BERATUNGSLEISTUNGENMachbarkeitsstudienBrandschutzkonzepteRauchschutznachweise EvakuierungsnachweiseBemessung SonderbauteileGutachterliche Detailstellungnahmen

INGENIEURMETHODENCFD-RauchgassimulationZonenmodellsimulationPlumemodellePersonenstromsimulationFinite-Elemente-MethodeProbabilistische Ansätze

Sicher hoch hinaus – Brandschutzkonzepte für mehrgeschossige HolzbautenDr.-Ing. Michael Dehne

Neue Regelungen und Innovationen im Holzbau – Chancen für die Praxis

Dehne, Kruse & PartnerBrandschutzingenieureWindmühlenweg 2238518 Gifhorn

Tel.: +49(0) 5371 9376059Fax: +49(0) 5371 9376061Mail: dehne@kd-brandschutz.dehttp://www.kd-brandschutz.de

Inhalt

• Einleitung

• Prinzipieller Aufbau von ganzheitlichen Brandschutzkonzepten (BSK)

• Knackpunkte für BSK im Holzbau• Praxisbeispiele

– Viergeschossige Wohnanlage in Freiburg – Pflegeheim in Salzwedel

• Zusammenfassung

Einleitung

• Ganzheitliche Brandschutzkonzepte bei– Sonderbauten (Verkaufsstätten, Hochhäuser…etc.)

– generell bei Abweichungen vom Baurecht

• Nachweis der Schutzziele gemäß § 14 MBO– Ausbreitung von Feuer und Rauch vorbeugen

– Flucht und Rettung sowie wirksame Löscharbeiten der Feuerwehr gewährleisten

Wirksame LöscharbeitenFlucht und Rettung

Inhalt

• Einleitung

• Prinzipieller Aufbau von ganzheitlichen Brandschutzkonzepten (BSK)

• Knackpunkte für BSK im Holzbau• Praxisbeispiele

– Viergeschossige Wohnanlage in Freiburg– Pflegeheim in Salzwedel

• Zusammenfassung

Aufbau von Brandschutzkonzepten

Baulicher Brandschutz

Baulicher Brandschutz

Anlagentechnischer Brandschutz

Anlagentechnischer Brandschutz

Abwehrender Brandschutz

Abwehrender Brandschutz

Organisatorischer Brandschutz

Organisatorischer Brandschutz

GesamtkonzeptGesamtkonzept

Gliederung von Brandschutzkonzepten

• Angaben zum Gebäude– Lage, Abmessungen, Nutzung– Risikobetrachtung– Bauordnungsrechtliche Einstufung

• Beurteilungsgrundlagen– Rechtliche Grundlagen– Planungsunterlagen

• Äußere Erschließung– Flächen für die Feuerwehr– Feuerwehrzugänge– Löschwasserversorgung

• Rettungskonzept– Horizontale Rettungswege– Vertikale Rettungswege

Gliederung von Brandschutzkonzepten

• Bauliche Brandschutzmaßnahmen– Tragende Wände, Decken…– Dachtragwerk– Außenwände– Brandwände (Brandabschnitte, Rauchabschnitte)– Treppen und Treppenräume– Flure– Trennwände– Ausbau (Schächte, Unterdecken, Hohlraumestriche,

Doppelböden, Wand- und Deckenverkleidungen, Fußbodenbeläge, Dämmungen)

Gliederung von Brandschutzkonzepten

• Anlagentechnische Brandschutzmaßnahmen– Brandmeldeanlage– Alarmierungsanlage– Anlagen für die Feuerwehr (trockene und nasse

Steigleitungen, Gebäudefunkanlage, Feuerwehraufzug)– Selbsthilfeanlagen (Feuerlöscher, Wandhydranten)– Löschanlagen– Brandfallsteuerung von Aufzügen– Rauchableitung, Entrauchungsmaßnahmen– Feststellanlagen für Brand- und Rauchschutztüren– Ersatzstromversorgung– Sicherheitsbeleuchtung– Funktionserhalt– Blitzschutz

Gliederung von Brandschutzkonzepten

• Organisatorische Brandschutzmaßnahmen– Brandschutzordnung– Flucht- und Rettungspläne– Feuerwehrpläne– Selbsthilfekräfte für den Brandschutz– Brandschutzbeauftragter– Brandschutz während der Bauzeit

Inhalt

• Einleitung

• Prinzipieller Aufbau von ganzheitlichen Brandschutzkonzepten (BSK)

