Korrosion- & Brandschutz

Feuerverzinken optimiert Feuerwiderstandsdauer von Stahl

Feuerverzinken verlängert die Feuerwiderstandsdauer von Stahl bis nachweislich R30. Prof. Dr. Martin Mensinger hat bei der Intergalva in Berlin über die Ergebnisse seines Forschungsprojekts an der TU berichtet.

Der Korrosionsschutz durch Feuerverzinken verbessert die Feuerwiderstandsdauer von Stahl. Dies ergab ein aktuelles Forschungsprojekt der Technischen Universität München. „Hierdurch ist zukünftig bei einer Fülle von Stahlbauten eine deutlich wirtschaftlichere Lösung durch eine Feuerverzinkung möglich“, so Prof. Dr. Martin Mensinger, Inhaber des Lehrstuhls für Metallbau.
Der Feuerwiderstand eines Bauteils steht für die Dauer, während der es im Brandfall seine Funktion behält. Dabei muss das Bauteil die Tragfähigkeit sicherstellen. Nicht selten verfehlen Stahlkonstruktionen ohne zusätzliche Brandschutzmaßnahmen eine geforderte Feuerwiderstandsklasse von R30 (früher F30), die im Brandfall für mindestens 30 Minuten eine funktionierende Tragfähigkeit fordert. Die Folge ist, dass passive Brandschutzmaßnahmen für Stahlbauteile wie Verkleidungen, Spritzputze oder Brandschutzbeschichtungen eingesetzt werden müssen.
Passive Brandschutzmaßnahmen sind kostspielig und bewegen sich in Höhe von 10-15% der Rohbaukosten (ab Oberkante UG). Zudem müssen sie auf der Baustelle aufgebracht werden. Dies führt als Folge häufig zu einer Bevorzugung der Betonbauweise. Durch eine im Werk aufgebrachte Feuerverzinkung können derartige Stahlkonstruktionen nun die geforderte Feuerwiderstandsklasse von R30 häufig erreichen. Zusätzliche passive Brandschutzmaßnahmen sind nicht mehr erforderlich. Der Einsatz feuerverzinkter Profile trägt damit wesentlich zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit und Wettbewerbsfähigkeit von Stahl- und Stahlverbundkonstruktionen im Vergleich zur Betonbauweise bei.

Physikalischer Prozess
Die Verbesserung des Feuerwiderstands basiert auf einer verringerten Emissivität von feuerverzinkten Stählen. Emissivität ist ein Maß dafür, wie stark ein Material Wärmestrahlung mit seiner Umgebung austauscht. Gerade in der Anfangsphase eines Brandes führen verringerte Werte der Emissivität zu einer deutlich verzögerten Erwärmung der Bauteile und können insbesondere bei Bauteilen mit einer ausreichenden Massivität wesentlich dazu beitragen, einen geforderten Feuerwiderstand von R30 zu erreichen. Ein umfangreiches Forschungsprojekt am Lehrstuhl für Metallbau der TU München hat die Veränderung des Feuerwiderstands durch Feuerverzinken intensiv untersucht. Empirische Studien durch Brandversuche gehörten ebenso dazu wie komplexe Simulationen. Darauf aufbauend wurde ein Rechenmodell entwickelt, das die Quantifizierung und Berechnung dieser Verbesserung möglich macht. „Durch die Konzipierung eines Rechenmodells, das es erlaubt, den Feuerwiderstand von feuerverzinkten Stahlkonstruktionen zu berechnen, ist ein unmittelbarer Praxistransfer unserer Forschungsarbeiten gegeben. Fachleute, die Brandschutz für Stahl planen, haben mit der Feuerverzinkung jetzt eine neue Option. Für die Feuerverzinkung ergeben sich hierdurch völlig neue Anwendungsmöglichkeiten jenseits des Korrosionsschutzes und für den Stahlbau werden verbesserte Wettbewerbschancen geschaffen“, sagte Prof. Dr. Mensinger.
In Kürze wird das Berechnungsmodell publiziert und für die Praxis verfügbar sein. Das Forschungsprojekt der TU München wurde fachlich begleitet durch die Forschungsvereinigung Gemeinschaftsausschuss Verzinken (GAV), Forschungsvereinigung Stahlanwendung (FOSTA) und den Deutschen Ausschuss für Stahlbau (DASt). red


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