TY - JOUR A1 - Morys, Michael A1 - Häßler, Dustin A1 - Krüger, Simone A1 - Schartel, Bernhard A1 - Hothan, Sascha T1 - Beyond the standard time-temperature curve: Assessment of intumescent coatings under standard and deviant temperature curves N2 - Nowadays there are intumescent coatings available for diverse applications. There is no established assessment of their protection performance besides the standard time-temperature curve, but natural fire scenarios often play an important role. A reliable straightforward performance-based assessment is presented. The effective thermal conductivity per thickness is calculated based on intermediate-scale fire tests. The optimum thermal insulation, the time to reach it, and the time until contingent failure of the coating are used for an assessment independent of the heating curve. The procedure was conducted on four different commercially intumescent coatings for steel construction, one solvent-based, one waterborne, one epoxy-based, and a bandage impregnated with a waterborne coating. The performance was studied under four different but similar shaped heating curves with different maximum temperatures (standard time-temperature curve, hydrocarbon curve and two self-designed curves with reduced temperature). The thermal protection performance is crucially affected by the residue morphology. Therefore, a comprehensive morphology analysis, including micro-computed tomography and scanning electron microscopy, was conducted on small-scale residues (7.5 x 7.5 cm2). Two different types of inner structures and the residue surface after different heat exposures were discussed in terms of their influence on thermal protection performance. KW - Intumescence KW - Coating KW - Computed tomography KW - Small scale KW - Heating curves KW - Residue morphology PY - 2020 DO - https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2020.102951 SN - 0379-7112 VL - 112 SP - 102951 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-50334 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Hauswaldt, Sebastian T1 - Kontinuumsmechanische Werkstoffmodelle zur numerischen Simulation von Stahlbauteilen im Brandfall N2 - Das nichtlineare und geschwindigkeitsabhängige Materialverhalten von Stahl wird besonders bei hohen Temperaturen sichtbar. Für Finite-Elemente-Simulationen von Stahlkonstruktionen im Brandfall sollte aus diesem Grund plastisches und geschwindigkeitsabhängiges Materialverhalten beschrieben werden. Die vorliegende Arbeit betrachtet unter diesem Aspekt bisherige Materialuntersuchungen und macht Vorschläge für dreidimensionale Materialmodelle mit entsprechenden Eigenschaften. Es werden zunächst die phänomenologischen Eigenschaften von Baustahl anhand einer Literaturrecherche analysiert, wobei verstärkt auf Untersuchungen des Materialverhaltens bei Belastungen und Aufheizprozessen, wie sie im Brandfall zu erwarten sind, geachtet wird. Die für die Bemessung von Stahlkonstruktionen gebräuchliche Spannungsbeschreibung des EC 3-1-2 wird untersucht. Es werden ihre Stärken, aber auch die zur Entwicklung einer kontinuumsmechanischen Materialformulierung fehlenden Eigenschaften, aufgezeigt. Ein nichtlinear-elastisches kontinuumsmechanisches Materialmodell der Deformationstheorie der Plastizität wird so angepasst, dass es die Spannungs-Dehnungslinien gemäß EC 3-1-2 im einachsigen Spannungszustand beschreibt. Es wird des Weiteren ein thermoelastisch-viskoplastisches Modell vorgestellt, das in der Lage ist, Kriechen und Relaxation bei Aufheiz- und Abkühlprozessen zu beschreiben. Die Struktur dieses Materialmodells wird so gewählt, dass die Parameter an hierfür geeigneten Messergebnissen leicht identifiziert werden können. Der deviatorische Anteil des Modells besteht aus einem geschwindigkeitsunabhängigen, plastischen Anteil und einem geschwindigkeitsabhängigen, viskoelastischen Anteil. Der geschwindigkeitsunabhängige, plastische Anteil wurde als Differentialgleichung auf Grundlage der so genannten endochronen Plastizitätstheorie formuliert. Die Parameter der Materialmodelle werden auf Grundlage der Messergebnisse stationärer Warmzugversuche an Baustahlproben identifiziert. Sowohl das nichtlinear-elastische EC 3-1-2-Materialmodell als auch das thermoelastisch-viskoplastische Materialmodell mit den an Baustahl angepassten Materialparametern wird numerisch für die Verwendung mit Finite-Elemente-Programmen aufbereitet und als UMAT-Subroutine für ABAQUS in der Programmiersprache FORTRAN implementiert. Hierbei wird insbesondere auf die Bereitstellung der konsistenten Tangentenoperatoren Wert gelegt, um eine effiziente numerische Berechnung bei