Die Sicherheit von kritischen Infrastrukturbauten, wie z.B. Straßen- und Eisenbahntunnel oder Brückentragwerken, wird durch das Bedrohungspotential eines Brandes wesentlich beeinträchtigt.
Im Rahmen der beiden abgeschlossenen Kiras-Projekte SHF und SHF2 konnte ein Berechnungstool entwickelt werden, das dem auftretenden nichtlinearem Material- (Schädigung, Abplatzungen, ...) und Strukturverhalten (Ausbildung plastischer Gelenke, Umlagerungen) Rechnung trägt und durch den zu Grunde gelegten ganzheitlichen Ansatz (Brandlast - Temperaturbelastung - Strukturantwort) die Bestimmung der Brandsicherheit von Tunnel und Brückentragwerken ermöglicht.
Basierend auf den Forschungsergebnissen dieser beiden voran gegangenen Projekte soll im Rahmen des gegenständlichen der entwickelte ganzheitliche Ansatz der Risikoanalyse im Brandfall auf bestehende Infrastrukturbauwerke übertragen werden. Hierbei soll der in SHF und SHF2 verwendete hybride Ansatz der Forschung, der experimentelle Charakterisierung mit modell- und simulationsbasierten Analysen kombiniert, weitergeführt und auf die Besonderheiten bestehender Infrastruktur adaptiert werden. Hierbei muss die zu entwickelnde Methodik der Risikobewertung den aktuellen Zustand der im Bauwerk eingesetzten Materialien umfassen und erfordert insbesonders bei oberflächennahen Angriffen wie im gegenständlichen Fall der Temperatureindringung bei Brand die Berücksichtigung und Analyse etwaiger materialverändernder Alterungsprozesse. Aufbauend auf den im Rahmen von SHF und SHF2 entwickelten Simulationstools sollen Besonderheiten im Fall bestehender Tunnel und Brückentragwerke modell- und simulationsbasiert erfasst werden. Hierbei soll zum einen der thermische Angriff von Brückenlagern (der bis dato noch nicht erfasst wurde) untersucht und seine Auswirkung auf die mechanische Tragfähigkeit und das Verformungsverhalten untersucht werden. Für die zu Grunde liegende numerische Simulation kann auf das in SHF2
entwickelte Mehrfeldsimulationstool zurückgegriffen werden, wobei anstatt der damals berücksichtigten Dehydratation von Zementstein der Zersetzungsprozess von Elastomer im Brückenlager berücksichtigt werden kann. Sowohl (i) die durch Alterung bedingten veränderten Materialeigenschaften des Tunnelinnenschalenbetons als auch (ii) das Verformungsverhalten thermisch belasteter Lager sollen in das entwickelte Struktursimulationstool auf Basis handelsüblicher Strukturprogramme implementiert werden und so in der Ingenieurpraxis die realitätsnahe Prognose des Verhaltens bestehender Tunnels und Brückentragwerke unter Feuerlast ermöglichen. Zur Darstellung des Mehrwerts für die Sicherheit kritischer Infrastruktur in Österreich wird das entwickelte Berechnungsverfahren auf konkrete Bauwerke angewandt, um das Potential einer realitätsnahen modell- und simulationsbasierten Ermittlung des Brandrisikos sowie die Auswirkung etwaiger Brandschutzmaßnahmen aufzuzeigen.
Das gegenständliche Forschungsprojekt sieht sich als logische Fortführung der vierjährige SHFForschungsinitiative des Konsortiums (SHF und SHF2) in Richtung Berücksichtigung der gewonnen Erkenntnisse und Methoden für die Bewertung des Brandrisikos bestehender Tunnel und Brückentragwerke, die bis dato nicht erfasst wurde.
Projektleiter:
Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Roman Lackner
Leopold-Franzens-Universität Innsbruck, Materialtechnologie Innsbruck (MTI)
Auflistung der weiteren Projekt- bzw. KooperationspartnerInnen:
- FCP - Fritsch, Chiari & Partner, Ziviltechniker GmbH
- ÖBB - Infrastruktur Aktiengesellschaft
- Autobahnen- und Schnellstraßen-Finanzierungs-Aktiengesellschaft
Kontakt:
Leopold-Franzens-Universität Innsbruck, Materialtechnologie Innsbruck (MTI)
Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Roman Lackner
Technikerstraße 13
6020 Innsbruck
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Fax: 0512/507?2902
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