Tragverhalten von Verkehrstunneln im Brandfall mit einer Innenschale aus PP-Faserbeton

Ein rechnerischer Nachweis des baulichen Brandschutzes fur Verkehrstunnel mit einer Innenschale aus Beton ist aufgrund der von der Einheitstemperaturkurve abweichenden Brandeinwirkung, der statischen Unbestimmtheit und des nichtlinearen Trag- und Systemverhaltens mit der hochsten Stufe des nach DIN EN 1992-1-2 zur Verfugung stehenden Nachweisverfahrens, dem „Allgemeinen Rechenverfahren“, zu fuhren. Es handelt sich dabei um ein komplexes Berechnungsverfahren, welches umfangreiches Grundlagenwissen voraussetzt. Die fur die rechnerischen Nachweise zu verwendenden thermomechanischen Materialeigenschaften sind vorgegeben und gelten fur Normalbeton und fur Erwarmungsgeschwindigkeiten von 2 K/min bis 50 K/min. Mogliche Abplatzungen der Betonschale im Brandfall haben einen signifikanten Einfluss auf die rechnerischen Nachweise. Zur Reduzierung bzw. Vermeidung von Betonabplatzungen werden daher als bauliche Brandschutzmasnahme haufig Betone mit Polypropylen - Fasern (PP-Faserbetone) verwendet. PP-Faserbetone weisen gegenuber Normalbeton abweichende thermomechanische Materialeigenschaften auf. Eine weitere Abweichung zu den normativen Vorgaben stellen die nationalen Bemessungsbrandkurven fur Tunnelbauwerke mit einer Erwarmungsgeschwindigkeit bis 200 K/min und einer definierten Abkuhlphase dar. Im Rahmen dieser Arbeit wurden experimentelle Untersuchungen zur Ermittlung der thermome-chanischen Materialeigenschaften von PP-Faserbeton durchgefuhrt. Durch die Zugabe von PP-Fasern zeigten sich Anderungen der thermischen Dehnungen und der Warmeleitfahigkeit des Betons gegenuber der DIN EN 1992-1-2. Weiter war ein Ergebnis der experimentellen Untersu-chungen, dass die Hohe des mechanischen Belastungsgrades, die Betongute und die Abkuhl-phase einen Einfluss auf die temperaturabhangige Reduzierung der Druckfestigkeit und des E-Moduls haben. Fur zwei reprasentative Gewolbequerschnitte von Verkehrstunneln mit einer Innenschale aus PP-Faserbeton wurde der Einfluss aus einer moglichen Bandbreite der thermomechanischen Materialeigenschaften und der Brandeinwirkung auf die rechnerischen Nachweise des Brandfalls untersucht. Das Ergebnis dieser Untersuchung ist, dass unter der Voraussetzung von ver-nachlassigbaren Betonabplatzungen der rechnerische Nachweis des Brandfalls bei den unter-suchten Tunnelquerschnitten nicht bemessungsrelevant gegenuber den rechnerischen Nach-weisen der Tragfahigkeit und Gebrauchstauglichkeit nach DIN EN 1992-1-1 (Kaltbemessung) wird und daher der ausreichende bauliche Brandschutz uber Vorgaben an die konstruktive Ausbildung der Innenschale sichergestellt werden kann.