Verwendung der Materialmodelle zu ermöglichen. Abschließend werden erste Simulationsrechnungen vorgestellt, um beispielhaft die Möglichkeiten der Anwendung der entwickelten und implementierten Materialmodelle für Simulationen von Stahlkonstruktionen im Brandfall aufzuzeigen. N2 - The non-linear and rate-dependent material behaviour of steel becomes particularly visible at high temperatures. For finite-element-simulations of steel structures in the event of fire, plastic and rate- dependent material behaviour should therefore be described. With this in mind, this thesis looks at previous material investigations and makes suggestions for three-dimensional material models with the corresponding properties. The phenomenological properties of structural steel are analysed on the basis of a literature study, whereby increased attention is paid to the material behaviour under loads and heating processes, as can be expected in the event of fire. The stress-strain-relation of the EC 3-1-2 used for the design of steel structures is examined. The advantages of this description, but also the missing properties for the development of a continuum-mechanical material formulation, are shown. A non-linear-elastic continuum mechanical material model of the deformation theory of plasticity is adapted in such a way that it describes the stress-strain curves according to EC 3-1-2 in the state of uniaxial stress. Furthermore, a thermoelastic-viscoplastic model is presented which is able to describe creep and relaxation during heating and cooling processes. The structure of this material model is chosen in such a way that the parameters can be easily identified using certain measurement results. The deviatoric part of the model consists of a rate-independent, plastic part and a rate-dependent, vis- coelastic part. The rate-independent, plastic part was formulated as a differential equation based on the endochronic theory of plasticity. The parameters of this material model are identified on the basis of the measurement results of stationary hot tensile tests on structural steel specimens. Both the non-linear-elastic EC 3-1-2 material model and the thermoelastic-viscoplastic material model with the material parameters adapted to mild steel are prepared numerically for use with finite- element-programs and implemented as UMAT-subroutines for ABAQUS in the FORTRAN code. Particular emphasis is placed on the provision of consistent tangent operators to enable efficient numerical calculation when using the material models. Finally, first finite-element-simulations are presented in order to show the possibilities of the developed and implemented material models for simulations of steel constructions in case of fire. T3 - BAM Dissertationsreihe - 167 KW - Brandschutz KW - Stahl KW - Brandverhalten KW - Finite-Elemente-Methode KW - Materialmodell KW - Eurocode 3-1-2 KW - UMAT KW - Fire prevention KW - Steel KW - Fire behaviour KW - Finite element method KW - Material model KW - Eurocode 3-1-2 KW - UMAT PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-507662 SN - 1613-4249 VL - 167 SP - i EP - 206 PB - Bundesanstalt für Materailforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-50766 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Häßler, Dustin A1 - Häßler, M. A1 - Hothan, Sascha A1 - Krüger, Simone T1 - Reaktive Brandschutzsysteme auf Stahlbauteilen mit doppelt gekrümmter Oberfläche N2 - Reaktive Brandschutzsysteme können die Feuerwiderstandsdauer von Stahlbauteilen signifikant erhöhen. Im Brandfall schäumt das reaktive Brandschutzsystem auf und bildet um das Stahlbauteil eine thermische Schutzschicht aus. Dadurch wird die Erwärmung des Stahls verlangsamt und der temperaturbedingte Festigkeitsverlust verzögert. Reaktive Brandschutzsysteme werden überwiegend in drei Bereichen angewendet: Hochbau, Offshore bzw. maritimer Sektor sowie Tank- bzw. Behälterbau. Insbesondere bei Stahltanks und -behältern sind häufig einfach oder auch doppelt gekrümmte Bauteiloberflächen anzutreffen. Aufgrund des meist begrenzten seitlichen Expansionsvermögens von reaktiven Brandschutzsystemen kann es bei Bauteilen mit konvexer Oberflächenkrümmung zu einer Intensivierung der Rissbildung im Schaum kommen, wodurch sich häufig die thermische Schutzwirkung verschlechtert. Da zum Thema des Einflusses der Oberflächenkrümmung auf die Leistungsfähigkeit reaktiver Brandschutzsysteme bisher kaum Untersuchungen vorliegen, wurden exemplarisch zwei Tankböden mit zwei verschiedenen Trockenschichtdicken eines reaktiven Brandschutzsystems einer Brandprüfung unterzogen. Bei gleicher Trockenschichtdicke des reaktiven