Das EAD für Installationssysteme unter Brand: Was sind die Änderungen und warum brauchen wir sie?
Installationssysteme zur Befestigung von technischer Gebäudeausrüstung müssen auch im Brandfall so bemessen und ausgeführt werden, dass eine ausreichende Sicherheit gewährleistet wird. Im nachfolgenden Artikel untersuchen wir die auf europäischer Ebene verfügbaren Richtlinien und erklären die Unterschiede zwischen Eurocode 3 (EN 1993-1-2) und EAD 280016.
Unsachgemäße Verwendung des Eurocode 3 (EN 1993-1-2)
Der Eurocode 3 (EN 1993-1-2) wird verwendet, um die Festigkeit und Verformung von konstruktiven Stahlbauteilen zu bestimmen [1]. Wenn die Temperatur steigt, müssen Abminderungsfaktoren berücksichtigt werden (Abbildung 1).
Abbildung 1: Abminderungsfaktoren für die Spannungs-Dehnungsbeziehung von Kohlenstoffstahl unter erhöhten Temperaturen
Die Methode des Eurocode 3 (EN1993-1-2) ist für eine Bewertung des Feuerwiderstands von Stahlkonstruktionen im Allgemeinen richtig, gilt aber nicht für dünnwandige und kaltgeformte Profile, wie sie in modularen Schienensystemen verwendet werden. Experimentelle Untersuchungen zeigen, dass die Nachweisführung mit Eurocode bei der Bewertung dünnwandiger Installationssysteme mit Einschränkungen verbunden sein können.
Dies hat eine Studie des deutschen MFPA-Labors, einer notifizierten und akkreditierten Prüf-, Inspektions- und Zertifizierungsstelle, gezeigt.
Diese Forschung zeigt, dass die Eurocode-Formulierungen bei niedrigen Temperaturen auch für diese dünnwandigen Profile funktionieren. Mit steigender Temperatur unterscheidet sich die von den analytischen Formeln des Eurocodes vorhergesagte Verformung jedoch von den Ergebnissen realer Tests. Dies wird in der nachstehenden Grafik (Abbildung 2) deutlich, in der die nach EC3 berechnete Verformung der Schienenkonstruktionen mit den Ergebnissen von Labortests verglichen wird.
Abbildung 2: Verformung Test vs. EC3
Man erkennt, dass der Eurocode die Verformung von dünnwandigen modularen Installationssystemen unterschätzen kann und somit nicht sicher ist. Infolgedessen wurde eine Regelungslücke bei der Brandberechnung von nichttragenden Elementen erkannt. Dies führte zu einem neuen EAD.
Das EAD für die Berechnung von Installationskonstruktionen
Ein EAD (Europäisches Bewertungsdokument) enthält Leitlinien, in denen die Methoden zur Überprüfung, Simulation und analytischen Berechnung festgelegt sind, die zur Ableitung der Leistung eines einzelnen Produkts oder einer Produktgruppe verwendet werden. Es legt auch fest, wie Konstrukteure den Entwurf für die im EAD definierten Verwendungszwecke durchführen sollten.
EAD 280016 ("Produkte für Installationssysteme für technische Gebäudeausstattung wie Rohre, Kanäle, Leitungen und Kabel“) hat als Anwendungsgebiet die Elemente, die Rohre, Kanäle und Kabel unterstützen [2]. Diese Systeme müssen auch bei hohen Temperaturen im Bereich von 750° bis 1214°, wie z.B. in einer potenziellen Brandsituation, weiterhin ihre Funktion aufrechterhalten. Das Dokument besteht aus mehreren Abschnitten, darunter:
Wie die Prüfungen für Rohrschellen, Schienen, Gewindestangen und Verbindungen durchgeführt werden sollten
Abbildung 3: Aufbau Zugversuch an einer U-Joch Konstruktion
Bestimmung der charakteristischen und Design Festigkeit
Konfigurationen für Hochtemperaturprüfungen
Abbildung 4: Beispiel Testaufbau für Berechnung
Verfahren zur Bestimmung des charakteristischen Widerstandes bei erhöhten Temperaturen in Bezug auf die Expositionszeit
Abbildung 5: Bestimmung der Widerstandszeit für erhöhte Temperaturen
Verfahren zur Berechnung der Verformung des Systemträgers bei hohen Temperaturen in Abhängigkeit von der Zeit
Abbildung 6: Bestimmung der Lastverschiebungsfunktion für t= 30 min bei erhöhten Temperaturen
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[1] Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 1-2: Allgemeine Regeln - Tragwerksbemessung für den Brandfall; Deutsche Fassung EN 1993-1-2:2005 + AC:2005
[2] EOTA EUROPEAN ASSESSMENT DOCUMENT 280016-00-0602 - „Products related to Installation Systems supporting technical equipment for building services such as pipes, conduits, ducts and cables.”