39_43_Teibinger_:Layout 1 25.08.2011 14:36 Uhr Seite 39 4/2011 39 im Detail Anschlüsse von Trennbauteilen in Massivholzbauweise Im Heft 3/2011 wurde auf die Ausbildung akustische Wirksamkeit von Massivholzdecken eingegangen. Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit brandschutztechnischen Lösungen von Wand-Deckenanschlüssen in Massivholzbauweise. Während für gekapselte Konstruktionen, die in Deutschland in der Gebäudeklasse 4 gefordert werden, brandschutztechnische Lösungen der Anschlüsse vorliegen [Hosser 2001], wurden in einzelnen Studien, wie z.b. [Schneider & Oswald 2003] gängige Konstruktionslösungen des Holzbaus hinsichtlich ihrer brandschutztechnischen Eignung kritisch gesehen. Brandversuche im Rahmen eines abgeschlossenen Forschungsprojektes der Holzforschung Austria stellen einen Beitrag zur objektiven Darstellung der brandschutztechnischen Beurteilung von Anschlüssen im mehrgeschossigen Holzbau dar. Autor: Martin Teibinger, Holzforschung Austria, Wien Gebäudeklasse 3 4 einen Feuerwiderstand von 60 Minuten. In Deutschland wird bei Holzbauten in der Gebäudeklasse 4 5 für die Bauteile, Bauteilanschlüsse Einbauten ein Kapselkriterium von 60 Minuten vorgeschrieben [M- HFHHolzR 2004], welches einen Feuerwiderstand von mindestens 90 Minuten bedingt. Anforderungen an den von Anschlussdetails Zur Verhinderung von Bränden in Gebäuden reicht es nicht aus, die Feuerwiderstandsdauer der jeweiligen Bauteile zu kennen. Vielmehr ist das brandschutztechnische Zusammenwirken der einzelnen Bauteile entscheidend. Die Planung muss aus diesem Gr auch das Brandverhalten bei den Anschlüssen Installationen sowie die Verhinderung der Weiterleitung des Brandes der Rauchgase durch Hohlräume Fugen berücksichtigen. Die Anschlüsse Durchdringungen müssen somit dieselben Anforderungen an den Feuerwiderstand erfüllen wie die jeweiligen Einzelbauteile. Dies bedeutet gemäß OIB Richtlinie 2 [OIB 2007], [Teibinger 2008] für Österreich beispielsweise für einen Trenn wand-trenndeckenanschluss bei Objekten in der Stand der Forschung in D A CH [Stein 2003] führt in seiner Diplomarbeit in Zusammenarbeit mit der Versicherungskammer Bayern eine vergleichende Studie zur Brandausbreitung in Einfamilienhäusern in Holzrahmen- Holztafelbauweise anhand von dokumentierten Brandschäden durch. Dabei wurden beispielsweise brandschutztechnische Schwachstellen im Bereich von Innenwandanschlüssen zu Decken aufgezeigt. Da diese in einen Brandabschnitt liegen, kann eine direkte Umlegung auf brandabschnittsbildende Bauteile im mehrgeschossigen Wohnbau nicht erfolgen. Einen allgemeinen Überblick zur brandschutztechnischen Ausbildung von Anschlussdetails gibt das Kapitel 8 in [Östman 2010] wieder. So werden bautechnische Grsätze bei Wand-Deckenanschlüssen dargestellt. Die brandschutztechnischen Anforderungen für den mehrgeschossigen Holzbau werden in Deutschland in der [M-HFHHolzR 2004] festgelegt (vgl. Heft 2-2010). Da diese Richtlinie die Massivholzbauweise lediglich für Deckenelemente beinhaltet, wurde im Auftrag der Deutschen Gesellschaft für Holzforschung e.v. (DGfH) an der TU Braunschweig ein Forschungsvorhaben zur Bewertung des Einsatzes von brandschutztechnisch unbekleideten flächigen Massivholzelementen durchgeführt [Hosser, Kampmeier 2008], s.a. condetti in 2-2009. Bei den Brandversuchen der Bauteilfuge Wand-Decke wurde zwischen den Elementen ein 10 mm dicker Mineralwollestreifen (Schmelzpunkt > 1000 C) eingelegt auf 5 mm komprimiert. Diese Elemente erfüllten die Anforderungen an den Feuerwiderstand die Rauchdichtheit bei kraftschlüssiger Verbin- Abb.1: Wand-Deckenknoten aus Brettsperrholz nach einem 75 Minuten Brandversuch. Die innenseitige GKF-Platte der Wand ist während der Versuchszeit abgefallen. Bemerkenswert: In der Fuge mit Silodyn Lager (grün) zur schalltechnischen Trennung, die nur mit einer Acrylatdichtmasse abgedeckt war, fand kein Durchbrand statt.
