9. Befestigungen im Brandfall

Werden Befestigungen einer Brandbelastung ausgesetzt, kann es zu einem Versagen des Untergrundes oder einem Versagen der Verankerung selbst kommen. Um das Tragverhalten unter Brandbelastung zu beurteilen, wird in Brandversuchen die Dauer bis zu einem Versagen ermittelt und ausgewertet.

Sowohl Kunststoffdübel als auch Verbunddübel haben eine ausgeprägte Temperaturempfindlichkeit und sind nur unter bestimmten Randbedingungen für den Brandfall geeignet. Dies liegt daran, dass der Verbundmörtel und die verwendeten Kunststoffe bereits bei Temperaturen zwischen $80\,^{\circ}\mathrm{C}$ und $120\,^{\circ}\mathrm{C}$ schmelzen und ihre Festigkeit vollständig verlieren. Die Temperaturen im Bauteilinneren können aber auch unter Brandbelastung unterhalb dieser Grenze bleiben, da die Temperaturleitfähigkeit von KS-Mauerwerk gering ist.

Für Verbunddübel kann die Verankerungstiefe ohne großen Aufwand erhöht werden, um die Brandtragfähigkeit positiv zu beeinflussen. Die Tragfähigkeit von Verbunddübeln unter Brand ist jedoch sehr produktabhängig, so dass keine allgemeingültige Aussage getroffen werden kann. Für eine grobe überschlägige Abschätzung kann für $R60$ eine Verbundfestigkeit von ca. $\tau_{fi} = 2\,\mathrm{N}/\mathrm{mm}^2$ angenommen werden. Die Verankerungstiefe sollte aber im oberen Bereich um ca. $40\,\mathrm{mm}$ reduziert werden, da in diesem Bereich der Mörtel verbrennen bzw. es zu Steinabplatzungen kommen kann.

Schraubanker bestehen aus Stahl und weisen im Brandfall eine höhere Tragfähigkeit auf. Im Brandfall kann für eine Branddauer von $60$ Minuten eine Stahltragfähigkeit von $\sigma_{fi} = 8\,\mathrm{N}/\mathrm{mm}^2$ angenommen werden. Bei Schraubankern kann es auch zu einem Versagen des Untergrundes kommen. Für dieses Versagen liegen für Kalksandvollsteine teilweise Versuche vor. Diese zeigen, dass die Tragfähigkeit im Brandfall durch eine Abminderung der Tragfähigkeit bei $20\,^{\circ}\mathrm{C}$ wie folgt ermittelt werden kann:

$N_{Rk,fi} = 0{,}7 \cdot 0{,}25 \cdot N_{Rk,20C}\ \text{bis } R90$ (6.3)

$N_{Rk,fi} = 0{,}7 \cdot 0{,}20 \cdot N_{Rk,20C}\ \text{für } R120$ (6.4)

Der Faktor $0{,}7$ berücksichtigt, dass der Stein unter Brandbelastung reißt und sich der Schraubanker damit im Riss befindet. Für das Versagen des Untergrundes unter Querbelastung gilt entsprechend:

$V_{Rk,fi} = 0{,}7 \cdot 0{,}25 \cdot V_{Rk,20C}\ \text{bis } R90$ (6.5)

$V_{Rk,fi} = 0{,}7 \cdot 0{,}20 \cdot V_{Rk,20C}\ \text{für } R120$ (6.6)

In den oben aufgeführten Gleichungen sind für $N_{Rk,20^{\circ}\mathrm{C}}$ und $V_{Rk,20^{\circ}\mathrm{C}}$ die geringsten Werte aller maßgebenden Versagensarten bei Raumtemperatur anzusetzen.