schadenprisma 3/2004 4 BRANDSCHUTZ Holz als Baustoff hat in unseren Breiten eine sehr lange Tradition. Noch vor 200 bis 300 Jahren wurden fast alle Gebäude als Holzkonstruktionen errichtet. Aus Gründen veränderter gestalterischer An- forderungen, aber auch unter dem Ein- druck großer Brandkatastrophen wurde der Baustoff Holz im Bereich von Wohn-, Stall-, Industrie- und Gewerbebauten so- wie öffentlichen Gebäuden immer weiter zurückgedrängt. Teilweise wurde sogar die Verwendung von Holz im Decken- und Wandbereich von Stadthäusern generell verboten. Holz und Brandschutz stellen je- doch keinen generellen Widerspruch dar. Der richtige Einsatz von Holz ermöglicht es problemlos, abhängig vom Querschnitt eines Bauteils, Konstruktionen zu errich- ten, die einem Brand 30, 60 oder gar 90 Minuten widerstehen. Holz als brennbarer Baustoff, aber auch brennbare Einbauten, Möbel oder Lager- güter stellen eine Brandlast im und am Gebäude dar. In der Brandentstehungsphase ist es vor allem die Brandlast, welche die Ge- schwindigkeit der Brandausbreitung we- sentlich bestimmt. Beim Baustoff Holz spielten in diesem Zusammenhang neben seiner Menge auch die Rohdichte, der Querschnitt sowie der Konstruktionsauf- bau der betroffenen Bauteile eine wesent- liche Rolle. Der weitere Brandverlauf wird außer- dem vom Vorhandensein funktionieren- der Brandabschottungen (Trennwände, Decken) bestimmt. Diese müssen in der Lage sein, selbständig oder mit Unter- stützung der Feuerwehr einen Brand in- nerhalb des Gebäudes auf einen be- stimmten Bereich zu begrenzen und so eine Brandausbreitung zu verhindern. Darüber hinaus bestimmt der Feuer- widerstand im Bereich der Tragkonstruk- tion die Zeitdauer einer möglichen Zugänglichkeit von Gebäuden im Brand- fall. Dies hat eine wesentliche Auswirkung auf die Flucht- und Rettungswegsituation sowie die Zugänglichkeit für die Feuer- wehr. Einleitung ................... Schadenerfahrungen bei Holz-Fertighäusern Brandweiter- leitung durch Holz ................... Abb. 1: Temperaturverlauf bei einem Brand Temperatur Zeit Feuerübersprung Brandentstehungs- phase voll entwickelter Brand Abkühl- phase Brandtemperatur in den einzelnen Phasen eines Brands Brandlast Brandlast + Abschottung bestimmen das Brandgeschehen Brandbeginn
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Holz als Baustoff hat in unseren Breiten eine sehr lange Tradition. Noch vor 200bis 300 Jahren wurden fast alle Gebäudeals Holzkonstruktionen errichtet. AusGründen veränderter gestalterischer An-forderungen, aber auch unter dem Ein-druck großer Brandkatastrophen wurdeder Baustoff Holz im Bereich von Wohn-,Stall-, Industrie- und Gewerbebauten so-wie öffentlichen Gebäuden immer weiterzurückgedrängt. Teilweise wurde sogardie Verwendung von Holz im Decken- undWandbereich von Stadthäusern generellverboten. Holz und Brandschutz stellen je-doch keinen generellen Widerspruch dar.
Der richtige Einsatz von Holz ermöglichtes problemlos, abhängig vom Querschnitteines Bauteils, Konstruktionen zu errich-ten, die einem Brand 30, 60 oder gar 90Minuten widerstehen.
Holz als brennbarer Baustoff, aber auchbrennbare Einbauten, Möbel oder Lager-güter stellen eine Brandlast im und amGebäude dar.
In der Brandentstehungsphase ist es vorallem die Brandlast, welche die Ge-schwindigkeit der Brandausbreitung we-sentlich bestimmt. Beim Baustoff Holzspielten in diesem Zusammenhang nebenseiner Menge auch die Rohdichte, derQuerschnitt sowie der Konstruktionsauf-bau der betroffenen Bauteile eine wesent-liche Rolle.
Der weitere Brandverlauf wird außer-dem vom Vorhandensein funktionieren-der Brandabschottungen (Trennwände,Decken) bestimmt. Diese müssen in derLage sein, selbständig oder mit Unter-stützung der Feuerwehr einen Brand in-nerhalb des Gebäudes auf einen be-stimmten Bereich zu begrenzen und so eine Brandausbreitung zu verhindern.