39_43_Teibinger_:Layout 1 25.08.2011 14:37 Uhr Seite 40 40 4/2011 Tabelle 1: Übersicht der untersuchten Konstruktionen Nr. Versuchsaufbau Bemerkung Ergebnis 1 Wand beplankt mit OSB/GKF Decke unterseitig mit 40 mm Zusatzdämmung un 2 x GKF Balken parallel zur Wand brandabgekehrte < 40 K MP 8, 9, 10 ( in der Fuge) < 250 K 2 Wand beplankt mit 2 x GKF Decke ohne Zusatzdämmung 2 x GKF Balken quer zur Wand brandabgekehrte < 50 K MP 8, 9, 10 ( in der Fuge) < 250 K 3 Wand beplankt mit 2 x GKF Durchbrand durch Mangel beim Einbau in den Ofen MP 8, 9, 10 (Fugen außen) < 140 K 4 Wand beplankt mit 1 x GKF Fuge mit Lager Intumex AN brandagbekehrte < 25 K MP 5, 6, 7 ( in der Fuge) < 250 K 5 Wand beplankt mit 1 x GKF Fuge mit Lager Acryl-Spachtelmasse 90 Minuten brandagbekehrte < 25 K MP 8, 9, 10 (Fugen außen) < 140 K Holzbalkendecke Holzbalkendecke Massivholzdecke Massivholzwand Massivholzdecke Massivholzwand Massivholzdecke
39_43_Teibinger_:Layout 1 25.08.2011 14:37 Uhr Seite 41 4/2011 41 dung der Elemente. Seitens der Autoren wird bei unbekleideten Elementen zusätzlich der Einsatz einer dauerelastischen Dichtungsmasse empfohlen. In der Schweiz wurden im Vorfeld zur Expo.02 an der ETH-Zürich Naturbrandversuche an Holzmodulen durchgeführt. Dabei wurde insbesondere der Einfluss brennbarer nichtbrennbarer Oberflächen auf die Brandheftigkeit die Brandausbreitung, sowie die Wirksamkeit aktiver maßnahmen (Sprinkler- Brandmeldeanlagen) untersucht [Maag, Fontana 2000]. Es zeigte sich, dass die Brandübertragung auf die darüber liegenden Module ausschließlich über die Fensterflächen erfolgte. Die Bauteilanschlüsse erfüllten über die Versuchsdauer die Anforderungen. Abb.2: Versuchsanordnung zur Prüfung des Decken-Wand- Anschlusses im Kleinbrandofen Untersuchungen zu Bauteilanschlüssen Im Rahmen eines Forschungsprojektes der Holzforschung Austria [Teibinger &Matzinger 2008] wurden orientierende Kleinbrandversuche von Wand- Deckanschlüssen in Holzrahmen Holzmassivbauweise entsprechend der Einheitstemperaturkurve (ETK) am Kleinbrandofen der Firma Intumex durchgeführt. Hierzu wurde vor die Öffnung des Ofens entsprechend Abbildung 2 der Probekörper bestehend aus einer halben Trennwand der Rohtrenndecke montiert. Die restlichen Seitenteile wurden mit nichtbrennbaren Beplankungen geschlossen. Die zur Steuerung des Ofens erforderlichen Thermoelemente wurden im Bereich der Anschlussfuge der Holzelemente positioniert. Es wurden die in Tabelle 1 aufgelisteten Kons - truktionsvarianten untersucht. Die Detailergebnisse können [Teibinger & Matzinger 2008] entnommen werden. Da sich dieser Beitrag mit der Massivholzbauweise beschäftigt wird im Folgenden auf die Varianten 4 5 detaillierter eingegangen. Deckenanschluss bei Massivholzelementen In beiden Fällen handelt es sich um Anschlüsse in Massivholzbauweise, wobei die Mit fischer federleicht schrauben Jetzt auf dem Markt: Holzbauschrauben mit Europäischer Technischer Zulassung (ETA)! Europäische Technische Zulassung für Schrauben als Holzverbindungsmittel ETA-11/0027 Ansetzen. Drehen. Sitzt. Jetzt mit Europäischer Technischer Zulassung (ETA) für Holzbauschrauben Für ein Mehr an Sicherheit, Qualität, Leistung Einsatzmöglichkeiten Zusätzlich neu: die fischer Software für die Bemessung von Aufdachdämmsystemen Mehr zur fischer Holzbauschraube zum Download der fischer Bemessungssoftware auf www.fischer-schrauben.de info@fischer.de
39_43_Teibinger_:Layout 1 25.08.2011 14:37 Uhr Seite 42 42 4/2011 Abb. 3: Prüfstand für den Großbrandversuch. Die Belastung durch den Stahlträger wurde für die Massivholzprüfung durch ein gekapseltes verschraubtes Brettsperrholzelement ersetzt. Wandkonstruktion mit einer 12,5 mm dicken GKF Platte bekleidet die Deckenkonstruktion als Sichtkonstruktion ausgeführt wurde. Bei beiden Varianten wurde ein Sylodyn -Lager zur schalltechnischen Entkoppelung zwischen die Holzelemente eingelegt (vgl. Teil 1 dieses Artikels in Heft 2-2011). Bei dem Produkt handelt es sich um geschlossenzelliges Polyurethan. Der einzige Unterschied lag in der Abdichtung der Anschlussfuge. Bei Variante 4 wurde ein intumeszierendes Produkt (Intumex AN ) eingesetzt, welches im Brandfall aufschäumt bei Variante 5 ein handelsübliches Acryl verwendet. Beide Ausführungen erfüllten die Anforderungen an den Feuerwiderstand in der Fläche. Es ergaben sich an der brandabgekehrten Seite maximale en von 25 K gegenüber der Umgebungsluft. Abbildung 1 zeigt den Aufbau 4 nach einer 75 minütigen Brandbeanspruchung nach Einheitstemperaturkurve (ETK). Die rechts im Bild dargestellte Verkohlung der Decke ist auf den Versuchseinbau in den Ofen zurückzuführen. Hinsichtlich des Temperaturverlaufes in der Fuge selbst werden bei Verwendung des intumeszierenden Produktes (Variante 4) über die 60 Minuten Versuchsdauer en im Mittel unter 250 C bzw. am Einzelthermoelement unter 270 C eingehalten. Das heißt in der Anschlussfuge den umgebenden Holzschichten tritt weder eine Verschwelung noch eine Brandweiterleitung ein. Man kann somit von einer Kapselung der Anschlussfuge sprechen. Im Vergleich dazu stellten sich bei der Acrylausbildung (Variante 5) auf der Innenseite Fuge (MP 5, 6, 7) en von ca. 600 C ein, nachdem die Gipsplatte mit der Dichtmasse abgefallen war. Auf der Außenseite der Fuge (MP 8, 9, 10) blieb die Temperaturerhöhung jedoch im Mittel unter 140 K. Ein Durchbrand fand nicht statt. Großbrandversuche Im Zuge eines weiteren Forschungsprojektes der Holzforschung Austria zum Feuerwiderstand von Holzkonstruktionen [Teibinger & Matzinger 2010] wurden unter anderem sieben Großbrandversuche von belasteten Brettsperrholzwänden mit ohne Gipsbekleidung durchgeführt. Zur Lasteinbringung wurde in allen Fällen eine bekleidete Hilfsdeckenkonstruktion in Brettsperrholzbauweise auf die Wandelemente mit einem Schraubenabstand von 500 mm befestigt. Auf zusätzlichen