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Der vorliegende Beitrag beschreibt den gegenwärtigen Entwicklungsstand auf dem Gebiet der Brandsicherheit. Unter Beachtung der im Jahre 1989 herausgegebenen Richtlinie für bautechnische Erzeugnisse sowie deren maßgeblicher Forderung "Sicherheit im Brandfall" aus dem Jahr 1994 wird zunächst näher auf die globale statische Analyse im Brandfall, die Kombinationsregel für die im Brandfall auftretenden Einwirkungen sowie die den Bedingungen eines Naturbrandes entsprechende Bemessung eingegangen. Da sich das globale Brandsicherheitskonzept, GBSK, mit der Beurteilung der Sicherheit von Gebäudenutzern und Feuerwehrleuten, des Schutzes von Eigentum und Umwelt, der erforderlichen realen Feuerwiderstandsdauer und der realistischen Brandschutzbemessung von Bauwerken einschließlich der aktiven Brandsicherheit befaßt, sind die für die Evakuierung der Gebäudenutzer benötigte Zeit, die Folgen eines Konstruktionsversagens, die Auswirkungen aktiver Brandsicherheits- und Brandbekämpfungsmittel sowie die Gefahr der Brandauslösung zu untersuchen. Dieses globale Brandsicherheitskonzept bietet einen konkreten Schutz der von einem Brand betroffenen Personen und gewährleistet gleichzeitig die notwendige Feuerwiderstandsfähigkeit der Konstruktion unter realen Bedingungen.

Etwa mit Ausgang des 18. Jahrhunderts ist im Bauwesen ein rasant zunehmender Bedarf an Eisen zu verzeichnen. Relativ rasch entstanden Konstruktionen, in denen zunächst hölzerne Stützen, bald auch Deckenbalken durch entsprechende gußeiserne Bauteile ersetzt wurden, um die Brandgefahr zu mindern. Heute bereitet bei Baumaßnahmen an diesen alten Konstruktionen die brandschutztechnische Beurteilung von Gußsäulen immer wieder Probleme. Einerseits sorgen nach wie vor kursierende Schilderungen von unkontrollierbarem Tragverhalten bzw. schlagartigem Versagen gußeiserner Säulen unter Brandbeanspruchung für Verunsicherung. Andererseits werden erst seit einigen Jahren Grundlagen für eine fundierte Beurteilung des Tragverhaltens unter Brandbelastung erarbeitet. Die hier zugrunde liegenden Untersuchungen hatten das Ziel, gesicherte brandschutztechnische Beurteilungskriterien und Bemessungsregeln für Gußsäulen zu erarbeiten und daraus Vorgaben für die Praxis hinsichtlich der Einstufung dieser Bauteile in Feuerwiderstandsklassen nach DIN 4102, Teil 2, abzuleiten. Analog dem Nachweis der Tragfähigkeit in kaltem Zustand wurden Grundlagen entwickelt, mit denen auch unter Brandeinwirkung die maßgeblichen Bauteilparameter - Geometrie und mechanisch-technologische Werkstoffeigenschaften - in die Nachweise einbezogen werden können. Mit dem vorgestellten Konzept wird es möglich, entweder die Feuerwiderstandsdauer einer Säule bei vorgegebener Last oder die zulässige Last für eine geforderte Feuerwiderstandsdauer zutreffend abzuschätzen. Der Vergleich rechnerischer Resultate mit Ergebnissen aus Bauteilversuchen bescheinigt dem Konzept eine gute Aussagekraft. Damit steht eine für die praktische Arbeit taugliche Grundlage zur Verfügung.

Für den Rechteckquerschnitt unter zweiachsiger Biegung und Normalkraft werden die Interaktionsbeziehungen für die Ermittlung der plastischen Grenztragfähigkeit hergeleitet. Die Interaktionsbeziehungen werden als Formeln angegeben, deren Gültigkeitsgrenzen ebenfalls durch Formeln beschrieben und graphisch dargestellt werden. Aus dieser Darstellung läßt sich eine Näherungsbetrachtung herleiten, mit der sich die Interaktion noch einfacher beschreiben läßt, die aber vor allem die Anwendung der Interaktionsbeziehungen auch in den Fällen rechtfertigt, in denen anstelle der vollplastischen Biegemomente nur das 1,25fache der elastischen Grenzmomente eingesetzt werden darf.

Die Verwirklichung jeder neuen guten Idee bildet ein Glied der Fortschrittskette. Der technische Fortschritt ist eine unendliche Kette verwirklichter gezielter oder zufälliger Ideen. Das in dem vorliegenden Beitrag betrachtete Zugstabsystem ist aus der Nostalgie des Bauens mit Gußwerkstoffen geboren. Die Verwirklichung dieser Idee erfolgte aber gezielt auf Funktionalität und Ästhetik. Sie ist das Ergebnis interdisziplinären Kommunikation und Zusammenarbeit und zeigt, wie das Mitwirken von Architekten, Werkstoffachleuten und Bauingenieuren zum Erfolg führen kann.

Als Folge des Southern-Hyogo-Erdbebens kam es zum Versagen der schlanken Stege einiger Riegel der Rahmenstützen der Higashi-Kobe-Brücke. Im Gegensatz zum bekannten Versagensmodus von Kastenträgern mit schlanken Stegen stellten sich in diesem Fall zwei zueinander senkrechte Zugfelder ein. Die vernachlässigbar geringen Verformungen der Gurte erlauben eine einfache Sanierung der Riegel. Dieser Beitrag befaßt dich mit der numerischen Simulation des Versagensmechanismus der Riegel. Für die geometrisch und physikalisch nichtlineare Berechnung werden Finite Elemente (ABAQUS) verwendet. Die Untersuchung beinhaltet einige Variationen der Blechdicke, der Stahlfestigkeit oder/und der Längsaussteifung der Stege.

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Mit den Schrauben- und Lochwiderständen nach DIN 18800 Teil 1 vom November 1990 können geschraubte Verbindungen im Stahlbau höher ausgenutzt werden als bisher. Die zusätzlich vorhandenen plastischen Tragreserven können darüber hinaus so beträchtlich sein, daß es durchaus lohnend sein kann, auch diese heranzuziehen. Für die typisierten IW-Verbindungen sollen im folgenden die Möglichkeiten der Ausnutzung plastischer Tragreserven näher untersucht werden. Die dabei erzielten Ergebnisse sind in Stichproben durch Belastungsversuche überprüft und bestätigt worden.

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