Inhalt

Holz brennt und bleibt leistungsfähig

Jochen Fornather

Holz brennt - und bleibt leistungsfähig

Gerade für einen brennbaren Baustoff wie Holz ist es wichtig, sein Verhalten sowohl in einem Bauteil als auch in der Konstruktion im Brandfall zu kennen. Deshalb ist die Holzindustrie schon seit Jahren bemüht, den Baufachkundigen den aktuellen Wissensstand durch aufbereitete Unterlagen zu übermitteln und parallel dazu brandsicheres Bauen im Holzbau durch die Förderung von wissenschaftlichen Projekten weiter zu forcieren.

Auf Initiative des Fachverbands der Holzindustrie Österreichs wurde bereits 1998 ein dreijähriges FFF-Brandprojekt, »Brennbarkeit und Brandverhalten von Holz, Holzwerkstoffen und Holzkonstruktionen«, ins Leben gerufen, welches durch das FFF-Projekt »Brandverhalten von Holzkonstruktionen für den Hoch- und Industriebau« seine Fortsetzung fand und noch bis Mitte 2005 am Institut für Konstruktiven Ingenieurbau an der Universität für Bodenkultur Wien weitergeführt wird. Ziel dieser Projekte ist es, die Einflüsse auf den Abbrand des Baustoffs Holz und dessen mechanisches Verhalten im Brandfall weiter zu erforschen. Bestehende Regeln für brandschutzsicheres Konstruieren mit dem natürlichen Baumaterial Holz sollen dadurch abgesichert, neue abgeleitet werden.

Brennbarkeit von Holz und Holzwerkstoffen nun auch europaweit einheitlich klassifiziert 
Die im Rahmen dieser Forschungsarbeit erfolgreich durchgeführten österreichischen und europäischen Brennbarkeitsprüfungen am SBI-Prüfstand (Single Burning Item nach ÖNORM EN 13823) führten zu einer Mindesteinstufung für diverse Holzwerkstoffe sowie (in Österreich normalbrennbares) Bau- und Brettschichtholz in die Euroklasse D, s2, d0. Diese Klassifizierung wurde bzw. wird nun auch in die harmonisierten europäischen Normen ÖNORM EN 13986, ÖNORM EN 14080 und ÖNORM EN 14081-1 aufgenommen. Der Vorteil hierbei: Die Brennbarkeit muss von Herstellern dieser Holz-Produkte zur Erlangung des CE-Kennzeichens nicht extra nachgewiesen werden, womit Prüfkosten gespart werden können. Gegenüber der bisherigen Einstufung gemäß ÖNORM B 3800-1 ergibt sich für Holz-Produkte folgender Zusammenhang:

Abbrand von Holz temperaturabhängig

Dass bei einem höheren Temperaturniveau der Abbrand bzw. die Abbrandgeschwindigkeit von Holz größer ist, erscheint logisch. Doch was bedeutet diese Abhängigkeit im Detail? Fällt die Temperatur im Brandraum ab (wie es bei einem Naturbrand in der Abkühlphase der Fall ist), so nimmt auch die Abbrandgeschwindigkeit ab und wird annähernd null. Die traditionell für die Bemessung verwendete Einheitstemperaturkurve stellt ein Worst-case-Szenario dar. Naturbrände und daraus abgeleitete alternative Brandszenarien können in Summe gesehen aufgrund des niedrigeren Temperatureintrags einen geringeren Abbrand der Holzkonstruktion ergeben. Die reale Feuerwiderstandsdauer verlängert sich dadurch wesentlich und die Sicherheit der Konstruktion liegt also noch höher als bisher angenommen.

Genaue konstruktive Ausbildung von Bauteilen und Anschlüssen von Vorteil 
Eine exakte Ausführung von Holztragwerken, sei es bei Verbindungen, Anschlüssen oder auch Fassadenelementen, minimiert den Abbrand und somit auch den Brandschaden. Die Versuche zeigten, dass ein Spalt von 4mm als kritische Breite angesehen werden kann. Bei Fugen bis zu dieser Breite kann mit einem homogenen Abbrand ohne brandschutztechnische Probleme gerechnet werden.

Stahl-Holzverbindungen auch im Brandfall leistungsfähig 
Bei der Ausbildung von Verbindungen ist darauf zu achten, dass Stahlteile nicht über den Holzquerschnitt hinausragen. Je größer die brandbeanspruchte Fläche des Stahl-Verbindungsmittels ist, umso mehr Wärme leiten diese in die tragenden Holzteile ab und erzeugen einen erhöhten Abbrand. Ist damit ein innovativer Ingenieurholzbau nicht mehr möglich? Die Brandversuche zeigten, dass sogar ungeschützte Holzverbindungen (Holz-Stahl-Holzverbindung mit Stahl-Stabdübel 12 und 20mm Durchmesser) jederzeit Feuerwiderstandsdauern von über 30 Minuten erreichen. Wird zusätzlich der bei Verbindungen auftretende Versagensmechanismus »Blockscheren« durch konstruktive Maßnahmen verhindert und somit das Entstehen von größeren Rissen abgewehrt, halten diese nach wie vor ungeschützten Verbindungen länger als 60 Minuten dem Feuer stand, ohne dass das Rettungspersonal ernsthaft gefährdet ist.

