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5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Scheuermann
Scheuermann, Praxishandbuch Brandschutz, 2016
Autor: Schneider
Titel: Praxishandbuch Brandschutz
Herausgeber: Scheuermann
Auflage: 2016
Autor: Schneider
Abschnitt: 5 Baulicher Brandschutz → 5.3 Planung und Bewertung baulicher Anlagen
 

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen1

5.3.1.1 Feuerwiderstandsklassen

Die Europäische Kommission hat zur Durchführung der Bauproduktenrichtlinie in mehreren Entscheidungen ein Klassifizierungssystem für den Brandschutz festgelegt, um das Prinzip einheitlicher europäischer Klassen möglichst umfassend durchzusetzen. Mit den Festlegungen dieser Entscheidungen wird von CEN derzeit eine Klassifizierungsnorm erarbeitet, die fünf Teile umfassen wird (Tabelle 1).

Tab. 1: Europäische Klassifizierungsnorm zur Feuerwiderstandsfähigkeit und zum Brandverhalten nach [19] bis [23]

EN 13501

Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem Brandverhalten

Teil 1

Klassifizierung mit den Ergebnissen aus den Prüfungen zum Brandverhalten von Baustoffen

Teil 2

Klassifizierung mit den Ergebnissen aus den Feuerwiderstandsprüfungen (ohne Lüftungsanlagen)

Teil 3

Klassifizierung mit den Ergebnissen aus den Feuerwiderstandsprüfungen von Installationsanlagen und deren Bestandteilen (ohne Entrauchungsanlagen)

Teil 4

Klassifizierung mit den Ergebnissen aus den Feuerwiderstandsprüfungen von Anlagen zur Rauchfreihaltung

Teil 5

Klassifizierung mit den Ergebnissen aus den Dachprüfungen bei Feuer von außen

Die Klassifizierungsnormen definieren harmonisierte Verfahren zur Klassifizierung von Bauprodukten und Bauteilen basierend auf den Prüfnormen zur Ermittlung des Brandverhaltens bzw. der Feuerwiderstandsfähigkeit. Bei Anwendung der Normteile wird von der Stelle oder Organisation, die die Klassifizierung vornimmt, ein Klassifizierungsdokument in einer festgelegten Form erstellt, dass der Hersteller zur Kennzeichnung seines Bauproduktes oder Bauteils mit der entsprechenden Klasse vorliegen haben muss.

5.3.1.2 Klassifizierung der Feuerwiderstandsfähigkeit von Bauteilen

Die Entscheidung zur Klassifizierung des Feuerwiderstandes von Bauprodukten, Bauwerken und Teilen davon basiert auf der im Grundlagendokument Brandschutz vorgenommenen Klassenbildung [1; 2; 20; 21; 23]. Die Klassen setzen sich aus Buchstaben und der Angabe der Feuerwiderstandsfähigkeit in Minuten zusammen; die Buchstaben kennzeichnen die Leistungskriterien. Die Tabelle 2 zeigt in einer Übersicht die möglichen

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 2 – 01.10.2008 >>
Feuerwiderstandsklassen von tragenden Bauteilen, welche ab Mai 2010 in der Regel anzuwenden sind.

Tab. 2: Europäische Feuerwiderstandsklassen tragender Bauteile

Tragende Bauteile ohne raumabschließende Funktion

Anwendungsbereich

Wände, Decken, Dächer, Balken, Stützen, Balkone, Treppen, offene Gänge

Klassifizierung:

R

15

20

30

45

60

90

120

180

240

360

Tragende Bauteile mit raumabschließender Funktion

Anwendungsbereich

Wände, Brandwände, Wände mit Begrenzung des Strahlungsdurchtritts W (bisher nicht üblich)

Klassifizierung:

RE

 

20

30

 

60

90

120

180

240

 

REI

15

20

30

45

60

90

120

180

240

 

REI-M

 

 

30

 

60

90

120

180

240

 

REW

 

20

30

 

60

90

120

180

240

 

Die Festlegung einer Vielzahl von Klassen ist erforderlich, um die unterschiedlichen Sicherheits- und Schutzniveaus in den Mitgliedstaaten darstellen zu können. Jeder Mitgliedstaat kann entsprechend dem Verwendungszweck aus dem Angebot diejenigen Klassen auswählen, die zur Erfüllung seiner Brandschutzanforderungen erforderlich sind, d.h. es besteht z.B. keine Notwendigkeit, in Deutschland die Klasse R360 einzuführen, solange es keine entsprechenden Bauteilanforderungen (im Baurecht) gibt.

Hinsichtlich der Feuerwiderstandsfähigkeit von Bauteilen kann man davon ausgehen, dass es für Standardbauteile keine gravierenden Unterschiede zwischen europäischen Minuten und DIN-Minuten geben wird. Diese generelle Einschätzung schließt jedoch nicht aus, dass sich für bestimmte Produkte Unterschiede in ihrer Klassifizierung ergeben können. Die Zuordnung der Klassen zu den Benennungen in den bauaufsichtlichen Verwendungsvorschriften erfolgt getrennt für Bauteile und Sonderbauteile (Tabelle 3 und 4).

Die Tragfähigkeit R ist die Fähigkeit des Bauteils, unter bestimmten Voraussetzungen ohne Verlust der Standsicherheit der Brandbeanspruchung für eine Zeitdauer zu widerstehen. An tragende Bauteile ohne raumabschließende Funktion bestehen Brandschutzanforderungen nur hinsichtlich ihrer Tragfähigkeit. Anforderungen an das Brandverhalten von Baustoffen können zusätzlich bestehen. Die europäischen Klassifizierungen werden in den Schritten 15 / 20 / 30 / 45 / 60 / 90 / 120 / 180 / 240 /

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 10 – 01.10.2008 << >>
360 Minuten vorgenommen. Die Anforderung feuerbeständig wird mit mindestens der Klassifizierung R 90 erfüllt. Bauteile mit der Klassifizierung R 15 oder R 20 können in Deutschland nur verwendet werden, soweit keine Anforderungen an die Feuerwiderstandsfähigkeit bestehen. Bauteile mit den Klassifizierungen R 30 und R 45 sind als feuerhemmend einsetzbar. Raumabschließende tragende Bauteile müssen neben der Tragfähigkeit R auch Anforderungen hinsichtlich des Raumabschlusses E und der Wärmedämmung I erfüllen, damit eine Übertragung von Feuer und Rauch in andere Nutzungseinheiten verhindert wird.

Der Raumabschluss E ist die Fähigkeit eines Bauteils mit raumtrennender Funktion, der Beanspruchung eines nur an einer Seite angreifenden Feuers zur nicht dem Feuer ausgesetzten Seite so zu widerstehen, dass Flammen oder heiße Gase nicht durchtreten und die Entzündung auf der dem Feuer abgekehrten Oberfläche oder in der Nähe befindlicher Materialien verursachen. Die Wärmedämmung I verhindert eine signifikante Übertragung von Wärme, so dass weder die Oberfläche auf der dem Feuer abgewandte Seite noch in der Nähe befindliche Materialien entzündet oder in der Nähe befindliche Personen gefährdet werden. Raumabschließende tragende Bauteile müssen demnach die europäische Klassifizierung REI mit der entsprechenden Feuerwiderstandsfähigkeit aufweisen.

Tab. 3: Zuordnung der Klassen zur Feuerwiderstandsfähigkeit von Bauteilen [Klassen nach DIN 4102] und europäischer Normung

Bauaufs. Benennung

Tragende

Bauteile

Nichttragende Innenwände, Glasbauteile

Nichttragende Außenwände

Selbständ. Unterdecken

 

ohne Raumabschluss

mit Raumabschluss

 

 

 

feuerhemmend

R 30

REI 30

EI 30

E 30 (i→o)**) und EI 30 (i←o)**)

EI 30(a↔b)

 

[F 30]

[F 30]

[F 30]

[W 30]

[F 30 von beiden Richtungen]

hochfeuerhemmend

R 60

REI 60

EI 60

E 60 (i→o)**) und EI 60 (i←o)**)

EI 60(a↔b)

 

[F 60]

[F 60]

[F 60]

[W 60]

[F 60 von beiden Richtungen]

feuerbeständig*)

R 90

REI 90

EI 90

E 90 (i→o)**) und EI 90 (i←o)**)

EI 90(a↔b)

 

[F 90]

[F 90]

[F 90]

[W 90]

[F 90 von beiden Richtungen]

Feuerwiderstandsdauer 120 Min.

R 120

REI 120

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 4 – 01.10.2008 << >>

 

[F 120]

[F 120]

Brandwand

REI-M 90

EI-M 90

*) Nach § 26 Abs. 2 MBO (in den wesentlichen Teilen aus nichtbrennbaren Baustoffen).
**) i < > o: von innen (in) nach außen (out) und umgekehrt.

Tragende Brandwände müssen neben den Anforderungen an die Tragfähigkeit, den Raumabschluss und die Wärmedämmung zusätzlich Anforderungen hinsichtlich des Widerstandes gegen mechanische Beanspruchung M erfüllen. Außerdem müssen sie aus nichtbrennbaren Baustoffen bestehen. Der Widerstand M ist die Fähigkeit eines Bauteils, einer Stoßbeanspruchung zu widerstehen. Diese kann entstehen, wenn ein anderes Bauteil seine Tragfähigkeit im Brandfall verliert und eine Stoßbeanspruchung auf das betroffene Bauteil verursacht. Die europäische Klassifizierung sieht die Klassen REI-M 30 / 60 / 90 / 120 / 180 / 240 vor. Da in Deutschland Brandwände feuerbeständig sein müssen, ist mindestens die Klasse REI-M 90 zu erfüllen.

Die Erfüllung der bauaufsichtlichen Anforderungen hinsichtlich des Brandverhaltens der verwendeten Baustoffe ist mittels der Klassen zum Brandverhalten nach Tabelle 4 zusätzlich nachzuweisen. Denn Bauteile werden zusätzlich zu ihrer Feuerwiderstandsfähigkeit nach dem Brandverhalten ihrer Baustoffe unterschieden in

  • Bauteile aus nichtbrennbaren Baustoffen,

  • Bauteile, deren tragende und aussteifende Teile aus nichtbrennbaren Baustoffen bestehen und die bei raumabschließenden Bauteilen zusätzlich eine in Bauteilebene durchgehende Schicht aus nichtbrennbaren Baustoffen haben,

  • Bauteile, deren tragende und aussteifende Teile aus brennbaren Baustoffen bestehen und die allseitig eine brandschutztechnisch wirksame Bekleidung aus nichtbrennbaren Baustoffen (Brandschutzbekleidung) und Dämmstoffe aus nichtbrennbaren Baustoffen haben,

  • Bauteile aus brennbaren Baustoffen.

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Tab. 4: Zuordnung der Klassen zum Brandverhalten von Bauprodukten (ausgenommen Bodenbeläge) nach [19]

Bauaufsichtliche Anforderung

Zusatzanforderungen

Europäische Klasse nach DIN EN 13501-1

Klasse nach DIN 4102-1

 

kein Rauch1)

kein brenn. Abfallen/Abtropfen

 

 

Nichtbrennbar

x

x

A1

A1

 

x

x

A2 – s1 d0

A2

Schwerentflammbar

x

x

B, C – s1 d0

B12)

 

 

x

B, C – s3 d0

 

 

x

 

B, C – s1 d2

 

 

 

 

B, C – s3 d2

 

Normalentflammbar

 

x

D – s3 d0
E

B22)

 

 

 

D – s3 d2

 

 

 

 

E – d2

 

Leichtentflammbar

 

 

F

B3

1) Vernachlässigbare Rauchentwicklung.
2) Angaben über hohe Rauchentwicklung und brennendes Abtropfen/Abfallen im bauaufsichtlichen Verwendbarkeitsnachweis und in der Kennzeichnung. Zusatzkriterien:
s (Smoke) – Anforderungen an die Rauchentwicklung,
d (Droplets) – Anforderungen an brennendes Abtropfen/Abfallen

5.3.1.3 Einflüsse auf den Feuerwiderstand von Bauteilen

Das Brandverhalten bzw. die Feuerwiderstandsdauern von Bauteilen hängen im Wesentlichen von folgenden Einflussgrößen ab:

  • verwendeter Baustoff bzw. Baustoffverbund,

  • Bauteilabmessungen (Querschnittsabmessungen, Schlankheit),

  • bauliche Ausbildung (Anschlüsse, Auflager, Verbindungsmittel, Halterungen, Fugen, Befestigungen, …),

  • statisches System (statisch bestimmte oder unbestimmte Lagerung, einachsige oder zweiachsige Beanspruchung, Einspannung, …),

  • Ausnutzungsgrad der Festigkeiten der verwendeten Baustoffe infolge äußerer Lasten bzw. Einwirkungen,

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  • Anordnung von Bekleidungen (Verputz, Platten, Dämmschichtbildern,

Die Feuerwiderstandsdauer der Bauteile wird unter dem Brandmodell des Vollbrandes geprüft, der eine Vielzahl der hier in Betracht stehenden Brände abdeckt. Weltweit wird hierfür die in der ISO R 834 festgelegte Einheitstemperaturzeitkurve (ETK) verwendet, die auch in die europäische Normung aufgenommen wurde (siehe Abbildung 1: Einheitstemperaturzeitkurve (ETK) nach DIN EN 1363-1 und ISO R 834 und DIN 4102 Teil 2 nach [4] und [10]).

