Gewerbebau mit Holz, Fachtagung Holzbau, Industrial Building Essen, Von der Industriebaurichtlinie und der neuen Landesbauordnung NRW

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1 INGENIEURMETHODEN CFD-Rauchgassimulation Zonenmodellsimulation Plumemodelle Personenstromsimulation Finite-Elemente-Methode Probabilistische Ansätze BERATUNGSLEISTUNGEN Brandschutzkonzepte Bauabnahmen und Bauüberwachung Rauchschutznachweise Evakuierungsnachweise Bemessung Sonderbauteile Gutachterliche Detailstellungnahmen Gewerbebau mit Holz, Fachtagung Holzbau, Industrial Building Essen, Von der Industriebaurichtlinie und der neuen Landesbauordnung NRW Dr.-Ing. Dirk Kruse Dehne, Kruse Brandschutzingenieure GmbH & Co. KG Gustav-Schwannecke-Straße Gifhorn Folie 1 Tel.: +49(0) Fax: +49(0) Mail: kruse@kd-brandschutz.de

2 Bauordnungsrecht Holzständer nach Brandversuch Da das Bauordnungsrecht per Definition durch das Grundgesetz Sache der Länder ist, können die Bauordnungen der Länder voneinander abweichen. Um eine gemeinsame Basis für alle Bundesländer und somit ungefähr gleiche Regelungen zu finden, wurde eine sogenannte Musterbauordnung (MBO) eingeführt, an die sich die Landesbauordnungen anlehnen. Folie 2

3 Brandenburg/ Holzständer nach NRW Brandversuch F 30-B F 90-A Folie 3

4 Schleswig-Holstein Holzständer nach Brandversuch u.a. F 30-B F 60-BA F 90-A Folie 4

5 Baden-Württemberg Holzständer nach Brandversuch (HH) F 30-B F 60-B F 90-B Folie 5

6 Sicherheitsniveau Holzständer nach Brandversuch Folie 6

7 NRW Holzständer neu nach Brandversuch F 30-B F 60-BA F 90-A Folie 7

8 Brandschutz bei Holzbauten Holzbaurichtlinie Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an hochfeuerhemmende Bauteile in Holzbauweise M-HFHHolzR Anerkannte Regel der Technik Gebäude der Gebäudeklasse 4 tragende und aussteifende Teile aus Holz oder Holzwerkstoff Anforderung Bauteile hochfeuerhemmend (F 60) Brandschutztechnisch wirksame Bekleidung (Brandschutzbekleidung für Kapselkriterium K 60) nichtbrennbare Dämmstoffe Folie 8

9 Kapselung Definition Kapselung der Holzbauteile Definition K nach Ziffer der DIN EN : Die Brandschutzfunktion K gibt die Fähigkeit einer Wand- oder Deckenbekleidung wieder, den dahinter liegenden Baustoff vor Entzündung, Verkohlung oder sonstigen Schäden für die festgelegte Zeit zu schützen. Klassen: K210, K230 und K260 (korrekte Bezeichnung: K260) Die Brandschutzwirkung von Brandschutzbekleidungen muss nach DIN EN geprüft werden. Folie 9

10 Brandschutzbekleidung Kapselbauweise Folie 10

11 NRW Holzständer neu nach Brandversuch F 30-B F 60-BA F 90-A Folie 11

12 Brandschutz bei Holzbauten Abweichung Abweichungen von den materiellen Anforderungen der Bauordnung bzw. rechtlichen Regeln sind heute eher die Regel als die Ausnahme. Vor diesem Hintergrund sind einzelne brandschutztechnische Maßnahmen der Vorschriftenwerke nicht ohne weiteres anwendbar. Brandschutzkonzepte müssen die Umsetzung der Schutzziele des Baurechts mittels einer ganzheitlichen Betrachtung aller brandschutztechnischen Maßnahmen in sich schlüssig und nachvollziehbar darstellen. Berechtigte Interessen des Bauherrn!!!! Folie 12

13 Abweichung Holzständer nach 73 Brandversuch BauO NRW (1).., kann die Genehmigungsbehörde Abweichungen von bauaufsichtlichen Anforderungen dieses Gesetzes und der aufgrund dieses Gesetzes erlassenen Vorschriften zulassen, wenn sie. unter Würdigung der nachbarlichen Interessen mit den öffentlichen Belangen vereinbar sind... Unter den Voraussetzungen des Satzes 1 sind Abweichungen zuzulassen, wenn sie der Verwirklichung von Vorhaben zur Einsparung von Wasser oder Energie dienen. Soll von einer technischen Anforderung abgewichen werden, ist der Genehmigungsbehörde nachzuweisen, dass dem Zweck dieser Anforderung auf andere Weise entsprochen wird. Folie 13

14 Sonderbauten Holzständer nach 54 Brandversuch ( 53) (1) Für.. Sonderbauten können im Einzelfall zur Verwirklichung der allgemeinen Anforderungen nach 3. besondere Anforderungen gestellt werden. Erleichterungen können im Einzelfall gestattet werden, soweit es der Einhaltung von Vorschriften a) wegen der besonderen Art oder Nutzung. oder b) wegen der besonderen Anforderungen. nicht bedarf. (2) Anforderungen und Erleichterungen können sich insbesondere erstrecken auf. 5. Brandschutzeinrichtungen und Brandschutzvorkehrungen, Folie 14

15 Aktuelles Projektbeispiel Projekt 1 Mehrgenerationenhaus Internat Internat Versammlungsstätte/ Büro Begegnungsstätte / Tagespflege / Ausgabeküche Folie 15 Quelle: Architekten Bökamp

16 Mehrgenerationenhaus Grundsatzanforderungen Fußbodenhöhe oberstes Geschoss ca. 10,4 Meter und Nutzungseinheiten < 400 m² Bauordnung NRWalt: Gebäude mittlerer Höhe, Anforderung feuerbeständig Gebäudeklasse 4, Anforderungen R60/K 2 60 bzw. EI60/K 2 60 mitgeltend SBauVO, Anforderung feuerbeständig Fassade schwerentflammbar bzw. nichtbrennbar Folie 16

17 Abweichungen Ausführung der tragenden Wände/ Trennwände hochfeuerhemmend und in K 2 60 Qualität. Tragende Außenwände hochfeuerhemmend und in K 2 30 Qualität. Decken hochfeuerhemmend und unbekleidet. Fassade Ausführung aus normal-entflammbaren Baustoffen (Holz). Folie 17

18 Sicherheitskonzept Abweichungen Folie 18

19 Tragende Abweichungen Wände Versammlungsstätte mit 160 m² vergleichsweise klein Sicherheitskonzept der MBO wird als Stand der Technik herangezogen Gebäude erhält eine Brandmeldeanlage ohne Aufschaltung Geschoße mit erhöhtem Risiko verfügen über zwei bauliche Rettungswege Folie 19

20 Außenwände Abweichungen Sicherheitskonzept der MBO wird als Stand der Technik herangezogen mind. 30 Minuten Entzündungsschutz gegeben Gebäude erhält eine Brandmeldeanlage ohne Aufschaltung Keine Gefährdung angrenzender Nutzeinheiten Folie 20

21 Decken Abweichungen Sicherheitskonzept der MBO wird als Stand der Technik herangezogen Gebäude erhält eine Brandmeldeanlage ohne Aufschaltung Holzmassivbauteil, d.h. keine Hohlraumbrände und Rauchdichtigkeit Brandlastäquivalenz Folie 21

22 Bauteilqualitäten Brandlastäquivalenz Folie 22

23 Fassade Abweichungen 20 cm auskragende Bleche (doppelt) Steinwolledämmung Folie 23

24 Gewerbebauten Abweichungen Quelle: SMA Solar Technology AG Folie 24

25 Rechtlicher Abweichungen Rahmen Bei Industriebauten handelt es sich um Anlagen und Räume besonderer Art und Nutzung (Sonderbauten). An Sonderbauten können im Einzelfall zur Verwirklichung der allgemeinen Schutzziele. besondere Anforderungen gestellt werden. Erleichterungen können gestattet werden, soweit es der Einhaltung von Vorschriften wegen der besonderen Art oder Nutzung baulicher Anlagen oder Räume oder wegen besonderer Anforderungen nicht bedarf. Industriebaurichtlinie maßgebende Vorschrift. Quelle: SMA Solar Technology AG Folie 25

26 IndBauRL und Holzbauweise Folie 26

27 Abschnitt 6 vs. Abschnitt m² Folie 27

28 Holzbauweise, Abschnitt 6 Folie 28

29 Brandlastermittlung Q R = kwh q R = 663 kwh/m² Brandlast aus Konstruktion wird in vollem Umfang bei der Ermittlung der äquivalenten Branddauer berücksichtigt!!! Folie 29

30 Abschnitt 7 Rechnerisch erforderliche Feuerwiderstandsdauer Folie 30

31 Teilflächennachweis Folie 31

32 Ergebnisse Äquivalente Branddauer t ä,bba = 189 min erf t F,BBA = 172 min t ä,t = 259 min erf t F,T = 235 min Nachweisführung nach Abschnitt 7 nicht zulässig, da > 90 Minuten Selbst der Einbau einer Sprinkleranlage wäre nicht zielführend (103 min bzw. 141 min) Folie 32

33 Holzkonstruktion Holzvolumen (9 Achsen) Summe 43,2 m³ Vollholz Nadelholz 400 kg/m³ kg Heizwert 5 kwh/kg zus kwh zu berücksichtigen Entspricht 4,7 % der Lagerbrandlasten Folie 33

34 Projekt IndBauRL 2020 Ziel: Möglichkeiten zur Erweiterung des Anwendungs-bereiches von Holz(-produkten) im Industriebau Auftraggeber: Holzleimbauverband e.v. Auftragnehmer: Dehne, Kruse Brandschutzingenieure GmbH & Co. KG unter Beteiligung der Hochschule Magdeburg-Stendal Laufzeit: 3 Jahre (Februar 2016 Januar 2019) Folie 34

35 Abschnitt 6 Folie 35

36 Abschnitt 7 Aktueller Stand aus Sicht des Holzbaus gemäß Kapitel 7: Gemäß Kapitel 7, Tab. 6 ist der Holzbau bis 60 Minuten Feuerwiderstandsdauer unbekleidet möglich (bis zu 2 Geschosse) - außer für Bauteile, die Brandbekämpfungsabschnitte trennen - bei höheren Feuerwiderstandsdauern und > 2 Geschosse nur nichtbrennbare Ausführung möglich. Gemäß Kapitel 7, Tab. 7 ist der Holzbau bis 90 Minuten tä unbekleidet und ohne Feuerwiderstandsdauer möglich (Erdgeschossig) - außer für Bauteile, die Brandbekämpfungsabschnitte trennen Folie 36

37 Abschnitt 7 Gewünschte Anpassungen für den Holzbau in Kapitel 7: Gemäß Kapitel 7, Tab. 6 ist der Holzbau bis 90 Minuten Feuerwiderstandsdauer unbekleidet möglich (bis zu 3 Geschosse) - außer für Bauteile, die Brandbekämpfungsabschnitte trennen -> 3 Geschosse nur nichtbrennbare Ausführung möglich. Gemäß Kapitel 7, Tab. 7 ist der Holzbau bis 90 Minuten tä unbekleidet und ohne Feuerwiderstandsdauer möglich (Erdgeschossig) okay Folie 37

38 Robuste Holzkonstruktionen Robuste Holzkonstruktionen Ermittlung der Brandlasten üblicher Konstruktionen mit dem Ziel eine äquivalente Branddauer von unter 15 Minuten darzustellen Genereller Nachweis, dass die üblichen Konstruktionsarten einen Feuerwiderstand von 15 Min. erreichen Problempunkte Aussteifung und Knotenpunkte/ Schrauben & Bolzen Folie 38

39 Äquivalente Branddauer Genaue Auswertung der eingesetzten Holzmassen von Hallen in BSH und in Fachwerkbauweise Annahmen für Berechnung nach DIN Rohdichte Holz 440 kg/m³ Heizwert 4,8 kwh/kg (Fichtenholz trocken) Umrechnungsfaktor c = 0,25 min*m²/kwh (konserativ) Wärmeabzugsfaktor w0 =1,4 Hallenhöhe = 6 m (sichere Seite) aw= 1,0 Abbrandfaktor 0,3 Folie 39

40 Äquival. Branddauern BSH- Hallen Objekt-Nr = Halle Halle 1 Halle 3 Halle 4 Durchschnitt Achsraster [m] 12x24 6x24 18x24 12x24 12x24 12x24 12x27 12x24/12x1 3 12x24 6x41 6x31/25 Hallengesamtgröße [m²] Holzverbrauch Dachbinder [m³] ,1 612 Holzverbrauch Unterzüge [m³] , Sekundärtragwerk (Verbände, Wände) [m³] ,3 30,4 25,5 73 Gesamtvolumen [m³] ,3 189,8 181,6 825 flächenbez. Holzvolumen [m³/100m²] 3,4 3,3 4,0 3,2 6,2 3,4 4,5 3,4 7,1 3,5 5,0 4 Holzmasse {kg/m²] 15,0 14,4 17,8 14,3 27,2 14,8 19,7 15,0 31,4 15,4 22,0 18,8 Anteil Binder an Gesamtvolumen [%] äquivalente Branddauer aus Tragwerk [min] 5,4 5,2 6,4 5,1 9,8 5,3 7,1 5,4 11,3 5,6 7,9 6,8 Folie 40

41 Äquival. Branddauern Fachwerk Objekt-Nr Durchschnitt Hallengesamtgröße [m²] Holzverbrauch Dachbinder [m³] 1,0218 6,1236 1,4472 8,073 6,2669 1, ,456 3,852 9,852 2,168 6 Holzverbrauch Pfetten [m³] 3,4584 6,561 3, ,2145 8,644 6, ,3288 9,0522 9,1131 4, Holzverbrauch Wände [m³] 3,3798 9,1854 2,7336 7,7625 6,6991 4,6324 7,8552 6,3558 5,6649 4, Gesamtvolumen [m³] 7,86 21,87 8,04 31,05 21,61 12,52 43,64 19,26 24,63 10,84 20 flächenbez. Holzvolumen [m³/100m²] 5,2 5,5 5,4 5,0 4,1 5,0 5,5 4,4 4,7 4,2 5 Holzmasse [kg/m²] 23,1 24,1 23,6 21,9 18,1 22,0 24,0 19,3 20,6 18,3 21,0 Anteil Dachtragwerk [%] äquivalente Branddauer aus Tragwerk [min] 4,7 5,0 5,6 5,9 4,5 5,0 7,1 4,7 5,7 3,7 5,2 Folie 41

42 Biegespannung Einfluss Biegespannung auf Lastausnutzung Folie 42

43 Schlankheit Einfluss Biegespannung auf Lastausnutzung Folie 43

44 reine Biegeträger Folie 44

45 Lastausnutzung Folie 45

46 Robuste Holzkonstruktionen 1. Mindestquerschnittsabmessung der Holzbauteile größer 120 mm, für Biegeträger ist eine Mindestquerschnittsabmessung von 100 mm ausreichend. 2. Entsprechend DIN EN bemessene Holz-Holz- Verbindungen und Stahlblechverbindungen mit eingeschlitzten Blechen weisen ohne zusätzliche Maßnahmen einen ausreichenden Feuerwiderstand auf. 3. Abweichende Ausführungen sind zulässig, sofern ein Nachweis der Feuerwiderstandsdauer für 15 Minuten geführt wird. Folie 46

47 Robuste Holzkonstruktionen 4. Von den zuvor genannten Anforderungen kann für Aussteifungsverbände abgewichen werden, sofern diese einen lichten Mindestabstand von 24 m aufweisen. Bei kleineren Abständen müssen die Verbände ebenfalls den Anforderungen 1-3 genügen. Nachweis ist in weiteren Arbeitsschritten noch zu führen Folie 47

48 Maximal Ziel Robuste Holzkonstruktionen Folie 48

49 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dehne, Kruse Brandschutzingenieure GmbH & Co. KG Gustav-Schwannecke-Str Gifhorn Folie 49

50 Weitere Abweichungen notw. Abweichungen Fehlerlichtbogenschutzeinrichtung gem. DIN VDE Verpflichtend Einsatz ab Dez. 17 bei: - Holzgebäuden - Kindergärten - Altenheimen - Kulturdenkmälern - teilw. Schlafräumen Folie 50 Quelle: Siemens AG

51 DIN Abweichungen VDE : Elektrobranche argumentiert über Stand der Technik Elektroinstallateure bzw. abnehmende SV Elektrotechnik bestehen z.t. auf Durchsetzung der Norm Folie 51

52 DIN Abweichungen VDE : Gegenargumentation: - Normungskreis verfügt bis 2016 über keine brandschutztechnische Kompetenz - Anforderung aus Abschnitt ist undifferenziert - DIN VDE keine technische Regel, die als Technische Baubestimmung eingeführt ist. - DIN VDE : , Abschnitt nicht mit für Bauordnungsrecht zuständigen Stellen im Vorfeld abgestimmt. - FK Bauaufsicht hat DKE aufgefordert, die Norm DIN VDE unverzüglich zu überarbeiten und derartige Inhalte (gemeint ist der AFDD) allenfalls mit empfehlendem Charakter in der normativen Regelung zu belassen. - Argebau bestreitet, dass DIN VDE einen allgemein anerkannten Stand der Technik darstellt - Holzbaurichtlinie regelt die Gefahr elektrischer Entzündungen über erhöhte Anforderungen hinsichtlich der Installation - Kosten und Nutzen stehen in keinem Verhältnis. Eine Brandmeldeanlage erzeugt keine höheren Kosten, bringt aber erheblich mehr Sicherheit Folie 52