Darüber hinaus bestimmt der Feuer-widerstand im Bereich der Tragkonstruk-tion die Zeitdauer einer möglichen Zugänglichkeit von Gebäuden im Brand-fall. Dies hat eine wesentliche Auswirkungauf die Flucht- und Rettungswegsituationsowie die Zugänglichkeit für die Feuer-wehr.
Einleitung
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Schadenerfahrungen bei Holz-Fertighäusern
Brandweiter-leitung durch Holz
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Abb. 1:Temperaturverlauf
bei einem Brand Temperatur
Zeit
Feuerübersprung
Brandentstehungs-phase
voll entwickelterBrand
Abkühl-phase
Brandtemperatur in den einzelnen Phasen eines Brands
Brandlast Brandlast + Abschottung
bestimmen das Brandgeschehen
Brandbeginn
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Schadenerfahrungen
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Ein Beispiel für Brände bei Holzge-bäuden, das unrühmlich Popularitätgewann, war der Brand der Herzog-standhäuser: Trotz massiven Einsatzesder Feuerwehr brannten die Gebäude bisauf die Grundmauern nieder.
Ein vom Hüttenwirt im Bereich des Kachel-ofens entdeckter Brand wurde von diesemvermeintlich gelöscht. Einige Stundenspäter entdeckte er an dieser Stelle wie-der Rauch, worauf er die Feuerwehr alar-mierte. Mittlerweile breitete sich der Brandüber nicht zugängliche Hohlräume immerweiter aus. Obwohl bereits eine knappehalbe Stunde später die erste Löschgruppeeintraf, konnte diese – genau wie dienachfolgenden Kräfte – nicht verhindern,dass im Laufe der nächsten sechs Stun-den alle drei Häuser abbrannten.
Ein weiteres Beispiel hierfür stelltnachfolgender Schaden in einem Kin-dergarten dar (Abb. 2): In diesem Fall
brach der Brand nicht einmal im Gebäudeaus. Ausgangspunkt des Schadens war einMüllcontainer, der vor dem Gebäude ab-gestellt gewesen war. Durch Brandstiftungwurde dieser entzündet. Das Feuer ge-langte über den Giebel ins Gebäude und wurde in diesem Ausbreitungssta-dium von der Feuerwehr gelöscht. Obwohläußerlich und auch in den Kindergarten-räumen selbst nur eine leichte bis mittlereVerrußung offensichtlich war, handelte essich versicherungstechnisch nahezu um einen Totalschaden, wobei zu den reinenWiederaufbaukosten auch noch die Ab-bruch- und Aufräumkosten hinzuzurechnen waren. Summa summarum ein Schadenvon ca. 1 Mio. Euro.
Die Schadenerfahrungen zeigen, dass Totalschäden gerade bei solchen Holz-bauten vorkommen, die mit Hohlräumendurchzogen sind. Auch bei Holzkonstruk-tionen, die durch den Einbau von Feu-erschutzplatten auf einen bestimmten Feuerwiderstand ertüchtigt worden sind und deshalb Hohlräume erhielten, wurdenBrandausbreitungen und damit verbunde-ne Totalschäden beobachtet.
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Abb. 2: Brand in einem Kindergarten
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Verschiedene Schadenauswertungen in-nerhalb der Versicherungskammer Bayernzeigen, dass im Bereich Holzhäuser undFertighäuser die Schadensummen imSchnitt deutlich mehr als doppelt so hochliegen wie im Bereich der Massivhäuser.Dies könnte durch die oben genanntenSchadenerfahrungen erklärt werden, dabei den meisten der heute anzutreffendenHolzbauten (ohne Berücksichtigung einfa-cher Holzhütten) Hohlräume anzutreffensind. Hinzu kommt, dass die Schaden-häufigkeit bei Holzbauten etwa der vonMassivbauten entspricht.
Um genauere Anhaltspunkte für die Ab-hängigkeit von Konstruktion und Schaden-höhe zu erhalten, wurde von der Versiche-rungskammer Bayern ein Forschungspro-jekt initiiert. Der Kernpunkt dieses Projektsist eine Diplomarbeit der Universität Leip-zig. Hier wurden zunächst Schadenaktenausgewertet und aktuelle Schäden konkretnach Brandausbreitungswegen untersucht.Außerdem wurden die entsprechendenKonstruktionsprinzipien erfasst. Parallelhierzu fanden Gespräche mit namhaftenFertighausherstellern statt, um aktuelleKonstruktionsdetails abzufragen und durchgezielte Konstruktionsmodifikationen er-kannte Brandausbreitungswege zu unter-binden.
