Brandschutz: Hilfen und Möglichkeiten mit Blickrichtung Zukunft

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1 Brandschutz: Hilfen und Möglichkeiten mit Blickrichtung Zukunft Dr.-Ing. René Stein 3. Forum Holzbaukompetenz Köln, 14. November 2017

2 Inhalt 1) Einführung 2) Vergleich Musterbauordnung (MBO) und Landesbauordnungen (LBO s) 3) Leistungseigenschaften und kriterien 4) F & E 5) Anschlussdetails 6) Brandschutzkonzepte 7) Beispiele 2

3 Ermittlung Brandweiterleitungspfade in Holzgebäuden Erste grundlegende Untersuchungen in Zusammenarbeit mit Versicherungskammer Bayern (2003) Beispielgebäude Nr. I Baujahr 1976 Nr. II Baujahr 1982 Nr. V Baujahr

4 Analyse und Bewertung Gebäude Nr. I (Bj. 1976) Ausgangsdaten: Brandlast: 550 bis 600 MJ/m² Fläche: 40,3 m² Fenster: b x h = 2,50 m x 1,60 m + b x h = 1,15 m x 1,25 m Tür zur Terrasse: b x h = 0,885 m x 2,00 m Öffnung zur Diele: b x h = 1,60 m x 2,00 m Bpf 1 Bpf 3 Bpf 3 Bpf 1 Brandweiterleitungspfade (Bpf): Bpf 1: innerhalb von Bauelementen sowie deren Anschlussfugen Bpf 2: entlang von Installationen, Bpf 3: über Öffnungen (u.a. Fenster und Türen) Bpf 4: in untergeordnete Räume (u.a. nicht ausgebauter Dachraum) Bpf 1 Bpf 3 4

5 Analyse und Bewertung Brandpfad 1 Innenwand Decke 5

6 Analyse und Bewertung Brandpfad 3 Außenwand Decke + Dach 6

7 Prüfung modifizierter Anschlussdetails Hightech-Offensive Bayern (2008) Durchführung von zwei Realbrandversuchen 7

8 Analyse und Bewertung Kampagne Brandschutz (2006) BV I 15. Minute 25. Minute (Löschbeginn) 8

9 Analyse und Bewertung Kampagne Brandschutz (2006) BV II 12. Minute 30. Minute (Löschbeginn) 9

10 Quelle: Live West Coast TM, ADERA 10

11 Musterbauordnung (MBO 2002) Erweiterung Einteilung Gebäudeklassen 11

12 Musterbauordnung (MBO 2002) Anwendung von Holz und Holzwerkstoffen Dr.-Ing. René Stein DSV Holzbau und Ausbau 2017 Quelle: Gumpp & Maier 12

13 Musterbauordnung (MBO 2002) Einteilung nach Art der Nutzung 1. Hochhäuser (Gebäude mit einer Höhe von mehr als 22 m) 4. Verkaufsstätten, deren Verkaufsräume und Ladenstraßen eine Grundfläche von insgesamt mehr als 800 m² haben 5. Gebäude mit Räumen, die einer Büro- oder Verwaltungsnutzung dienen und einzeln eine Grundfläche von mehr als 400 m² haben 8., Beherbergungsstätten mit mehr als 12 Betten und, 13

14 Holzbauweise Vier- und achtgeschossiges Gebäude (GKL 4 u. 5) Bad Aibling 14

15 Hybridbauweise Achtgeschossiges Gebäude (GKL 5) Aktiv-Stadthaus Frankfurt / M. 15 Quelle: Gumpp & Maier

16 Stand LBO s Baden-Württemberg LBO BW 2 (4) Fassung 2013 Gebäude werden in folgende Gebäudeklassen eingeteilt: LBO BW 26 (3) Abweichend von Absatz 2 Satz 3 sind tragende oder aussteifende sowie raumabschließende Bauteile, die hochfeuerhemmend oder feuerbeständig sein müssen, aus brennbaren Baustoffen zulässig, wenn die geforderte Feuerwiderstandsdauer nachgewiesen wird und die Bauteile so hergestellt und eingebaut werden, dass Feuer und Rauch nicht über Grenzen von Brand- oder Rauchschutzbereichen, insbesondere Geschosstrennungen, hinweg übertragen werden können. 16

17 Stand LBO s Hamburg HBauO 2 (3) Fassung 2005 Gebäude werden in folgende Gebäudeklassen eingeteilt: HBauO 24 (3) Bei Gebäuden mit einer Höhe nach 2 Absatz 3 Satz 2 von bis zu 22 m und Nutzungseinheiten mit jeweils nicht mehr als 200 m² und Brandabschnitten von nicht mehr als 800 m² pro Geschoss sind abweichend von Absatz 2 Satz 3 tragende oder aussteifende sowie raumabschließende Bauteile, die hochfeuerhemmend oder feuerbeständig sein müssen, in massiver Holzbauweise zulässig, wenn die geforderte Feuerwiderstandsfähigkeit nachgewiesen wird. 17

18 Stand LBO s NRW BauO NRW 2 (3) aktuelle Fassung 2000 Gebäude geringer Höhe sind Gebäude, [ ] Gebäude mittlerer Höhe sind Gebäude, [ ] Hochhäuser sind Gebäude BauO NRW 2 (3) Fassung 2016 Gebäude werden in folgende Gebäudeklassen eingeteilt: Aufschub um ein Jahr, LBO soll am 01. Jan in Kraft treten! Anwendung über Abweichung gemäß BauO NRW 73! 18

19 Überwachung und Zertifizierung 19

20 20

21 21

22 Leistungseigenschaften und -kriterien Klassifizierung des Brandverhalten von Baustoffen Definition gemäß DIN EN Brandverhal ten Rauchentwicklung Brennendes Abtropfen A1 bis F - s 1, 2 oder 3, d 0, 1 oder 2 OSB Gipsplatten (EN 13986/EN (EN 520): 300): D-s2, A-s1, d0 d 9,5 mm, mm, r r kg/m³ kg/m³ m 220 kg/m² B-s1, d0 d 12,5 mm, r 800 kg/m³ 220 kg/m² > m 300 kg/m² 22

23 Leistungseigenschaften und -kriterien Klassifizierung des Feuerwiderstandsverhaltens Definition gemäß DIN EN R Tragfähigkeit E Raumabschluss I Wärmedämmung M Widerstand gegen mech. Beanspruchung Begrenzte Verformung: - vertikal: C = h/100 - horizontal: D = L 2 (400 d) Begrenzte Verformungsrate: - vertikal: dc/dt = 3h/ horizontal: dd/dt = L 2 /(9000 d) - Entzündung Wattebausch - Spalte und Öffnungen - Auftreten von andauernden Flammen an der unbeflammten Seite Begrenzte mittlere und maximale Temperaturerhöhung auf brandabgewandter Seite: - Dt MW 140 K und - Dt EW 180 K Stoßprüfung nach DIN EN : - Stoßenergie 3000 Nm (Aufprall Stoßkörper aus Bleischrotsack 200 kg aus Fallhöhe 1,5 m) 23

24 Leistungseigenschaften und -kriterien Klassifizierung des Feuerwiderstandsverhaltens Definition gemäß DIN EN K Brandschutzfunktion Begrenzte mittlere und maximale Temperaturerhöhung auf brandabgewandter Seite der brandschutztechnisch wirksamen Bekleidung: - Dt MW 250 K und - Dt EW 270 K 24

25 Leistungseigenschaften und -kriterien Übersetzung bauaufsichtliche Anforderungen in Feuerwiderstandsklassen Klassifizierung gemäß DIN EN Holzbauteile müssen zusätzlich mit brandschutztechnisch wirksamer Bekleidung ausgeführt werden (Kapselklasse K 2 60)!!! 25

26 Leistungseigenschaften und -kriterien Übersetzung bauaufsichtliche Anforderungen in Feuerwiderstandsklassen Klassifizierung gemäß DIN

27 Nachweisformen DIN EN (Eurocode 5) t ins t req t ins Zeit bis zum Erreichen der Temperaturerhöhung auf der feuerabgewandten Seite [Min] Δt MW 140 K und Δt EW 180 K t req erforderliche Feuerwiderstandsdauer für die raumabschließende Funktion der Konstruktion [Min] Legende: 1 Holzbauteil 2 Bekleidung 3 ungedämmter Hohlraum 4 Hohlraumdämmung 5 Bekleidungsfuge nicht hinterlegt durch Latten, Balken oder Stiele 6 Lage einer Installation a-d Wärmedurchgangswege 27

28 DIN EN , Anhang E Wärmedämmung t ins = t ins,0,i k pos k j t ins,0,i k pos k j Grundwert der Wärmedämmung der Lage i [Min] Positionsbeiwert Fugenbeiwert 28

29 DIN EN , Anhang E Gefachdämmung V1: Glaswolle (r = 15 kg/m³), V2: Steinwolle (r = 26 kg/m³) Schicht Dicke [mm] Material t ins,0,i k pos k j t ins,i 1 15 OSB (EN 13986) 16,5 0,84 1,0 13, Glaswolle 18,0 18,0 (EN 13162) 1,0 1,0 Steinwolle 40,0 40, MDF (EN 13986) 17,6 0,88 1,0 15,5 t ins = 47,4 Min 60 Min Klassifizierung nach EN : V1) EI 30 (EI 45) V2) EI 60 29

30 Nachweisverfahren DIN , Tabelle 10.9 Raumabschließende Gebäudeabschlusswände (F 30-B) + (F 90-B) 30

31 Allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis z.b. STEICO 31

32 Standardisierung der Leistungsfähigkeit von Holztafelelementen mit biogenen Dämmstoffen Nachweisverfahren für Konstruktionen mit biogenen Dämmstoffen flexible Holzfasermatte Bereitstellung von Werten und Rechenregeln für biogene Dämmstoffe für das Berechnungsverfahren nach DIN EN (EC 5) Ergänzen der vorhandenen Methode für den Raumabschluss nach Schleifer durch Parameter für biogene Dämmstoffe Erleichterung des Einsatzes von biogenen Dämmstoffen im Bauwesen Auswertung vorhandener Versuche Kleinversuche Großversuche FE-Simulation Beurteilungsansatz für Tragfähigkeit und Raumabschluss harte Holzfaserplatten Zellulose 32

33 Bewertung Bauteile und Anschlussfugen Leckagemessung unter Brandbedingungen, u.a. im Rahmen der Hightech-Offensive Bayern (2008) 33

34 Bewertung Bauteile und Anschlussfugen Theoretische und experimentelle Grundlagenuntersuchungen zum Brandschutz in der Gebäudeklasse 4 in Holzbauweise (2001) 34

35 Anschlussbewertung Holzbauweise REI 60 K 2 60 REI C Isothermen Bauteilbezogene Fugen Objektbezogene Fugen 1. Brandbarriere K Brandbarriere Quelle: Konstruktionsregeln und details mehrgeschossiger Holzgebäude in der GKL 4 (TUM) REI 60 K

36 Anschlussbewertung Hybridbauweise 300 C Isothermen Bauteilbezogene Fugen Objektbezogene Fugen 1. Brandbarriere 90 Minuten 2. Brandbarriere Quelle: Konstruktionskatalog Fassadenelemente für Hybridbauweisen (TUM) 36

37 Anschlussbewertung Holzbauweise F30/F C Isothermen Bauteilbezogene Fugen Objektbezogene Fugen 1. Brandbarriere 2. Brandbarriere Quelle: holzbauhandbuch R4T5F3 - VHD (Hrsg.) Holzfaserwärmedämmverbundsysteme 06/2013

38 Ganzheitlicher Brandschutz BRANDSCHUTZ Vorbeugender Brandschutz Abwehrender Brandschutz Bauliche Maßnahmen Anlagentechnische Maßnahmen Betrieblichorganisatorische Maßnahmen Selbsthilfe Feuerwehr 38

39 MBO 67 Abweichungen 3 Allgemeine Anforderungen 20 ZiE 22 Übereinstimmungsnachweis 39

40 Beispiele Abstandsflächen Quelle: Brandschutzatlas 40

41 Brandschutzkonzepte Quelle: Brandschutzatlas 41

42 GKL 1 Wohngebäude mit angeschlossener Kleingarage 42

43 GKL 3 und 4 Zwei- bis viergeschossiges Wohn- und Bürogebäude Regensburg

44 GKL 4 Dreigeschossiges Bürogebäude Fürth 44

45 GKL 5 Beherbergungsstätte 45

46 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 46

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