Brandschutzsystems zeigten die Tankböden eine wesentlich schnellere Erwärmung als ebene Stahlplatten mit vergleichbarem Profilfaktor. Die Brandprüfungen und die Ergebnisse zum Einfluss der Oberflächenkrümmung werden im Beitrag ausführlich vorgestellt und diskutiert. KW - Brandschutz KW - Stahl KW - Reaktive Brandschutzsysteme KW - Behälter KW - Intumeszierende Beschichtung PY - 2020 DO - https://doi.org/10.1002/stab.201900095 VL - 89 IS - 9 SP - 794 EP - 800 PB - Ernst & Sohn Verlag CY - Berlin AN - OPUS4-51242 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tornaghi, M. L. A1 - Tsionis, G. A1 - Pegon, P. A1 - Molina, J. A1 - Peroni, M. A1 - Korzen, Manfred A1 - Tondini, N. A1 - Covi, P. A1 - Abbiati, G. A1 - Antonelli, M. A1 - Gilardi, B. T1 - Experimental study of braced steel frames subjected to fire after earthquake N2 - The EQUFIRE project aims to study the post-earthquake fire Performance of steel frame structures and is part of the Transnational Access activities of the SERA project (www.sera-eu.org) at the ELSA Reaction Wall of the European Commission - Joint Research Centre. As it has happened in many historical occasions, after an earthquake, earthquakeinduced rupture of gas piping, failure of electrical systems, etc. may trigger fire. The structural fire performance can deteriorate because the fire acts on a previously damaged structure. In addition, the earthquake may have damaged fire protection elements and the fire can spread more rapidly if compartmentation walls have failed. This is particularly relevant for steel structures as the high thermal conductivity of elements with small thickness entails quick temperature rise with consequent fast loss of strength and stiffness. EQUFIRE studied a four-storey three-bay steel frame with concentric bracings in the central bay. The structure was designed for reference peak ground acceleration equal to 0.186g, soil type B and type 1 elastic response spectrum according to Eurocode 8. Tests were performed at the ELSA Reaction Wall and at the furnace of the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM). The experimental activities at the ELSA Reaction Wall comprise pseudo-dynamic tests on a full-scale specimen of the first storey of the building, while the upper three storeys are numerically simulated. The aim is to study the response of the structure and fire protection elements, including their interaction, under the design earthquake and for different configurations: bare frame without fire protection, specimen with three fire protection solutions (conventional and seismic-resistant boards, and vermiculite sprayed coating) applied on the bracing and one column, and with conventional and seismic-resistant fire barrier walls built in the two external bays of the specimen. The testing programme at BAM included fire tests of five columns (two specimens without fire protection elements and three specimens with the types of fire protection mentioned above). Before the fire test, each column was subjected to a horizontal and vertical displacement history resulting from the seismic action. During the fire tests, the effect of the surrounding structure was simulated by limiting the axial thermal expansion. The experimental results will serve to study the response of structural and non-structural components to fire following earthquake scenarios, with a view to improving existing design guidelines and future standards. T2 - The 17th World Conference on Earthquake Engineering - 17WCEE CY - Meeting was canceled DA - 13.09.2020 KW - Fire following earthquake KW - Concentrically braced steel frames KW - Large-scale tests KW - Pseudo-dynamic testing KW - Substructuring PY - 2020 SP - 2i-0104-1 EP - 2i-0104-12 AN - OPUS4-51426 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Daus, Lars-Hendrik A1 - Schartel, Bernhard A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Mangelsdorf, R. A1 - Korzen, Manfred T1 - A chain is no stronger than its weakest link: Weathering resistance of water-based intumescent coatings for steel applications N2 - A systematic approach was used to investigate the weathering-induced degradation of a common water–based intumescent coating. In this study, the coatings are intended for humid indoor applications on steel substrates. The coating contains ammonium polyphosphate, pentaerythritol, melamine, and polyvinyl acetate. By replacing each ingredient with a less water-soluble substance, the most vulnerable substances, polyvinyl acetate and pentaerythritol, were identified. Furthermore, the weathering resistance of the system was improved by exchanging the ingredients. The coatings