Umfang und Ergebnisse derDiplomarbeit
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Die untersuchten Gebäude sind freiste-hende Ein- oder Zweifamilienhäuser, bei denen über einem zweiten Vollgeschosskeine Aufenthaltsräume möglich sind. Istdas der Fall, werden in Bayern keine bau-aufsichtlichen Brandschutzanforderun-gen an Bauteile gestellt (Gebäudetyp A).Ist der Dachraum über einem zweitenVollgeschoss aber so groß, dass Aufent-haltsräume möglich sind, erfolgt die Ein-stufung als Gebäudetyp B. An tragendeWände, Pfeiler und Stützen im Erd- undObergeschoss sowie Decken zwischenden einzelnen Geschossen werden dannBrandschutzanforderungen gestellt (s.Abb. 3).
Bauaufsichtliche Brandschutzanforderun-gen stellen nur einen in sich geschlossenenGrundschutz dar. Versicherungsanforde-rungen können deutlich darüber liegen.
Ablauf von RaumbrändenDer Entstehungsbrand beginnt, wennbrennbare Materialien, Sauerstoff und eineZündquelle vorhanden sind. Die Ausbrei-
keine Anforderung an den Brandschutz feuerhemmend, Feuerwiderstandsklasse F 30-BF 30-B bedeutet: Im Brandfall muss dieStandsicherheit mindestens 30 Minutengewährleistet sein, auch wenn brennbareBaustoffe wie z.B. Holz (= B2) verwendetwerden.
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tung des Brands ist von der Entzündbarkeitund der Energiefreisetzungsrate der vomBrand ergriffenen Stoffe abhängig.
Ausgehend von der Verbrennungszonewird Wärme in alle Richtungen ausge-strahlt. Parallel dazu findet ein Wärme-transport durch Konvektion vorwiegend invertikaler Richtung statt. Der Brand brei-tet sich dadurch schneller in höher gele-gene Bereiche aus.
Schon in dieser Frühphase eines Brandssteigen die Rauchgase infolge der Dichte-unterschiede zur Umgebung in einem Plume nach oben auf und bilden eineRauchgasschicht unter der Decke. Für denweiteren Brandverlauf spielt die Rauch-gasschicht eine entscheidende Rolle. Sieist vergleichbar mit einem Heizstrahler, derflächendeckend an der Decke montiert ist.Bei Brandfortschritt bewegt sie sich immerweiter nach unten. Vom Brandentste-hungsort weiter entfernte Gegenständewerden hierdurch mit Wärme beaufschlagtund geben weitere Pyrolysegase ab.
Beim Feuerübersprung (Flash-over) hatsich der Raum so weit aufgeheizt, dassdie Pyrolysegase durchzünden. Durchden Flash-over geht das lokal begrenzteFeuer im Raum zu einem Vollbrand über.Die Raumtemperatur steigt sprunghaftan. Die Zeit bis zum Flash-over kann nachstofflichen und geometrischen Vorausset-zungen sowie dem Sauerstoffangebotsehr unterschiedlich sein. Wird die Wär-me in ausreichendem Maße abgeführt, istein Flash-over ausgeschlossen [8]. NachAbbrand der Brandlasten oder nachLöschmaßnahmen kühlt der Raum in Abhängigkeit zum Wärmespeicherver-mögen der umgebenden Bauteile und Öff-nungen langsam ab
Beurteilung von Wand- und DeckenbauteilenDie Bewertung der raumabschließendenWirkung von Wand- und Deckenbauteilenwährend eines Raumbrandes erfolgte mitdem Komponenten-Additiv-Verfahren [9],das in die ENV 1995-1-2, Ausgabe 1994[10], eingebracht wurde. Dieses Verfahrenbezieht sich auf Normbrandbedingungen.Es wird vorausgesetzt, dass die Brandbe-anspruchung der Bauteile bei natürlichenRaumbränden durch eine fiktive Bean-spruchung nach Einheits-Temperaturzeit-kurve hinreichend abgebildet wird.
Bei dem Komponenten-Additiv-Verfahrenwerden einzelne Schichten eines Bauteilsentfernt und für diese Schicht wird die
Durchbrandzeit ermittelt. Die Feuerwider-standsdauer ist dann die Summe der Ver-sagenszeiten der Einzelkomponenten.
Für den Nachweis des Raumab-schlusses sind folgende Kriterieneinzuhalten:
� verbleibende Schichten müssen
noch eine Versagenszeit von 15
Minuten aufweisen;
� Fugen und Stöße müssen mit
einer verbleibenden Versagens-
zeit von fünf Minuten vor unmittel-
barer Brandbeanspruchung ge-
schützt werden;
� für Wände mit Hausinstallatio-
nen muss nach rechnerischer
Entfernung von 45 mm Material-
dicke die Versagenszeit noch
fünf Minuten betragen.
Mit diesem Verfahren können auch Aus-sagen über den Schädigungsgrad einesHolzbauteils getroffen werden. Indem die Durchbrandzeit einzelner Schichtenbestimmt wird, können Rückschlüsse gezogen werden, zu welchem Zeitpunktder Brand auf die Tragkonstruktion über-greift.
Beurteilung eines ausgewählten AnschlussdetailsNachfolgend wird das Anschlussdetail Innenwand /Decke eines ausgewähltenBrandobjekts bewertet. Die real brandge-schädigten Bauteile sind in Abb. 4 darge-stellt.
Der Brand entstand in diesem Fall durchdie Implosion eines Fernsehgeräts imWohnzimmer. Die Bewohner verließen um-gehend das Haus und alarmierten überNachbarn die Feuerwehr, die nach ca. 15bis 20 Minuten vor Ort eintraf. In dem Zeit-
raum zwischen Alarmierung und Eintreffender Feuerwehr dehnte sich der Brand groß-flächig im Wohnzimmer aus. Die Ausbrei-tung in angrenzende Bereiche erfolgte u.a.über Schwachstellen der AnschlussfugeErdgeschossdecke/Innenwand.
Eine raumabschließende Wirkung der In-nenwand kann ohne Berücksichtigungdes Durchbrands an den Anschlussfugenfür eine Zeit von 39 Minuten angesetztwerden. Für den Durchbrand der Decke(ohne Fußbodenaufbau) ist eine Zeit von23 Minuten anzunehmen. Kritisch ist dieanzunehmende geringe Versagenszeitdes Decken-Wand-Anschlusses. Um ei-nem frühzeitigen Verlust der raumab-schließenden Funktion durch die Brand-übertragung entgegenzuwirken, muss ober-halb der Innenwand eine Abschottungausgeführt werden. Die brandschutz-technische Optimierung kann durch einformstabiles Dämmschott oder das Ein-fügen eines Stellbretts erfolgen.
Diese Maßnahme hat einen unmittelba-ren Einfluss auf das Schadenausmaßnach einem Brand. Die Eingrenzung desBrands auf den Entstehungsort bewirkt ei-ne deutliche Reduzierung der Schaden-summe. Im vorliegenden Fall fehlte dieAbschottung. Der Brand konnte sich groß-flächig ausdehnen, wodurch das Schaden-ausmaß deutlich erhöht wurde.
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Anschlussdetail:
Decke senkrecht zur Innenwand
Decke:
1 - GKP 9,5 mm
2 - Dämmung (Mineralwolle) 60 mm
3 - Spanplatte 22 mm
Innenwand:
1,5 - GKP 9,5 mm
2,4 - Sperrholzplatte 8 mm
3 - Dämmung (Mineralwolle) 84 mm
Abb. 5:Nachweis
RaumabschlussBauteile –
Detaildarstellung
Abb. 4:Wohnzimmer nach
Raumbrandb) Decke – GKP und
Lattung sindvollständig zerstört,
Dämmung wurdedurch Feuerwehr
entfernt, Durch-feuchtung der
Spanplatte durchLöschwasser
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1) Innenwand
Gipskartonplatte : t1 = t5 = 1,7 x tp = 1,7 x 9,5 = 16 min
Kriterium I : = 64 – 15 = 49 minKriterium II : = 48 – 5 = 43 minKriterium III : = 39 min
Wand : tRaumabschluss = 39 min
2) Decke (ohne Fußbodenaufbau)
Gipskartonplatte : t1 = 1,7 x tp x = 1,7 x 9,5 x 0,8 = 13 min
Dämmung : t2 = 0,07 (tins – 20) ins0,5
= 0,07 (60 – 20) 300,5
= 15 min
Spanplatte : t3 = tp x / 0 = 22 x 0,4 / 0,9 = 10 min
Kriterium I : = 38 – 15 = 23 minKriterium II : = 28 – 5 = 23 min
Decke : tRaumabschluss = 23 min
3) Anschluss ohne Abschottung oberhalb der Innenwand
Gipskartonplatte : t1 = 1,7 x h x = 1,7 x 9,5 x 0,8 = 13 min
Dämmung : ≤ 15 min
Anschluss Decke/Wand: tRaumabschluss = 13 bis 28 min
Sanierung von BrandobjektenVor dem Beginn einer möglichen Sanierungvon Brandschäden müssen zum einen dieBrandfolgeprodukte und zum anderen der Schädigungsgrad brandbeanspruchterBauteile bewertet werden. In vielen Fällenist auf Erfahrungswerte der Schadenabtei-lungen der Versicherung zurückzugreifen,da keine allgemeinen Bewertungsmaß-stäbe existieren.
Die Abgrenzung zwischen Total- und Teilschaden vollzieht sich in mehrerenSchritten:Zunächst wird festgestellt, ob die Schä-den an dem betreffenden Objekt tech-nisch überhaupt beseitigt werden können.Ist eine Reparatur technisch nicht mög-
lich, liegt ein technischer und wirtschaftli-cher Totalschaden vor.
Ist eine Reparatur technisch möglich und kann der weitere Gebrauch dem Ver-sicherungsnehmer zugemutet werden,handelt es sich um einen technischen Teil-schaden. Die Abrechnung auf Reparatur-kostenbasis setzt voraus, dass eine Repa-ratur wirtschaftlich sinnvoll ist. In einem letzten Schritt wird die Reparaturwürdigkeitüberprüft. Liegen die Reparaturkosten überdem Gebäudewert, handelt es sich tech-nisch um einen Teilschaden, aber wirt-schaftlich um einen Totalschaden. Das Ge-bäude wird nicht repariert. Bei der Prüfungder Reparaturwürdigkeit bleibt der Zeitwertaußer Betracht.
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Bei der Auswertung der Brandschädenwurde deutlich, dass eine Einteilung derBauteile in brennbar und nichtbrennbarkeine Aussage über das Schadenausmaßeiner Konstruktion nach einem Brandzulässt. Aus diesem Grund wurde einneues Bewertungssystem für die Ver-sicherungskammer Bayern erarbeitet,das eine wirklichkeitsnahe Bewertungvon Holzbauweisen im Vergleich zu Mas-sivbauten zulässt.
Im nächsten Schritt sollen im Rahmen ei-ner Promotion die Ergebnisse weiter sys-tematisiert und bestimmte Detailausbil-dungen genauer untersucht werden. Indiesem Zusammenhang sind Laborunter-suchungen in größerem Stil, unter Beteili-gung der Holzwirtschaft, vorgesehen. Ab-schließend ist ein Bewertungssystem ge-plant, nach dem Holzbauten differenziertbetrachtet werden können.
Das Ziel des Gesamtprojekts liegt darin,die Schadenzahlen im Holzbau deutlichzu reduzieren. Außerdem sollen die tech-nischen Grundlagen geschaffen werden,Holz versicherungstechnisch differen-ziert zu betrachten.
� [2] Mayr J.(Hrsg.): Brandschutzatlas; Feuertrutz GmbH Verlag für Brand-schutzpublikationen 1995, ISBN 3-00-001978-2, www.feuertrutz.de
� [3] Entwicklungsgemeinschaft Holz-bau: Informationsdienst Holz; Holz-bau - Handbuch, Reihe 3 Bauphysik,Teil 4 Brandschutz, Folge 2: Feuer-hemmende Holzbauteile (F30-B)
� [4] Arbeitsgemeinschaft Holz e.V.: In-formationsdienst Holz; Brandschutz:Bauen mit Holz in Bayern
� [5] Battran, L.: Der Holzbau aus Sicht der Versicherungswirtschaft, Tagungs-band zur 9. DGfH Brandschutztagung;Deutsche Gesellschaft für Holzfor-schung e.V., München
� [9] Wesche, J.; Kersken-Bradley, M.:Ermittlung von Kriterien zur Beurtei-lung des Brandverhaltens von Deckenund Wänden im Holzbau. For-schungsvorhaben im Auftrag derDeutschen Gesellschaft für Holzfor-schung, Abschlussbericht. Braun-schweig 1993.
� [10] ENV 1995-1-2: Entwurf, Berech-nung und Bemessung von Holzbau-ten: Allgemeine Regeln – Tragwerks-bemessung für den Brandfall. Ausga-be 1994.
Bilder: Autoren
Lutz Battran, Versicherungskammer Bayern,München
René Stein, Lehrstuhl für Stahlbau und Holzbau,Universität Leipzig
