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Brandschutz

Brandentstehung und Verlauf

Einem nach den Regeln der Technik geplanten und erstellten Gebäude sind bei planmäßiger Nutzung in der Regel nur sehr geringe Brandentstehungsrisiken zuzuschreiben; unabhängig vom verwendeten Baustoff. Brände entstehen vielmehr überwiegend durch Fahrlässigkeiten und unplanmäßige Nutzungen. Diesen Brandentstehungsrisiken kann alleine durch bauliche Maßnahmen nicht begegnet werden, sie können aber auch nicht reglementiert werden.

Brandentstehungsrisiko

Das Brandentstehungsrisiko ist abhängig von:

  • Einrichtungen und Ausstattungen
  • Technischen Installationen
  • Nutzerverhalten
  • Wartung (Gebäudezustand)
  • Baustoffen der Oberflächenbekleidung
  • Baustoffen der Konstruktion

Brandverlauf

Die wesentlichen Brandlasten ergeben sich damit aus den Einrichtungen, der Nutzung und dem Betrieb, nicht aus den Bauprodukten und Bauarten. Der Brandverlauf kann dabei in unterschiedliche Phasen eingeteilt werden.

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Brandverhalten von Holz

Der nachwachsende Rohstoff Holz ist brennbar und wird daher, nahezu reflexartig, von vielen Menschen als besonders „brandgefährlich“ angesehen. Dabei ist das Tragverhalten eines Materials im Brandfall nicht von dessen Brennbarkeit (Entzündbarkeit) abhängig.

Eine brandschutztechnisch ungeschützte Stahlkonstruktion ist weitaus kritischer zu beurteilen, als eine vergleichbare Holzkonstruktion. Ein Stahlbauteil besitzt wegen der weitaus größeren Festigkeiten und Steifigkeiten bei vergleichbarer Tragfähigkeit eine viel geringere Querschnittsfläche. Gleichzeitig ist Stahl aber auch ein hervorragender Wärmeleiter, so dass sich die geringe Querschnittsfläche bei gleichzeitig großer Oberfläche schnell aufheizt. Ab ca. 500°C kann der nichtbrennbare Baustoff Stahl seine Standsicherheit verlieren und daher bereits bei weitaus weniger als 30 Minuten versagen. Stahlbauteile müssen daher entweder aufwändig durch nichtbrennbare Plattenwerkstoffe oder durch entsprechende aufschäumende Beschichtungen geschützt werden.

Beim Werkstoff Holz ist diese wärmeisolierende Beschichtung systemimmanent vorhanden. Bei einer Brandbeanspruchung führt die sich bildende schützende Holzkohleschicht zu einem relativ geringen tatsächlichen Abbrand. Dieser Abbrand beträgt für Nadelvollholz beispielsweise 0,8 mm/min. Die Restquerschnitte bleiben wegen der geringen Wärmeleitfähigkeit des Holzes kühl und somit länger tragfähig.

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Vorschriften und Richtlinien

In der Bundesrepublik Deutschland sind die Anforderungen an den vorbeugenden baulichen Brandschutz in den Landesbauordnungen geregelt. Es gibt keine bauordnungsbedingte Besserstellung einzelner Bauweisen, da das zu erreichende Sicherheitsniveau baustoffübergreifend gleich ist. Der konstruktive Brandschutz (also die Erfüllung von Tragfähigkeit, Raumabschluss und Wärmeisolierung über eine definierte Zeitspanne) wird durch die entsprechend genormten, zugelassenen oder geprüften Produkte bzw. Bauteile sichergestellt. Die wesentlichen Ziele der bauordnungsrechtlichen Regelungen bezüglich des Brandschutzes sind (in gewichteter Reihenfolge):

  • Entstehung und Ausbreitung von Feuer und Rauch verhindern
  • Rettung von Menschen und Tieren ermöglichen
  • Löschangriff zulassen

Die privatrechtlichen Anforderungen gehen ggf. darüber hinaus und betreffen insbesondere den Sachwertschutz sowie Fragen zur Wirtschaftlichkeit.
Für den Großteil aller Bauvorhaben beschreibt die jeweilige Landesbauordnung mit ihren Anforderungen an Baustoffe, Bauteile, Brandabschnitte und Rettungswege ein Brandschutzkonzept mit abgestimmten Komponenten. Verschiedene Nutzungsarten und Gebäudehöhen werden durch unterschiedliche Anforderungsstufen berücksichtigt und in unterschiedliche Gebäudeklassen unterteilt.

Gebäudeklassen

Neben der Landesbauordnung existieren in zahlreichen Bundesländern ergänzende Durchführungs- und Verwaltungsvorschriften, die zusätzlich zu berücksichtigen sind. Ergänzend hierzu sind in Sonderbauverordnungen, z. B. der Muster-Versammlungsstättenverordnung (MVStättV), für einige häufig vorkommende bauliche Anlagen besonderer Art oder Nutzung standardisierte Zusatzanforderungen formuliert. Die Sonderbauverordnungen bilden zusammen mit der jeweiligen Bauordnung ein aufeinander aufbauendes Vorschriftenpaket.

Rauchentwicklung

Um einen Schaden durch ein Feuer und den entstehenden Rauch möglichst gering zu halten, ist das frühzeitige Entdecken des Brandes von besonderer Bedeutung. Dabei ist insbesondere dem Rauch besondere Aufmerksamkeit zu widmen. Bei geschlossenen Gebäuden breiten sich die heißen Rauch- und Brandgase unterhalb der Decke aus und verqualmen den Raum schnell von oben nach unten.