Maßnahmen zur Abdichtung der Fuge wie bei den statisch nicht belasteten Kleinbrandversuchen wurde verzichtet. Dennoch kam es in keinem einzigen Fall zu einem erhöhten Abbrand im Anschlussbereich bzw. zu einem Versagen im Bereich der Fuge. Details mit Schall- in einem Das heißt mit Blick auf den ersten, den schalltechnischen Teil unseres Artikels zu Deckenanschlüssen im Massivholzbau (Heft 2-2011): Wird bei verschraubten belasteten Elementen die Nebenwegdämmung z.b. durch Vorsatzschalen optimiert, so sind aus brandtechnischer Sicht keine weiteren Maßnahmen erforderlich. Wird in der Praxis allerdings mit Silodyn -Lagern o.ä. schalltechnisch entkoppelt, so können diese, wie die Kleinbrandversuche zeigten, einfach mit einer Acryldichtmasse abgedeckt werden. Wenn ein K 60-Kapselkriterium erfüllt werden muss, sind hierfür aufschäumende, intumeszierende Dichtstoffe zu verwenden. Generelle Planungsregeln aus brandschutztechnischer Sicht Basierend auf die getätigten Untersuchungen Erfahrungen aus dem gutachterlichen Bereich können folgende generelle Planungsregeln abgeleitet werden: 1. Bei zweischaligen Trennwänden ist der Fugenzwischenraum aus schall auch aus brandschutztechnischen Gründen mit Mineralwolle auszudämmen. Unkontrollierbare Hohlräume sind zu vermeiden. 2. Die Verschraubung der Elemente muss kraftschlüssig erfolgen, wobei ohne weiteren Nachweis ein Achsabstand von 50 cm ausreicht. 3. Im Falle von bekleidungen sind diese passgenau zu verarbeiten. Anschlussdetails können der ÖNORM B 2330 entnommen werden. 4. Im Falle von mehrlagigen Bekleidungen aus Gipskartonplatten können diese, sofern keine Anforderungen an die Kapselung gestellt werden, im
39_43_Teibinger_:Layout 1 25.08.2011 14:37 Uhr Seite 43 4/2011 43 Anschlussbereich stumpf gestoßen werden. Eine Verzahnung der Platten bringt allerdings brandschutztechnische Vorteile. 5. Bei brandabschnittsbildenden Bauteilen sind E- Installationen in gedämmte Installationsebenen einzubauen. Ein direkter Einbau in die Brettsperrholzelemente ist, sofern kein gesonderter Nachweis vorliegt, nicht zulässig. Nützliche Werkzeuge Der Detailkatalog Deckenkonstruktionen für den mehrgeschossigen Holzbau Schall- [Teibinger, Dolezal, Matzinger 2009] liefert Lösungen hinsichtlich der Ausbildung von Wand-Decken-Verbindungen für die mehrgeschossige Holzbauweise. Zusätzlich können dem Bauteilkatalog [dataholz] - neben den nach EN 13501-2 klassifizierten Holzbauteilen - Leitdetails zu deren Anschluss entnommen werden. Literaturverweise [dataholz] www.dataholz.com, letzter Aufruf 14.07.2011 [Hosser 2001] Hosser, D. et al.: Theoretische experimentelle Grlagenuntersuchungen zum bei Gebäuden der Gebäudeklasse 4 in Holzbauweise. Abschlussbericht. Brauschweig 2001. [Hosser & Kampmeier 2008] Hosser, D.; Kampmeier, B.: Bewertung des Brandverhaltens unbekleideter flächiger massiver Holzbauteile im Hinblick auf die Einsatzmöglichkeiten im mehrgeschossigen