Abb. 1: Einheitstemperaturzeitkurve (ETK) nach DIN EN 1363-1 und ISO R 834 und DIN 4102 Teil 2 nach [4] und [10]

Die Einheitstemperaturzeitkurve (ETK) wurde im Wesentlichen aus Wohnungsbränden abgeleitet, wobei die Phase der Brandentstehung und -ausbreitung nicht betrachtet, sondern lediglich der Zeitraum vom Beginn des Vollbrandes bis hin zum vollentwickelten Schadenfeuer in Rechnung gestellt wird. Die ETK wurde in den 20er Jahren vor allen in den USA anhand von Versuchen mit Holzmöbeln und -krippen entwickelt und wird formelmäßig gemäß

T–T0 = 345log(8t+1)

Gl. (1)

beschrieben, darin sind:

T

Brandraumtemperatur in ˚C

T0

Brandraumtemperatur bei Versuchsbeginn in ˚C

t

Prüfbranddauer in min

Die europäische ETK entspricht genau der angegebenen Gl. (1), allerdings wird die Brandraumtemperatur nicht mehr gemäß DIN 4102-2 mit Mantelthermoelementen, sondern mit einem Plattenthermometer gemes-

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 7 – 01.10.2008 << >>
sen, welches nicht so empfindlich ist wie Mantelthermeoelemente, so dass zu Beginn der Brandversuche über den Brenner mehr Energie zugeführt werden muss, um die Temperatur T nach Gl. (1) einhalten zu können. Im Endeffekt bedeutet dies, dass die Beanspruchung der Bauteile in den ersten 20 min Prüfbranddauer größer ist, als in einem Brandversuch nach DIN 4102-2. Für F30-Bauteile ist die Brandprüfung also etwas schärfer als früher, bei F90-Bauteilen spielen die Änderungen am Temperaturmessfühler oberhalb von 20 min Branddauer praktisch keine Rolle mehr.

Die Feuerwiderstandsdauer von Bauteilen ist die Zeitdauer in Minuten, während der die Probekörper beim Brandversuch die in der entsprechenden europäischen Norm, z.B. DIN EN 1365-1 bis 4 für tragende Bauteile und DIN EN 1364-1 und -2 für nichttragende Bauteile, angeführten Anforderungen erfüllen, d.h. dass die Bauteile den Brandeinwirkungen ausreichend Widerstand leisten. Entsprechend den in Brandversuchen ermittelten Feuerwiderstandsdauern in Minuten erfolgt die Einreihung in die zugehörigen Feuerwiderstandsklassen [4; 5; 6] bzw. [20; 21; 23].

Die Versagenskriterien der Bauteile sind je nach der vom Bauteil erwarteten Schutzwirkung, z.B. Tragfähigkeit, Raumabschluss und Wärme- oder Strahlungsdurchgang in den zugehörigen Prüfnormen, z.B. DIN EN 1363 ([10] bis [12]), DIN EN 1364 ([17], [18]) und DIN EN 1365 ([13] bis [16]) festgelegt. Die zu klassifizierenden Bauteile müssen entsprechend der angestrebten Feuerwiderstandsklasse die angegebenen Prüfkriterien erfüllen, d.h., ein feuerhemmendes Bauteil muss im Brandversuch die entsprechenden Prüfkriterien in dem Zeitraum von t ≤ 30 bis < 60 min erfüllen, ein feuerbeständiges Bauteil entsprechend von t = 90 bis < 120 min. Die prinzipielle Vorgehensweise bei der Ermittlung der europäischen Brennbarkeits- und Feuerwiderstandsklassen ist auf dargestellt.

Die Feuerwiderstandsdauer wird ganz wesentlich vom Baustoffverhalten und von bauteilspezifischen Einflüssen bestimmt. Abgesehen von dem reinen Abbrandverhalten von brennbaren Konstruktionsbaustoffen, z.B. von Holz oder Holzwerkstoffen, bestimmt das mechanische Hochtemperaturverhalten der Baustoffe das Versagen. Bei Stahlbauteilen sinken mit steigender Temperatur die Festigkeitswerte, bis sie bei der spannungsabhängigen Versagenstemperatur (kritische Stahltemperatur) die Werte der im Brandfall vorhandenen Spannung erreichen und ihre Tragfähigkeit verlieren. Durch das temperaturabhängige Absinken des E-Moduls treten dabei u.a. wachsende Verformungen und Plastizierungen auf, welche ggf. zum Stabilitätsversagen führen.

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 8 – 01.10.2008 << >>

Abb. 2: Ermittlung der Brennbarkeit und des Feuerwiderstandes nach europäischen Klassen

Bei Bauteilen aus oder mit hydraulischen Bindemitteln (Mörtel, Beton) tritt mit steigenden Temperaturen ein Festigkeitsverlust durch die Dehydratation des Zements ein; auch die Zuschlagstoffe im Beton verlieren je nach ihrer mineralischen Struktur bei bestimmten Temperaturen an Festigkeit. Bei Stahlbetonbauteilen ist der temperaturabhängige Verlust der Zugfestigkeit bzw. Streckgrenze der Bewehrungsstähle maßgebend für das Versagen. Bei Mauerwerk tritt das Versagen durch die Querschnittsminderung infolge der temperaturabhängigen Zermürbung der Mauersteine, der Dehydratation des Mörtels und eventuell durch Stabilitätsverlust ein.

Die Abmessungen der in Betracht stehenden Bauteile haben insofern Einfluss auf die Feuerwiderstandsdauer, als der nicht verbrannte bzw. nicht entfestigte Querschnittsrest die Aufgaben der Tragfähigkeit oder des

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Raumabschlusses zu übernehmen hat; somit steigt im Allgemeinen auch die Feuerwiderstandsdauer der Bauteile mit zunehmenden Abmessungen. Schlanke Bauteile sind insoweit empfindlich gegen Feuerangriff und müssen evtl. durch brandbeständige Bekleidungen o.Ä. gegen den Verlust der Tragfähigkeit zusätzlich geschützt werden.

5.3.1.4 Nachweis der Feuerwiderstandsklasse

Grundlagen

Prinzipiell stehen zum Nachweis des Brandverhaltens von Bauteilen folgende Methoden zur Verfügung:

  1. a)

    Verwendung eines Bauteilkataloges (z.B. nach Eurocode oder DIN 4102 Teil 4 + Änderung A1: 2004-11),

  2. b)

    Durchführung einer normativen Prüfung (z.B. nach EN 1364-1 oder -2),

  3. c)

    Erstellung eines Gutachtens (anhand vorliegender Prüfergebnisse),

  4. d)

    Durchführung einer realen Bauteilprüfung (Großversuch),

  5. e)

    Berechnung des Bauteilverhaltens im Normbrand (z.B. nach Eurocode),

  6. f)

    Berechnung des Bauteilverhaltens aufgrund des zu erwartenden Brandverlaufes (Anwendung ingenieurmäßiger Verfahren, z.B. nach Eurocode 1 bis 6).

Für den Nachweis der Feuerwiderstandsklasse kommen in Deutschland im Allgemeinen nur die Methoden a) bis c) zur Anwendung. Die Methode d) scheidet aus Kostengründen aus; Berechnungen gemäß e) und f) werden von den Behörden in Einzelfällen zunehmend anerkannt. In anderen europäischen Staaten werden die Ergebnisse rechnerischer Methoden schon seit längerem angewendet. Mit der Herausgabe der Eurocodes 1 bis 6 wurde dem Bemühen Rechnung getragen, die theoretischen Methoden bzw. rechnerischen Nachweise für tragende Bauteile europaweit zu vereinheitlichen.

Die in DIN 4102 Teil 4/+Änderung A1:2004-11 aufgeführten Bauteile sind ohne weitere Nachweise in die dort angegebenen Feuerwiderstandsklassen eingestuft [6]. Für andere Bauteile, die nicht genormt sind oder keine bauaufsichtliche Zulassung haben, muss die Feuerwiderstandsklasse durch Versuche nach den o.g. europäischen Normen (z.B. EN 1365-2) nachgewiesen werden. Als Nachweis des Brandverhaltens dient der Prüfbericht über die normative Prüfung evtl. in Verbindung mit einem nationalen Anhang, welcher allerdings nicht das allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnis nach dem deutschen, bauaufsichtlichen Verfahren ersetzt. Im bauaufsichtlichen Genehmigungsverfahren werden nur Zeugnisse von dafür besonders bestimmten Prüfinstituten (amtliche Prüfstellen) anerkannt. Gemäß den zugehörigen Klassifizierungsberichten nach DIN EN 13501-2, -3 und -5 ist die erreichte Feuerwiderstandsklasse ausgewiesen. Für die

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 10 – 01.10.2008 << >>
Klassifizierung von Bauteilen ist insbesondere die DIN EN 13501-2 von Bedeutung.

Bei Sonderbauteilen, aber auch bei neuartigen Hilfsstoffen, wie z.B. bei Dämmschichtbildnern, reicht für den Nachweis der Brauchbarkeit in vielen Fällen der Brandversuch allein nicht aus. In diesen Fällen ist der Nachweis durch eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung des Deutschen Instituts für Bautechnik, Berlin, oder in Form der Zustimmung im Einzelfall durch die für das Bauvorhaben zuständige oberste Bauaufsichtsbehörde zu führen. Die Zulassung oder die Zustimmung im Einzelfall basieren auf Brandversuchen, setzen aber noch zusätzliche, auf das jeweilige Problem zugeschnittene Zusatzversuche voraus. Die Notwendigkeit eines besonderen Nachweises betrifft z.B. folgende Fälle:

  • Beschichtungen, Folien und ähnliche Schutzschichten, die erst durch eine Temperaturbeanspruchung wirksam werden (z.B. dämmschichtbildende Brandschutzbeschichtungen),

  • Verglasungen der Feuerwiderstandsklasse EI oder E, die erst durch eine Temperaturbeanspruchung ihre Brandschutzwirkung erreichen,

  • Putzbekleidungen, die brandschutztechnisch notwendig sind und die nicht durch Putzträger (Rippenstreckmetall, Drahtgewebe o.Ä.) am Bauteil gehalten werden,

  • Unterdecken und Wände als Begrenzungen von Rettungswegen, wenn diese eine Konstruktionseinheit bilden,

  • nicht genormte Bauarten von Feuerschutzabschlüssen und von Abschlüssen in feuerbeständigen Fahrschachtwänden,

  • Abschottungen gegen eine Brandübertragung durch gebündelte elektrische Leitungen und durch Rohrleitungen aus brennbaren Baustoffen mit lichten Durchmessern von mehr als 50 mm bei Durchführung durch Bauteile, die raumabschließend und mindestens feuerbeständig sein müssen.

Brandversuche nach DIN EN 1363-1 und -2 – Versuchseinrichtungen, Probekörper, alternative Verfahren

Die für Normalbrandversuche verwendeten Prüföfen (Brandkammern) sollen sich in geschlossenen Räumen (Prüfräumen) befinden. Ist dies nicht möglich, sind die Probekörper gegen Witterungseinflüsse zu schützen. Die Prüföfen sind den Bauteilen entsprechend auszubilden, d.h. man unterscheidet Deckenöfen, Wandöfen, Stützenöfen und Sonderöfen. Die Prüföfen sind u.a. aus Feuerfestmaterialien gemauert und werden mit Heizöl El nach DIN 51 603-1 oder Dieselkraftstoff nach DIN 51 601 beheizt. In anderen EU-Staaten wird auch Erdgas als Heizmaterial verwendet.

Die zu prüfenden Bauteile müssen hinsichtlich ihrer Abmessungen, ihrer Konstruktion, ihres Werkstoffes, ihrer Ausführungs- und Einbauart sowie ihrer Befestigung der praktischen Verwendung entsprechen. Sie sind daher dem praktischen Verwendungsfall entsprechend z.B. mit Installationen,

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Leitungen, Steckdosen, Dübeln, Durchbrüchen, Fenster- oder Türstöcken zu versehen; deren Anordnung hat so zu erfolgen, dass ein möglicher ungünstiger Einfluss auf das Brandverhalten beim Versuch erkennbar wird. Wände sind einschließlich ihrer Konstruktionsfugen zu prüfen. Bei asymmetrischem Aufbau sind sie auf ihrer ungünstigeren Seite dem Feuer auszusetzen und im Zweifelsfall von jeder Seite dem Brandversuch zu unterziehen.

