Heissbemessung HOF-Trakt Unispital Zürich

Ausgangslage

Der HOF-Trakt des Universitätsspitals Zürich weist im Bestand eine ungeschützte Stahl-Tragstruktur auf, welche in Teilbereichen (Geschosse A-D) bereits fachgerecht mittels einer Brandschutzbekleidung saniert wurde. In den Geschossen E und F ist eine nachträgliche brandschutztechnische Bekleidung oder ein Brandschutzanstrich aufgrund der hohen Installationsdichte nicht möglich.

Auftrag

In enger Abstimmung mit der Gebäudeversicherung Zürich und der Feuerpolizei wurde der gegebene Feuerwiderstand der ungeschützten Stahlstruktur mit einer Heissbemessung nachgewiesen. 

Für die Thermische Analyse wurden für Teilbereiche, wo dies möglich ist, die exakten Brandlasten aufgenommen und konservativ in einer Naturbrandsimulation (CFD-Simulation) die zu erwartenden Raumtemperaturen im Brandfall berechnet. In den weiteren Tragwerksbereichen, in denen teilgeschützte Bauteile vorhanden waren, wurde die Heissbemessung auf Basis nomineller Brandkurven (ETK) durchgeführt.

Die abgeleiteten Raumtemperaturen in Nähe tragender Bauteile wurde in einer numerischen Berechnung auf Basis von Finite Element Methoden (FEM) in einer thermischen Analyse als Bauteiltemperaturen überführt und im Anschluss mit einer mechanischen Analyse das Strukturverhalten der erwärmten Konstruktion bestimmt. 

Die Heissgastemperaturen können an der Tragkonstruktion aus Stahl u.a. zu negativen Verformungen und Dehnungen führen, welche Bauteil- oder auch Tragwerksversagen zur Folge haben können. 

Resultat

Für den vorliegenden Fall des Universitätsspitals konnte anhand dieser Nachweisführung gezeigt werden, dass der erforderliche Feuerwiderstand der Stahl-Tragkonstruktion auch ohne zusätzliche brandschutztechnische Schutzmassnahmen gegeben ist.