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In nahezu 95% der Todesfälle bei Bränden ist die Todesursache nicht die unmittelbare Flammeneinwirkung, sondern eine Rauchvergiftung; häufig durch die Gase Kohlenmonoxid und Kohlendioxid. Eine Rauchvergiftung geschieht meist nachts, da während des Schlafes der Geruchssinn ausgeschaltet ist.

Daher werden in einer Vielzahl der deutschen Landesbauordnungen mittlerweile Rauchwarnmelder in Wohngebäuden für Schlafräume und Kinderzimmer sowie Flure in Wohnungen für alle Neubauten gefordert; bestehende Gebäude sind innerhalb definierter Fristen nachzurüsten.
Bei den hier geforderten Rauchwarnmeldern handelt es sich in der Regel um batteriebetriebene Einzelgeräte. Etwas höherwertige Ausführungen sind miteinander per Funk vernetzt, so dass bei Rauchdetektion eines Melders die übrigen ebenfalls Alarm auslösen.

Baustoffklassen

Baustoffe werden gemäß DIN 4102-1 entsprechend ihrem Brandverhalten in verschiedene Baustoffklassen eingeteilt. Ohne Brandprüfung darf für die in DIN 4102-4 genannten Baustoffe die dort angegebene Baustoffklasse zugrunde gelegt werden. Holz und Holzwerkstoffe gehören in der Regel der Baustoffklasse B2 (normal entflammbar) an.

Das Brandverhalten von Bauprodukten wurde auf europäischer Ebene mit der DIN EN 13 501-1 harmonisiert. Das europäische Klassifizierungssystem regelt zusätzlich zum Brandverhalten die Brandnebenerscheinungen wie Rauchentwicklung und brennende Abtropfbarkeit.

Die definierten Baustoffklassen beziehen sich ausschließlich auf die Eigenschaft des einzelnen Materials bezüglich seiner Brennbarkeit oder Nichtbrennbarkeit. Aus der Baustoffklasse lässt sich nicht auf die Feuerwiderstandsfähigkeit der Bauteile schließen, für die das Material verwendet wird.

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Feuerwiderstandsklassen

Das Brandverhalten von Bauteilen wird durch die Feuerwiderstandsdauer gekennzeichnet. Sie gibt die Mindestdauer in Minuten an, während der ein Bauteil bei Prüfung die definierten Anforderungen zu erfüllen hat.

DIN 4102 „Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen“ ist weiterhin die grundlegende Norm für die Beurteilung und Anwendung der im Bauwesen verwendeten Materialien und Bauteile hinsichtlich ihres Brandverhaltens. Für die Praxis ist Teil 4, der klassifizierte Baustoffe und Bauteile enthält, von besonderer Bedeutung. Die Leistungsfähigkeit eines Bauteils bezüglich dieser Anforderungen ist vom Zusammenwirken der Tragkonstruktion, der Beplankungen und der Dämmstoffe abhängig.

Die Bezeichnung der Feuerwiderstandsdauer erfolgt durch einen die Bauteilart repräsentierenden Buchstaben, z. B. F für tragende Bauteile oder T für Türen, sowie die Angabe der Feuerwiderstandsdauer und der zu verwendenden Baustoffklassen, z. B. F30-B.

Auch bezüglich der Feuerwiderstandsdauer sind bereits europäische Normen eingeführt und anwendbar, so die DIN EN 1363-1 oder die DIN EN 13501-2 bzw. -3. Hier werden die Funktionen Tragfähigkeit (R), Raumabschluss (E) und Wärmedämmung (I) unterschieden, die während einer geforderten Zeitdauer erhalten bleiben müssen.

Die bauaufsichtlichen Benennungen lauten feuerhemmend (FH), hochfeuerhemmend (HFH) und feuerbeständig (FB), die Anforderungen entsprechend der Gebäudeklasse sind in Abb. 3.21 dargestellt. Die zugehörige Klassifizierung entsprechend DIN 4102-2 lautet beispielsweise F30, F60 oder F90.

Die Konstruktionen werden durch nationale Normen, europäische Normen oder allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnisse beschrieben. Die Anforderungen können weitgehend auch mit brennbaren Baustoffen erreicht werden, einige geprüfte Holzkonstruktionen weisen einen Feuerwiderstand von nahezu 120 Minuten (klassifiziert REI 90) auf.

Einsatzmöglichkeiten von Holz

Angeregt durch die Musterbauordnung (MBO 2002) können durch die „Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an hochfeuerhemmende Bauteile in Holzbauweise (M-HFHHolzR)“ Holzbauteile in Holzrahmenbauwänden heute entsprechend den meisten Landesbauordnungen für bis zu fünfgeschossige Gebäude normaler und eine Vielzahl von Bauwerken besonderer Art und Nutzung aus brandschutztechnischer Sicht problemlos verwendet werden.

Ergänzend sind Abweichungen von den Bau- und Sonderbauverordnungen möglich, wenn durch Brandschutzkonzepte nachgewiesen wird, dass die bauaufsichtlich geforderten Schutzziele auch unter Verwendung des Baustoffes Holz, ggf. mit zusätzlichen Kompensationsmaßnahmen, erreicht werden.

Es ist zu beachten, dass die brandschutztechnische Wirksamkeit eines Bauteils in erheblichem Maße von der Detailausbildung abhängt. Eine undichte Rohrdurchleitung, nicht verkofferte Steckdosengruppen, eine ungesicherte Türleibung oder ein undichter Deckenanschluss können die Investition in die Brandschutzbekleidung eines hochwertigen Bauteils zunichtemachen.