Brandschutz beim Fachwerkhaus

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1 Im Blickpunkt: Fachwerkhaus Brandschutz beim Fachwerkhaus Holz ist brennbar und erfordert daher eine besonders intensive Auseinandersetzung mit den brandschutztechnischen bei einer Fachwerkinstandsetzung. Das Verhalten von Holzbauteilen im Brandfall ist dennoch entgegen anders lautenden Behauptungen als gut einzustufen, was eine Vielzahl von Brandfällen bewiesen hat. Bei Fachwerkhäusern, im bauzeitlichen Zustand zumeist nicht die heutigen Anforderungen des Brandschutzes erfüllend, stehen bei der Auseinandersetzung mit dem Brandschutz die Prävention und geeignete zur Brandverhinderung und -ausbreitung im Vordergrund. Das WTA-Merkblatt /D Brandschutz bei Fachwerkgebäuden verfolgt das Ziel, für entstehende Konflikte, die oftmals durch eine geplante Umnutzung verschärft werden, Strategien für Entscheidungsfindungen aufzuzeigen. Der Beitrag stellt die Grundlagen für den Brandschutz bei der Fachwerkinstandsetzung und das WTA-Merkblatt vor. Anhand eines Praxisbeispiels wird die Anwendung im Rahmen der Umnutzung eines Scheunengebäudes, das u. a. zu einem Konzertsaal umgebaut wurde, beschrieben. Autor: Gerd Geburtig Gerd Geburtig, (Jg. 1967), seit 1993 Freiberufler und Inhaber der Planungsgruppe Geburtig, Architekten & Ingenieure; Sachverständiger für Energieeffizienz an Gebäuden, Nachweisberechtigter für vorbeugenden Brandschutz; seit 2001 Referatsleiter Fachwerk in der Wissenschaftlich-Technischen Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege e. V. (WTA); Autor und Mitautor von Fachbüchern und Artikeln u. a. zum Brandschutz, zur EnEV und zum Bauen im Bestand. 1. Einleitung Die Anforderungen an den Brandschutz von Gebäuden, gerade mit Holzkonstruktionen, haben sich sowohl von Seiten der Bauaufsicht als auch von Seiten der Nutzer im Laufe der letzten Jahre erheblich verändert. Positiv zu bewerten ist, dass, ausgehend von Regelungen in der Musterbauordnung (MBO) [1], dem Holzbau größere Realisierungsmöglichkeiten als noch vor einigen Jahren eingeräumt werden. Dazu erfolgen im vorliegenden Merkblatt /D der Wissenschaftlich-Technischen Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege e. V. (WTA) fachwerkspezifische Regelungen [2]. Das Merkblatt fasst die derzeit vorliegenden Erfahrungen und aktuellen Entwicklungen auf dem Gebiet des Brandschutzes und der Praxis der Fachwerkinstandsetzung weitgehend zusammen und dokumentiert den aktuellen Stand der Forschung und deren Anwendbarkeit in der Praxis. 2. Brand- und Bestandsschutz Grundsatz- und Einzelforderungen des Brandschutzes sind in den Landesbauordnungen bzw. in Verordnungen und Richtlinien geregelt. Für die praktische Umsetzung der bauaufsichtlichen Anforderungen des Brandschutzes bildet DIN [3] die Grundlage. Hiernach werden Baustoffe in Baustoffklassen und Bauteile in Feuerwiderstandsklassen eingestuft. Durch den Fugenanteil beim Fachwerkbau ist neben einer Feuerausbreitung auch eine mögliche Rauchausbreitung zu berücksichtigen. Die Regelungen der MBO enthalten dazu Verbesserungen für die Bewertung von Holzbauwerken, besonders in Hinsicht auf mögliche Abweichungen. Die tragenden und aussteifenden Wände müssen innerhalb der Gebäudeklasse 4 nach MBO feuerhemmend (F 60) ausgeführt sein. Eine Sanierung oder Umnutzung eines Bestandsgebäudes bringt zumeist rechtliche Probleme mit sich. Der Bestandsschutz ist zunächst der Schutz einer Rechtsposition, die zu einem bestimmten Zeitpunkt rechtmäßig erworben wurde, gegenüber späteren Rechtsänderungen. Bestandsschutz bedeutet somit, dass ein vorhandenes Gebäude, das zwar nach früher gültigem Recht rechtmäßig errichtet wurde, aber dem heute gültigen Baurecht nicht mehr entspricht, erhalten und weiter genutzt werden darf. Beim Bestandsschutz sind dabei zwei Faktoren grundlegend zu betrachten, die gleichgewichtig und nebeneinander stehen: Der Baukörper (Kubus) und die Funktion (Nutzung). Voraussetzung für den Bestandsschutz ist, dass überhaupt eine funktionsfähige bauliche Anlage vorhanden ist. Somit kann der Bestandsschutz nur dazu dienen, das Gebäude in seinem bisherigen Umfang zu erhalten. Sind Änderungen vorgesehen, ist oftmals mit der Bewertung konkreter Gefahren umzugehen. Brandschutztechnische Ertüchtigungen sind dann zumeist die Folgen. 3. Feuerwiderstand von Holzbauteilen Für die Einschätzung des Feuerwiderstandes sind folgende Kriterien von wesentlicher Bedeutung: Einbausituation (freiliegend, vollständig oder teilweise bekleidet u. a.) Tatsächliche Tragfähigkeitsauslastung der vorhandenen Vollholzquerschnitte Verbindungsmittel Vorhandene oder mögliche Auflagersituationen oder Einspannungen von Trägern, Stützen oder Wänden Wände Hinsichtlich des Feuerwiderstandes von Wänden werden im WTA-Merkblatt klassifizierte Wände nach DIN 4102 in F 30-B und nicht klassifizierte Wände nach DIN 4102 unterschieden. Dabei werden die Untersuchungen nach Tabelle I verwendet. 20 4/2006

2 Tabelle I: Ergebnisse der Überprüfungen des Brandverhaltens unterschiedlicher Fachwerkwände (D = 14 cm) nach [4] Innenbekleidung Brandseite Ausfachung Außenbekleidung Kaltseite Rauchaustritt Holz/Gefach [min] Feuerwiderstand ohne Prüfung ohne Ziegel ohne 3 F 30 ohne Ziegel geputzt im Gefach 3 F 30 vollflächig geputzt Ziegel geputzt im Gefach 9 F 30 vollflächig geputzt Ziegel vollflächig geputzt 12 F 90 vollflächig geputzt Lehm vollflächig geputzt 36 F 60 Abb. 1: Diagramm für 3-seitige Brandbeanspruchung biegebeanspruchter Bauteile aus Vollholz CD 24 mit R 30 [7] Mit entsprechenden Berechnungen gemäß Eurocode 5, Teil 1-2 [5] besteht die Möglichkeit, den Nachweis für den Brandfall von Fachwerkgebäuden mit einem ideellen Restquerschnitt und kalten Materialkennwerten zu führen. Decken Historische Holzbalkendecken liegen in vielfältigen Ausbildungen vor. Untersuchungen zur brandschutztechnischen Beurteilung derartiger Decken zeigen, dass historische Deckenkonstruktionen aus Holz eine Mindestfeuerwiderstandsdauer von 30 Minuten sowohl von unten als auch von oben aufweisen [6]. Unbekleidete Balken und Unterzüge (dreiseitig beflammt) Ein F 30 wird bei Erfüllung der kalten Bemessung von unbekleideten Biegeträgern mit vorliegender dreiseitiger Beflammung bereits bei einem Querschnitt von b/h = 140/180 mm erreicht. Eine heiße Bemessung ist somit für Balken unter zulässiger Spannungsauslastung im Falle von F 30 nur bei kleineren Querschnitten bei b < 140 mm erforderlich. Weitergehende Bemessungen können gemäß EC 5, Teil 1-2 vorgenommen werden. Mit den Berechnungsgrundlagen des EC 5, Teil 1-2 wurden Diagramme für 4/

3 Im Blickpunkt: Fachwerkhaus Tabelle II: Mindestquerschnitte von Stützen bei verschiedenen Knicklängen von F 30 nach [2] Spannungsauslastung Erforderliche Querschnitte [mm / mm] bei Knicklänge [m] d : zul k 2,0 3,0 4,0 0,4 120 / / / 135 0,8 165 / / / 190 biegebeanspruchte Bauteile wie Balken oder Unterzüge erarbeitet und in das WTA- Merkblatt einbezogen [2]. Unbekleidete Stützen Für Holzstützen bzw. druckbeanspruchte Stäbe ist fast immer die heiße Bemessung maßgebend. Auf Grund der vierseitigen Beflammung und des Knickverhaltens sind bereits bei mittleren Knicklängen relativ große Querschnitte erforderlich. Die Spannungsauslastung spielt hier eine große Rolle (s. Tabelle II). Weitere Bauteile, Holzarten Das Merkblatt setzt sich weiterhin mit anderen, für den Fachwerkbau in brandschutztechnischer Hinsicht wesentlichen Bauteilen wie Treppen und Verbindungsmitteln sowie dem Einfluss der Holzarten auseinander. 4. Brandschutztechnische Konstruktive und bauliche Durch Bekleidungen mit Gipskarton-, Bau- oder Feuerschutzplatten können höhere Brandschutzklassifizierungen bis ~ F 90 BA erreicht werden. Diese feuerhemmenden Bekleidungen brennbarer Bauteile haben sich jedoch in der Praxis durchaus als problematisch erwiesen, da, anders als bei offen liegenden Hölzern, ein Ablöschen der Flammen nicht immer möglich ist. Mit zugelassenen Anstrichsystemen (Schaumschutzanstriche) kann das Brandverhalten von Vollholz verbessert werden (bis Klassifikation B1 nach DIN , schwer entflammbar). Mit der Entwicklung von neuartigen Hochleistungsbrandschutzbeschichtungen auf Holz kann in Zukunft gerechnet werden [8]. Organisatorische Organisatorische dienen besonders bei Fachwerkgebäuden der Vorbeugung einer Brandentstehung und wirkungsvollen Brandbekämpfung. Gleichzeitig unterstützen sie eine geordnete Evakuierung von Personen und die Erhaltung der Wirksamkeit brandschutztechnischer. Anlagentechnische Anlagentechnische zählen zum vorbeugenden Brandschutz und zeigen Wege zu denkbaren Entspannungen der brandschutztechnischen Ausgangsposition auf. Darüber hinaus können sie als Kompensationsmaßnahmen im Ausgleich zu gewünschten Abweichungen von konstruktiven oder baulichen verstanden werden. Außerdem lassen sich unsinnige und substanzschädigende bauliche verhindern. Für Einfamilienhäuser sind bereits einfache Brandmelder wirkungsvoll. 5. Gebäudeorientiertes Brandschutzkonzept Schutzzielbeschreibung Das globale Schutzziel der Rettung von Menschen und Tieren sowie das Ermöglichen wirksamer Löscharbeiten hat Vorrang. Zugleich ist der Entstehung eines Brandes und der Ausbreitung von Feuer und Rauch vorzubeugen. Abweichungen sind möglich, wenn mit einer anderen Lösung diese allgemeinen Anforderungen erfüllt werden. Die Verwendung brennbarer Baustoffe ist zulässig. Derartige Möglichkeiten sind für die Anwendung auf Fachwerkgebäude von Vorteil und lassen unter Berücksichtigung der vorhandenen konstruktiven Gegebenheiten sowie der geplanten Nutzungen Alternativen zu. Notwendige Aussagen eines Brandschutzkonzeptes Diese brandschutztechnische Begutachtung muss auf den vorhandenen Rahmenbedingungen und den sich aus den geplanten Nutzungen ergebenden Schutzzielen basieren. Vorbeugender und abwehrender Brandschutz sind im Zusammenhang zu betrachten, damit eine reale Einschätzung des Gefahrenpotentials erfolgt. Innerhalb des Brandschutzkonzeptes sind im Regelfall zu untersuchen: Brandschutz allgemein Tragende Wände, Pfeiler und Stützen Wände, Brandwände, Decken, Treppen Treppenräume, notwendige Flure, Türen Haustechnische Anlagen und Feuerungsanlagen Sicherheitskennzeichnung Bei Bedarf bzw. Vorhandensein: Aufzüge, Alarmierungseinrichtungen, Brandmeldeanlagen, Sicherheitsstromversorgung und Feuerlöscheinrichtungen. Mit einem präzise entwickelten Brandschutzkonzept können Abweichungen auf Basis der Regelungen der jeweiligen Landesbauordnung von bauordnungsrechtlichen Vorgaben und Zustimmungen zu Einzelfalllösungen erzielt werden. 