Holzbau unter Berücksichtigung des geltenden Nationalen Sicherheitsniveaus sowie der künftigen ENV 1995-1-1. Herausgegeben von Massivbau der TU Braunschweig Institut für Baustoffe. Brauschweig 2008. [Maag & Fontana 2000] Maag, T.; Fontana, M.: Brandversuche an Modulhotels in Holzbauweise. Herausgegeben vom Institut für Baustatik Konstruktion der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich. Zürich 2000. [M-HFHHolzR 2004] Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an hochfeuerhemmende Bauteile in Holzbauweise. M-HFHHolzR 2004. [OIB 2007] Österreichisches Institut für Bautechnik (OIB): OIB-Richtlinie 2 2007 www.oib.or.at. [ÖNORM B 2330] ÖNORM B 2330 technische Ausführung von mehrgeschossigen Holz- Holzfertighäusern - Anforderungen Ausführungsbeispiele [Östman 2010] Östman, B. (Hg.): Fire safety in timber buildings. Technical guideline for Europe. SP Report 2010:19. Stockholm 2010. [Schneider Oswald 2003] Schneider, U.; Oswald, M.: technische Analyse von Massiv- Holzbauweisen. Institut für Baustofflehre, Bauphysik der TU Wien. Wien 2003. [Stein 2003] Stein, R.: Vergleichende Bewertung der Brandausbreitung bei Gebäuden in Holz- Massivbauweise. Diplomarbeit an der Universität Leipzig. Leipzig 2003. [Teibinger 2008] Teibinger M.: vorschriften in Österreich. Anforderungen nach OIB-Richtlinie 2. In: Zuschnitt attachment, September. Wien: proholz 2008. [Teibinger &Matzinger 2008] Teibinger M.; Matzinger, I.: Urbanes Bauen in Holz- Holzmischbauweise. Untersuchungen zum Brandverhalten von Wand-Deckenanschlüssen. Holzforschung Austria. Wien 2008. [Teibinger, Dolezal, Matzinger 2009] Teibinger M., Dolezal F., Matzinger I.: Deckenkonstruktionen für den mehrgeschossigen Holzbau. Schall-. Detailkatalog. Herausgegeben von Holzforschung Austria. Wien 2009. [Teibinger & Matzinger 2010] Teibinger M., Matzinger I.: Grlagen zur Bewertung des Feuerwiderstandes von Holzrahmenkonstruktionen. Endbericht. Holzforschung Austria, Wien 2010. BLICKRICHTUNG CHTUNG ZUKUNFT.... isofloc-system: Produkt-Anwendung-Schulung-Beratungung-Schulung-Bera Anzeige Gerade beim energieeffizienten fizienten Bauen kommt es auf die intelli- gente Kombination von Materia- lien Konstruktion an. Neben den exzellenten Kälteschutz- sommerlichen Wärmeschutzei- genschaften verfügt isofloc wegen seiner Sorptionsfähigkeiten en über höchste diffussionstechnische Effekte. Dies erlaubt Vollkonst- ruktionsdämmung im modernen Holzbau, nachträgliche che Innendäm- mung in Fachwerkbauten, auten, Kuppeldeckendämmungen en in Kirchen, nachträgliche oder geplante Flachdachdämmungen u.v.m.,.m., alles bis zum Passivhausstandard standard dar- über hinaus. Neben en dem Kernpro- dukt, der Einblasdämmung aus Tageszeitungspapier, spapier, entstand eine Reihe neuer Produkte Systeme, zum Beispiel im Akustik- bereich für die Dämmung von doppelschaligem em Mauerwerk. Am Fieseler Werk 3 34253 Lohfelden...mehr Infos: www. isofloc.de