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Amonn Color GmbH

Warum muss Stahl geschützt werden?

Kritische Temperatur und Profilfaktor

Viele wissen, dass Stahlkonstruktionen besonders anfällig sind, wenn sie Feuer ausgesetzt werden und in der Tat, obgleich Stahl ein nicht brennbarer Werkstoff ist und bei hohen Temperaturen keine giftigen Dämpfe und Gase freisetzt, ist zu beachten, dass er ein ausgezeichneter Wärmeleiter ist und sich schnell den Umgebungstemperaturen anpasst.
 
Dies bewirkt, dass, wenn eine Metallstruktur der Einwirkung von Feuer ausgesetzt ist, seine Innentemperatur dazu neigt, ziemlich rasch anzusteigen, was zu einer ebenso schnellen Minderung des Widerstands und der Härte führt. Sobald die Innentemperatur einen kritischen Temperaturwert erreicht – dieser variiert in der Regel zwischen 500 °C und 650 °C in Abhängigkeit zur Statik, zu den Bedingungen der Brandeinwirkung und zur Höhe der auferlegten Beanspruchung – kollabiert die Struktur. Technisch ausgedrückt erfolgt das Kollabieren, wenn der Widerstand des Baustoffs infolge des Temperaturanstiegs durch den Brand, unter die von den externen Lasten induzierte Spannung sinkt. Die Innenspannung des Elements ändert sich nicht mit der Zeit, da sowohl die auferlegte Last wie die Geometrie des Abschnitts konstant bleiben.

Die Erwärmungsgeschwindigkeit eines Stahlelements hängt von dem Verhältnis der direkten beflammten Oberfläche (Am) zu seinem Volumen (V) ab. Dieses Verhältnis ergibt den sogenannten Profilfaktor. Je größer die Oberfläche des direkt beflammten Elements, umso höher ist die Wärmeaufnahme; je größer sein Volumen, umso geringer ist die Wärmeaufnahme.
Im Brandfall gilt also: Bei gleicher direkter beflammter Oberfläche können sehr schlanke Bauten die kritische Temperatur in weniger als 10 Minuten erreichen, während massive Bauten auch länger als 30 Minuten benötigen können.
Für alle Stahlprofilkategorien, offene wie geschlossene, kann der annähernde Profilfaktor mit einfachen Formeln und/oder spezifischen Tabellen berechnet werden. Sind der Profilfaktor und die kritische Temperatur des zu schützenden Elements wie auch die geforderte Leistungszeit bekannt, können der Typ der angemessenen Schutzbeschichtung und die diesbezügliche notwendige Schichtstärke bestimmt werden.
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