5	15	25	-
180 bis 300	5	15	-	-	-	5	15	25	-	-	5	5	25	25	-

weiter.