were stressed by artificial weathering tests and evaluated by fire tests. Thermogravimetry and Fourier-transform infrared spectroscopy were used to study the thermal decomposition. This study lays the foundation for the development of a new generation of water-based intumescent coatings. KW - Intumescence KW - Fire resistance KW - Fire protective coatings KW - Weathering KW - Thermogravimetric analyses PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1177/0734904120961064 SN - 0734-9041 SN - 1530-8049 VL - 39 IS - 1 SP - 72 EP - 102 PB - SAGE AN - OPUS4-52015 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Fürst, Richard A1 - Mózer, V. A1 - Pokorný, M. A1 - Vlach, T. T1 - Nosné konstrukce z textilního betonu za zvýšené teploty T1 - Loadbearing structures made from textile reinforced concrete at elevated temperatures N2 - The work aims to assess the textile reinforced concrete at elevated temperatures and applications of additional fire protection as well. T2 - Fire Protection Conference CY - Ostrava, Czechia DA - 01.09.2021 KW - High Performance Concrete KW - Textile reinforcement KW - Fire test PY - 2021 SN - 978-80-7385-247-4 SP - 10 EP - 12 PB - Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství CY - Ostrava AN - OPUS4-53509 LA - ces AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Fürst, Richard T1 - Nosné konstrukce z textilního betonu za zvýšené teploty T1 - Loadbearing structures made from textile reinforced concrete at elevated temperatures N2 - The work aims to assess the textile reinforced concrete at elevated temperatures and applications of additional fire protection as well. T2 - Fire Protection Conference CY - Ostrava, Czech Republic DA - 01.09.2021 KW - Fire test KW - High Performance Concrete KW - Textile reinforcement PY - 2021 AN - OPUS4-53510 LA - ces AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Klimek, Andre T1 - Das Abplatzverhalten von Beton im Zusammenhang mit dem Maßstabseffekt N2 - Beton, als aktuell am meisten verwendeter Baustoff ist nicht brennbar und weist zudem eine sehr geringe Temperaturleitfähigkeit auf. Er eignet sich somit gut für den baulichen Brandschutz. Jedoch neigt Beton im Brandfall zu explosionsartigen Abplatzungen, die zu einer Reduzierung des tragfähigen Querschnitts und sogar zum Versagen des Bauteils führen können. Derzeit werden thermomechanische und thermohydraulische Schädigungsprozesse als die zwei maßgeblichen Ursachen für explosionsartige Abplatzungen angesehen. Diese Schädigungsprozesse sind unter anderem abhängig von der Prüfkörpergröße, dem Wasser-Zement-Wert, der Porosität, der Permeabilität und dem Bewehrungsgrad des Bauteils. Im Rahmen des Vortrags werden die Forschungsarbeiten zum Maßstabseffekt des Abplatzverhaltens von Betonen bei Brandbeanspruchung präsentiert. Zu diesem Zweck wurden Betonprüfkörper aus sechs verschiedenen Betonmischungen in jeweils drei Prüfkörpergrößen einseitig, ohne Behinderung der thermischen Ausdehnung und ohne externe Last im Tunnelbrandprüfstand der BAM untersucht. Dieser unikale Prüfstand ermöglicht die Brandprüfung unterschiedlicher Prüfkörpergrößen unter vergleichbaren Brandbedingungen sowie die simultane Prüfung mehrerer kleinformatiger Betonprüfkörper. Das präsentierte, laufende Promotionsvorhaben basiert auf einem von der DFG geförderten Forschungsvorhaben und darauf aufbauenden Folgeuntersuchungen. Die Ergebnisse des DFG-Vorhabens zeigen einen deutlichen Maßstabseffekt mit einer starken Verringerung der Abplatztiefen bei einer Reduzierung der Prüfkörpergröße. Des Weiteren ist das Abplatzverhalten stark von der Betonmischung abhängig. Vor dem Hintergrund der Ressourcenschonung und Kostenreduzierung verfolgen die auf dem DFG-Vorhaben aufbauenden Untersuchungen das Ziel, das Abplatzverhalten großformatiger Betonprüfkörper durch kleinformatige Betonprüfkörper mit angepassten Randbedingungen nachzustellen. Hierfür wurden zwei Betonmischungen des DFG-Vorhabens verwendet. Die Ergebnisse zeigen, dass durch eine Anpassung der Versuchsrandbedingungen dem Maßstabseffekt entgegengewirkt werden kann. T2 - 7. Symposium 'Heißbemessung - Structural Fire Engineering' CY - Online meeting DA - 14.09.2021 KW - Maßstabseffekt KW - Beton KW - Abplatzen KW - Brand PY - 2021 AN - OPUS4-53529 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Häßler, Dustin A1 - Hothan, Sascha A1 - Häßler, M. A1 - Krüger, Simone T1 - Thermische Schutzwirkung von reaktiven Brandschutzsystemen auf kleinformatigen Stahlbauteilen mit gekrümmter Oberfläche T1 - Thermal protection effect of reactive fire protection systems on small-scale steel components with curved surfaces N2 - Um Stahlbauteile im Brandfall vor einer zu schnellen Erwärmung zu schützen, wird häufig auf reaktive Brandschutzsysteme (RBS) zurückgegriffen. Die Produkte eigenen sich besonders aufgrund der profilfolgenden Applikationsmöglichkeit und der vergleichsweise geringen Beschichtungsdicken. Bei einer Brandbeanspruchung schäumt das RBS auf und bildet eine thermische Schutzschicht um das Stahlprofil aus. Dadurch wird die Erwärmung des Stahls verlangsamt und der temperaturbedingte Festigkeitsverlust verzögert, wodurch sich die Feuerwiderstandsdauer des Stahlbauteils verbessert. Aus Brandversuchen ist bekannt, dass die Leistungsfähigkeit von RBS auf Stahlprofilen mit gekrümmter Oberfläche meist schlechter ausfällt als bei vergleichbaren Bauteilen mit ebener Oberfläche. Zum Einfluss der Oberflächenkrümmung auf die thermische Schutzwirkung von RBS werden in dem folgenden Beitrag sowohl theoretische Hintergründe als auch die Ergebnisse aus Brandversuchen an kleinformatigen Probekörpern vorgestellt. Die systematischen Untersuchungen zeigen, dass mit zunehmender Oberflächenkrümmung die Leistungsfähigkeit des RBS tendenziell abnimmt. Bei der Beurteilung der thermischen Schutzwirkung eines RBS sollte die Oberflächenkrümmung eines Bauteils berücksichtigt werden. Die alleinige Fokussierung auf den Profilfaktor eines Stahlprofils ist im Allgemeinen nicht ausreichend. Die Untersuchungen bilden die Grundlage für die Entwicklung von Screening-Tests zur Beurteilung der Eignung von RBS für gekrümmte Oberflächen, wodurch eine Vorauswahl von Produkten für diesen Einsatzzweck ermöglicht wird. N2 - Intumescent fire protection coatings, also referred to as reactive fire protection systems, are often used to protect steel components from heating up too quickly in the event of a fire. The products are particularly suitable due to profile-following application as well as the comparatively low coating thickness. If exposed to fire, the intumescent coating foams up and forms a thermal protective layer around the steel profile. This slows down the heating of the steel and delays the temperature-related loss of strength, which improves the fire resistance of the steel component. From fire tests it is known that the performance of intumescent coatings on steel profiles with a curved surface is usually worse than on comparable components with a flat surface. The following article presents the theoretical background as well as the results from fire tests on small-scale specimens to show the influence of surface curvature on the thermal protective effect of intumescent fire protection coatings. The systematic investigations show that with increasing surface curvature, the performance of the intumescent coating tends to decrease. When assessing the thermal protective effect of an intumescent coating, the surface curvature of a steel component should be considered. Focusing solely on the profile factor of a steel profile is generally not sufficient. The research forms the basis for the development of screening tests to assess the suitability of intumescent coatings for curved surfaces, enabling a pre-selection of products for this application. KW - Stahl KW - Brandschutz KW - Reaktive Brandschutzsysteme KW - Brandversuche KW - Oberflächenkrümmung KW - Intumeszierende Beschichtung PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1002/bate.202100011 SN - 0932-8351 SN - 1437-0999 VL - 98 IS - 5 SP - 333 EP - 344 PB - Ernst & Sohn Verlag CY - Berlin AN - OPUS4-52654 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Fürst, Richard A1 - Fürst, E. A1 - Vlach, T. A1 - Repka, J. A1 - Pokorny, M. A1 - Mozer, V. T1 - Use of Cement Suspension as an Alternative Matrix Material for Textile-Reinforced Concrete N2 - Textile-reinforced concrete (TRC) is a material consisting of high-performance concrete (HPC) and tensile reinforcement comprised of carbon roving with epoxy resin matrix. However, the problem of low epoxy resin resistance at higher temperatures persists. In this work, an alternative to the epoxy resin matrix, a non-combustible cement suspension (cement milk) which has proven stability at elevated temperatures, was evaluated. In the first part of the work, microscopic research was carried out to determine the distribution of particle sizes in the cement suspension. Subsequently, five series of plate samples differing in the type of cement and the method of textile reinforcement saturation were designed and prepared. Mechanical experiments (four-point bending tests) were carried out to verify the properties of each sample type. It was found that the highest efficiency of carbon roving saturation was