• Knackpunkte für BSK im Holzbau• Praxisbeispiele

– Viergeschossige Wohnanlage in Freiburg– Pflegeheim in Salzwedel

• Zusammenfassung

Knackpunkte für BSK im Holzbau

• Kompensation von brennbaren Bauteiloberflächen (sichtbare Holzelemente)

• Kapselung von Hohlräumen in Holzbauteilen (Holzrahmenbau, Holztafelbau)

• Öffnungen für Durchführungen in raumabschließenden Holzbauteilen (Abschottungen R/S/K – 30/60/90)

• Brennbare Fassaden

• Unterspannungen von Holzbindern im Hallenbau

Kompensation sichtbarer Holzbauteile

• Brandschutzbeschichtungen in Verbindung mit automatischen Brandmeldern

Frühzeitige Entdeckung eines Brandes und Schutz der Holzkonstruktion durch eine Brandschutzbeschichtung bis zum Beginn von Löschmaßnahmen

• fünfgeschossig, OKF < 13 m

• Hotelnutzung (Sonderbau!)

• Anforderung F 90-AB

Fallbeispiel

Gebäude in Brettstapelbauweise

Fallbeispiel

• Treppenräume u. Kerne massiv

• F 90-AB + M (Brandwandqualität)

• 2 bauliche Rettungswege (im Rettungswegbereich ausschließlich nichtbrennbare Bauteiloberflächen)

F 90-AB

Treppenraum

Fallbeispiel

• tragende Wände F 90-B

• in NE sichtbare Holzstützen F 90-B

F 90-AB

Treppenraum

F 90-B

Fallbeispiel

• Decken F 90-B

• in NE sichtbare Unterseiten

• Brandschutzbeschichtung B1

F 90-AB

Treppenraum

F 90-B

Fallbeispiel

• Wände Fluchtwege F 30(-BA)

• Trennwände Hotelzimmer F 30-B

• Unterdecken Flur A-Baustoffe

• Türen zum Treppenraum RS

F 90-AB

Treppenraum

F 90-B

Flur

F 30(-BA)

F 30-B

T 30

RS

RSRS

Fallbeispiel

• Brandmeldeanlage

• Rauchmelder in Fluren (MBeVO)

• Rauchmelder in Hotelzimmern

• Alarmierungsanlage

F 90-AB

Treppenraum

F 90-B

Flur

F 30(-BA)

F 30-B

RS

T 30

RSRS

Kompensation sichtbarer Holzbauteile

• Vollsprinklerung– Verhinderung der Entstehung eines Brandes,

der die Holzkonstruktion entzünden könnte– Im Holzbau Hochdruckwassernebelanlagen

sonnvoller als gewöhnliche Sprinkleranlagen (geringerer Wasserverbrauch, weniger Löschwasserschäden)

Fallbeispiel

• Vollsprinklerung nach VdS 4001

• Tragkonstruktion F 30-B

• Wände Fluchtwege F 30(-BA)

• Türen zum Treppenraum RS

F 90-AB

Treppenraum

F 30-B

Flur

F 30-A T 30

RS

RSRS

(-BA)

Kapselung von Hohlräumen

• Verhinderung eines Brandeintrages in die Holzbauteile– Glutnester im Inneren– Verdeckter Glimmbrand– Verzögerter Tragfähigkeitsverlust

• Holztragkonstruktion beteiligt sich für definierte Zeiträume (z.B. 60 Minuten bei Kapselklasse K 60) nicht am Brand

Kapselung von Hohlräumen

• Häufige Fehler: keine Volldämmung, Installationen direkt neben Holzständern, brennbare aussteifende Teile, kein Fugenversatz

Kapselung von Hohlräumen

• Ausschließlich nichtbrennbare Bekleidungen• Volldämmung• Mindestabstand Holzständer von Installationen

≥15 cm

Kapselung von Hohlräumen

• Optimale Lösung zur Vermeidung von Hohlraumbränden: Volldämmung aus Mineralwolle Schmelzpunkt > 1000°C, Brandschutzbekleidung und Installationen in Vorwandebene

Abschottungen

• Nach § 40 (1) MBO 2002:– Bei Durchführung von Leitungen durch

raumabschließende Bauteile Maßnahmen gegen Brandübertragung erforderlich!