Zum Zeitpunkt der Prüfung müssen die Festigkeit und der Feuchtegehalt des Probekörpers annähernd dem Zustand entsprechen, der bei der üblichen Verwendung zu erwarten ist. Der Probekörper darf vorzugsweise erst dann geprüft werden, wenn er sich nach einer Lagerung in Umgebungsluft von 50 % relativer Feuchte bei einer Temperatur von 23 ˚C im Gleichgewichtszustand befindet. Falls die Konditionierung des Probekörpers davon abweicht, muss dies im Prüfbericht eindeutig angegeben werden.

Bauteile aus Beton oder Mauerwerk oder Probekörper, die Betonteile enthalten, dürfen erst geprüft werden, nachdem sie für die Dauer von mindestens 28 Tagen konditioniert wurden. Für Massivkonstruktionen, z.B. massive Betonbauteile, die große Mengen an Feuchte enthalten können, kann eine sehr lange Zeitspanne bis zum Austrocknen erforderlich sein. Derartige Probekörper dürfen geprüft werden, nachdem die relative Feuchte an relevanten Stellen des Probekörpers 75 % erreicht hat. Wenn diese relative Feuchte von 75 % nicht innerhalb einer angemessenen Zeitspanne erreicht werden kann, ist der Feuchtegehalt zum Zeitpunkt der Prüfung zu messen und anzugeben.

Wenn Bauteile nicht in jenen Abmessungen oder Lagerungsverhältnissen geprüft werden können, die der praktischen Verwendung entsprechen, sind als Probekörper Vergleichsbauteile herzustellen, die frei drehbar gelagert und ungefähr in den Abmessungen (Lichtweiten) gemäß Tabelle 5 dem Brand ausgesetzt werden müssen. Bei Übertragung der Versuchsergebnisse von den Vergleichskörpern auf die Originalbauteile sind die im eingebauten Zustand möglichen Einflüsse zu berücksichtigen, die auf die Originalbauteile infolge der tatsächlichen Abmessungen und Lagerungsverhältnisse wirken können. Konstruktion und Lagerung von Vergleichskörpern sollte daher den Originalbauteilen möglichst nahe kommen.

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Tab. 5: Abmessungen (Lichtweiten) von Vergleichsbauteilen bei Brandversuchen

Prüfung von

Abmessungen

tragenden Wänden und Zwischenwänden

2,0 m 2,5 m (Breite Höhe)

auf einachsige Biegung beanspruchten Deckenkonstruktionen

2,0 m 4,0 m (Breite Länge)

auf zweiachsige Biegung beanspruchten Deckenkonstruktionen

4,0 m 4,0 m (Breite Länge)

Treppen, Balken und Unterzügen

4,0 m (Länge)

Stützen und Pfeilern

3,0 m (Höhe)

Durchführung von Brandversuchen

Während des Brandversuchs muss die mittlere Temperatur in der Brandkammer gemäß der Einheitstemperaturkurve (Abbildung 1: Einheitstemperaturzeitkurve (ETK) nach DIN EN 1363-1 und ISO R 834 und DIN 4102 Teil 2 nach [4] und [10]) ansteigen. Die prozentuale Abweichung (de) der Kurvenfläche der mittleren Temperatur, die von den festgelegten Thermoelementen des Prüfofens als Funktion der Zeit aufgezeichnet wird, darf gegenüber der Fläche der Einheits-Temperaturzeitkurve die folgenden Werte nicht überschreiten:

de = 15 % für 5 min < t = 10 min

de = (15 – 0,5(t – 10)) % für 10 min < t = 30 min

de = (5 – 0,083(t – 30)) % für 30 min < t = 60 min

de = 2,5 % für t > 60 min

Die Abweichung de errechnet sich aus Gl. (2):

de =

A – AS

1100

Gl. (2)

AS

de

die prozentuale Abweichung von der integrierten ETK-Fläche

A

die Fläche unterhalb der tatsächlichen mittleren Ofen-Temperaturzeitkurve

AS

die Fläche unterhalb der Einheits-Temperaturzeitkurve

t

die Zeit in Minuten

Alle Flächen sind nach dem gleichen Verfahren, d.h. durch Summierung der Flächen in Zeitabständen von nicht mehr als 1 min und jeweils vom Zeitpunkt null ausgehend, zu berechnen. Nach den ersten 10 min der Prüfung darf von keinem Thermoelement die aufgezeichnete Temperatur von der entsprechenden Temperatur der Einheits-Temperaturzeitkurve um mehr als 100 ˚C abweichen.

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Tab. 6: Temperaturwerte der Einheitstemperaturkurve nach DIN EN 1363-1

t (min)

0

5

10

15

30

60

90

120

180

Tt-T0 (K)

0

556

659

718

821

925

986

1029

1090

Die Temperaturen in der Brandkammer sind mit einem Platten-Thermometer zu messen, das Platten-Thermometer besteht aus einer gefalteten Stahlplatte, einem an dieser Platte befestigten Thermoelement und einer Wärmedämmung. Die zur Messung der Ofentemperatur verwendeten Platten-Thermometer müssen so verteilt werden, dass eine zuverlässige Angabe der mittleren Temperatur in der Nähe des Probekörpers erhalten wird. Die Anzahl und die Lage der Platten-Thermometer sind für jede Bauteilart in dem entsprechenden Prüfverfahren festgelegt. Zu Beginn der Prüfung müssen die Platten-Thermometer (100 50) mm von der beflammten Seite der Prüfkonstruktion entfernt sein, und sie müssen bei der Prüfung möglichst in diesem Abstand gehalten werden.

Der Ofendruck wird überwacht und so geregelt, dass 5 min nach Beginn der Prüfung der Druck 5 Pa erreicht wird, der für das bestimmte zu prüfende Bauteil festgelegt ist, und nach 10 min der Druck 3 Pa erreicht wird, der für das bestimmte zu prüfende Bauteil festgelegt ist.

Werden keine Anforderungen an die Wärmedämmung für den Probekörper gestellt, werden auf der unbeflammten Seite keine Thermoelemente angebracht. Wird eine Beurteilung nach dem Wärmedämmkriterium gefordert (z.B. ?T ≤ 140 K), werden Oberflächen-Thermoelemente (Scheiben-Thermoelemente) auf der unbeflammten Seite angebracht, um den mittleren und den maximalen Temperaturanstieg zu messen. Genauere Angaben zum Anbringen von Thermoelementen auf der unbeflammten Seite sind in den entsprechenden Prüfnormen angegeben. Die Messung der mittleren Temperatur auf der unbeflammten Seite hat den Zweck, das allgemeine Wärmedämmvermögen des Probekörpers zu bestimmen, wobei einzelne Temperaturspitzen ignoriert werden. Der mittlere Temperaturanstieg auf der unbeflammten Seite beruht demzufolge auf Messungen mit Oberflächenthermoelementen, die in der Mitte oder in Nähe der Mitte des Probekörpers und in der Mitte oder in Nähe der Mitte jeder Viertelfläche angebracht sind.

Um zu beurteilen, ob der Raumabschluss gewahrt ist, wird ein Wattebausch aus neuen, unbehandelten, ungefärbten und weichen Baumwollfasern ohne Faserzusätzen mit einer Dicke von 20 mm und einer Fläche von 100 mm 100 mm sowie einer Masse von 3 g bis 4 g verwendet. Zum Gebrauch wird der Wattebausch in einem mit angemessen langem Handgriff versehenen Drahtrahmen befestigt. Sofern in den entsprechenden Prüfverfahren nichts anderes ausgesagt wird, muss der Raumabschluss von entsprechenden Bauteilen während der Prüfung durch Wattebausche, Spaltlehren und durch Überwachung des Probekörpers auf anhaltende Flammenbildung untersucht werden. Der Wattebausch wird mittels Rahmen, in dem er befestigt ist, für die Dauer von höchstens 30 s oder bis zur Entzündung des Wattebauschs (definiert als Glimmen oder Entflammen)

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an die Oberfläche des Probekörpers gehalten. Ein Verkohlen des Wattebauschs ohne Entflammen oder Glimmen ist zu vernachlässigen. Es dürfen geringfügige Lagekorrekturen vorgenommen werden, um die maximalen Auswirkungen der heißen Gase zu erzielen.

Bei Prüfungen unter Belastung ist die Last so anzuordnen, dass sie während der Dauer der Prüfung konstant bleibt, ohne den Temperaturanstieg im Probekörper und seine Verformung wesentlich zu behindern. Sie ist so zu bemessen, dass in den Traggliedern, unter Zugrundelegung anerkannter Bemessungsverfahren, in der Regel die zulässigen Spannungen bzw. Schnittgrößen auftreten. An belasteten Probekörpern sind die Verformungen zu messen. Abbildung 3 zeigt beispielhaft den Einbau einer Stahlträgerdecke mit abgehängter Unterdecke in einer Brandkammer. Die Abbildung 4: Schematischer Querschnitt durch den Stützenprüfstand im Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz der TU Braunschweig zeigt den Aufbau eines Prüfstandes zur Ermittlung der Brandwiderstandsdauer an Pfeilern und Stützen. Die Bauteile sind vierseitig beflammt und werden unter Gebrauchslast geprüft.

Abb. 3: Stahlträgerdecke mit abgehängter Unterdecke (Maßangaben in mm)

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 15 – 01.10.2008 << >>

Abb. 4: Schematischer Querschnitt durch den Stützenprüfstand im Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz der TU Braunschweig

5.3.1.5 Bauteile mit genormter Feuerwiderstandsklasse

Vorbemerkungen

Für Bauteile, die in DIN 4102 Teil 4:1994-03/+A1:2004-11 angeführt sind, ist ein Nachweis über den Feuerwiderstand derzeit nicht erforderlich. Voraussetzung hierfür ist, dass bei der Berechnung, Konstruktion und Ausführung die Bestimmungen der einschlägigen einschließlich zugehöriger europäischer Normen eingehalten werden. Für Bauteile, die im Teil 4 bzw. in der Änderung A1 zum Teil nicht angeführt sind, ist das Brandverhalten durch Brandversuche nach den eingeführten europäischen Normen von einer akkreditierten Prüfstelle nachzuweisen. Die Klassifizierung gilt, wenn nichts anderes festgelegt ist, für statisch bestimmt gelagerte Bauteile. Statisch unbestimmt gelagerte Massivbauteile weisen bei gleichen Abmessungen in der Regel eine höhere Feuerwiderstandsdauer auf.

Bei der Beurteilung des Brandverhaltens einer Tragkonstruktion ist im Anwendungsfall stets auch das Verhalten der Gesamtkonstruktion bzw. des ganzen Bauwerkes zu beachten; insbesondere sind die Ausdehnungen und

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 16 – 01.10.2008 << >>
die sich daraus ergebenden Verschiebungen und Spannungserhöhungen sowie die entstehenden Zwängungen zu berücksichtigen. Das heißt im Klartext, auch ein klassifiziertes Bauteil, kann bei ungünstiger Anordnung innerhalb einer Konstruktion den zugeordneten Feuerwiderstand eventuell gar nicht leisten. Dieser Umstand ist bei höheren Feuerwiderstandsklassen von besonderer Bedeutung [3; 5].

Sofern die Auswirkungen von Ausdehnungen nicht durch andere geeignete Maßnahmen vermieden werden können (z.B. Gleitlager), sind Dehnfugen im Abstand von höchstens 30 m voneinander anzuordnen. Die Fugenbreiten sollen mindestens 1/1200 des Fugenabstandes betragen. Bei den Brandwiderstandsklassen F 90 und F 180 ist die Fugenbreite mit mindestens 1/600 des Fugenabstandes anzunehmen.

Klassifizierung nach DIN 4102-4/+A1:2004-11 bzw. DIN 4102-22:2004-11

Die DIN 4102-4 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen – Zusammenstellung und Anwendung klassifizierter Baustoffe, Bauteile und Sonderbauteile –, wurde im März 1994 neu herausgegeben. Zwischenzeitlich ist die europäische Normung weit voran geschritten, so dass die Anwendbarkeit der Norm nicht mehr in allen Fällen gegeben ist. Dieses ergibt sich aus den zwischenzeitlichen Änderungen in den nationalen Bauteilbemessungsnormen nach zulässigen Spannungen bzw. nach dem Traglastverfahren. Um die Anwendbarkeit der DIN 4102-4:1994-03 für die nächste Zeit sicherzustellen, wurde die Änderung DIN 4102-4/+A1:2004-11 herausgegeben. Diese gilt insbesondere für eine Bemessung bei Umgebungstemperatur auf der Basis der Produktbemessungsnormen nach zulässigen Spannungen bzw. nach dem Traglastverfahren. Die Norm gibt darüber hinaus weitere allgemeine Korrekturen und Berichtigungen zur DIN 4102-4:1994-03.

Für den brandschutztechnischen Nachweis nach einer Berechnung bei Umgebungstemperatur nach den nationalen Produktbemessungsnormen auf der Basis von Teilsicherheitsbeiwerten sind in DIN 4102-22:2004-11: Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen – Anwendungsnorm zu DIN 4102-4 auf der Bemessungsbasis von Teilsicherheitsbeiwerten weitere Festlegungen angegeben. Diese gilt zusammen mit DIN 4102-4:1994-03 und DIN 4102-4/+A1:2004-11. Als Anwendungsnorm enthält DIN 4102-22:2004-11 zusätzliche Festlegungen und Anpassungen zu DIN 4102-4:1994-03/+A1:2004-11, z.B. auch in Form von Tabellenwerten. Für den brandschutztechnischen Nachweis nach europäischen Bemessungsnormen (Eurocode) gilt diese Norm nicht, weil dieses eine Bemessung der Bauteile bei Umgebungstemperatur ebenfalls nach dem entsprechenden Eurocode voraussetzt.

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Klassifizierte Wände – Grundlagen

Grundlagen der Klassifizierung

Das bisherige deutsche Klassifizierungssystem basierend auf der Normenreihe DIN 4102 und das europäische Klassifizierungssystem, sind für eine Übergangszeit gleichwertig und alternativ anwendbar. Der Hersteller oder der Anwender haben während dieser Zeit die Möglichkeit, Nachweise zum Brandverhalten oder zum Feuerwiderstand entweder auf der Grundlage der DIN 4102 oder auf der Grundlage der DIN EN 13501-1 (Brandverhalten) bzw. der DIN EN 13501-2 und DIN EN 13501-3 (Feuerwiderstand) zu führen. Bei Bauprodukten nach einer europäisch harmonisierten Produktnorm oder nach einer europäischen technischen Zulassung, die in der Bauregelliste B aufgeführt sind, gelten die dafür festgelegten Übergangszeiten von 12 bzw. 24 Monaten, beginnend neun Monate nach deren Veröffentlichung, sowie sonstigen Festlegungen. Während der Übergangszeiten können die Produkte entweder nach den bisherigen deutschen Regeln mit dem Ü-Zeichen oder alternativ nach den europäischen technischen Spezifikationen mit dem CE-Zeichen verwendet werden. Nach Ablauf der Übergangszeit dürfen nur noch CE-gekennzeichnete Produkte verwendet werden. Mit Bezugnahme auf die europäische Spezifikation von Produkten ist zu beachten, dass nur die europäisch festgelegten Klassen für das Brandverhalten und den Feuerwiderstand deklariert werden können.

Einheitliche Prüf- und Einbaubedingungen für die Prüfung des Brandverhaltens sind in einigen europäischen Produktspezifikationen noch nicht verbindlich geregelt, so dass der Nachweis vorerst noch den nationalen Regeln, d.h. über eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung oder ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis zu führen ist. Für europäisch nicht geregelte Produkte, die weiterhin für den deutschen Markt nach nationalen Regeln hergestellt werden, sind bisher keine Zeiten für den Übergang von der bisherigen Brandschutzklassifizierung nach DIN 4102 auf eine europäische Klassifizierung nach DIN EN 13501-1, -2, -3 und -5 festgelegt (s. [19], [20], [21], [23]. Der Hersteller hat daher bis auf Weiteres die Option, das Brandverhalten oder den Feuerwiderstand nach europäischen Normen oder wie bisher nach der DIN 4102 zu klassifizieren, sofern die formalen Voraussetzungen dafür gegeben sind.

Wandarten, Wandfunktionen

Aus der Sicht des Brandschutzes wird zwischen nichttragenden und tragenden sowie raumabschließenden und nichtraumabschließenden Wänden unterschieden, vergleiche DIN 1053-1. Die angegebenen Brandschutzklassifizierungen gelten in der Regel nur dann, wenn auch die nichttragenden Wände aussteifender Bauteile in ihrer aussteifenden Wirkung ebenfalls mindestens der entsprechenden Feuerwiderstandsklasse angehören.

Nichttragende Wände sind scheibenartige Bauteile, die auch im Brandfall überwiegend nur durch ihre Eigenlast beansprucht werden und auch nicht der Knickaussteifung tragender Wände dienen; sie müssen aber auf ihre

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 18 – 01.10.2008 << >>
Fläche wirkende Windlasten auf tragende Bauteile, z.B. Wand- oder Deckenscheiben, abtragen.

Tragende Wände sind überwiegend auf Druck beanspruchte scheibenartige Bauteile zur Aufnahme vertikaler Lasten, z.B. Deckenlasten, sowie horizontaler Lasten, z.B. Windlasten.

Aussteifende Wände sind scheibenartige Bauteile zur Aussteifung des Gebäudes oder zur Knickaussteifung tragender Wände, sie sind hinsichtlich des Brandschutzes wie tragende Wände zu bemessen.

Als raumabschließende Wände gelten insbesondere Wände in Rettungswegen, Treppenhauswände, Wohnungstrennwände und Brandwände. Sie dienen zur Verhinderung der Brandübertragung von einem Raum zum anderen. Sie werden nur 1-seitig vom Brand beansprucht. Als raumabschließende Wände gelten ferner Außenwandscheiben mit einer Breite > 1,0 m. Raumabschließende Wände können tragende oder nichttragende Wände sein.

Nichtraumabschließende, tragende Wände sind tragende Wände, die 2-seitig – im Falle teilweiser oder ganz freistehender Wandscheiben – auch 3- oder 4-seitig vom Brand beansprucht werden; siehe auch DIN 4102-2:1977-09, Abschnitt 5.2.5.

Als Pfeiler und kurze Wände aus Mauerwerk gelten Querschnitte, die aus einem oder mehreren ungetrennten Steinen oder aus getrennten Steinen mit einem Lochanteil < 35 % bestehen und nicht durch Schlitze oder Aussparungen geschwächt sind oder deren Querschnittsfläche < 0,10 m2 ist. Gemauerte Querschnitte, deren Flächen < 0,04 m2 sind, sind als tragende Teile unzulässig – siehe auch DIN 1503-1:1996-11, Abschnitt 6.9.1.

Als nichtraumabschließende Wandabschnitte aus Mauerwerk gelten Querschnitte, deren Fläche = 0,10 m2 und deren Breite = 1,0 m ist.

2-schalige Außenwände mit oder ohne Dämmschicht oder Luftschicht aus Mauerwerk sind Wände, die durch Anker verbunden sind und deren innere Schale tragend und die äußere Schale nichttragend ist.

2-schalige Haustrennwände bzw. Gebäudeabschlusswände mit oder ohne Dämmschicht bzw. Luftschicht aus Mauerwerk sind Wände, die nicht miteinander verbunden sind und daher keine Anker besitzen. Bei tragenden Wänden bildet jede Schale für sich jeweils das Endauflager einer Decke bzw. eines Daches.

Stürze, Balken, Unterzüge usw. über Wandöffnungen sind für eine = 3-seitige Brandbeanspruchung zu bemessen.

Die hier (entsprechend DIN 4102-4) angeführten Wandarten sind in Abbildung 5 zum besseren Verständnis in einem fiktiven Grundriss dargestellt. Wegen der brandschutztechnischen Bedeutung sei in diesem Zusammenhang lediglich auf Folgendes hingewiesen: Innenwände, deren Öffnungen nicht durch Feuerschutzabschlüsse (Feuerschutztüren, Ab-

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 19 – 01.10.2008 << >>
schottungen) abgeschlossen sind, sowie Pfeiler und kurze Wandabschnitte werden im Brandfall – dementsprechend auch bei Normprüfungen – mehrseitig (d.h. = 2-seitig) beansprucht: Das Feuer – z.B. entsprechend der Einheits-Temperaturzeitkurve nach DIN 4102-2 – wirkt gleichzeitig auf die freiliegenden Wand- oder Pfeilerseiten ein. Außenwandbereiche zwischen zwei Fensteröffnungen mit einer Wandbreite = 1,0 m gelten definitionsgemäß auch als nichtraumabschließend: Das Feuer, aus zwei benachbarten Fenstern schlagend, umspült den Wandpfeiler. Das ist in der Praxis auch bei Außenwandbreiten > 1,0 m noch der Fall (zumindest teilweise); derartige Außenwände gelten aber als raumabschließend (Abbildung 5).

Abb. 5: Schematischer Gebäudegrundriss mit Beispielen für die entsprechend DIN 4102-4 genannten Wandarten

Die doppelt schraffierte Wand ohne Öffnungen zwischen den dargestellten Gebäudeteilen ist in jedem Fall eine Trennwand. Je nach den örtlichen Gegebenheiten muss sie z.B. als:

  • Wohnungstrennwand,

  • Brandwand oder als

  • Gebäudeabschlusswand – ggf. zweischalig – ausgeführt werden.

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 20 – 01.10.2008 << >>

Nichttragende Außenwände im Sinne von DIN 4102-3 sind raumhohe, raumabschließende Bauteile wie Außenwandelemente, Ausfachungen usw. – im Folgenden kurz Außenwände genannt –, die auch im Brandfall nur durch ihr Eigengewicht beansprucht werden und nicht zur Aussteifung von Bauteilen dienen. Außenwände können aber dazu dienen, die auf ihre Fläche wirkenden Windlasten und andere horizontale Verkehrslasten auf tragende Bauteile, z.B. Wand- oder Deckenscheiben, abzutragen. Zu den nichttragenden Außenwänden zählen auch

  1. a)

    brüstungshohe, nichtraumabschließende, nichttragende Außenwandelemente – im Folgenden kurz Brüstungen genannt – und

  2. b)

    schürzenartige, nichtraumabschließende, nichttragende Außenwandelemente – im Folgenden kurz Schürzen genannt –, die jeweils den Überschlagsweg des Feuers an der Außenseite von Gebäuden vergrößern.

Wanddicken, Wandhöhen

Die in den folgenden Tabellen nach [6] angegebenen Mindestdicken d beziehen sich, so weit nichts anderes angegeben ist, immer auf die unbekleidete Wand oder auf eine unbekleidete Wandschale. Die maximalen Wandhöhen ergeben sich aus den Normen DIN 1055, DIN 1045, DIN 1052, DIN 1053-1 bis -4, DIN 4103-1, -2 und – 4 und DIN 4166.

Der Hinweis im Folgenden bezieht sich auf alle Mindestdicken d des Normabschnittes 4 nach DIN 4102-4, klassifizierte Wände, wobei immer die unbekleidete (ungeputzte) Wand gemeint ist. Sofern Putz als Brandschutzmaßnahme berücksichtigt werden soll, werden in der Norm ()-Werte als Mindestdicke der verputzten Wand angegeben; der Putz muss dann eine bestimmte Qualität aufweisen, worauf noch eingegangen wird.

Bekleidungen, Dampfsperren

Bei den in DIN 4102-4 klassifizierten Wänden ist die Anordnung von zusätzlichen Bekleidungen – Bekleidungen aus Stahlblech ausgenommen –, z.B. Putz oder Verblendung, erlaubt; gegebenenfalls sind bei Verwendung von Baustoffen der Klasse B jedoch bauaufsichtliche Anforderungen zu beachten:

  • Dampfsperren beeinflussen die angegebenen Feuerwiderstandsklassen nicht.

  • Zusätzliche Bekleidungen – z.B. aus optischen Gründen sind bei den in dieser Veröffentlichung behandelten Wänden erlaubt. Bekleidungen aus Stahlblech, die bei Erwärmung große Verformungen erfahren und damit negativ wirkende Zwängungskräfte hervorrufen können, sind jedoch ausgeschlossen. Andere zusätzliche Bekleidungen verlängern die Feuerwiderstandsdauer einer Wand.

Zweischalige Wände

Die Angaben nach DIN 4102-4:1994-03, Tabelle 45, für 2-schalige Brandwände beziehen sich nicht auf den Feuerwiderstand einer einzelnen Wandschale, sondern stets auf den Feuerwiderstand der gesamten 2-schaligen Wand. Stützen, Riegel, Verbände usw., die zwischen den Schalen 2-schaliger Wände angeordnet werden, sind brandschutztechnisch für sich allein zu bemessen. Dies betrifft u.a. 2-schalige Wände bzw. Brandwände, die zwischen den Schalen z.B. Stahlbeton- bzw. Stahlbauteile wie Stützen

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 21 – 01.10.2008 << >>
o.Ä. aufweisen können. Bei 2-schaligen Wänden oder Brandwänden handelt es sich um Sonderbauteile.

Einbauten und Installationen in Wänden

Abgesehen von den Ausnahmen nach den Abschnitten 4.1.6.2 bis 4.1.6.4 der DIN 4102-4 beziehen sich die Feuerwiderstandsklassen der klassifizierten Wände stets auf Wände ohne Einbauten. Zu den Einbauten gehören u.a. Nischen, z.B. Zählernischen und Schlitze, z.B. für Rohre. Sind derartige Einbauten gegeben, muss der Brandschutz gesondert nachgewiesen werden. Bei Verminderung der Wandquerschnitte muss entweder der Restquerschnitt der Wand die nach Norm für nichttragende Wände geforderte Mindestdicke aufweisen, oder der Brandschutz ist durch eine Bekleidung – z.B. durch eine eingebaute Dämmplatte – zu gewährleisten.

Steckdosen, Schalterdosen, Verteilerdosen usw. dürfen bei raumabschließenden Wänden nicht unmittelbar gegenüberliegend eingebaut werden; diese Einschränkung gilt nicht für Wände aus Beton, Porenbeton oder Mauerwerk mit einer Gesamtdicke = Mindestdicke + Bekleidungsdicke = 140 mm. Im Übrigen dürfen derartige Dosen an jeder beliebigen Seite angeordnet werden; bei Wänden mit einer Gesamtdicke < 60 mm dürfen nur Aufputzdosen verwendet werden.

Durch die klassifizierten raumabschließenden Wände dürfen vereinzelt elektrische Leitungen durchgeführt werden, wenn der verbleibende Lochquerschnitt mit Mörtel nach DIN 18550-2 oder Beton nach DIN 1045 vollständig verschlossen wird. Für die Durchführung von gebündelten elektrischen Leitungen sind Abschottungen erforderlich, deren Feuerwiderstandsklasse im Rahmen der Erteilung einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung nachzuweisen ist. Einseitig beanspruchte Wände behalten ihre raumabschließende Wirkung nur dann, wenn alle für Leitungen hergestellten Aussparungen wirkungsvoll verschlossen werden. Unter Leitungen sind dabei sowohl elektrische Leitungen als auch Rohre zu verstehen.

Bei gebündelten elektrischen Leitungen sind Abschottungen erforderlich. Es gibt eine Vielzahl verschiedener, zugelassener Abschottungssysteme mit einer Feuerwiderstandsdauer zwischen 90 und 180 Minuten. Sie bestehen z.B. aus speziellen Mörteln oder Spachtelmassen, Mineralfaserplatten in Verbindung mit Kitten, Anstrichen oder Dämmschichtbildnern, Formsteinen oder Neoprene-Formstücken in Stahlrahmen. Abschottungen dürfen je nach Bauart nur in bestimmten Größen, bei Einhaltung bestimmter Mindestdicken ausgeführt werden. Die Wanddicke muss entweder = 20 oder = 24 cm betragen! Bei dünneren Wänden – es werden auch 11,5 cm dicke Wände zugelassen – sind Sondermaßnahmen, z.B. die Anordnung von sog. Vorschotten einzuhalten. Einzelheiten sind den jeweils gültigen Zulassungsbescheiden zu entnehmen. Eine Übersicht über alle zugelassenen Abschottungssysteme zeigt eine jährlich erscheinende Liste des DIBt.

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 22 – 01.10.2008 << >>

Bei Rohren aus nichtbrennbaren Baustoffen mit Rohrdurchmessern dn = 50 reicht ein Schließen der verbleibenden Lochquerschnitte mit Mörtel oder Beton im Allgemeinen aus. Bei größeren Durchmessern ist der Brandschutz gesondert nachzuweisen. Sofern Rohre aus brennbaren Baustoffen eingebaut werden sollen, sind die Richtlinien für die Verwendung brennbare Baustoffe im Hochbau zu beachten bzw. geprüfte Rohrabschottungen einzubauen, gemäß der Zulassungsbescheide des DIBt über Rohrabschottungen.

Wenn in raumabschließenden Wänden mit bestimmter Feuerwiderstandsklasse Verglasungen der Feuerwiderstandsklassen F oder G eingebaut werden sollen, dürfen nach den Angaben von Abschnitt 4.1.6.4 und Abschnitt 8.4 von DIN 4102-4:1994-03 nur Wände bestimmter Bauarten mit bestimmten Mindestdicken verwendet werden. Außerdem sind bestimmte konstruktive Details – z.B. hinsichtlich der Rahmen aus Holz, Alu, Stahl oder Beton und der Befestigungen – sowie maximal zulässige Scheibengrößen zu beachten. Wände aus Porenbeton müssen = 11,5 cm, in bestimmten Fällen auch = 24 cm dick sein. Einzelheiten sind den jeweils gültigen Zulassungsbescheiden zu entnehmen. Eine Übersicht über alle zugelassenen F- und G-Verglasungen zeigt eine jährlich erscheinende Liste des DIBt.

Wenn in raumabschließenden Wänden mit bestimmter Feuerwiderstandsklasse Feuerschutzabschlüsse (z.B. Türen) eingebaut werden sollen, dürfen nach den Angaben von DIN 4102-4, Abschn. 8.2, nur Wände bestimmter Bauarten mit bestimmten Mindestdicken sowie bestimmten Mindestfestigkeiten verwendet werden; hinsichtlich konstruktiver Details – z.B. über Verankerungen und Befestigungen – sind ebenfalls besondere Bestimmungen zu beachten, siehe u.a. die Zulassungsbescheide des DIBt. Dies gilt ebenfalls für Abschlüsse in Fahrschachtwänden der Feuerwiderstandsklasse F 90.

Die Bestimmungen für Feuerschutzabschlüsse und Abschlüsse in Fahrschachtwänden, die zusätzlich zu den Angaben nach DIN EN 1364-1 beachtet werden müssen, gehen aus den einschlägigen Normen – z.B. aus DIN 18082-1 und -3 – sowie aus Zulassungsbescheiden hervor. Sie geben die Bestimmungen über Abschlüsse aus Holz, Stahl und Verbundkonstruktionen wieder, die als Flügel-, Hub-, Schiebe-, Falt- und ähnliche Türen bzw. Tore mit Größen von 800 mm 800 mm (z.B. Öllagerklappen) bis Breite Höhe = 10 m 4,10 m (z.B. Schiebetore, Rolltore) verwendet werden. Die Feuerwiderstandsklassen reichen von T 30 bis T 120 bzw. EI 30 bis EI 120.

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 23 – 01.10.2008 << >>

5.3.1.6 Klassifizierte Massivbauteile aus Stahlbeton und Mauerwerk

Stahlbetonwände und -stützen

Die im Folgenden angegebenen Mindestwanddicken d beziehen sich immer auf die unbekleidete Wand oder Wandschale. Die Wandhöhen entsprechen den Werten nach DIN 1045. Zusätzliche Bekleidungen oder Verblendungen aus Putz o.Ä. sind stets erlaubt, wenn diese aus nichtbrennbaren Baustoffen bestehen, Dampfsperren beeinflussen die angegebenen Feuerwiderstandsklassen nicht. In der nachstehenden Tabelle 7 sind die erforderlichen Wanddicken und Achsabstände der Längsbewehrung u und Überdeckungen c in Wandbereichen angegeben.

Durch diese Wände dürfen vereinzelt elektrische Leitungen durchgeführt werden, wenn der verbleibende Lochquerschnitt mit Mörtel nach DIN 18550 Teil 2 oder Beton DIN 1045 vollständig verschlossen wird. Wenn in raumabschließenden Wänden mit bestimmter Feuerwiderstandsklasse Verglasungen oder Feuerschutzabschlüsse mit definierter Feuerwiderstanddauer eingebracht werden sollen, so ist deren Eignung in Verbindung mit der Wand nach DIN EN 1364-1 [17] nachzuweisen. Weitere Eignungsnachweise sind eventuell erforderlich, z.B. im Rahmen einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung.

Hinsichtlich der Schlankheit und der Dicke tragender Wände sind die einschlägigen Normen zu beachten. Für nichttragende F 90- und F 180-Wandbauteile ist eine Schlankheit von höchstens h: d = 25: 1 zulässig. Beispiele für Wandausführungen aus Beton und für Stahlbetonwände gemäß DIN 4102 Teil 4 zeigt die nachstehende Tabelle 7. Das erforderliche Achsmaß u ist je nach der Bewehrungsanordnung durch die konstruktiv erforderliche Stahlüberdeckung (Korrosionsschutz) und dem zusätzlichen halben Bewehrungsdurchmesser sowie dem eventuell vorhandenen Bügeldurchmesser gegeben, d.h. u ist stets größer c.

Bei tragenden Wänden gelten die Angaben nach Tabelle 7 jedoch nicht für Wände mit einer Breite b = 0,4 m bzw. = 5d, wobei d die nach Tabelle 7 brandschutztechnisch notwendige Dicke ist. Derartige Wände sind wie Stützen zu bemessen. Hinsichtlich des Ausnutzungsfaktors α1 gilt Abschnitt 3.13.2.2 nach DIN 4102-4:1994-04 sinngemäß.

Fugen zwischen Fertigteilen müssen so mit Mörtel nach DIN 1053 Teil 1, oder Beton nach DIN 1045 ausgefüllt sein, dass die Mörtel- oder Betontiefe der Mindestwanddicke nach Tabelle 7 entspricht. Kanten dürfen unberücksichtigt bleiben, wenn die Fasung = 3 cm bleibt. Bei Fasung > 3 cm ist die Mindestwanddicke auf den Endpunkt der Fasung zu beziehen. Bei Fugen mit Nut- und Federausbildung genügt eine Vermörtelung der Fugen in den äußeren Wanddritteln. Fugen mit einer Mineralfaser-Dämmschicht müssen den Angaben von Bild 21, Ausführung 3a) oder 3b der DIN 4102-4:1994/04 entsprechen. Die Fasungen und Anschlüsse von Mineralfaser-Dämmschichten dürfen mit Fugendichtstoffen nach DIN EN 26927 geschlossen werden.

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 24 – 01.10.2008 << >>

Tab. 7: Tragende und nichttragende raumabschließende Beton- und Stahlbetonwände aus Normalbeton bei einseitiger Brandbeanspruchung nach [6]

Konstruktionsmerkmale

Feuerwiderstandsklasse-Benennung

F 30-A

F 60-A

F 90-A

F 120-A

F 180-A

Unbekleidete Wände
zulässige Schlankheit =
Geschosshöhe/Wanddicke = hs/d

nach DIN 1045

Mindestwanddicke d in mm bei

  • nichttragenden Wänden

801)

901)

1001)

120

150

  • tragenden Wänden

Ausnutzungsfaktor α1 = 0,1
Ausnutzungsfaktor α1 = 0,5
Ausnutzungsfaktor α1 = 1,0

801
1001)
120

901)
1101)
130

1001)
120
140

120
150
160

150
180
210

Mindestachsabstand u in mm der Längsbewehrung bei

  • nichttragenden Wänden

10

10

10

10

35

  • tragenden Wänden bei einer Beanspruchung nach DIN 1045 von

Ausnutzungsfaktor α1 = 0,1
Ausnutzungsfaktor α1 = 0,5
Ausnutzungsfaktor α1 = 1,0

10
10
10

10
10
10

10
20
25

10
35
35

35
45
55

Mindestachsabstände u und us in mm in Wandbereichen über Öffnungen mit einer

  • lichten Weite ≤ 2,0 m

  • lichten Weite > 2,0 m

10
10

15
25

25
35

35
45

55
65

Wände mit beidseitiger Putzbekleidung nach den Abschnitten 3.1.6.1 bis 3.1.6.5
zulässige Schlankheit =
Geschosshöhe/Wanddicke = hs/d

nach DIN 1045

Wanddicke d kann bei Anwendung mineralischer Putze gem. DIN 4102 Teil 4, Abschnitt 3.1.6, abgemindert werden. Mindestwanddicke in mm jedoch bei

  • nichttragenden Wänden

  • tragenden Wänden

60
80

Achsabstände u der Längsbewehrung sowie Achsabstände u und us in Wandbereichen über Öffnungen nach den obigen Angaben; Abminderungen durch Putze nach DIN 18 550 Teil 2 als Ersatz für den Achsabstand u sind möglich; u und us jedoch nicht kleiner als 10 mm.

1) Bei Feuchtegehalten > 4 % oder sehr dichter Bewehrung mit Stababständen < 100 mm mindestens 120 mm dick.

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 25 – 01.10.2008 << >>

In Abhängigkeit von der Systemlänge und den Querschnittsabmessungen können die in Tabelle 37 nach DIN 4102-4:1994/04 angegebenen zentrischen Druckkräfte aufgenommen werden. Werden in Wandelemente Normalkräfte mit einer planmäßigen Exzentrizität eingeleitet, ist die aufnehmbare exzentrische Last nach der Gl. (3) zu ermitteln:

zul Ne,t =

zul Ne,o

zul Ne,t

Gl. (3)

zul Nc,o

Hierin bedeuten:

zul Nc,o

zulässige zentrische Last nach DIN 1045

zul Ne,o

zulässige exzentrische Last nach DIN 1045

zul Nc,t

aufnehmbare zentrische Last nach 90 min Brandeinwirkung nach Tabelle 37 der DIN 4102-4:1994/04

zul Ne,t

aufnehmbare exzentrische Last nach 90 min Brandeinwirkung nach Tabelle 37 der DIN 4102-4:1994/04

Tab. 8: Mindestdicke und Mindestachsabstand von Stahlbetonstützen aus Normalbeton, Auszug nach [6]

Konstruktionsmerkmale1)

Feuerwiderstandsklasse-Benennung

F 30-A

F 60-A

F 90-A

F 120-A

F 180-A

Mindestquerschnittsabmessungen unbekleideter Stahlbetonstützen bei mehrseitiger Brandbeanspruchung bei einem
Ausnutzungsfaktor α1 = 1,0
Mindestdicke d in mm
Mindestachsabstand u in mm

150
182)

200
252)

240
352)

280
40

360
50

Mindestquerschnittsabmessungen unbekleideter Stahlbetonstützen bei einseitiger Brandbeanspruchung Mindestdicke d in mm
Mindestachsabstand u in mm

100
182)

120
252)

140
352)

160
45

200
60

Mindestquerschnittsabmessungen von Stahlbetonstützen mit einer Putzbekleidung3)
Mindestdicke d in mm
Mindestachsabstand u in mm

140
182)

140
182)

160
182)

220
182)

320
302)

1) Mindestabmessungen für umschnürte Druckglieder, soweit in der Tabelle keine höheren Werte angegeben sind: F 30: d = 240 mm; F 60 bis F 180: d = 300 mm.

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 26 – 01.10.2008 << >>

2) Bezüglich Betonüberdeckung c: Mindestwerte nach DIN 1045.
3) Der Putz mit der gewählten Dicke d1 ist mit einer Bewehrung aus Drahtgeflecht nach DIN 1200 mit 10 mm bis 16 mm Maschenweite zu umschließen, wobei Quer- und Längsstöße sorgfältig zu verrödeln und die Längsstöße gegeneinander zu versetzen sind. Nach dem Anbringen der Bewehrung ist die Bekleidung mit einem Glättputz = 5 mm dick abzuschließen.

Stahlbetonstützen aus Normalbeton müssen die in Tabelle 8 angegebenen Mindestdicken und Mindestachsabstände besitzen. Der Ausnutzungsfaktor α1 ist das Verhältnis der vorhandenen Beanspruchung zu der zulässigen Beanspruchung (1/γ-fache der rechnerischen Bruchlast) nach DIN 1045. Läuft eine Stütze über mehrere Geschosse durch, so gilt der entsprechende Endquerschnitt im Brandfall als an seiner freien Rotation wirksam gehindert. Im Übrigen ist die Knicklänge im Brandfall nach DIN 1045:1988-07 zu bestimmen.

Balken und Decken aus Stahlbeton

Die nachstehenden Tabellen 9 bis 11 zeigen in einer Übersicht wichtige Konstruktionen aus Stahlbeton und Spannbeton. Statisch bestimmt gelagerte Stahlbeton- und Spannbetonbalken aus Normalbeton müssen bei maximal dreiseitiger Brandbeanspruchung den in den nachstehenden Tabellen 9 und 10 beispielhaft angegebenen Mindestbreiten und -dicken genügen. Die Mindestdicken von Stahlbeton- und Spannbetonplatten ohne Hohlräume sind in der Tabelle 11 angegeben. Unterschieden wird nach statisch bestimmten und unbestimmten Lagerungen sowie Platten mit und ohne Estrich. Bei punktförmig gestützten Platten müssen die Plattendicken wie angegeben erhöht werden. Bei Verwendung von Gussasphaltestrichbauteilen lautet die frühere Bezeichnung Fxx-AB anstelle von Fxx-A.

Bei statisch unbestimmt gelagerten Stahlbeton- und Spannbetonbalken müssen bei 1- bis 3-seitiger Brandbeanspruchung die in der Tabelle 9 angegebenen Mindestachsabstände und Anzahl der Bewehrungsstäbe eingehalten werden. Bei der Verwendung von Putzen sind Absonderungen bei den Mindestachsabständen u, um, us nach Tabelle 2 der DIN 4102-4:1994-3 möglich, jedoch gilt: u = 10 mm.

Unbekleidete Stahlbeton- und Spannbetonplatten aus Normalbeton ohne Hohlräume müssen unabhängig von der Anordnung eines Estrichs die in Tabelle 11 angegebenen Mindestdicken besitzen. Durch die klassifizierten Decken dürfen elektrische Leitungen vereinzelt durchgeführt werden, wenn der verbleibende Lochquerschnitt mit Mörtel oder Beton nach DIN 1045 vollständig verschlossen wird. Für die Durchführung von gebündelten elektrischen Leitungen sind Abschottungen erforderlich, deren Feuerwiderstandsklasse durch Prüfungen nach DIN EN 1364-1 nachzuweisen ist; ihre Brauchbarkeit ist besonders nachzuweisen, z.B. im Rahmen der Erteilung einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung. Bekleidungen an der Deckenunterseite, z.B. Holzschalungen oder die Anordnung von Fuß-

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 27 – 01.10.2008 << >>
bodenbelägen oder Bedachungen auf der Decken- bzw. Dachoberseite sind bei den klassifizierten Decken bzw. Dächern ohne weitere Nachweise erlaubt; gegebenenfalls sind bei Verwendung von Baustoffen der Klasse B jedoch bauaufsichtliche Anforderungen zu beachten.

Tab. 9: Mindestbreite und Mindeststegdicke von maximal dreiseitig beanspruchten, statisch bestimmt gelagerten Stahlbeton- und Spannbetonbalken aus Normalbeton, Beispiele nach [6]

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 28 – 01.10.2008 << >>

Tab. 10: Mindestachsabstand sowie Mindestanzahl der Feldbewehrungen von maximal 3-seitig beanspruchten, statisch unbestimmt gelagerten Stahlbetonbalken4) aus Normalbeton, Beispiele nach [6]

Zeile

Konstruktionsmerkmale

Feuerwiderstandsklasse

 

 

F 30

F 60

F 90

F 120

F 180

1

Mindestachsabstände u1) und uS1) sowie Mindestabstandzahl n2) der Feldbewehrung unbekleideter, 1-lagig bewehrter Balken bei Anordnung der Stütz- bzw. Einspannbewehrung

1.1

nach DIN 1045

u, us und n sind nach Abschnitt 3.2.4, Tabelle 6 der DIN 4102-4:1994/03 zu bestimmen

1.2

nach Abschnitt 3.3.4.2 der DIN 4102-4:1994/03, sofern das Stützenweitenverhältnis min. 1 = 0,8 max. l ist

 

1.2.1

bei einer Balkenbreite b5) in mm von

80

= 120

= 150

= 220

= 400

1.2.1.1

u in mm

10

25

35

45

603)

1.2.1.2

us in mm

10

35

45

55

70

1.2.1.3

n

1

2

2

2

2

1.2.2

bei einer Balkenbreite b in mm von

= 160

= 200

= 250

= 300

> 400

1.2.1.1

u in mm

10

10

25

35

503)

1.2.1.2

us in mm

10

20

35

45

60

1.2.1.3

n

1

3

4

4

4

1.3

nach Abschnitt 3.3.4.2 der DIN 4102-4:1994/03, sofern das Stützenweitenverhältnis min. l = 0,2
max. l ist

Interpolation zwischen Tabelle 6, Zeilen 1 bis 1.4.2 und Tabelle 8, Zeile 1.2 der DIN 4102-4:1994/03

1) Zwischen den u- und uS-Werten der Zeilen 1 bis 1.3 darf in Abhängigkeit von der Balkenbreite b geradlinig interpoliert werden.
2) Die geforderte Mindeststabanzahl n darf unterschritten werden, wenn der seitliche Achsabstand uS je entfallendem Stab um jeweils 10 mm vergrößert wird; Stabbündel gelten in diesem Fall als ein Stab.
3) Bei einer Betondeckung c > 50 mm ist eine Schutzbewehrung nach Abschnitt 3.1.5.2 der DIN 4102-4:1994/03 erforderlich.
4) Die Tabellenwerte gelten auch für Spannbetonbalken; die Mindestachsabstände u, um, us und u0 sind jedoch nach den Angaben von Tabelle 1 der DIN 4102-4:1994/03 um die Äu-Werte zu erhöhen.
5) Bei den Balkenbreiten für F 60 bis F 180 sind kleinere Balkenbreiten möglich, wenn die Balkenbreite z.B. nach Tabelle 3, Zeile 4.1 der DIN 4102-4:1994/03, abgemindert wird.

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 29 – 01.10.2008 << >>

Tab. 11: Mindestdicken von Stahlbeton- und Spannbetonplatten aus Normalbeton ohne Hohlräume, Beispiele nach [6]

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 30 – 01.10.2008 << >>

Die Feldbewehrung frei aufliegender Stahlbeton- und Spannbetonplatten aus Normalbeton müssen die in Tabelle 12 angegebenen Mindestachsabstände besitzen. Die Tabellenwerte beziehen sich immer auf die untere Lage der Tragbewehrung.

Tab. 12: Mindestachsabstand der Feldbewehrung von frei aufliegenden Stahlbetonplatten3) aus Normalbeton nach [6]

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 31 – 01.12.2008 << >>

Bauteile aus hochfestem Beton

Im neuen Abschnitt 9 in DIN 4102-4/+A1:2004-11 [6] werden Festlegungen zum Nachweis der Feuerwiderstandsklasse von Bauteilen aus hochfestem Beton getroffen. Für den Nachweis der Feuerwiderstandsklasse von Bauteilen aus hochfestem Beton nach DIN EN 206-1:2001-07, 3.1.10, gelten bezüglich der Mindestquerschnittsmaße und Mindestachsabstände der Bewehrung die Regelungen von DIN 4102-4:1994-03, Abschnitt 3. Für alle anderen brandschutztechnischen Anforderungen gelten die nachfolgend beschriebenen Festlegungen.

Die Knicklänge für den Nachweis der Feuerwiderstandsklasse nach DIN 4102-4/+A1:2004-11 ist wie bei Raumtemperatur nach DIN 1045:1988-07, 17.4.2, Absätze (1) und (2) zu bestimmen. Sie ist jedoch mindestens so groß wie die Stützenlänge zwischen zwei Auflagerpunkten (lichte Geschosshöhe) anzunehmen. Wenn die Stützenenden konstruktiv als Gelenk ausgebildet sind, ist die so ermittelte Knicklänge um 50 % zu erhöhen, oder es ist ein genauerer Nachweis nach Theorie II. Ordnung für die Brandbeanspruchung zu führen.

Bei Balken und Plattenbalken ist im Hinblick auf die Standsicherheit im Brandfall auf brandbeanspruchten Seiten eine Schutzbewehrung gemäß DIN 4102-4/+A1:2004-11, 3.1.5.2, mit einer Betondeckung nom c = 15 mm einzubauen. Bei Bauteilen in feuchter und/oder chemisch angreifender Umgebung ist nom c um 5 mm zu erhöhen. Die Schutzbewehrung ist nicht erforderlich, wenn zerstörende Betonabplatzungen bei Brandbeanspruchung durch betontechnische Maßnahmen nachweislich verhindert werden. Es wird an dieser Stelle jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass eine Schutzbewehrung allein das Abplatzen von hochfesten Stahlbetonbauteilen in der Regel nicht verhindert. Viel wirkungsvoller sind diesbezüglich betontechnologische Maßnahmen nach dem System Bagrat in Form von 1,5 bis 3,0 kg PP-Fasern (Monofilamente) pro m3 Frischbeton (Faserlänge ca. 12 mm, Durchmesser ca. 12 μm) nach [26].

Bei Druckgliedern mit Querschnittsmaßen d < 400 mm und entweder Schlankheiten. > 20 oder bezogener Lastausmitten e/di = 1/6 muss eine Schutzbewehrung gemäß DIN 4102-4/+A1:2004-11, 3.1.5.2, mit einer Betondeckung nom c = 15 mm eingebaut werden. Bei Bauteilen in feuchter und/oder chemisch angreifender Umgebung muss nom c um 5 mm erhöht werden. Die Schutzbewehrung ist nicht erforderlich, wenn zerstörende Betonabplatzungen bei Brandbeanspruchung durch betontechnologische Maßnahmen nachweislich verhindert werden. Nach bisherigem Kenntnisstand sind Abplatzungen bei Druckgliedern mit hoher Festigkeit unter hoher Druckspannung mit einer Schutzbewehrung allein in der Regel nicht zu verhindern. Es bleibt nur die betontechnologische Lösung nach dem o.g. System Bagrat. Für die brandbeanspruchte Seite mit den Grenzwerten d < 300 mm und. > 45 von Wänden und Tunnelschalen [26] gilt das oben Gesagte sinngemäß.

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 32 – 01.12.2008 << >>

Feuerwiderstandsklassen von Wänden, Pfeilern und Wandabschnitten aus Mauerwerk

Grundlagen der Bemessung

Die DIN 4102-4:1994-03 beschreibt den Anwendungsbereich für Wände und Pfeiler aus Mauerwerk, Wandbauplatten und Stahlbeton nach verschiedenen Normen. Diesbezüglich sind in DIN 4102-4/+Al:2004 im Anhang A1, Abschnitt 3.6, Anpassungen der normativen Verweisungen in DIN 4104-4:1994/03, alle derzeit gültigen DIN-Normen (Anwendungsnormen) genannt. Wände und Pfeiler aus Mauerwerk und Wandbauplatten müssen unter Beachtung der folgenden Abschnitte die in den Tabellen 13–16 angegebenen Mindestdicken besitzen.

Der Ausnutzungsfaktor α2 bei Mauerwerk ist beim vereinfachten Verfahren das Verhältnis der vorhandenen Beanspruchung zu der zulässigen Beanspruchung nach DIN 1053-1 (vorh. s /zul. s). Bei Bemessung nach dem genauen Berechnungsverfahren ist bei planmäßig ausmittig gedrückten Pfeilern bzw. nicht raumabschließenden Wandabschnitten für die Ermittlung von α2 von einer über die Wandhöhe konstanten Ausmitte nach DIN 1053-1 auszugehen. Für die Ermittlung der Druckspannungen s gilt DIN 1053-1 bzw. -2. Erfolgt die Bemessung des Mauerwerks nach DIN 1053-100, sind die gemäß Anlage 3.1/10 der Musterliste der Technischen Baubestimmung Februar 2007 folgenden Regelungen für den Ausnutzungsfaktor α2 zu beachten: Bei einer Bemessung von Mauerwerk nach dem semiprobabilistischen Sicherheitskonzept entsprechend DIN 1053-100 kann die Klassifizierung der Feuerwiderstandsdauer tragender Wände nach DIN 4102-4:1994-03 bzw. DIN 4102-4/+A1:2004-11 erfolgen, wenn der Ausnutzungsfaktor a2 wie folgt bestimmt wird und a2 = 1,0 ist:

für

Gl. (4)

für

Gl. (5)

mit NEk=NGk + NQk

Gl. (6)

α2

der Ausnutzungsfaktor zur Einstufung der Feuerwiderstandsklasse von tragenden Wänden aus Mauerwerk

hk

die Knicklänge der Wand nach DIN 1053-100

d

die Wanddicke

b

die Wandbreite

NEk

der charakteristische Wert der Normalkraft nach Gl. (6)

NGk

der charakteristische Wert der Normalkraft infolge ständiger Einwirkungen

NQk

der charakteristische Wert der Normalkraft infolge veränderlicher Einwirkungen

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 33 – 01.12.2008 << >>

fk

die charakteristische Druckfestigkeit des Mauerwerks nach DIN 1053-100

k0

ein Faktor zur Berücksichtigung unterschiedlicher Teilsicherheitsbeiwerte M bei Wänden und kurzen Wänden nach DIN 1053-100

Für Werte α2 = 1,0 ist eine Einstufung tragender Wände in eine Feuerwiderstandsklasse mit den Tabellen nach DIN 4102-4:1994-03 bzw. DIN 4102-4/A1:2004-11 nicht möglich.

Bemessung nach DIN 4102-4/+A1:2004-11

Die Angaben der folgenden Normtabellen decken Exzentrizitäten nach DIN 1053-1 bis e = d/6 ab. Bei Exzentrizitäten d/6 = e = d/3 ist die Lasteinteilung konstruktiv zu zentrieren. Soweit nichts anderes angegeben ist, sind nichttragende Wände nach Tab. 13: Mindestdicke d nichttragender, raumabschließender Wände aus Mauerwerk oder Wandbauplatten (1-seitige Brandbeanspruchung) – Auszüge nach [6] und tragende Wände nach gemäß den Angaben in DIN 4102-4/+A1:2004-11 auszuführen. Als Putze zur Verbesserung der Feuerwiderstandsdauer können Putze der Mörtelgruppe IV nach DIN 18550-2, Wärmedämmputzsysteme nach DIN 18550-3 oder Leichtputze nach DIN 18550-4 verwendet werden. Die ()-Werte gelten für Wände mit beidseitigem Putz nach DIN 4102-4, Abschnitt 4.5.2.10 in der Fassung DIN 4102-4/+A1:2004-11 nach [6].

Tab. 13: Mindestdicke d nichttragender, raumabschließender Wände aus Mauerwerk oder Wandbauplatten (1-seitige Brandbeanspruchung) – Auszüge nach [6]

Zeile

Konstruktionsmerkmale

Wände mit Mörtel 1) 2) 3)

Mindestdicke d in mm für die Feuerwiderstandsklasse – Benennung

 

F 30-A

F 60-A

F 90-A

F 120-A

F 180-A

1

Porenbetonsteine nach DIN V 4165-100;
Porenbetonsteine nach DIN EN 771-4 in Verbindung mit DIN V 20000-404;
nach bauaufsichtlicher Zulassung:
Planelemente, Mauertafeln und unbewehrte Wandtafeln und Porenbeton-Planbauplatten nach DIN 4166

754)
(50)

75
(75)

1005)
(75)

115
(75)

150
(115)

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 34 – 01.12.2008 << >>

3

Mauerziegel nach DIN V 105-1 Voll- und Hochlochziegel, DIN V 105-2 Wärmedämmziegel und Hochlochziegel, DIN 105-3 hochfeste Ziegel und hochfeste Klinker

115
(70)

115
(70)

115
(100)

140
(115)

178
(140)

4

Kalksandstein nach DIN V 106-1 Voll-, Loch, Block-, Hohlblock- und Plansteine, Planelemente, Bauplatten, DIN 106-2 Vormauersteine und Verblender

70
(50)

1156)
(70)

1157)
(100)8)

115
(115)

175
(140)

1) Normalmörtel
2) Dünnbettmörtel
3) Leichtmörtel
4) Bei Verwendung von Dünnbettmörtel d = 50 mm
5) Bei Verwendung von Dünnbettmörtel d = 75 mm
6) Bei Verwendung von Leichtmörtel d = 70 mm
7) Bei Verwendung von Steinen der Rohdichteklasse = 1,8 und Dünnbettmörtel d = 100 mm
8) Bei Verwendung von Steinen der Rohdichteklasse = 1,8 und Dünnbettmörtel d = 70 mm

Tab. 14: Mindestdicke d tragender, raumabschließender Wände aus Mauerwerk (1-seitige Brandbeanspruchung) – Auszüge nach [6]

Zeile

Konstruktionsmerkmale

Mindestdicke d in mm für die Feuerwiderstandsklasse – Benennung

F 30-A
F 60-A

F 90-A

F 120-A

F 180-A

1

Porenbetonsteine nach DIN V 4165-100; Porenbetonsteine nach DIN EN 771-4 in Verbindung mit DIN V 20000-404;
nach bauaufsichtlicher Zulassung: Planelemente, Mauertafeln und unbewehrte Wandtafeln

 

1.1

Ausnutzungsfaktor α2 = 0,2

115
(115)

115
(115)

115
(115)

150
(175)

1.2

Ausnutzungsfaktor α2 = 0,6

115
(115)

150
(115)

150
(150)

175
(175)

1.3

Ausnutzungsfaktor α2 = 1,0

150
(115)

175
(150)

175
(175)

200
(200)

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 35 – 01.12.2008 << >>

2

Hohlblöcke aus Leichtbeton nach DIN V 18151, Vollsteine und Vollblöcke aus Leichtbeton nach DIN V 18152
Mauersteine aus Beton nach DIN 18153, Rohdichteklasse = 0,5 unter Verwendung von 1)3)

 

2.1

Ausnutzungsfaktor α2 = 0,2

115
(115)

115
(115)

140
(115)

140
(115)

2.2

Ausnutzungsfaktor α2 = 0,6

140
(115)

175
(115)

175
(140)

190
(175)

2.3

Ausnutzungsfaktor α2 = 1,0

175
(140)

175
(140)

190
(175)

240
(190)

3.2

Mauerziegel nach DIN V 105-2 und DIN V 105-68); Rohdichteklasse = 0,8; unter Verwendung von1),2),3)

 

3.2.1

Lochung A und B

 

3.2.1.1

Ausnutzungsfaktor α2 = 0,2

1755)
(115)

1755)
(115)

2406)
(115)


(140)

3.2.1.2

Ausnutzungsfaktor α2 = 0,6

1755)
(115)

1755)
(115)

2406)
(115)


(140)

3.2.1.3

Ausnutzungsfaktor α2 = 1,0

1755),7)
(115)

1755),7)
(115)

2406),7)
(140)


(175)

4

Kalksandsteine nach DIN V 106-1: Voll-, Loch-, Block-, Hohlblock- und Planelemente8), Bauplatten DIN V 106-2: Vormauersteine und Verblender unter Verwendung von 1)2)

 

4.2

Ausnutzungsfaktor α2 = 0,6

115
(115)

115
(115)

140
(115)

200
(140)

1) Normalmörtel
2) Dünnbettmörtel
3) Leichtmörtel
5) Rohdichteklasse = 0,9
6) Rohdichteklasse = 1,0
7) Gilt nicht bei Bemessung nach allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung.
8) Bemessung nach allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung.

Nach DIN 4102-4 sind bei Wänden u.a. folgende Regeln zu beachten:

  • Sperrschichten gegen aufsteigende Feuchtigkeit beeinflussen die Feuerwiderstandsklasse und Benennung nicht.

  • Dämmschichten in Anschlussfugen müssen aus mineralischen Fasern mit einem Schmelzpunkt = 1.000 ˚C nach DIN 4102-17 [22] bestehen und eine Rohdichte = 30 kg/m3 aufweisen.

    5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 36 – 01.12.2008 << >>
  • Aussteifende Riegel und Stützen müssen mindestens derselben Feuerwiderstandsklasse wie die Wände angehören; ihre Feuerwiderstandsklasse ist nach den Abschnitten 3, 6 und 7 der DIN 4102-4 nachzuweisen.

  • Als Putze zur Verbesserung der Feuerwiderstandsdauer können Putze der Mörtelgruppe IV nach DIN 18550-2, Wärmedämmputzsysteme nach DIN 18550-3 oder Leichtputze nach DIN 18550-4 verwendet werden. Voraussetzung für die brandschutztechnische Wirksamkeit ist eine ausreichende Haftung am Putzgrund. Sie wird sichergestellt, wenn der Putzgrund die Anforderungen nach DIN 18550-2 erfüllt.

  • Der Putz kann durch eine zusätzliche Mauerwerksschale oder eine Verblendung aus Mauerwerk ersetzt werden. Bei 2-schaligen Trennwänden ist Putz jeweils nur auf den Außenseiten der Schalen – nicht zwischen den Schalen – erforderlich.

  • Wenn ein Wärmedämmverbundsystem bei Außenwänden aufgebracht wird, darf bei Verwendung einer

    • Dämmschicht aus Baustoffen der Baustoffklasse B der Aufbau nicht als Putz angesetzt werden,

    • Dämmschicht aus Baustoffen der Baustoffklasse A (z.B. Mineralfaserplatten oder Foamglas) der Aufbau als Putz angesetzt werden.

Die nachfolgenden Tab. 15 und 16 zeigen die Anforderungen an tragende Wände aus Mauerwerk oder Wandplatten sowie an tragende Pfeiler bzw. nicht raumabschließende Wandabschnitte nach DIN 4102-4/A1:2004-11. Die ()-Werte gelten für Wände mit beidseitigem Putz nach DIN 4102-4, Abschnitt 4.5.2.10 nach [6].

Tab. 15: Mindestdicke d tragender, nichtraumabschließender Wände aus Mauerwerk (mehrseitige Brandbeanspruchung) – Auszüge nach [6]

Zeile

Konstruktionsmerkmale


Wände

Mindestdicke d in mm für die Feuerwiderstandsklasse – Benennung

F 30-A
F 60-A

F 90-A

F 120-A

F 180-A

1

Porenbetonsteine nach DIN V 4165-100;
Porenbetonsteine nach DIN EN 771-4 in Verbindung mit DIN V 20000-404;
Nach bauaufsichtlicher Zulassung6):
Planelemente, Mauertafeln und unbewehrte Wandtafeln
Rohdichteklasse = 0,4 unter Verwendung von1)

 

 

 

 

1.1

Ausnutzungsfaktor α2 = 0,2

150
(115)

150
(115)

150
(115)

175
(115)

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 37 – 01.12.2008 << >>

1.2

Ausnutzungsfaktor α2 = 0,6

175
(150)

175
(150)

175
(150)

240
(175)

1.3

Ausnutzungsfaktor α2 = 1,0

175
(150)

240
(175)

300
(240)

300
(240)

2

Hohlblöcke aus Leichtbeton nach DIN V 18151, Vollsteine und Vollblöcke aus Leichtbeton nach DIN V 18152
Mauersteine aus Beton nach DIN 18153, Rohdichteklasse =0,5 unter Verwendung von 1)3)

 

 

 

 

2.2

Ausnutzungsfaktor α2 = 0,6

140
(115)

175
(115)

175
(140)

190
(175)

3.2

Mauerziegel nach DIN V 105-2 und
DIN V 105-68); Rohdichteklasse = 0,8; unter Verwendung von1),2),3)

 

 

 

 

3.2.1

Lochung A und B

 

 

 

 

3.2.1.2

Ausnutzungsfaktor α2 = 0,6 (zusätzlich auch unter Verwendung von 2))

(115)

(115)

(115)

(200)

4

Kalksandsteine nach
DIN V 106-1: Voll-, Loch-, Block-, Hohlblock- und Planelemente8), Bauplatten
DIN V 106-2: Vormauersteine und Verblender
unter Verwendung von1)2)

 

 

 

 

4.2

Ausnutzungsfaktor α2 = 0,6

115
(115)

1405)
(115)

175
(115)

200
(175)

4.2

Ausnutzungsfaktor α2 = 1,04)

115
(115)

1405)
(115)

200
(175)

240
(190)

1) Normalmörtel
2) Dünnbettmörtel
3) Leichtmörtel
4) Bei 3,0 N/mm2? vorh. σ? 4,5 N/mm2 gelten diese Werte nur für Mauerwerk aus Vol-, Block- und Plansteinen.
5) Bei Verwendung von Dünnbettmörtel ist d mindestens 115 mm.
6) Bemessung nach allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung.