achieved by using finer ground cement (CEM 52.5) and the pressure saturation method. Moreover, this solution also exhibited the best results in the four-point bending test. Finally, the use of CEM 52.5 in the cement matrix appears to be a feasible variant for TRC constructions that could overcome problems with its low temperature resistance. KW - Textile-reinforced concrete KW - High-performance concrete KW - Carbon fibers KW - Cement matrix PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-527100 DO - https://doi.org/10.3390/ma14092127 SN - 1996-1944 VL - 14 IS - 9 SP - 2127 PB - MDPI CY - Basel AN - OPUS4-52710 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Fürst, Richard A1 - Vlach, T. A1 - Pokorny, M. A1 - Mozer, V. T1 - Study of Behavior of Textile-Reinforced Concrete with Epoxy Resin Matrix in Fire N2 - Textile-reinforced concrete is currently most frequently used for non-load–bearing structures, but there is a vision for also using it in load–bearing construction elements. In recent years, this construction material has been subjected to detailed examination. Different combinations of materials for potential use in textile-reinforced concrete have been described. These differ in the type of concrete mix and the composition of the textile reinforcement. The aim of this work is to test the application of a specific textile-reinforced concrete, consisting of high-performance concrete, textile reinforcement from carbon fibers and its epoxy resin matrix, at an elevated temperature. The combination of these materials makes it possible to produce subtle load–bearing structures with excellent mechanical properties. The critical issue is the behavior of these structures when exposed to fire. A series of medium-scale fire condition experiments were carried out with a temperature load based on the ISO 834 curve, followed up by mechanical tests. The aim of these experiments was to describe critical areas of textile-reinforced concrete in fire and to propose possible solutions. In an indicative fire experiment, experimental samples displayed massive spall of concrete layers, and interaction between materials was lost due to the low temperature resistance of the epoxy resin. Concurrently, the optimal quantity of polypropylene fibers was experimentally determined. This paper presents an experimental demonstration of the problematic aspects of textile-reinforced concrete and subsequent recommendations for future work with practical application in the design of load–bearing structures. KW - Textile-reinforced concrete KW - High-performance concrete KW - Carbon fibers KW - Epoxy resin KW - Load–bearing structures KW - Fire resistance PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1007/s10694-021-01116-y SN - 1572-8099 SN - 0015-2684 SP - 1 EP - 22 PB - Springer AN - OPUS4-52712 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hothan, Sascha T1 - Reaktive Brandschutzsysteme N2 - Die Präsentation gibt einen Überblick zum Anwendungsbereich und den -grenzen von reaktiven Brandschutzsystemen. Ferner werden Forschungsergebnisse der BAM vorgestellt. T2 - Stahlbau-Kalender-Tag 2022 CY - Stuttgart, Germany DA - 24.06.2022 KW - Reaktive Brandschutzsysteme KW - Feuerwiderstand KW - Stahlbau KW - Brandversuche KW - Dauerhaftigkeit PY - 2022 AN - OPUS4-55250 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Häßler, Dustin A1 - Hothan, Sascha T1 - Performance of intumescent fire protection coatings applied to structural steel tension members with circular solid and hollow sections N2 - Intumescent fire protection coatings are used to improve the fire resistance of steel members. Due to slender cross-sections typically used for tension members, high demands are placed on the effectiveness and reliability of the intumescent coatings. This paper describes real-scale fire tests of intumescent coatings applied to steel tension members with circular solid and hollow sections. First, the current regulations for the application of intumescent coatings on steel tension members are discussed. After that, a comparison between the foaming behaviour and failure mechanisms of intumescent coatings applied to steel tension members with different cross-sections and loading conditions is given. Next, the experimental setup and procedure of the performed fire tests are presented. In addition, the influences of various parameters on the performance of the intumescent coating are analysed, including the geometry of the steel profile, dry film thickness of the intumescent coating, load utilisation level as well as the orientation of the member. Based on the theoretical considerations