Wie verhält sich der Q355B i-Träger unter Brandbedingungen und was ist seine kritische Temperatur für die Konstruktion?

Wie alle Baukohlenstoffstähle verliert Q355B mit steigender Temperatur an Festigkeit und Steifigkeit. Sein Brandverhalten ist keine inhärente Eigenschaft der Sorte, sondern eine Funktion seines temperatur-abhängigen Spannungs-Dehnungsverhaltens. Für die Konstruktion beziehen sich Ingenieure auf die Reduktionsfaktoren für Spannungs-Dehnungs-Beziehungen von Kohlenstoffstahl bei erhöhten Temperaturen, wie sie in Codes wie Eurocode 3 Teil 1-2 oder dem chinesischen GB 51249 angegeben sind. Der Schlüsselparameter ist die kritische Temperatur, die für Q355B keine feste Zahl ist, sondern für jedes spezifische Strukturelement in einer Brandschutzanalyse bestimmt wird. Dabei handelt es sich um die Temperatur, bei der die Festigkeit (oder Tragfähigkeit) des Elements auf das Niveau der aufgebrachten Last während des Brandes abfällt (bei Betrachtung des Brandgrenzzustands heruntergerechnet). Eine in der Praxis häufig verwendete kritische Temperatur, die bei vereinfachten Entwurfsmethoden verwendet wird, liegt jedoch bei etwa 550 Grad. Bei dieser Temperatur verringert sich die Streckgrenze von typischem Kohlenstoffstahl auf etwa 60 % seiner Umgebungsstreckgrenze (fy). Die Reduktionsfaktoren betragen: ~1,0 bei 20 Grad, ~0,78 bei 300 Grad, ~0,63 bei 400 Grad, ~0,47 bei 500 Grad, ~0,33 bei 600 Grad und ~0,18 bei 700 Grad. Beim Entwurfsprozess muss sichergestellt werden, dass die Stahltemperatur, die auf der Grundlage der Brandeinwirkung (Standard-Brandkurve wie ISO 834 oder ein parametrischer Brand) und des Brandschutzniveaus (falls vorhanden) berechnet wird, für die erforderliche Feuerwiderstandsdauer (z. B. R30, R60, R90) unter dieser kritischen Temperatur bleibt. Q355B selbst weist im Vergleich zu anderen Kohlenstoffstählen keine überlegene Feuerbeständigkeit auf; Seine Leistung wird durch Brandschutzmaßnahmen wie intumeszierende Beschichtungen, aufgesprühte feuerbeständige Materialien (SFRM) oder Platten-/Deckensysteme gesteuert, die den Stahl isolieren und seinen Temperaturanstieg verzögern. Bei ungeschütztem Stahl steigt die Temperatur sehr schnell an, was innerhalb von Minuten zum Ausfall führt. Daher konzentriert sich der Brandschutzentwurf einer Struktur mit Q355B auf die Auswahl eines geeigneten Schutzes, um das Bauteil während der Entwurfsdauer unter seiner kritischen Temperatur zu halten.