– Ausnahmen: GK 1 und GK 2, innerhalb von Wohnungen, innerhalb von 400 m²-Nutzungseinheiten über ≤ 2 Geschosse

⇒ zugelassene Abschottungen in F 30-Holzbauteilen der GK 3 erforderlich!

Abschottungen

• Möglichkeiten der Installationsführung:– Schächte ohne Feuerwiderstand mit Abschottungen in

Deckenebene, die den Feuerwiderstand der Decken aufweisen

– Durchgehende Schächte mit Feuerwiderstand ohne Abschottung in Deckenebene und mit Abschottung der Rohre/Kabel aus dem Schacht heraus

Abschottungen

60

hochfeuerhemmende

hochfeuerhemmende

60

60

6060 60 60 60

Abschottung in Decken-bzw. Wandebene

Abschottungen

durchgehen-der F 60-Schacht und Abschottung aus Schacht heraus

Abschottungen in Holzbalkendecken

• Problem: Auf dem Markt erhältliche Abschottungen für Durchführungen besitzen keine Zulassung für Holzbauteile

• Lösungsansätze: – Auslaibung der Bauteilöffnung und Einsatz von für Massivbauteile

zugelassenen Abschottungen über Zustimmung im Einzelfall oder– Einbau von Teilstücken aus Porenbeton mit Aussparungen für die

Abschottungen

Abschottungen in Holzbalkendecken

F 30-DeckeGebäudeklasse 3

RahmenK/R/S-30-Schott12,5 mm GKF-oder GF-Platte

F 60-Decke Gebäudeklasse 4

RahmenK/R/S-60-SchottBrandschutz-bekleidung

Abschottungen in Holzbalkendecken

Gefahrenpotential brennbarer Fassaden

• Gefahr einer vertikalen Brandausbreitung über die gesamte Fassade

• Bei hinterlüfteten Holzfassaden ohne Abschottung in Geschossdeckenebene:– Brandausbreitung im Fassadenzwischenraum (insbesondere bei

brennbaren Dämmstoffen)– Kamineffekt– zweiseitige Brandbeanspruchung

Lösungsansätze

• Bildung von Feuerüberschlagswegen– Abschnitte ≥ 1,0 m mit B1- bzw. A2-Platten– über Fenstern und links und rechts von Wohnungstrennwänden

und Brandwänden

• Abschottung in Geschossdeckenebene– durch nichtbrennbare Dämmstoffe oder– im Brandfall dämmschichtbildende Dichtstreifen

• Verhinderung des Kamineffektes– durch nichtbrennbare Baustoffe in der Hinterlüftungsebene

• Sprinklerung– verdichtet im Fassadenbereich– Abstand letzte Sprinklerreihe zur Fassade (≤ 1,5 m)

Feuerüberschlagsweg und Abschottung

Brüstungselement mit Bekleidung aus B1- oder A-Baustoff, h ≥ 1,0 m

Hinterlüftungsebene der Fassade im Bereich der Geschossdecke durch dämmschichtbildendeDichtstreifen schließen

Sprinklerung

Sprinkler

≤ 1,5 m

Abstandsproblematik bei Fassaden

• Nach § 6 Abs. 8 Landesbauordnung Berlin:– Tiefe der Abstandsflächen von Gebäuden mit

Wandoberflächen aus normalentflammbaren Baustoffen mind. 5 m

⇒ Problem im innerstädtischen Bereich– Nachweis der Unbedenklichkeit mittels

Ingenieurmethoden (Brandsimulation), wenn vorhandener Abstand ≥ 3 m

Abstandsproblematik

3 m

Unterspannte Bogenbinder

• Auf Zug beanspruchte Unterspannungen nur bei kleinen U/A-Werten und Spannungen in F 30 möglich

• Einsatz von Brandschutzbeschichtungen bei Stahlzuggliedern durch Zulassung nicht abgedeckt

Versagensmechanismus

Unterspannte Bogenbinder

• Lösung: Nachweis, dass die Stahldehnung begrenzt bleibt; Stahldehnung nimmt ab 300°C stark zu

• Ermittlung der Zuggliedtemperatur durch Brandsimulation (Tkrit ≈ 300 °C)

Inhalt

• Einleitung

• Prinzipieller Aufbau von ganzheitlichen Brandschutzkonzepten (BSK)

• Knackpunkte für BSK im Holzbau• Praxisbeispiele

– Viergeschossige Wohnanlage in Freiburg– Pflegeheim in Salzwedel, Sachsen-Anhalt