and results of the fire tests, it is evidenced that mechanically loaded fire tests are essential to assess accurately the contribution of intumescent fire protection coatings to the fire resistance of steel tension members with circular solid sections. KW - Fire tests KW - Intumescent coating KW - Reactive fire protection system KW - Steel KW - Tension members PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-548981 DO - https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2022.103605 SN - 0379-7112 VL - 131 SP - 1 EP - 12 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-54898 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Fürst, Richard T1 - European test standard for intumescent coatings applied to steel tension bars with solid section N2 - Description of the FIRESTEMIC project and the newly developed test standard for reactive fire protection systems on steel tension members. T2 - Symposium 2022 Heißbemessung - Structural Fire Engineering CY - Brunswick, Germany DA - 13.09.2022 KW - Fire tests KW - Tension member KW - Intumescent coating KW - Steel KW - Test standard PY - 2022 AN - OPUS4-55702 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Fürst, Richard A1 - Häßler, Dustin A1 - Peter, A. A1 - Rohleder, R. A1 - Hothan, Sascha T1 - European test standard intumescent coatings applied to steel tension bars with solid section N2 - Intumescent coatings are used in civil engineering to improve the fire resistance of steel constructions. Due to the thin coating thickness and the profile-following application, the architectural appearance of the steel structure can be preserved. EN 13381-8 provides regulations to determine the contribution to the fire resistance of intumescent coatings applied to steel beams and columns. The scope of this standard excludes tension members and steel members with solid sections. For products that have already been successfully tested and assessed on beams and columns, EN 13381-10 offers the possibility based on unloaded fire tests to extend the scope of application of intumescent coatings to tension bars with solid sections. This approach contradicts the national safety level in Germany, where mechanically loaded testing is mandatory. Therefore, a new part of the test standard series EN 13381 is currently developed to enable the application of intumescent coatings on steel tension bars with solid section based on mechanically loaded fire tests. BAM has already carried out numerous fire tests on loaded steel tension members with intumescent coatings. Currently, in the BAM research project FIRESTEMIC, the influence of the steel bar orientation and the profile type on the thermal performance of intumescent coatings are investigated. Both questions concerning the thermal protection ability of intumescent coatings were analysed based on three different test sets, which were carried out in the tension furnace (Fig. 1a). The fire exposure corresponds to the standard temperature-time curve according to EN 1363-1. This paper summarises the main findings from the fire tests conducted in the FIRESTEMIC project. The results serve as an experimental background for the proposal of the new standard. Regarding the bar orientation, a new test setup was developed and proposed for the new standard. The two tested commercial water-based intumescent coatings with applied dry film thickness from 1.5 mm to 2.5 mm showed only a slight dependence on the bar orientation. In terms of the steel profile type, circular and rectangular solid sections with identical section factor and applied dry film thickness were tested. It was observed that the circular solid bars with diameter 30 mm heat up faster compared to the solid rectangular bars with dimension 30×30 mm (Fig. 1b). Also at larger steel bars, i.e. diameter 40 mm and dimension 40×40 mm, the same trend occurred. Thus, it is recommended for the new test standard to allow a transfer of the test results from circular to rectangular solid sections. In addition, the paper will describe and explain the test and assessment procedure proposed for the newly developed standard. T2 - 8th Symposium Structural Fire Engineering CY - Brunswick, Germany DA - 13.09.2022 KW - Fire test KW - Steel KW - Tension member KW - Intumescent coating KW - Test standard PY - 2022 SP - 1 EP - 14 PB - TU Braunschweig CY - Braunschweig AN - OPUS4-55703 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Fürst, Richard A1 - Häßler, Dustin A1 - Hothan, Sascha T1 - Brandversuch eines Stahlzuggliedes mit reaktivem Brandschutzsystem N2 - Das Poster stellt den im Rahmen des Workshops "Feuerwiderstand von Stahlzuggliedern