6. Praxisanwendung Konzertsaal und Feiern in einer Scheune Das Gebäude Das in einer Ausdehnung von ca. 18,00 x 85,00 m große ehemalige Scheunengebäude ist brandschutztechnisch durch eine Brandwand in einen längeren Abschnitt (ca. 50 m), in dem sich nunmehr ein Konzertsaal befindet, und einen kürzeren Gebäudeteil, Speicherfoyer genannt, untergliedert. Während durch ein Brandereignis zu Beginn der 1940iger Jahre im Bereich des Konzertsaals die bauzeitliche Fachwerkkonstruktion verloren ging, ist diese im Speicherfoyer nahezu vollständig überliefert. Das Gebäude war gemäß der zum Planungszeitpunkt gültigen Landesbauordnung [10] als Gebäude mittlerer Höhe bzw. als Versammlungsstätte zu betrachten. Entsprechend den in der Landesbauordnung beschriebenen Anforderungen wurden im gebäudeorientierten Brandschutzkonzept die Abweichungen dargestellt und bewertet [9]. Die neue Nutzung des Gebäudes Die Nutzung des gesamten Gebäudes ist gemäß der Planung wie folgt konzipiert: Konzert- und Veranstaltungshalle für insgesamt maximal 850 Personen Konzertbereich, integrierte Bühne mit Umkleide- 22 4/2006

4 Anzeige Im Blickpunkt: Fachwerkhaus Abb. 2: Außenansicht der Konzertscheune Abb. 3: Blick in den Konzertsaal über historischer Holzbalkendecke (Konstruktion wurde nach einem Brand 1940 neu errichtet) raum und Bistro zur Pausenversorgung Veranstaltungs- und Schulungsräume, z. T. über mehrere Etagen Lager- und Nebenräume, Fitnessbereich, Wohnung Im Folgenden soll näher auf die brandschutztechnische Lösung für zwei Bereiche des Gebäudes eingegangen werden. Konzertsaal Für den Konzertsaal wurden gemäß [9] die folgend näher in ihren Grundzügen zu erläuternden gebäudekonkreten Vereinbarungen getroffen, die als Randbedingungen für die Abweichungen in brandschutztechnischer Hinsicht gelten. Nach eingehender Diskussion mit allen Beteiligten wurde in Abstimmung mit den Eigentümern festgelegt, dass eine Nutzung des Konzertsaals allein durch maximal 500 Personen erfolgen kann. Diese Regelung ist durch den organisatorischen Brandschutz vor Ort sicherzustellen. Der Konzertsaal muss über zwei außen liegende Fluchttreppen verfügen. Eine weitere entscheidende Grundlage für die zukünftige Nutzung des Scheunengebäudes als Konzertsaal stellt die Installation einer Brandmeldeanlage im Sinne des anlagentechnischen Brandschutzes dar. Auf Grund seiner Ausdehnung war Linearmeldern bzw. einem Rauchansaugsystem gegenüber herkömmlichen Rauchmeldern Schnellste Lieferung aus unserer Fertigung in bekannter Qualität auch von Kleinmengen und Sonderanfertigungen HANS BRÜGMANN GMBH & CO. SCHRAUBENFABRIK Auf der Heide 8/ Büchen/Germany Tel / Telefax / /

5 Im Blickpunkt: Fachwerkhaus Abb. 4: Geplante Ertüchtigung der Deckenfelder des Konzertsaals [9] Abb. 5: Historische Fachwerkkonstruktion des Speicherfoyers (Maisonette-Lösung) der Vorzug zu geben. Die notwendige aerodynamisch wirksame Entrauchungsfläche war für den Konzertsaal zur Gewährleistung einer ausreichend rauchfreien Schicht im Brandfall gemäß DIN : [11] zu ermitteln. In bautechnischer Hinsicht wurde für die z. T. freiliegende Holzbalkendecke unterhalb des Konzertsaals ein Diagramm-Nachweis nach WTA-MB /D Abschätzung der Feuerwiderstandsdauer für die Deckenbalken und eine Berechnung der Stützen nach EC 5 [5] vorgenommen. Die interdiziplinäre Betrachtung von Tragwerksund Brandschutzplanung ermöglichte die ausreichende Gesamtbewertung der tragenden Konstruktion für den Brandfall. Es wurde annähernd eine Qualität adäquat F 60 B für die tragenden Bauteile erreicht. Für die bereits von oben verlegten OSB-Platten wurde eine Beschichtung zum Erreichen der Qualität schwerentflammbar vereinbart. Durch eine Evakuierungszeitberechnung in Anlehnung an die Ermittlungen von Predtetschenski/Miliniski [12] wurde der Abweichungsantrag von der nach LBauO M-V [10] notwendigen Feuerwiderstandsdauer (erforderlich: F 90 A) unterlegt. In Abstimmung mit den Eigentümern und Gebäudebetreibern sowie der genehmigenden Bauaufsichtsbehörde wurde zudem ein systematisierender Bestuhlungsplan abgestimmt. Speicherfoyer Die historische Fachwerkkonstruktion wurde auf Grund der angetroffenen Querschnitte als ausreichend tragfähig auch im Brandfall eingeschätzt. Problematisch stellten sich hier die unterschiedlichen Ebenen, die einschließlich des ersten Rettungsweges (Holzkonstruktion) offen mit einander verbunden sind, dar. Daher wurde eine Maisonettelösung für die Festlegung der Fluchtebene gesucht. Weiterhin ist auch in diesem Gebäudeteil eine flächendeckende Brandmeldeanlage zu installieren; die Nutzung wurde zugleich auf 350 Personen beschränkt [9]. Auf bauliche an der historischen Fachwerkkonstruktion konnte somit gänzlich verzichtet werden. 7. Fazit Es ist immer wieder zu beobachten, dass zuständige Brandschutzdienststellen, insbesondere bei Sonderbauvorhaben, Unsicherheiten bei der positiven Bescheidung von Abweichungsanträgen verspüren, da für bestehende Fachwerkgebäude bisher keine Regelungen existierten. Das vorliegende WTA-Merkblatt schließt diese Lücke und systematisiert bisher ausschließlich in Einzelfallregelungen gewonnene Erfahrungen für eine breitere Anwendung bei Gebäuden in Holzfachwerkbauart, kann aber auch Anwendung auf vergleichbare historische Gebäude mit hölzernen Trag- und Ausbaukonstruktionen finden. 24 4/2006

6 Literatur [1] MBO: Musterbauordnung, Textsynopse der Fassungen Dezember 1997/November 2002 mit Begründung, Verlag C. H. Beck, München 2003 [2] WTA: WTA-Merkblatt /D, Fachwerkinstandsetzung nach WTA XII: Brandschutz bei Fachwerkgebäuden, WTA-Publications, München 2005 [3] DIN 4102: Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen : Baustoffe; Begriffe, Anforderungen und Prüfungen, Beuth Verlag GmbH, Berlin 05/ : Zusammenstellung und Anwendung klassifizierter Baustoffe, Bauteile und Sonderbauteile, Beuth Verlag GmbH, Berlin 03/1994 [4] Leimer, H.-P.: Bestimmung der Feuerwiderstandsdauer von Fachwerkwänden; Fachwerkinstandsetzung nach WTA, Band 2; Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart 2002, S [5] Eurocode 5: Eurocode 5 Entwurf, Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken Teil 1-2: Allgemeine Regeln Bemessung für den Brandfall; pr EN Schlussentwurf vom [6] Nause, P.: Alter schützt vor Feuer nicht; in: Trockenbau- Akustik 8/04, 2004, S [7] Erler, K.: Alte Holzbauwerke beurteilen und sanieren, HUSS-MEDIEN Verlag Bauwesen, Berlin 2004 [8] Kruse, D., Simon, S.: Hochleistungsbrandschutzbeschichtungen auf Stahl und Holz; in: 10. DGfH-Brandschutz-Tagung Brandschutz im Hochbau, Brandschutz im Griff, Deutsche Gesellschaft für Holzforschung e.v., Berlin 2004, S [9] Geburtig, G., Munnes, R.: Gebäudeorientiertes Brandschutzkonzept für die Konzertscheune Woldzegarten, Ribnitz- Damgarten 2004, unveröffentlicht [10] LBauO M-V: Landesbauordnung Mecklenburg-Vorpommern in der Fassung vom , zuletzt geändert [11] DIN :2003-6: Rauch- und Wärmefreihaltung, Teil 2: Natürliche Rauchabzugsanlagen (NRA), Bemessung, Anforderung und Einbau, Beuth-Verlag, Berlin 06/2003 [12] Predtetschenski, W. M. Milinski, A.: Personenströme in Gebäuden, Staatsverlag der DDR, Berlin /

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