Holzfassaden bewähren sich auch bei mehrgeschossigen Bauten 
In Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern aus der Schweiz und Deutschland wird der Einsatz von Holzfassaden im Mehrgeschossbau sowohl unter Labor- als auch Realbrandbedingungen untersucht. Hierbei darf es an der Außenwand vor dem Löschangriff der Feuerwehr nicht zu einer Brandausbreitung über mehr als zwei Geschosse oberhalb der Brandetage kommen. Schon die ersten Versuche mit ingenieurmäßigen Holzfassadensystemen (z.B. geschossweise Hinterlüftung zusammen mit nichtbrennbarer, auskragender Brandsperre) zeigen, dass dieses Schutzziel erreicht wird. Weitere Versuche werden noch folgen, um auch die spezifisch österreichischen Bedürfnisse zu berücksichtigen. 

Brandsimulationen auch im Holzbau immer wichtiger 
Gerade bei Großprojekten wie Sportstättenbau und Industrieanlagen sowie auch vermehrt im mehr-geschossigen Wohnungsbau ist ein gutes Brandschutzkonzept die Voraussetzung für die Realisierung eines Projekts. Wesentliche Grundlage eines solchen Brandschutzkonzepts ist die Berechnung eines Brandszenarios. Hierzu werden zumeist Simulationsrechnungen mit Zonen- bzw. Feldmodellen verwendet. Schon jetzt ist bekannt, dass der Anteil der Brandlast aus Einrichtungsgegenständen die Startphase eines Brandes bestimmt. Schwieriger ist die Simulation der Ausbreitung der Temperatur im Brandraum sowie des Temperatureintrags in die Konstruktion und deren Verhalten. Die neue Wissenschaft »Fire Engineering« steht hier nicht nur im Bereich des Holzbaus erst am Anfang ihrer Entwicklung. Doch gerade weil nicht nur die viel diskutierte (und leicht überprüfbare) Brennbarkeit ein Kriterium im Brandfall darstellt, sondern vielmehr Parameter wie Rauchausbreitung und Toxizität entscheidend für das Überleben von Menschen sind, lohnt es sich, in diese Wissenssparte weiter zu investieren.

Brandverhalten von Holz, Holzwerkstoffen und Holzkonstruktionen
Ein Forschungsprojekt des Fachverbandes der Holzindustrie Österreichs, gefördert vom Forschungsförderungsfond (FFF)
Projektleitung:
Prof. Konrad Bergmeister (Institut für Konstruktiven Ingenieurbau, BOKU Wien)
Mag. Dieter Lechner (Fachverband der Holzindustrie Österreichs)
Laufzeit: Oktober 1998 bis März 2002
Kurzbeschreibung 
Ziel: Prüfung des Brandverhaltens von Holz, Holzwerkstoffen und Holzkonstruktionen aus Vollholz, Brettschichtholz und Holzwerkstoffen.

Brandverhalten von Holzkonstruktionen für den Hoch- und Industriebau 
Ein Forschungsprojekt des Fachverbandes der Holzindustrie Österreichs, gefördert vom Forschungsförderungsfond (FFF)
Projektleitung: 
Prof. Konrad Bergmeister 
DI Dr. Jochen Fornather (Institut für Konstruktiven Ingenieurbau, BOKU Wien) 
DI (FH) Rainer Handl (Fachverband der Holzindustrie Österreichs)
Laufzeit: Oktober 2003 bis März 2005
Kurzbeschreibung 
Ziel: Die experimentelle Ermittlung des Brandverhaltens von Holzkonstruktionen wie Wand- und Deckenbauteilen in Skelett- und Block-Tafelbauweise und Fassadenelementen sowie die Entwicklung einer numerischen Berechnungsmethode.

 

proHolz Arbeitsheft 2/03 – Brennbarkeit und Brand-verhalten von Holz, Holz-werkstoffen und Holz-konstruktionen
Zusammenfassung und Erkenntnisse für die Bemessungspraxis

1. Auflage 2003, 36 Seiten, Format A4, Stückpreis Euro 7.-



ÖNORMEN-Bezug
Österreichisches Normungsinsitut ON, 
sales@on-norm.at 
http://www.norm-online.info

ÖNORM EN 13823:
Prüfung zum Brandverhalten von Bauprodukten - Thermische Beanspruchung durch einen einzelnen brennenden Gegen-stand für Bauprodukt mit Ausnahme von Bodenbelägen

ÖNORM EN 13986:
Holzwerkstoffe zur Verwendung im Bauwesen - Eigenschaften, Bewertung der Konformität und Kennzeichnung

ÖNORM EN 14080:
Holzbauwerke; Brettschicht-holz; Anforderungen

ÖNORM EN 14081:
Teil 1 bis 3: Holzbauwerke; Nach Festigkeit sortiertes Bauholz für tragende Zwecke mit rechteckigem Querschnitt

ÖNORM B 3800-1:
(zurückgezogen seit 01.01.2004): Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Baustoffe

ÖNORM EN 13501:
Teil 1 bis 2: Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem Brandverhalten
- Teil 1: Klassifizierung mit den Ergebnissen aus den Prüfungen zum Brandverhalten von  Bauprodukten
- Teil 2: Klassifizierung mit den Ergebnissen aus den Feuer-widerstandsprüfungen mit Ausnahme von Lüftungsanlagen

Text

Jochen Fornather
  • Studium Bauingenieurwesen an der TU Wien
  • Doktorat an der Universität für Bodenkultur Wien
  • seit 2002 Referent im Österreichischen Normungsinstitut für den Bereich konstruktiver Ingenieurbau
  • Lehrbeauftragter für Brandschutz an der Universität für Bodenkultur Wien

Dieser Artikel ist abgelegt in: