Leistungen: thermische und mechanische Analyse für temperaturbelastete Bauteile
Thermische Analyse von temperaturbeanspruchten Querschnitten
Die IPB Ingenieurgesellschaft ermittelt die zeitabhängigen Temperaturen von temperaturbeanspruchten Bauteilen. Dazu wird der Querschnitt mit einer zeitabhängigen Temperaturbeanspruchung beaufschlagt. Für die Bemessung im Brandfall wird meistens die Einheits-Temperaturzeitkurve (ETK) angesetzt. Alternativ können wir für Brandereignisse auch eine sog. Naturbrandkurve verwenden. Vom Brandschutz abgesehen können wir selbstverständlich auch weitere thermische Analysen durchführen, um das Temperaturfeld für eine bestimmte thermische Beanspruchung zu ermitteln. In der thermischen Analyse können wir beliebige Querschnitte aus unterschiedliche Materialien (z.B. Stahl, Beton und Holz) numerisch untersuchen. Weitere Materialien können berücksichtigt werden, wenn die entsprechenden thermischen Materialkennwerte bekannt sind. Dazu gehören die Dichte, die Wärmleitfähigkeit sowie die spezifische Speicherkapazität für den zu untersuchenden Temperaturbereich. Falls Sie diese nicht kennen sollten, unterstützen wir Sie gern bei der Recherche.
Mechanische Analyse von temperaturbeanspruchten Bauteilen und Tragwerken
Mit den Ergebnissen der thermischen Analyse können wir das temperaturbeanspruchte Bauteil für Sie mechanisch untersuchen. Abhängig von der Querschnittsform und den thermischen Materialkennwerten können sich bereits durch die Erwärmung erhebliche Eigenspannungen ergeben. Neben den Eigenspannungen aus der Erwärmung setzen wir in Abstimmung mit Ihnen die mechanischen Einwirkungen an. Im Bereich des Brandschutzes wird diese Vorgehensweise Heißbemessung genannt. Da der Brandfall eine außergewöhnliche Bemessungssituation ist, dürfen die Lasten (ähnlich wie z.B. bei Einwirkungen aus Erdbeben) reduziert werden.
Mit unserem Brandschutzprogramm lesen wir die Querschnittstemperaturen aus der thermischen Analyse zu definierten Zeitpunkten ein. In jedem Zeitschritt überprüft das Programm, ob und wie stark das Material infolge der Temperatur entfestigt und an Steifigkeit verliert. Aus diesem Grund wird das Verfahren als Zeitschrittverfahren bezeichnet. Zu jedem Zeitpunkt wird überprüft, ob der geschwächte Querschnitt noch in der Lage ist, die auf ihm wirkenden Lasten abzutragen. Die Zeit bis zum Versagen des Bauteils oder Tragwerks ist die sog. Feuerwiderstandsdauer. Die Ergebnisse der thermischen und mechanischen Analyse werden Ihnen selbstverständlich in einem aussagekräftigen Bericht zur Verfügung gestellt.
Berücksichtigung von Naturbrandszenarien
In einer Heißbemessung wird oftmals die Einheits-Temperaturzeitkurve angesetzt. Diese künstliche Brandraumkurve stellt für die meisten realen Brände eine konservative Näherung dar. Im Rahmen von Brandschutzkonzepten können wir jedoch auch realistischere Naturbrände berücksichtigen, die auf der tatsächlich vorhandenen Brandlast basieren. Dadurch können unter Umständen Brandschutzmaßnahmen reduziert und die Baukosten gesenkt werden.
Vorbereitung und Betreuung von Brandversuchen
Für Zulassungen im Einzelfall oder Serienbauteile können Brandversuche erforderlich sein. In der Vergangenheit haben wir bereits Brandversuche an Stützen, Knotenverbindungen sowie Rahmen gesammelt. Somit sind wir gut vorbereitet, um Sie bei der Planung und Durchführung Ihrer Versuche tatkräftig zu unterstützen.
