Es ist plausibel, dass der Brandverlauf nicht nur von der Brandlast abhängt, sondern auch vom Eigenfeuerwiderstand des Stahlbauteils: Massive Profile erwärmen sich langsamer und haben von sich aus einen höheren Feuerwiderstand als filigrane Profile.
Mathematisch wird der Eigenfeuerwiderstand durch das Profilverhältnis U/A ausgedrückt mit Umfang U [m] und Querschnittsfläche A [m²].
Man benutzt den Quotient aus Umfang und Querschnittsfläche und spricht vom Profilverhältnis U/A. Dieses wird berechnet in einer bezogenen Größengleichung mit U in [m] und A in [m2]. Der Wert wird größer, je filigraner das Bauteil ist. Der Anwendungsbereich aller bauaufsichtlichen Zulassungen nach DIN 4102 endet bei U/A = 300 1/m. Der Anwendungsbereich nach ETAG 018 ist unbestimmt und geht durchaus gegen U/A = 400 1/m.
Die Vorschrift zur Berechnung des Verhältniswertes U/A enthält die DIN 4102 im Abschnitt 6.1.2.
Unterschieden wird in eine 4-seitige und eine 3-seitige Bekleidung, profilfolgend oder kastenförmig.
Profilfaktor U/A bei vierseitiger Beflammung
Beispielsweise errechnet sich der Verhältniswert U/A für ein Profil
- mittelbreiter I-Träger IPE140 mit U = 0,551 m und A = 0,00164 m² → U/A = 336 1/m
- breiter I-Träger HEA140 mit U = 0,794 m und A = 0,00314 m² → U/A = 253 1/m
Bezogen auf den Grenzwert U/A = 300 1/m ist somit bei gleicher Steghöhe ein Breitflanschträger HEA noch zulassungsgerecht beschichtbar, ein mittelbreiter Träger IPE nicht mehr.
Profilfaktor U/A bei dreiseitiger Beflammung
Plausibel ist auch, dass der Eigenfeuerwiderstand durch abgedeckte Flächen positiv beeinflusst wird, beispielsweise durch eine angrenzende Wand oder eine aufliegende Decke. Man berücksichtigt deshalb zur 4-seitigen Beflammung auch noch Flächenabdeckungen, in der Regel als 3-seitige Beflammung. Die Abhängigkeit von der tatsächlich dem Feuer ausgesetzten Oberfläche drückt sich im U/A-Faktor über den Umfang aus, der kleiner wird.
Im Beispiel würde sich für den mittelbreiten I-Träger IPE140 mit einer Flanschbreite von 73 mm
- mittelbreiter I-Träger IPE140 mit U = (0,551-0,073) m und A = 0,00164 m² → U/A = 291 1/m
ein U/A < 300 1/m ergeben. Das Profil ist somit doch wieder zulassungsgerecht beschichtbar.
Planung und Statik
Die Wandstärke bei geschlossenen Profilen möglichst größer 3,6 mm wählen und bei offenen Profilen mit geringen Steghöhen HEA statt IPE.
Applikation
Die Mindestschichtdicke für U/A = 300 1/m bei offenen und geschlossenen Profilen ist einzuhalten. Damit ist die Bauabnahme gegeben. Zulassungsgerechte Schichtdickenabminderungen müssen nicht verwendet werden. Zugrunde liegen ausschließlich wirtschaftliche Aspekte.
Prüfung
Brandschutzprüfer fordern eine nachprüfbare Angabe der Mindestschichtdicken bereits in der Stahlbauzeichnung. Diese Forderung ist berechtigt und im Fall von ETA-Zulassungen sogar unumgänglich.