• Zusammenfassung

Ausführungsbeispiel 1

• 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)

• Baubeginn Ende 2005 (Vorfertigung); Errichtung Frühjahr 2006

Einstufung und Beurteilungsgrundlagen

• nach § 2 MBO 2002 Einstufung in Gebäudeklasse 4

• nach § 2 LBO Gebäude mittlerer Höhe

• Beurteilung des Gebäudes nach LBO mit Ausnahme der tragenden, aussteigenden und/oder raumabschließendenBauteile, die nach MBO 2002 beurteilt werden

• Herstellung der tragenden, aussteifenden und/oderraumabschließenden Bauteile nach M-HFHHolzR

Abweichungen

• nach § 26 MBO in Verbindung mit Ziffer 3.2 M-HFHHolzR: Ausführung der Brandschutzbekleidung in Kapselklasse K 60 nach DIN EN 13501-2. Im vorliegenden Fall Ausführung in K 30 geplant

• nach § 26 MBO und Ziffer 3.1.2 M-HFHHolzR sind inhochfeuerhemmenden Bauteilen ausschließlich nichtbrennbare Dämmstoffe zulässig.Im vorliegenden Fall sind in den Wänden brennbareDämmstoffe vorgesehen (ISOFLOC Zellulosedämmung B2)

Kompensationsmaßnahmen

• flächendeckende Rauchmelderüberwachung nach DIN 14676

• sorgfältige Ausbildung der Bauteilanschlüsse hinsichtlich ihrer Rauchdichtigkeit

• abgestimmtes Haustechnikkonzept (Abschottungen durchraumabschließende Bauteile, Installationsebenen etc.)

• kurze Fluchtweglängen (maximal 20 m)

• optimale Bedingungen für die Freiburger Feuerwehr: 2 Unterflurhydranten, gesicherte Zufahrt und Feuerwehrbewegungsfläche + Aufstellflächen auf der Rückseite; Treppe in Massivbauweise

Rauchwarnmelder nach DIN 14676

• Rauchmelder für Wohnungen und wohnungsähnliche Nutzung

• geringere Anforderungen und Kosten gegenüber Anlagen nach DIN 14675 und DIN VDE 0833 (keine Übertragungsanlage, BMZ, Funktionserhalt etc.)

• Vernetzung der Melder

• Verbindung der Melder mit Schnittstellenmodul, Aufschaltung aufTelefonwählgerät⇒ Wachdienst ⇒ Feuerwehr

• Zentraleinheit mit Display im Treppenhaus

Rauchmelderausstattung im UG

Rauchmelderausstattung im 1. OG

Rettungskonzept

Feuerwehraufstellflächen nach DIN 14090

Baulicher Brandschutz

- Gipskartonbauplatte 12,5 mm

- Vorwandschale 60 mm

- Abstand 10 mm

- Gipsfaserplatte 10 mm

- Gipsfaserplatte 12,5 mm

- OSB-Platte 15 mm

- KVH / Dämmung 160 mm

- OSB-Platte 15 mm

- Gipsfaserplatte 12,5 mm

- Gipsfaserplatte 10 mm

- Installationsebene 40 mm

- Gipskartonbauplatte 12,5 mm

• Aufbau Wohnungstrennwände F 60 / K 30

Baulicher Brandschutz

• Aufbau Decken F 60 / K 30- Parkett 20 mm

- Zementestrich 45 mm

- Trittschalldämmung 20 mm

- Fermacell Wabenschüttung

- BFU-Platte 21 mm

- Deckenbalken / Dämmung

- Federschiene 28 mm

- Gipsfaserplatte 12,5 mm

- Gipsfaserplatte 10 mm

Anschluss Außenwand/Decke

Brandschutzbekleidung

• Derzeit keine Prüfzeugnisse für Wandaufbauten mit Brandschutzbekleidungen der Kapselklasse K 30 nach DIN EN 13501-2 vorhanden.

• Brandversuch in Anlehnung an DIN EN 14135 zum Nachweis der Kapselwirkung (MPA Braunschweig)

• Zustimmung im Einzelfall auf Grundlage eines Gutachtens der MPA basierend auf den Versuchsergebnissen

∆ Tmittel ≤ 250 K ∆ Tmax ≤ 270 K

Brandversuch (Nachweis K 30)

Brandversuch (Nachweis K 30)

Temperaturen

Temperaturen auf der Holzwerkstoffplatte < 100 °C

Brandversuch (Nachweis K 30)

Wandelement

Brandversuch (Nachweis K 30)

Deckenelement

Brandversuch (Nachweis K 30)

Keine Verkohlungen, sogar im Bereich der Schrauben!

Brandversuch (Nachweis K 30)

Keine Pyrolyseprodukte in der Dämmstoffebene (ISOFLOC Zellulosedämmung) feststellbar

Visualisiertes Brandschutzkonzept

Ausführungsbeispiel 2

• dreigeschossiges Pflegeheim in Salzwedel (Sachsen-Anhalt)

• Fußbodenhöhe oberstes Geschoss bei ca. 5,8 m (Gebäude geringer Höhe)

• zwei dreigeschossige Gebäudeflügel (Abmessungen ca. 30 m x 15 m) und ein zweigeschossiger Verbindungsflügel

• Nach § 56 BauO LSA Sonderbau

• Beurteilung nach BauO LSA in Verbindung mit derBbgKPBauV und der M-HFHHolzR

Abweichungen

• Nach § 3 BbgKPBauV sind tragende Bauteile in mehrgeschossigen Pflegeheimen feuerbeständig (F 90-AB) auszuführen. Im vorliegenden Fall Ausführung in F 90-B mit Bekleidung der Kapselklasse K 30 geplant.

• Nach § 3 BbgKPBauV sind Außenwände mehrgeschossiger Pflegeheime nichtbrennbar herzustellen.Im vorliegenden Fall Ausführung der tragenden Außenwände mit Holzfaserdämmplatten und mineralischen Putz in F 90-B (System INTHERMO).

Kompensationsmaßnahmen

• sorgfältige Ausbildung der Bauteilanschlüsse hinsichtlich ihrer Rauchdichtigkeit

• abgestimmtes Haustechnikkonzept (Abschottungen durchraumabschließende Bauteile, Installationsebenen etc.)

• kurze Fluchtweglängen (maximal 25 m)

• optimale Bedingungen für die Feuerwehr Salzwedel, die nächste Feuerwache befindet sich in 200 m Entfernung

• Trepperäume und Brandwände in Massivbauweise

Anlagentechnik

• Gemäß § 14 BbgKPBauV müssen Pflegeheime eine Brandmeldeanlage mit nichtautomatischen und automatischen Brandmeldern sowie Alarmierungsanlagen aufweisen (DIN 14675 und DIN VDE 0833).

• Sicherheitsbeleuchtung nach § 11 BbgKPBauV

• Ersatzstromversorgung nach VDE 0108

• Trockene Steigleitungen nach § 13 BbgKPBauV

• Funktionserhalt für der Sicherheit dienende elektrische Anlagen nach MLAR; E 30 für– Brandmeldeanlage, Alarmierungsanlage, Sicherheitsbeleuchtung,

Rauchabzugsanlagen, Brandfallsteuerung Aufzüge

Aufbau tragende Wände

• 2 x 12,5 mm Gipsfaserplatte (Fermacell)

• Ständerwerk ca. 60/120 mm, Volldämmung aus nichtbrennbaren Baustoffen (Mineralfaser der Rohdichte mind. 30 kg/m³, Schmelzpunkt > 1000 °C)

• 2 x 12,5 mm Gipsfaserplatte (Fermacell)

• F 90-B Kapselklasse K 30

Inhalt

• Einleitung

• Prinzipieller Aufbau von ganzheitlichen Brandschutzkonzepten (BSK)

• Knackpunkte für BSK im Holzbau• Praxisbeispiele

– Viergeschossige Wohnanlage in Freiburg – Pflegeheim in Salzwedel

• Zusammenfassung

Zusammenfassung

• Durch ganzheitliche Brandschutzkonzepte lassen sich die Risiken der Holzbauweise kompensieren.

• Die Verwendung moderner Anlagentechnik und neuer Produkte ermöglicht auch Holzbauten, die den Rahmen der MBO 2002 und der Muster-Holzbaurichtlinie sprengen

• Bei Abweichungen von den Beurteilungsgrundlagen ist darauf zu achten, dass die allgemeinen Schutzziele durch geeignete Ersatzmaßnahmen trotzdem erfüllt werden

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Dehne, Kruse & PartnerBrandschutzingenieure

Windmühlenweg 2238518 Gifhorn

http://www.kd-brandschutz.de