BRANDSCHUTZ IM HOLZBAU. Fachgebiet Holzbau Doz. Dr.-Ing. Steinbrecher

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1 BRANDSCHUTZ IM HOLZBAU 1

2 Literatur: DIN EN ; DIN EN /NA: DIN EN ; DIN EN /NA: DIN ; -3; -4; -5; -100 DIN EN ***: DIN EN 1990; DIN EN 1990/NA: DIN EN : DIN EN : (Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem Brandverhalten) Holz Brandschutz Handbuch 3. Auflage, Verlag Ernst & Sohn Handbuch Brandschutzatlas von Mayr und Battran, Feuertrutz, 2. Auflage 2

3 BRANDSCHUTZ IM HOLZBAU Wie brennt ein Haus aus? Entlang der Haustechnik! 113 3

4 Schuld ist Holzbau? Artikel im Internet 2006 Blockhausbrand in Gauting Carportbrand in Wehringen Wohnhausbrand in Eggstädt Quelle: Fachgebiet Holzbau Zugehörige Überschrift: Holzhäuser - das neue Problem Doz. Dr.-Ing. Steinbrecher 4

5 Schuld ist Holzbau? Die in den letzten Jahren verstärkt in Mode gekommene Errichtung von Holzhäusern zu Wohnzwecken, ob in Block- oder sog. Ständerbauweise hat den Feuerwehren bereits jetzt eine ansteigende Zahl von Großschäden beschert und lässt für die Zukunft nichts Gutes erahnen. Ausbaden muss die Folgen dieses "Zurück-zur-Natur"-Trends nach umfangreicher Liberalisierung der Bauordnungen und damit Schwächung des VB wieder einmal der abwehrende Brandschutz - die Feuerwehren. Oberster Ratschlag an die Bewohner derartiger Bauten: Sicherung ihres Lebens durch Montage einer ausreichenden Zahl von Rauchmeldern! Zur Abschreckung? Quelle: Quelle: Handbuch Brandschutzatlas von Mayr und Battran, Feuertrutz, 2. Auflage Fachgebiet Holzbau Doz. Dr.-Ing. Steinbrecher 5

6 Schuld ist Holzbau? betriebliche Brandlast: in Schrumpffolie verpackte Glasflaschen auf Paletten Stahlkonstruktion, Dach aus Aspestzementwellplatten, Fassade aus Blech Quelle: Handbuch Brandschutzatlas von Mayr und Battran, Feuertrutz, 2. Auflage 6

7 Schuld ist Holzbau? Quelle: (Anolis1979) Lagerhalle nach einem Brand, irgendwo in Italien Quelle unbekannt Holz brennt, aber eine brandschutzgerechte Bemessung und Ausführung verhindert den progressiven Kollaps der Tragstruktur Fachgebiet Holzbau Doz. Dr.-Ing. Steinbrecher 7

8 Schuld ist Holzbau? Garantiesperrholz Mahagoni Riedlingen: Feuerwehrhaus Quelle: Bruynzeel Multipanel GmbH Holz ist kalkulierbarer als Stahl, weil der ganz plötzlich nachgibt. M. Hack, Kreisbrandmeister in Sigmaringen Quelle: mikado

9 Schuld ist Holzbau? Die Vorlesung wird zeigen: Auch eine Holzkonstruktion kann brandschutztechnisch sicher ausgebildet werden. 9

10 Schuld ist Holzbau? 10

11 Schuld ist Holzbau? Tote durch Rauch und Feuer in Deutschland 11

12 Schuld ist Holzbau? Tote durch Rauch und Feuer Opferzahl und Todesursachen bei Wohnungsbränden in Neuseeland Rauchinhalation 72 CO-Vergiftung 32 Hypoxie, Erstickung 14 Herzversagen 6 Brand-, thermische Verletzung 53 Verbrennung 3 Multi-Organversagen 3 Atemwegserkrankung 2 Quelle: Forschungsbericht Nr. 145, ENTWICKLUNG VON KOHLENMONOXID BEI BRÄNDEN IN RÄUMEN,TEIL 1 Dr. rer. nat. Georg Pleß (Projektleiter), Dipl.-Chem. Ursula Seliger, Institut der Feuerwehr Sachsen-Anhalt März

13 Schuld ist Holzbau? Tote durch Rauch und Feuer in Deutschland 2007: gemeldete Brände 500 Menschen starben 5000 schwere Brandverletzungen leichte Brandverletzungen 95% starben an Rauchgasvergiftung (Pyrolysegas) 70% Brandopfer zwischen 23-7 Uhr 4/5 aller Brände im Privathaushalt 13

14 Schuld ist Holzbau? Beispielhafte Unfallkategorien der tödlichen Unfälle des Jahres 1995 nach äußeren Ursachen und Geschlecht aus: Statistisches Bundesamt, Wiesbaden Todesfälle inf. Rauch, Feuer, Flammen Summe Brand : Brandschutz-Tagung Würzburg 23./

15 Schuld ist Holzbau? Vorarlberger Brandgeschehen

16 Schuld ist Holzbau? Brandstatistik , Kreis Aachen 16

17 Anforderungen an den Brandschutz, unabhängig von der Bauweise Grundanforderungen: Der vorbeugende bauliche Brandschutz dient dem 1. Personenschutz 2. Sachschutz 3. Objektschutz 17

18 Anforderungen an den Brandschutz, unabhängig von der Bauweise Allgemeine Anforderungen: Bauordnungen enthalten Lösungen bzw. konkrete Anforderungen - zur Vorbeugung der Entstehung eines Brandes - zu vorbeugenden Maßnahmen zur Verhinderung der Ausbreitung von Feuer und Rauch, insbesondere in baulichen Bereichen, die die Rettung der Benutzer sicherstellen sollen - zur Sicherstellung wirksamer Löscharbeiten. 18

19 Anforderungen an den Brandschutz, unabhängig von der Bauweise Komponenten eines Brandschutzkonzeptes BRANDSCHUTZ vorbeugender Brandschutz abwehrender Brandschutz bauliche Maßnahmen anlagentechnische Maßnahmen betrieblichorganisatorische Maßnahmen Selbsthilfe Feuerwehr Quelle: Informationsdienst Holz, hh R3 T04 F01 19

20 Anforderungen an den Brandschutz, unabhängig von der Bauweise Bauliche Maßnahmen -Lage auf dem Grundstück: z.b. Grenzabstände, Grenzbebauung, Nachbarbebauung, Erschließung, Gebäudearten, Löschwasserversorgung -Zugänglichkeit zum Grundstück: z.b. Zufahrt, Aufstell- und Bewegungsflächen für Feuerwehr, Umfahrten für die Gebäude -Brandabschnitte: z.b. Brandwände, Gebäudeabschlußwände zu anderen Gebäuden oder zur Grundstücksgrenze -Bauteile: z.b. tragende Konstruktionen wie Stützen, Träger, Aussteifungen, Verbindungen, Wände, Decken, Dächer 20

21 Anforderungen an den Brandschutz, unabhängig von der Bauweise Bauliche Maßnahmen -Baustoffe: z.b. Fassadenwerkstoffe, Dacheindeckungen -Flucht- und Rettungswege: z.b. Treppen, Treppenräume, Flure, zweiter Fluchtweg -Feuerschutzabschlüsse, Abschottungen: z.b. Feuerschutztüren, -tore, - klappen, Absperrvorrichtungen in Lüftungsleitungen, Abschottungen von Kabeln und Rohren, Brandschutzverglasung, Installationskanäle, Schächte 21

22 Beispiele für Brandwände in Trockenbauweise mit Holzunterkonstruktionen GKF: Gipskarton-Feuerschutzplatte nach DIN GF: Gipsfaserplatte (z.b. FERMACELL) 22

23 Beispiel für Brandwände im verdichteten Wohnungsbau: Anstelle von Brandwänden werden Gebäudeabschlußwände als Doppelwände mit brennbaren Baustoffen (F 30 - B / F 90 - B) zugelassen (Randbedingungen in den LBO beachten). - Brandbeanspruchung von innen: F 30 - Brandbeanspruchung von außen: F 90 auch von Haus 2 zu Haus 1 Brand im Raum Einsturz Außenwand nach 30 min Zweite Wand steht 90 min Summe Gesamtkonstruktion Feuerwiderstandsdauer 120 min. 23

24 Wirkung von Brandwänden oder Brandwand-Ersatzwänden F30-B+F90-B von innen nach außen F 30-B von außen nach innen F 90-B Quelle: Brandschutz Aktuelle Anforderungen und Beispiele im Holzbau Dipl.-Ing. Udo Kirchner Holz in NRW Fachtagung,

25 Brandverhalten Kennwerte für Holzwerkstoffe DIN EN 13986:2002 z.b. D: normalentflammbar E: hinnehmbare Entzündbarkeit s2: beschränkte Rauchentwicklung d0: kein brennendes Abtropfen 25

26 Untersuchung der Personenströme zur Evakuierung von Gebäuden im Brandfall Mindestfluchtwegbreiten nach ASR A 2.3, August Gemessener Mittelwert V T 2. Personenstrom aus V T und D T 3. VT berechnet für DSt = 0,455 Pers/St m 4. Personenstrom berechnet aus VT und DSt = 0,455 Pers/St m 5. Vergleichskurve P für DSt = 0,455 Pers/St m Quelle: J. Mayr/L. Battran, Handbuch Brandschutzatlas, Feuertrutz Köln 2011 Personenstrom und Personenstromgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Treppenbreit Quelle: Forschungsstelle für Brandschutztechnik an der Universität Karlsruhe (TH) 26

27 Anforderungen an die Feuerwiderstandsdauer und an das Brandverhalten von Treppen fh: nb: feuerhemmend nichtbrennbar (nicht brennbare Baustoffe) Quelle: J. Mayr/L. Battran, Handbuch Brandschutzatlas, Feuertrutz Köln

28 Anforderungen an die Feuerwiderstandsdauer und an das Brandverhalten von Treppen Beispiel: Feuerhemmende (fh) Treppe mit Stahltragwerk und Holzstufen Beispiel: Feuerhemmende (fh) Treppe mit Holztragwerk und Holzstufen Quelle: J. Mayr/L. Battran, Handbuch Brandschutzatlas, Feuertrutz Köln

29 Anlagentechnische Maßnahmen - Brandmeldung - Feuerlöschanlage - Brandentdeckung - Rauch- und Wärmeabzugsanlagen - Berieselungsanlagen - Wassernebelanlagen - Störungsmeldeanlagen - Sonderlösch- / Objektlöschanlagen 29

30 Korrelation von Feueralarmsysteminstallation und Todesopfern

31 Beispiele für optische Rauchmelder Quelle: Steinbrecher Quelle: 31

32 Beispiele zur Anordnung optischer Rauchmelder Quelle: 32

33 Rauchmeldepflicht ist Ländersache In dreizehn Bundesländern besteht bereits Rauchmelderpflicht Brandenburg: geplant für Neubau ab 1. Januar 2014 Bestandsbauten Übergangsfrist bis Rauchmelderpflicht Brandenburg Rauchmelderpflicht.net Berlin: keine Rauchmelderpflicht, Gesetzesänderung geplant für 2014 Sachsen: keine Rauchmelderpflicht Beispiel Hessen MBO 13 Abs.5 Ergänzung zur MBO DIN Kosten für Rauchmelder 15 bis 70 33

34 Wirkungsweise von Wassernebelanlagen Beispiel für Nebeldüsen und Wassernebel Fotos: AQUASYS 34

35 Wirkungsweise von Wassernebelanlagen Auslösung 35

36 Organisatorische Maßnahmen - Alarmplan - Schulung der Nutzer - Pflege und Ergänzung von Beschilderung und Notbeleuchtungen - Durchsicht des Gebäudes nach Brandlasten in Rettungswegen usw.. bilderpoolarbeitsschutz/arbeitsstaetten 36

37 Holz und Holzwerkstoffe sind brennbare Baustoffe chemische Elemente 48 M-% - 51 M-% Kohlenstoff 43 M-% - 45 M-% Sauerstoff 5 M-% - 6 M-% Wasserstoff 0,2 M-% - 0,6 M-% Mineralstoffe, Inhaltsstoffe wie Harze, Fette, Gerb- und Farbstoffe chemische Verbindungen 29 M-% - 65 M-% Zellulose 20 M-% - 40 M-% Hemizellulose 12 M-% - 38 M-% Lignin 22 M-% - 35 M-% Wasser Zugfestigkeit Druckfestigkeit 37

38 Holz und Holzwerkstoffe sind brennbare Baustoffe FRAGE: Kann die Holzfeuchte brandschutztechnisch genutzt werden? - nach DIN 4074 T.1: trockenes Bauholz u < 20% - Holz eingebaut in allseitig geschlossenen Bauwerken u < 9 + 3% bis % - Konstruktionsvollholz (KVH) u < 15% + 3% - Brettschichtholz in der Vorfertigung (Verleimung) u < 10% ANTWORT: Die vorhandene Holzfeuchte ist baupraktisch ohne Nutzen für den Brandschutz! 38

39 Holz und Holzwerkstoffe sind brennbare Baustoffe Temperaturbereich C < 100 ab 105 ~ 130 bis 200 Kennwerte zur thermischen Holzzersetzung endotherm Vorgang erste chemische Veränderungen im Holz Beginn der thermischen Zersetzung Beschreibung Austreiben von flüchtigen Inhaltsstoffen (ätherische Öle), Veränderungen der Zellulose und Polyosen (Hemicellulose) Entstehung gasförmiger Zersetzungsprodukte wie Aceton, Methanol, CO, CO 2 schwache Braunfärbung des Holzes lebhafte thermische Holzzersetzung ~ 160 völliger Celluloseabbau, Erweichung des Lignins, Schwärzung des Holzes ab 180 exotherm Flammpunkt Holz beginnt bei Vorhandensein einer Fremdflamme zu brennen Brennpunkt Holz brennt ohne äußere Einwirkung (ohne Wärmezufuhr) mit bleibender Flamme, Ausbildung einer Holzkohleschicht Zündpunkt Holzgase entzünden sich bei Sauerstoffzufuhr selbst endotherm: Wärmezufuhr erforderlich exotherm: Wärme abgebend 39

40 Holz und Holzwerkstoffe sind brennbare Baustoffe Entzündungstemperatur von unbehandelten Hölzern in Abhängigkeit von der Zeit (schematisch) Zeit bis zur Entzündung bei Buche, Rohdichte > 720 kg/m³ Bauholz, Rohdichte kg/m³ Balsaholz, Rohdichte ~ 160 kg/m³ 40

41 Holz und Holzwerkstoffe sind brennbare Baustoffe Baustoffklassifizierung Auszug aus DIN 4102 Teil 1 Baustoffklasse A A 1 A 2 B B 1 B 2 B 3 Bauaufsichtliche Benennung nichtbrennbare Baustoffe ohne organische Bestandteile mit brennbaren organischen Bestandteilen brennbare Baustoffe schwerentflammbare Baustoffe normalentflammbare Baustoffe leichtentflammbare Baustoffe Beispielhafte Baustoffe Sand, Kies, Lehm, Zemente, Mörtel, Beton, Stahlbeton, Porenbeton, Ziegel, Steinzeug, Keramik, Stahl, Aluminium, Glas, Mineralfasern, Glaswolle Gipskartonplatten nach DIN mit geschlossener Oberfläche, Styroporbeton, Mineralwolle HWL-Platten nach DIN 1101 Gipskartonplatten nach DIN mit gelochter Oberfläche, Eichenparkett, Gußasphaltestrich Holz und genormte Holzwerkstoffe mit einer Dicke > 2 mm und einer Rohdichte > 400 kg/m³ Holz und genormte Holzwerkstoffe mit einer Dicke > 5 mm und einer Rohdichte > 230 kg/m³ Kunststoffbeschichtete FPP nach DIN mit einer Dicke > 4 mm Holzbauteile und Holzwerkstoffe mit einer Dicke < 2 mm, Stroh, Pappe, Papier im Bauwesen nicht zulässig 41

42 FRAGE: Können bei Verwendung des brennbaren Baustoffes Holz bei der Errichtung eines Gebäudes die und Holz und Holzwerkstoffe sind brennbare Baustoffe Grundanforderungen allgemeinen Anforderungen des Brandschutzes erfüllt werden? 42

43 Brandlastberechnung Definition: Berechnung allgemein: ( M H ) i q = A f ui q: Brandlastdichte [MJ/m²] M: Menge der brennbaren Materialien [kg] H u : Heizwert dieser Materialien [MJ/kg] A f : Fläche des zu untersuchenden Abschnittes [m²] 43

44 Brandlastberechnung Rechnerische Brandbelastung für den globalen Nachweis nach DIN : M i rechnerische Brandlast für ungeschützte Stoffe für geschützte Stoffe q = q + q Masse des einzelnen ungeschützten oder geschützten Stoffes in kg R R,u R,g ( M H m ) i u,i qr,u = AB ( M H m ) i u,i i ψi qr,g = AB i in kwh/m 2 H u,i Heizwert des einzelnen Stoffes in kwh/kg (DIN , DIN ) m i Abbrandfaktor des einzelnen brennbaren Stoffes (DIN , Abs. 6.3) m > 0,2 (bis max. 2,1); Werte nach DIN ψ i Kombinationsbeiwert (0 bis 1) (z.b. für geschlossene Systeme DIN , Abs. 6.5) A B Fläche des Brandbekämpfungsabschnittes (DIN , Abs. 5.1) oder A A (Abs. 5.2) oder A E,i (Abs. 5.3) oder A T (Abs. 5.4) Achtung: DIN : Baulicher Brandschutz im Industriebau 44

45 Brandlastberechnung Der Abbrandfaktor m ist ein dimensionsloser Beiwert, der das Brandverhalten eines Stoffes oder Stoffgemisches in der jeweiligen Form, Verteilung, Lagerungsdichte und Feuchte berücksichtigt. Der Abbrandfaktor wird experimentell ermittelt, indem der zu untersuchende Stoff mit einem Vergleichsstoff -sägerauhes Fichtenholz in Stäben mit einem Querschnitt von 40 mm x 40 mm, angeordnet in einer Holzkrippe verglichen wird. Dem Vergleichsstoff wird der Abbrandfaktor m=1,0 zugeordnet, so dass sich für die hier vorkommenden Materialien Abbrandfaktoren im Bereich von 0,2-2,1. Abbrandfaktoren m sind in DIN geregelt. Der Kombinationsbeiwert ψ berücksichtigt die Möglichkeit des Zusammenwirkens geschützter und ungeschützter Brandbelastungen. Der Variationsbereich von ψ liegt demnach zwischen 0 und 1,0. ψ = 1 ungeschützte Holzbauteile ψ= 0 während der vorgegebenen Branddauer geschützte Holzbauteile, es kommt nicht zum Abbrand an diesen Bauteilen 45

46 Brandlastberechnung Auszug aus Tab. 1 der DIN :

47 Brandlastberechnung Beispiel aus allgemeiner Literatur Quelle: 47

48 Brandlastberechnung G E S A M T B R A N D L A S T immobile Brandlast mobile Brandlast bauweisenspezifische Brandlast konstruktionsneutrale Brandlast nutzungsspezifische Ausstattung Mobiliar etc. Trag- und Ausbaukonstruktion Türen Installation Gebäudetechnik etc. 48

49 Quelle: Fall A: In einem ersten Ansatz wird ein Abbrandfaktor 1) m = 1,0 und ein Kombinationswert 2) Ψ=1,0 angesetzt. Diese Annahme liefert für das reale Verhalten zu hohe Werte für die Brandlasten aus der Konstruktion, da unter realen Einbaubedingungen der Holztragkonstruktion mit m-faktoren zu rechnen ist, die in der Regel kleiner als 1,0 sind. Trotzdem wird an dieser Stelle dieser Ansatz mit in die Gesamtbetrachtung aufgenommen, da er die Ausgangsbasis bzw. die "unbewertete Brandlast 3) " darstellt. Fall B: Durch Analogievergleiche mit den bau- und nutzungsüblichen Einflußgrößen wie Abbrandfaktor, Lagerungsdichte etc. wird der m-faktor auf die real vorhandene Größe abgeschätzt bzw. reduziert. D.h., dass Form, Verteilung und Geometrie der Holzquerschnitte, Lagerungsdichten etc. und der daraus resultierende Abbrand mit in die Betrachtung einbezogen wird. Der Kombinationsbeiwert Ψ wird jedoch noch wie im Fall A mit einem Wert von 1,0 angesetzt. Fall C: Im Fall C wurden Varianten zu den Standardkonstruktionen untersucht, mit dem Ziel eine Optimierung der Bauteile und der Gebäudekonstruktion hinsichtlich der immobilen Brandlast, im Verhältnis zu den mobilen Brandlasten zu erreichen. Fall D: Resultierende Gesamtbrandlast eines Modellwohngebäudes in verschiedenen Holzbauweisen im Vergleich zur Massivbauweise In einer weiteren Parameterstudie wurde berücksichtigt, dass bei Ausführung der gesamten Gebäudekonstruktion in konsequenter BA-Bauweise durch die nichtbrennbaren Bekleidungen der Bauteile mit Plattenwerkstoffen dem einwirkenden Brand ein zeitlicher Widerstand entgegengesetzt wird. Daraus resultieren Ψ < 1,0. Bei der Durchführung der Konstruktionsoptimierung wird auf die bautechnischen Belange mehrgeschossiger Holzhäuser geachtet, das bedeutet, dass die Funktion des optimierten Bauteils die statischen und bauphysikalischen Belastungen sowie ökonomische Kriterien erfüllt. Der Grad der zeitlichen Verzögerung wird in Anlehnung an die Forschungsergebnisse des kanadischen National Research Council angenommen. Planungs- und Konstruktionsrichtlinien für die Ausführung mehrgeschossiger Holzbauwerke zur Steigerung der Holzverwendung Fraunhofer IRB Verlag

50 Resultierende Gesamtbrandlast eines Modellwohngebäudes in verschiedenen Holzbauweisen im Vergleich zur Massivbauweise BA Quelle: Planungs- und Konstruktionsrichtlinien für die Ausführung mehrgeschossiger Holzbauwerke zur Steigerung der Holzverwendung Fraunhofer IRB Verlag

51 Brandlastszenarium des Modellgebäudes der Nutzungsvariante Schule in Holzrippenbauweise (Holzrahmen-/Holztafelbauweise) Bauwerksspezifische Brandlast Konstruktionsneutrale Brandlast Nutzungsspezifische Brandlast (mobile Brandlast) qr (kwh/m²) A B-Bauweise (unbewertet) B1 B-Bauweise (bewertet) B2 BA-Bauweise (bewertet) C1 opt. B-Bauweise (bewertet) C2 BA-Bauweise (bewertet) Unbewertet: theoretische Brandlast ohne Gewichtung des Abbrandfaktors m und Kombinationsbeiwertes ψ 51

52 BA: Bauteile mit brennbaren Trag- und Unterkonstruktionen mit raum- oder bauteilabschließenden brandschutztechnisch wirksamen nichtbrennbaren Bekleidungen Brandschutztechnisch wirksam sind Bekleidungen/Beplankungen, wenn deren den Feuerwiderstand des Bauteiles erhöhender Einfluss mindestens dem einer 12,5 mm dicken Gipskarton-Feuerschutzplatte (GKF) nach DIN entspricht. 52

53 Betrachtungen zum Brandrisiko in einem Massivhaus und einem Holzhaus mit gleichem Grundriss und gleicher Innenausstattung Grundriss mit Brandherd Szenario: Brandlast ca. 5 kg Zeitschriften, Fenster und Türen bei Brandausbruch geschlossen Nach ca min. entsteht ein Rauchvolumen von ca. 5000m³ Nach ca. 2 min. ist der Raum bis auf eine Resthöhe von ca. 1,0 m mit Rauchgas gefüllt Die Überlebenschance einer auf dem Sofa Eingeschlafenen Person ist nach 2 Min. bereits gering Quelle: Informationsdienst Holz hh R3 T04 F01 Brand im Zeitschriftenständer 53

54 Vergleich Massivhaus - Holzhaus Außenwand in: Massivbauweise Holzbauweise (min. F 30) 54

55 Vergleich Massivhaus - Holzhaus Decke in: Massivbauweise Holzbauweise (min. F 30) 55

56 Vergleich Massivhaus - Holzhaus Unterzug in: Stahlbauweise Holzbauweise 56

57 Vergleich Massivhaus - Holzhaus Vergleich der rechn. Brandbelastung im betroffenen Raum qr,u [kwh/m²] Bauteil oder Einrichtung Massivbau Holzhaus Sitzecke mit Sessel 36,9 36,9 Holztisch Bücherregal Esszimmertisch mit Stühlen Eichenparkett DIN ,4 10,7 17,9-5,4 10,7 17,9 - Bewertung des Unterzuges 1. Keine Anforderung an den Feuerwiderstand 2. Holzunterzug wegen statisch erforderlicher Dimensionierung ca. 45 Min. feuerwiderstandsfähig BSH-Unterzug Stahlunterzug - 0 6,7-3. Unbekleideter Stahlunterzug versagt nach wenigen Minuten Summe 70,9 77,6 Quelle: Informationsdienst Holz hh R3 T04 F01 Holzhaus qr,u = + 8,6 % infolge des Unterzuges 57

58 Vergleich Massivhaus - Holzhaus Stahlunterzug Stahlunterzug thermische Ausdehnungskoeffizienten: Holz in Faserrichtung 2,5-5,0 * 10-6 K -1 Stahl 12 * 10-6 K -1 Beachten: Die thermische Ausdehnung des Holzes wird durch das entgegengesetzt verlaufende, stärkere Schwinden überlagert. 58

59 Folgender Artikel erschien in der Zeitschrift "Schweizer Holzbau" Ausgabe 1/2000. Der Autor ist Dr. Walter Bogusch, Chefredakteur Copyright by Schweizer Holzbau Auszug: Gefahr geht von der Brandlast aus. Es ist hinlänglich bekannt, dass Holz nicht selbstentzündlich, sondern als "normal entflammbarer" Werkstoff klassifiziert ist. Tragende und nichttragende Elemente der Holzrahmenkonstruktion werden vom Brandherd, dessen Intensität vornehmlich von der Brandlast im Gebäudeinneren bestimmt wird, durch Gipsfaserplatten abgeschottet. Die Holzrahmenbauweise bietet, gerade weil sie eine Plattformbauweise ist, deren tragende Elemente nicht geschossübergreifend durchgeführt werden, ideale Voraussetzungen dafür, einzelne Geschosse, Korridore, Treppenhäuser und Wohneinheiten brandschutztechnisch voneinander abzuschotten und Kaminzugeffekte nachhaltig zu vermeiden. Aus der Sicht des vorbeugenden Brandschutzes gestaltet sich die Brandlast in den Räumlichkeiten von Gebäuden ungleich problematischer, und zwar unabhängig von der Bauweise. Tapeten, Teppichböden, Polstermöbel und Textilien sind zum einen für die rasche Ausbreitung des Brandes verantwortlich und gefährden zum zweiten durch die Entwicklung giftiger Rauchgase Bewohner und Helfer. Ein obligatorischer Rauchmelder hätte hier? unabhängig von der Bauweise? schon so manches Leben retten können. 59

60 Möglichkeiten der Brandübertragung 1 Brandherd Brandausbreitungsrichtung 9. Brandschutz-Tagung in Würzburg 23./

61 Möglichkeiten der Brandübertragung 2 Flugfeuer Wind Flugfeuer Wind Wärmestrahlung Brennendes Gebäude Wärmestrahlung Externer Brandherd Brandherd Brandausbreitungsrichtung 9. Brandschutz-Tagung in Würzburg 23./

62 Fugen ohne Versatz Rauchgasweg Feuer Feuer Rauchgasweg Vergleich des Transmissionsgrades zwischen Eckausbildung I und II 9. Brandschutztagung Würzburg 23./

63 Prinzipskizzen eines Außenwand - Decken - Anschlusses Standardausführung: brandschutztechnisch geschwächte Bauteilebene Weiterentwicklung: brandschutztechnisch ungeschwächte Bauteilebene Brand Brand 9. Brandschutz-Tagung in Würzburg 23./

64 Prinzipskizze eines Außenwand Decken - Anschlusses Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an hochfeuerhemmende Bauteile in Holzbauweise M-HFHHolzR Juli

65 Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an hochfeuerhemmende Bauteile in Holzbauweise M-HFHHolzR Juli Folien Normalentflammbare Folien für die Bauteilabdichtung zur Erzielung einer Wind- bzw. Luftdichtheit sowie Dampfbremse sind zulässig 65

66 Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an hochfeuerhemmende Bauteile in Holzbauweise M-HFHHolzR Juli 2004 Auszug aus 3.2 Brandschutzbekleidung Die Brandschutzbekleidung muss eine Entzündung der tragenden einschließlich der aussteifenden Bauteile aus Holz oder Holzwerkstoffen während eines Zeitraumes von mindestens 60 Minuten verhindern und als K 2 60 nach DIN EN klassifiziert sein. Anforderungen an K 2 : DIN EN , Abs Fachgebiet Holzbau 66 Doz. Dr.-Ing. Steinbrecher

67 DIN EN / - 2 Brandschutzbekleidungen ohne hinterliegendem Hohlraum Trägerplatte untere Seite der Trägerplatte Brandschutzbekleidungen mit hinterliegendem Hohlraum Trägerplatte untere Seite der Trägerplatte Hohlraum Brandschutzbekleidungen Brandschutzbekleidungen Trägerplatte (in DIN EN ) Bauprodukt, das unmittelbar als Unterlage für ein Bauprodukt dient, über das Informationen verlangt werden. z.b. K 2 67

68 Auszug aus DIN EN : Brandschutzbekleidung mit der Bezeichnung K2 Es wird angenommen, dass eine Brandschutzbekleidung mit der Bezeichnung K2 ein dahinter liegendes Material in festgelegter Weise schützt, wenn bei der Prüfung nach EN während der Klassifizierungszeit (10 min, 30 min oder 60 min) kein Zusammenbrechen der Brandschutzbekleidung oder Teilen davon auftritt und auch die folgenden Anforderungen während der festgelegten Prüfzeit erfüllt sind. a) Für Brandschutzbekleidungen ohne hinterliegendem(n) Hohlraum oder Hohlräumen darf während der Prüfzeit die mittlere Temperatur, die an der unteren Seite der Trägerplatte gemessen wird, die Anfangstemperatur um nicht mehr als 250 C überschreiten. Die maximale Temperatur, die an einer beliebigen Stelle dieser Seite gemessen wird, darf die Anfangstemperatur um nicht mehr als 270 C überschreiten und nach der Prüfung darf kein verbranntes Material oder verkohltes Material an beliebiger Stelle der Trägerplatte auftreten. untere Seite der Trägerplatte Trägerplatte Brandschutzbekleidungen 68

69 Auszug aus DIN EN : b) Für Brandschutzbekleidungen mit hinterliegendem(n) Hohlraum oder Hohlräumen darf die mittlere Temperatur, die an der unteren Seite der Trägerplatte sowie an der unbeflammten Seite der Brandschutzbekleidung gemessen wird, die Anfangstemperatur um nicht mehr als 250 C überschreiten. Die maximale Temperatur, die an einer beliebigen Stelle dieser beiden Seiten gemessen wird, darf die Anfangstemperatur um nicht mehr als 270 C überschreiten und nach der Prüfung darf kein verbranntes Material oder verkohltes Material an beliebiger Stelle der Trägerplatte oder an beliebiger Stelle der unbeflammten Seite der Brandschutzbekleidung auftreten. untere Seite der Trägerplatte Trägerplatte Hohlraum Brandschutzbekleidungen unbeflammten Seite der Brandschutzbekleidung 69

70 7.6.5 Klassen Auszug aus DIN EN : Die folgenden Klassen sind festgelegt (z. B. Klasse K2 60 der Brandschutzbekleidung): 10, 30 und 60 sind die Zeiten (in Minuten), während denen die Kriterien nach oder erfüllt sind. 70

71 Prinzipskizzen eines Außenwand - Innenwand - Anschlusses Brandschutztechnisch schlecht Brandschutztechnisch besser - In der Praxis übliche Ausführung - Anschlussfugen führen nach außen, Rauch- und Pyrolysegase werden abgeführt - Rauch- und Pyrolysegase können in den Nebenraum durchtreten - Eine dauerhafte Dichtheit des Stumpfstoßes erfordert höchste Ausführungssorgfalt 9. Brandschutz-Tagung in Würzburg 23./ Bauakustisch günstig, Schalllängsleitung wird wesentlich minimiert - Bauökonomisch ungünstig, viele Tafelstöße, keine großformatigen Außenwandelemente - Probleme hinsichtlich Luftdichtheit 71

72 Prinzipskizzen eines Außenwand - Innenwand - Anschlusses Abgeleitete Praxisempfehlung - Außenwand als durchlaufende Großtafel - Trennwand stößt stumpf gegen die Außenwand - Innenseitige zweite Dämmebene übernimmt die Funktion als Installationsebene und führt zur brandschutztechnischen Verbesserung des Anschlusses - Bauakustisch günstig - Luftdichtigkeitsebene in der Außenwand Erzwungener Rauchund Pyrolysegasweg Brandschutz-Tagung in Würzburg 23./

73 Prinzipskizze zur Installationsführung Brandschutzbekleidung nach Abschnitt 3.2 Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an hochfeuerhemmende Bauteile in Holzbauweise M-HFHHolzR Juli

74 Prinzipskizze zu Bauteilöffnungen mit Brandschutzbekleidung Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an hochfeuerhemmende Bauteile in Holzbauweise M-HFHHolzR Juli

75 Mindestanforderungen - Fugenversatz Quelle: Theoretische und experimentelle Grundlagenuntersuchungen zum Brandschutz bei Gebäuden der Gebäudeklass4 4 in Holzbauweise 75

76 Einbau von Steckdosen, Schalterdosen, Verteilerdosen usw. in eine brandschutztechnisch wirksame Bekleidung der M-HFHHolzR Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an hochfeuerhemmende Bauteile in Holzbauweise M-HFHHolzR Juli

77 Ansicht Planung, Ausführung und Brand eines 3-geschossigen Wohnhauses aus Holz Fa. Adams Holzbau, Remagen Wand- und Deckenaufbau Laubengang aus Betonfertigteilelementen Baustoffklasse A (Kostengründe) 9. Brandschutz-Tagung in Würzburg 23./

78 Planung, Ausführung und Brand eines 3-geschossigen Wohnhauses aus Holz Fa. Adams Holzbau, Remagen Brand durch nicht ausgeschaltete Elektroherdplatte Grundriss Schadensverlauf und Sanierung 9. Brandschutz-Tagung in Würzburg 23./

79 Musterbauordnung - MBO (Nov. 2002) Gebäudeklassen (GK): GK 1: a) freistehende Gebäude mit einer Höhe bis zu 7 m und nicht mehr als zwei Nutzungseinheiten mit insgesamt nicht mehr als 400 m² Grundfläche b) freistehende land- und forstwirtschaftlich genutzte Gebäude GK 2: Gebäude mit einer Höhe bis zu 7 m und nicht mehr als zwei Nutzungseinheiten von insgesamt nicht mehr als 400 m² Grundfläche GK3: sonstige Gebäude mit einer Höhe bis 7 m GK 4: Gebäude mit einer Höhe bis 13 m und Nutzungseinheiten mit jeweils nicht mehr als 400 m² Grundfläche GK 5: sonstige Gebäude einschließlich unterirdischer Gebäude (Höhe bis 22 m) Höhe: Maß der Fußbodenoberkante des höchstgelegenen Geschosses, in dem ein Aufenthaltsraum möglich ist, über der Geländeoberfläche im Mittel Grundflächen der Nutzungseinheiten: Brutto-Grundflächen ohne Flächen in Kellergeschossen 79

80 Einteilung der Gebäudeklassen in der Musterbauordnung (MBO) Mit der Einführung der Gebäudeklasse 4 soll der Bau von bis fünf Vollgeschossen in Holzbauweise möglich werden. 80

81 tragende und aussteifende Wände, Pfeiler und Stützen Außenwände, Außenwandteile Trennwände, Öffnungen in Trennwänden Brandwände X: keine Anforderungen Gebäudeklassen-Synopse der Brandschutzanforderungen (Auszug aus dem Entwurf der Hessischen BO, Stand ) Grundlage: DIN 4102 Bauteil- und Baustoffe in Geschossen, ausgenommen Keller- und Dachgeschosse in Kellergeschossen in Dachgeschossen, wenn darüber Aufenthaltsräume möglich sind in Dachgeschossen, wenn darüber keine Aufenthaltsräume möglich sind nichttragende Außenwände und nichttragende Teile tragender Außenwände Oberflächen von Außenwänden sowie Außenwandbekleidung einschließlich Dämmstoffe und Unterkonstruktionen Balkonbekleidung, die über die erforderliche Umwehrungshöhe hinaus hochgeführt werden Trennwände in Kellergeschossen in Dachgeschossen, wenn darüber kein Aufenthaltsräume möglich sind Feuerschutzabschlüsse von Öffnungen in Trennwänden Brandwände zulässige Wände an Stelle von inneren Brandwänden zulässige Wände an Stelle von Brandwänden als Gebäudeabschlusswände Abschlüsse von Öffnungen in inneren Brandwänden Verglasung in inneren Brandwänden F 30 - B B 2 Achtung: Neue Bezeichnungen nach DIN EN und -3 GK 1 B 2 z.b. Tragende Bauteile ohne Raumabschluss, Holz z.b. Nichttragende Bauteile mit Raumabschluss, Holz B 2 B 2 B 2 B 2 X X X X T 30 T 30 T 30 T 30 F 90 - A + M F 90 - A + M F 90 - A + M F 90 - A + M F 90 - A + M X F 60 - A F 60 - A F 60 - A + M nicht zulässig oder oder oder F 90 - BA F 90 - BA F 90 - BA + M zusätzliche Festlegungen beachten nicht zulässig X X Gebäudeklassen GK 2 GK 3 GK 4 F 30 - B F 30 - B F 60 - A oder F 90 - BA F 30 - B F 30 - B F 90 - A F 30 - B F 30 - B F 60 - A oder F 90 - BA B 2 B 2 B 2 B 2 B 2 B 2 F 30 - B F 30 - B F 30 - B T 90 F 90 B 2 B 2 B 2 F 30 - B F 30 - B F 30 - B T 90 F 90 R 30 - B s1 d0 EI 30 - B s1 d0 A oder W 30 -B B 1 B 1 F 60 - A oder F 90 - BA F 90 - A F 30 - B T 90 F 90 GK 5 F 90 - A F 90 - A F 90 - BA B 2 A oder W 30 - B B 1 B 1 F 90 - A F 90 - A F 30 - B 81 T 90 F 90