Die Brandgefahr hat wesentliche Auswirkungen auf die gebaute Umwelt mit erheblichen sozioökonomischen Folgen und der größten Bedrohung für das Leben. Mehrere schwere Brandkatastrophen in Hoch- und Tiefbauwerken haben wiederholt gezeigt, dass die indirekten finanziellen Verluste aufgrund von Bränden, wie z. B. die Unterbrechung von Dienstleistungen und Verkehrsbehinderungen, für die Eigentümer der Tragwerke und die Gesellschaft im Allgemeinen oft noch schwerwiegender sind. Dies unterstreicht den dringenden Bedarf an fortlaufender wissenschaftlicher Forschung zum weltweiten Brandverhalten von Tragwerken. Brandsicherheitswissenschaft und ein tiefes Verständnis des globalen Brandverhaltens von Tragwerken sind die Schlüsselfragen, um eine bessere Brandsicherheit der gebauten Umwelt auf kosteneffektive Weise für die Gesellschaft zu erreichen. Die Auswirkungen von Brand auf Groß- und Megastrukturen wie Hochhäuser, Kraftwerke und Brücken müssen zunächst mit Hilfe grundlegender wissenschaftlicher Methoden und unter Berücksichtigung von Brandversuchen untersucht und verstanden werden, um anschließend den Stand der Technik in Bezug auf bewährte Verfahren deutlich zu verbessern.

Stahlbaukonstruktionen im Brandfall weisen aufgrund von Wechselwirkungsmechanismen, die sich zwischen brandexponierten Stahlbauteilen im Brandabschnitt und des kühlen brandgeschützten angrenzenden Tragwerks entwickeln, sowie aufgrund von Lastumlagerungsmechanismen eine inhärente Tragfähigkeit auf. Diese vorteilhaften Mechanismen werden in theoretischen Modellen, die üblicherweise zur Berechnung und Bewertung des Brandverhaltens von Tragwerken verwendet werden, nicht berücksichtigt. Die Schwierigkeit, groß angelegte datengestützte Versuche an großen Tragwerken durchzuführen, schränkt den Wissenszuwachs sowie die Entwicklung und Validierung neuer Berechnung- und Bewertungsmethoden zur effektiven Beschreibung und Minderung von Brandgefahren ein. Andererseits können die Ergebnisse rein numerischer Simulationen, die an Tragwerken im globalen Maßstab durchgeführt werden, nicht validiert werden und sind mit rechnerischen Unsicherheiten behaftet. Die hybride Brandsimulation kann jedoch genau diese methodische Lücke schließen, ermöglicht eine realistische Vorhersage des Brandverhaltens von Tragwerken und erleichtert die Bereitstellung einer wissenschaftlich fundierten methodischen Grundlage für die leistungsorientierte Auslegung von Tragwerken im Brandfall.

Im Rahmen dieses Projekts sollen sowohl systematische experimentelle Brandversuche an globalen Stahltragwerken durchgeführt als auch ein rigoroser Ansatz für die hybride Brandsimulation entwickelt werden. Dies ermöglicht eine wissenschaftliche Berechnung und Beschreibung der Interaktions- und Versagensmechanismen, einen Einblick in die Lastumverteilung bei Brandgefahren und die Entwicklung eines Rahmens für eine physikalisch fundierte leistungsbasierte Berechnung und Bewertung zur Verbesserung der strukturellen Effizienz globaler Stahltragwerke im Brandfall.