mit reaktiver Brandschutzbeschichtung" durchgeführten Brandversuch vor. T2 - Workshop - Feuerwiderstand von Stahlzuggliedern mit reaktiver Brandschutzbeschichtung CY - Berlin, Germany DA - 06.09.2022 KW - Brandschutz KW - Brandversuch KW - Feuerwiderstand KW - Reaktives Brandschutzsystem PY - 2022 AN - OPUS4-55699 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Fürst, Richard T1 - Research Project FIRESTEMIC - Results and Recommendations N2 - The presentation summarizes the results of the research project. T2 - Workshop 2022 - Feuerwiderstand von Stahlzuggliedern mit reaktiver Brandschutzbeschichtung CY - Berlin, Germany DA - 06.09.2022 KW - Fire tests KW - Intumescent coating KW - Steel KW - Tension member PY - 2022 AN - OPUS4-55700 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Häßler, Dustin A1 - Hothan, Sascha T1 - Neue Prüfnorm für reaktive Brandschutzsysteme auf Stahlzuggliedern N2 - Der Vortrag stellt den Entwurf der neuentwickelten Prüfnorm vor. T2 - Workshop 2022 - Feuerwiderstand von Stahlzuggliedern mit reaktiver Brandschutzbeschichtung CY - Berlin, Germany DA - 06.09.2022 KW - Feuerwiderstand KW - Brandschutz KW - Stahlzugglieder KW - Reaktives Brandschutzsystem KW - Prüfnorm PY - 2022 AN - OPUS4-55701 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Fürst, Richard A1 - Hejtmanek, P. A1 - Vlach, T. A1 - Repka, J. A1 - Mozer, V. A1 - Hajek, P. T1 - Experimental Evaluation of Carbon Reinforced TRC with Cement Suspension Matrix at Elevated Temperature N2 - Textile-reinforced concrete (TRC) is a new composite material comprising high-performance concrete and textile reinforcement from textile yarns with a matrix, usually consisting of epoxy resins (ER). The most significant advantage of ER is the homogenization of all filaments in the yarn and full utilization of its tensile potential. Nevertheless, ER matrix is a critical part of TRC design from the perspective of the fire resistance due to its relatively low resistance at temperatures of approximately 120 C. This work expands the previously performed mechanical tests at normal temperatures with cement suspension (CS) as a non-combustible material for the yarn matrix. Here, the mechanical properties of CS matrix at elevated temperatures were verified. It was found that the addition of polypropylene fibers into HPC negatively affected the mechanical results of CS matrix specimens. Simultaneously, thermal insulation effect of the covering layers with different thicknesses did not significantly influence the residual bending strength of specimens with CS matrix and achieved similar results as reference specimens. Furthermore, all specimens with ER matrix progressively collapsed. Finally, CS as a textile reinforcement of yarn matrix appears to be a suitable solution for increasing the temperature resistance of TRC structures and for substituting synthetic resins. KW - Cement matrix KW - Cement suspension KW - Carbon fibers KW - Textile reinforced concrete KW - High-performance concrete KW - Elevated temperature KW - Fire safety KW - Fire resistance PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-550766 DO - https://doi.org/10.3390/polym14112174 SN - 2073-4360 VL - 14 IS - 11 SP - 1 EP - 16 PB - MDPI CY - Basel, Switzerland AN - OPUS4-55076 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Hothan, Sascha A1 - Häßler, Dustin ED - Kuhlmann, U. T1 - Reaktive Brandschutzsysteme N2 - Die Erkenntnisse zu reaktiven Brandschutzsystemen (RBS) werden kontinuierlich erweitert, was sich in der Entwicklung neuer Produkte und der Ausweitung des durch technische Regelungen abgedeckten Anwendungsbereichs äußert. Der vorliegende Beitrag konzentriert sich auf die Verwendung von RBS auf Stahlkonstruktionen. Neben einer umfassenden Darstellung der aktuellen nationalen und europäischen Regelungen zu RBS, werden technologische Besonderheiten und deren Einfluss auf den Regelungsinhalt im Beitrag thematisiert. Dabei werden neben sich abzeichnenden Neuerungen auch die entsprechenden wissenschaftlich-technologischen Grundlagen dargelegt. Ferner wird die Frage nach der Bewertung der Dauerhaftigkeit von RBS für deutlich über 10 Jahre hinausgehende Zeiträume, und den sich damit einstellenden Feuerwiderstand der Konstruktion behandelt. Der Beitrag schließt mit einer Darstellung zur aktuellen Forschung. Daraus abgeleitet wird ein Ausblick auf zukünftige Forschungsthemen. KW - Reaktives Brandschutzsystem KW - Stahl KW - Brandschutz KW - Feuerwiderstand PY - 2022 SN - 978-3-433-03361-6 SP - 367 EP - 400 PB - Ernst & Sohn Verlag CY - Berlin AN - OPUS4-54735 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -