Brandschutzkonzepte für mehrgeschossige Gebäude und Aufstockungen in Holzbauweise

Transkript

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2 INGENIEURMETHODEN CFD-Rauchgassimulation Zonenmodellsimulation Plumemodelle Personenstromsimulation Finite-Elemente-Methode Probabilistische Ansätze BERATUNGSLEISTUNGEN Machbarkeitsstudien Brandschutzkonzepte Rauchschutznachweise Evakuierungsnachweise Bemessung Sonderbauteile Gutachterliche Detailstellungnahmen Brandschutzkonzepte für mehrgeschossige Gebäude und Aufstockungen in Holzbauweise Dr.-Ing. Michael Dehne Öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für den Vorbeugenden Brandschutz Dr.-Ing. Michael Dehne öbv SV für vorbeugenden Brandschutz Dehne, Kruse Brandschutzingenieure GmbH & Co. KG Windmühlenweg Gifhorn Tel.: +49(0) Fax: +49(0) Mail:

3 Inhalt Spezifische Risiken der Holzbauweise Bauordnungsrechtliche Einstufung des mehrgeschossigen Holzbaus nach MBO 2002 Definition der Kapselung Häufige Abweichungen und Kompensationsmaßnahmen Projektbeispiel 1: viergeschossiger Holzbau Freiburg Projektbeispiel 2: siebengeschossiger Holzbau Berlin Projektbeispiel 3: Aufstockung Köln Zusammenfassung

4 Spezifische Risiken Quelle: Building Magazine

5 Brandschutz bei Holzbauten Spezifische Risiken Folgende Punkte müssen bei Holzbauten besonders beachtet werden: Zusätzlicher Eintrag von Brandlasten Beteiligung an der Rauchgasentwicklung und an Pyrolyseprodukten Schwer bekämpfbare Hohlraumbrände Gefahr von Nachentzündungen Bildung von Glutnestern Brandentstehung innerhalb der Konstruktion (Kurzschluss o.ä.) Brandeinleitung und Brandweiterleitung über Installation Rauchweiterleitung über Anschlüsse

6 Brandschutz bei Holzbauten Risiko Hohlraumbrand Hohlraumkonstruktionen Konstruktive Maßnahmen gegen die Ausbreitung von Feuer und Rauch erforderlich!

7 Bauordnungsrechtliche Anforderungen Anforderungen nach MBO Gebäude geringer Höhe (Fußbodenhöhe 7 m): Gebäudeklassen 1 bis 3 feuerhemmend (F 30-B) i.d.r. ausreichend (KG GK 3 F 90-AB) Gebäude mittlerer Höhe (7 m < Fußbodenhöhe 13 m): neue Gebäudeklasse 4 Hochfeuerhemmende Konstruktionen (F 60-BA) Gebäude mittlerer Höhe (> 13 m) Gebäudeklasse 5 feuerbeständige Konstruktionen (F 90-AB) Holzbauten hier nur über ganzheitliche Brandschutzkonzepte möglich

8 Musterholzbaurichtlinie

9 Kapselung Definition der Kapselung Holzbauteile 26 Abs. (2) Musterbauordnung (MBO): Hochfeuerhemmende Bauteile mit tragenden und aussteifenden Teilen aus brennbaren Baustoffen müssen allseitig eine brandschutztechnisch wirksame Bekleidung aus nichtbrennbaren Baustoffen (Brandschutzbekleidung) haben. keine Aussagen zur Qualität, Fugen, Installationen etc.?????????

10 Kapselung Definition der Kapselung Holzbauteile Ziffer 3.2 der M-HFHHolzR: 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 60 nach DIN EN klassifiziert sein.

11 Kapselung Definition der Kapselung 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: K 10, K 30 und K 60 Die Brandschutzwirkung von Brandschutzbekleidungen muss nach DIN EN geprüft werden.

12 Kapselung Definition der Kapselung Holzbauteile Prüfung der Brandschutzfunktion der Brandschutzbekleidung nach DIN EN Draufsicht Schnitt A-A 1 Spanplatte 2 Fugen 3 zu prüfende Brandschutzbekleidung 4 Wand des Prüfofens 5 Mineralwolle 6 Holzbalken mindestens 45/95 7 Thermoelemente an der Unterseite 8 Unterseite

13 Brandprüfung Definition nach Kapselung DIN EN EI60

14 Brandschutzbekleidungen 12,5 mm + 10 mm GF-Platte EI 60 / K 30 2 x 15 mm GF-Platte EI 90 / K 45 2 x 18 mm GKF-Platte EI 120 / K mm Fireboard + 15 mm GF EI 120 / K 60

15 Brandschutzbekleidungen Holzständer nach Brandversuch ibmb

16 Häufige Holzständer Abweichungen nach Brandversuch Reduzierung der Kapselung K60 Kompensation durch automatische BMA Sichtbare Holzelemente, Verzicht auf Kapselung Kompensation durch automatische BMA + B1-Beschichtung Günstige Rettungswegsituation Verwendung von brennbaren Dämmstoffen Kompensation durch automatische BMA Nachweis der Kapselung der Dämmstoffe Günstige Rettungswegsituation

17 Installationen Projektbeispiel 1 Viergeschossige Wohnanlage in Freiburg Bildrechte: Zimmerei Grünspecht eg

18 Installationen Projektdaten viergeschossige Wohnanlage in Freiburg (Baden- Württemberg) in Holztafelbauweise Fußbodenhöhe oberstes Geschoss bei ca. 9,1 m 8 Nutzeinheiten (Wohnungen) 4 Wohnungen erstrecken sich über 2 Geschosse (Maisonette) begrünte Dachterrassen Treppe, Aufzugsschacht und Kellergeschoss in Massivbauweise (Stahlbeton) Richtfest April 2006

19 Einstufung Gebäudeklassen nach nach MBO 2002

20 Installationen Abweichungen nach 26 MBO in Verbindung mit Ziffer 3.2 M-HFHHolzR: Ausführung der Brandschutzbekleidung in Kapselklasse K 60 nach DIN EN Im vorliegenden Fall Ausführung in K 30 geplant nach 26 MBO und Ziffer M-HFHHolzR sind in hochfeuerhemmenden Bauteilen ausschließlich nichtbrennbare Dämmstoffe zulässig. Im vorliegenden Fall sind in den Wänden brennbare Dämmstoffe vorgesehen (ISOFLOC Zellulosedämmung B2)

21 Installationen Brandschutzkonzept flächendeckende Rauchmelderüberwachung nach DIN und DIN VDE 0833 sorgfältige Ausbildung der Bauteilanschlüsse hinsichtlich ihrer Rauchdichtigkeit (M-HFHHolzR) abgestimmtes Haustechnikkonzept (Abschottungen durch raumabschließende Bauteile, Installationsebenen etc.) kurze Fluchtweglängen (maximal 20 m) optimale Bedingungen für die Freiburger Feuerwehr: 2 Unterflurhydranten in unmittelbarer Nähe zum Grundstück, gesicherte Zufahrt und Feuerwehrbewegungsfläche + Aufstellflächen auf der Rückseite; Treppe in Massivbauweise

22 Anschluss Installationen Außenwand/Decke Bildrechte: Zimmerei Grünspecht eg

23 Installationen Problem Hohlwanddosen Extrem aufwendig, nicht praxisgerecht!! Hohlwanddose Hohlwanddose

24 Installationen Installationsebene Besser: Alle Installationen in Vorwandebenen und unter den Estrich: Hohlwanddose Installationen Brandschutzbekleidung

25 Installationen Abschottungen

26 Installationen Brandschutzbekleidung Zum Zeitpunkt der Planung waren keine Prüfzeugnisse für Wandaufbauten mit Brandschutzbekleidungen der Kapselklasse K 30 nach DIN EN vorhanden. Brandversuch in Anlehnung an DIN EN zum Nachweis der Kapselwirkung (MPA Braunschweig) Zustimmung im Einzelfall auf Grundlage eines Gutachtens der MPA basierend auf den Versuchsergebnissen T mittel 250 K T max 270 K

27 Brandversuch Installationen(Nachweis K30)

28 Installationen Temperaturen Temperaturen auf der Holzwerkstoffplatte < 100 C

29 Installationen Brandversuch (Nachweis K30) Wandelement

30 Brandversuch Installationen(Nachweis K30) Deckenelement

31 Installationen Brandversuch (Nachweis K30) Keine Verkohlungen, sogar im Bereich der Schrauben!

32 Brandversuch Installationen(Nachweis K30) Keine Pyrolyseprodukte in der Dämmstoffebene (ISOFLOC Zellulosedämmung) feststellbar

33 Projektbeispiel 2 Quelle: Kaden Klingbeil

34 Baulücke Quelle: Kaden Klingbeil

35 Städtebaulicher Entwurf Quelle: Kaden Klingbeil

36 Einstufung Gebäudeklassen nach nach MBO 2002

37 Grundsatzanforderunge n Fußbodenhöhe oberstes Geschoß ca. 19,5 Meter nach 26 und 27 BauO Bln Ausführung der tragenden Bauteile in F90-AB-Qualität erforderlich nach 31 BauO Bln Ausführung der raumabschließenden Decken in F90-AB-Qualität erforderlich

38 Bauherrenwünsche Niedrig-Energiehaus Barrierefreies Wohnen Keine tragenden Innenwände Nachhaltige Holzbauweise Sichtbares Holz

39 Konstruktionsdetail Quelle: Kaden Klingbeil

40 Holzmassivbauweise Quelle: Kaden Klingbeil

41 Deckenuntersichten Schutz durch transparente Holzbrandschutzbeschichtung

42 Sicherheitskonzept flächendeckende Rauchmelderüberwachung nach DIN und DIN VDE 0833 mit Aufschaltung abgestimmtes Haustechnikkonzept (vertikale Schächte in Stahlbeton, Abschottungen, Installationsebenen etc.) alle Nutzungseinheiten von der Straße aus per Drehleiter erreichbar Je Geschoss eine Nutzungseinheit (Ausnahme 2. OG) Fläche der Nutzungseinheiten max. 150 m² Beherrschbares Brandszenario

43 Flucht- und Rettungskonzept Treppenraum in Stahlbeton und getrennt vom Hauptbaukörper (vgl. Sicherheitstreppenraum) Erschließung der Nutzungseinheiten über Stahlbetonbalkone (Trogform, Brüstung 90 cm) kurze Fluchtweglängen (maximal 20 m) bis Treppenraum Trockene Steigleitung Optimale Bedingungen für Flucht- und Rettung

44 Treppenraum Quelle: Kaden Klingbeil

45 Treppenraum

46 Bauprozess Quelle: Kaden Klingbeil

47 Bauprozess Quelle: Kaden Klingbeil

48 Projektbeispiel Ausführungsbeispiel 3 3 Aufstockung von 11 Wohnblöcken in Köln

49 Projektbeispiel Ausführungsbeispiel 3 3 Fordsiedlung der 50er Jahre im Stadtteil Köln-Niehl 11 Blöcke mit je drei Bestandsgeschossen in Massivbauweise; insgesamt 300 Wohnungen Aufstockung auf voller Länge um ein Geschoss und im Kopfbereich um eines weiteres Geschoss

50 Erhöhung Abweichung der von Anforderungen Bau NRW Gemäß BauO NRW ist die Tragkonstruktion von Gebäuden der Klasse 4 (Fußboden oberstes Geschoss > 7 m) feuerbeständig herzustellen (F90-AB). Diese Anforderung schloss die Ausführung der Aufstockung in Holz zunächst aus.

51 Bestandsdecken Bewertung des Bestands Durch die Aufstockung erhöhen sich auch die Anforderung an den Bestand: F30-B F90-AB Im Bestand liegen größtenteils Holzbalkendecken mit gebundener Schlacke, loser Schüttung sowie Drahtputz und zum Teil massive Decken mit Stahlbeton-Fertigteilträgern mit Bimsbetonhohlkörpern vor. Holzbalkendecke Unterseite Holzbalkendecke Oberseite

52 Bestandsdecken Bewertung des Bestands Holzbalkendecken im Bestand F30-B in Anlehnung an Tab. 58 DIN Balken 110/220 mm 22 mm Dielung Streckmetall, mm Putz

53 Ertüchtigung der Decken Ertüchtigung der Holzbalkendecken oberseitig durch Aufbringen eines Trockenestrichs und unterseitig durch eine selbstständige Unterdecke F30 Die Bestandsdecken erfüllen dadurch die Anforderung F60 und K30 Balken 110/220 mm Trockenestrich 22 mm Dielung Streckmetall, mm Putz 1 x 12,5 mm Gipsfaser + 1 x 10 mm Gipsfaser auf Federschiene

54 Baulicher Konzept baulicher Brandschutz

55 Aufstockung Detail Da die oberste Decke nicht die erforderliche Tragfähigkeit aufweist, werden die Lasten der neuen Decke zentrisch in die aufgehenden Wände geleitet, die über ausreichend statische Reserven verfügen. Steinwolle-Lamelle

56 Brandwände Brandabschnitte Wand in Brandwandqualität F 90-A bzw. F 90-BA / K 60 Wohnungstrennwand F 90-AB bzw. F 60-BA / K 30

57 Brandwandersatzwand Brandwandersatzwände Holzständer Steinwolle 15 mm + 12,5 mm Gipsfaserplatte Stahlblech 0,38 mm 15 mm Gipsfaserplatte

58 Brandwandersatzwand Brandwandersatzwände

59 Brandwandersatzwände Für die Ausführung der Brandwandersatzwände wurden zwei Ausführungen bezüglich ihrer Wirtschaftlichkeit untersucht Holzständerbauweise mit Stahlblechtafel als lastweiterleitendes Element Massivholzwand 12,5 mm GF 12,5 mm GF Installationsebene (optional Mineralwolle wegen Schallschutz) Massivholzelement Installationsebene Stahlblechtafel 2 x 12,5 mm GF 2 x 12,5 mm GF ca. 250 mm

60 nur noch ein Bild der Vergangenheit!!!

61 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dehne, Kruse Brandschutzingenieure GmbH & Co. KG Windmühlenweg Gifhorn