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 38 – 01.12.2008 << >>

Tab. 16: Mindestdicke d und Mindestbreite b tragender Pfeiler bzw. raumabschließender Wandabschnitte aus Mauerwerk (mehrseitige Brandbeanspruchung) – Auszüge nach [6]

Zeile

Konstruktionsmerkmale

Wände

Mindestdicke d mm

Mindestbreite b in mm für die Feuerwiderstandsklasse-Benennung

F 30-A
F 60-A

F 90-A

F 120-A

F 180-A

1

Porenbetonsteine nach DIN V 4165-100;
Porenbetonsteine nach DIN EN 771-4 in Verbindung mit DIN V 20000-404;
Planelemente und unbewehrte Wandtafeln 4), Rohdichteklasse = 0,4 unter Verwendung von2)

 

 

 

 

 

1.1

Ausnutzungsfaktor
α2 = 0,6

175
240
365

365
240
175

490
300
240

490
365
240

615
615
365

1.2

Ausnutzungsfaktor
α2 = 1,0

175
240
365

490
365
240

6)
615
365

6)
730
490

6)
730
615

2

Hohlblöcke aus Leichtbeton nach DIN V 18151, Vollsteine und Vollblöcke aus Leichtbeton nach DIN V 18152
Mauersteine aus Beton nach DIN 18153, Rohdichteklasse = 0,5 unter Verwendung von 1)3)

 

 

 

 

 

2.1

Ausnutzungsfaktor
α2 = 0,6

240

240

300

365

490

2.2

Ausnutzungsfaktor
α2 = 1,0

300

240

300

365

490

3.2

Mauerziegel nach DIN V 105-2 und DIN V 105-610); Lochung A und B, Rohdichteklasse = 0,8; unter Verwendung von1),3)

 

 

 

 

 

3.2.1

Ausnutzungsfaktor
α2 = 0,6 (zusätzlich auch unter Verwendung von 2))

240

(175)

(175)

(240)

(300)

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 39 – 01.12.2008 << >>

3.3

Mauerziegel nach DIN V 105-2 Leichthochlochziegel W; Rohdichteklasse = 0,8; unter Verwendung von1),3)

 

 

 

 

 

3.3.1

Ausnutzungsfaktor
α2 = 0,6

240

(240)

(240)

(240)

(365)

3.3.2

Ausnutzungsfaktor
α2 = 1,0

300

(240)

(240)

(240)

(300)

4

Kalksandsteine nach DIN V 106-1: Voll-, Loch-, Block-, Hohlblock- und Planelemente4), Bauplatten DIN V 106-2: Vormauersteine und Verblender unter Verwendung von1)2)

 

 

 

 

 

4.1

Ausnutzungsfaktor
α2 = 0,6

150

300

300

365

898

4.2

Ausnutzungsfaktor
α2 = 1,05)

150

300

300

490

-6)

1) Normalmörtel
2) Dünnbettmörtel
3) Leichtmörtel
4) Bemessung nach allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung.
5) Bei 3,0 N/mm2 ≤ vorh. σ ≤ 4,5 N/mm2 gelten diese Werte nur für Mauerwerk aus Vol-, Block- und Plansteinen.
6) Die Mindestbreite b > 1,0 m; Bemessung bei Außenwänden als raumabschließende Wand, sonst als nichtraumabschließende Wand.

Wesentlich für die Erzielung der in den Tabellen 13 bis 16 angegebenen Feuerwiderstandsklassen ist nicht nur die sorgfältige Ausführung der Fugen, sondern auch die sorgfältige Ausbildung der Anschlüsse an angrenzende Bauteile – z.B. Decken und Stützen (siehe auch Abschnitt 5.3.1.7 Anschlüsse von Wänden und Decken).

Wie aus den Tabellen 13 bis 16 ersichtlich ist, kann ein Putz die Feuerwiderstandsdauer verbessern. Wird der Putz nach den Angaben von Abschnitt 4.5.2.10 von DIN 4102-4 ausgeführt, kann die geforderte Mindestdicke ggf. reduziert werden (siehe ()-Werte in den Tabellen 13 bis 16). Natürlich darf jede Wand beliebig geputzt werden. Auch das führt meistens zu einer Verbesserung der Feuerwiderstandsdauer. Bei einem beliebigen Putz darf jedoch keine Wanddickenreduzierung vorgenommen werden, dieses gilt nur bei einem Putz nach Abschnitt 4.5.2.10 von DIN 4102-4.

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 40 – 01.12.2008 << >>

5.3.1.7 Anschlüsse von Wänden und Decken

Die Angaben von DIN 4102-4 gelten für Wände, die sich von Rohdecke bis Rohdecke spannen. Werden raumabschließende Wände an Unterdecken befestigt oder auf Doppelböden gestellt, so ist die Feuerwiderstandsklasse durch Prüfungen nachzuweisen.

Nach DIN 4102-4 müssen Anschlüsse nichttragender Wände nach DIN 1045, DIN 1053-1 und DIN 4103-1 (z.B. als Verbandsmauerwerk oder als Stumpfstoß mit Mörtelfuge ohne Anker) oder nach den Angaben von Abb. 6 und 7 ausgeführt werden. Es wird unterschieden zwischen Anschlüssen für nichttragende Wände (Abb. 6) und Anschlüssen für tragende und nichttragende Wände (Abb. 7 bis 10). Abbildung 6 zeigt zwei Ausführungsmöglichkeiten für Wand-Decken-Anschlüsse zwischen Stahlbetondecken und Wänden aus Mauerwerk. Abbildung 7 zeigt den Anschluss Wand-Decke für tragende Wände an Mauerwerk an eine Stahlbetondecke. Alle Anschlüsse entsprechen den Feuerwiderstandsklassen F 90 oder darüber.

Abb. 6: Anschlüsse Wand-Decke von nichttragenden Wänden aus Mauerwerk und Stahlbeton, Ausführungsmöglichkeiten 1 und 2

Nach DIN 4102-4 und nach [6] müssen Anschlüsse tragender Wände nach DIN 1045 oder DIN 1053-1 (z.B. als Verbandsmauerwerk) oder nach den Angaben von Abb. 8 bis 10 ausgeführt werden. Abbildung 9 zeigt die Ausbildung eines statisch erforderlichen Anschlusses als gleitenden Stoß.

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 41 – 01.12.2008 << >>

Abb. 7: Anschlüsse Wand-Decke tragender oder nichttragender Massivwände und Stahlbetondecken

Abb. 8: Stumpfstoß Wand-Wand tragender oder nichttragender Wände, Beispiel für Mauerwerks- und Stahlbetonwände

Abbildung 8 zeigt einen Anschluss Wand-Wand für tragende Konstruktionen aus Stahlbeton und Mauerwerk. Ein Gleitstoß zwischen einer tragenden Wand oder Stütze und einer tragenden Wand zeigt Abb. 9. Die Anschlüsse entsprechen der Klasse F 30 oder darüber. Bei Vermörtelungen

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 42 – 01.12.2008 << >>
kommt stets eine vollfugige Vermörtelung nach DIN 1053-1 zur Anwendung (s. Abb. 10). Bei verschieblichen F 90-Anschlüssen kommen senkrecht verschiebbare Anschlussanker (nach Abb. 11 und 12) und zugelassene Halfenschienen nach Abb. 13 zum Einsatz oder fest verdübelte Stahlwinkel mit nichtbrennbarer Mineralfaserdämmung.

Abb. 9: Gleitender Stoß Wand (Stütze)-Wand tragender Wände, Ausführung mit statisch erforderlichem Ausschluss; zulässig auch für Brandwände

Die vorstehenden Ausführungen über Anschlüsse und Fugen stellen den Kenntnisstand dar, wie er teilweise schon nach der Normausgabe:1981-03 veröffentlicht wurde. Die bekannten Anschlüsse wurden in die Normausgabe DIN 4102-4:1994-03 übernommen und durch einige Details ergänzt. Inzwischen wurden weitere Anschlüsse/Fugen sowohl für Wände mit F-Klassifizierung als auch für Brandwände untersucht. Darunter sind u.a. weitere seitliche F 90-Ansschlüsse von Mauerwerkswänden. Wobei die Anschlüsse in der Regel alternativ als tragende oder nichttragende Wandanschlüsse ausgeführt werden.

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 43 – 01.12.2008 << >>

Abb. 10: Stumpfstoßanschluss mit vollfügiger Vermörtelung, tragende oder nichttragende Mauerwerkswände, zulässig auch für Brandwände

Abb. 11: Stumpfstoßanschluss mit Mauerverbindern aus nichttragendem Flachstahl, zulässig auch für Brandwände

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 44 – 01.12.2008 << >>

Abb. 12: Gleitender Anschluss von nichttragenden und tragenden Mauerwerkswänden, zulässig auch für Brandwände

Abb. 13: Seitlicher Anschluss von nichttragenden und tragenden Mauerwerkswänden

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 45 – 01.12.2008 << >>

Die Abbildungen 14 bis 16 zeigen Anschlüsse von Mauerwerkswänden an Stahlprofilen. Zur Anwendung kommen unbekleidete, nichttragende Stahlprofile, welche in der Regel etwa F 30 erreichen. Der Feuerwiderstand der Wandkonstruktion wird in diesem Fall im Wesentlichen durch die Stahlprofile bestimmt, weil in der Wand eine Wärmebrücke entsteht. Soweit die Stahlprofile brandschutztechnisch bekleidet werden, erreichen die Konstruktionen je nach Bekleidungsart und -dicke F 30 bis F 90 oder darüber. Diese Konstruktionen werden vielfach bei nichttragendem Porenbetonmauerwerk ausgeführt.

Abb. 14: Mauerwerkswand mit unbekleidetem Stahlprofil, Klasse F 30-A

Abb. 15: Mauerwerkswand mit einem brandschutztechnisch bekleideten Stahlprofil, Klasse F 30-A bis F 90-A

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 46 – 01.12.2008 << >>

Abb. 16: Geputzte Mauerwerkswand mit aussteifendem Stahlprofil mit Putzträger, Klasse F 30-A bis F 60-A

5.3.1.8 Brandschutzbekleidungen für klassifizierte Bauteile

Wenn zur Verbesserung der Feuerwiderstandsdauer von Holz- oder Stahlbauteilen Bekleidungen (Verputze, Platten und Tafeln) zur Anwendung kommen, sind je nach der geforderten Feuerwiderstandsklasse Materialien und Mindestdicken gemäß Tabelle 17 zu verwenden. Es handelt sich bei dieser Tabelle um einen Auszug aus der bis 2001 gültigen ÖNORM B 3800 Teil 4, welche in vielen Punkten der DIN 4102 Teil 4 entspricht. Allerdings ist in der DIN 4102 Teil 4 eine vergleichbare Tabelle nicht enthalten. Die angegebene Tabelle 17 bietet jedoch auch für die Zukunft konkrete Anhaltspunkte über die erforderlichen Dicken von Brandschutzbekleidungen.

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 47 – 01.12.2008 << >>

Tab. 17: Mindestdicken von Bekleidungen (Verputze, Ummantelungen, Beplankungen) nach ÖNORM B 3800 Teil 4 für Holz- oder Stahlbauteile zur Erreichung der Feuerwiderstandsklassen F 30, F 60 und F 90 nach [7]

 

 

 

 

 

 

Für Stahlbauteile können die für die Feuerwiderstandsklasse F 60 angegebenen Bekleidungsdicken auf den für F 30 und die für F 90 angegebenen Bekleidungsdicken auf den für F 60 vorgeschriebenen Mindestwert reduziert werden, wenn das Verhältnis von Stahlumfang U zur Stahlquerschnittsfläche A den Wert von 125 m-1 nicht überschreitet [7]. In der Praxis kommen in diesem Zusammenhang in der Regel bauaufsichtlich zugelassene Calcium-Silikat-Platten zur Anwendung, welche es aufgrund

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 48 – 01.12.2008 << >>
ihres thermischen Verhaltens ermöglichen, bereits mit Plattendicken von 10 bis 25 mm je nach U/A-Wert die Klassen F 90 zu erreichen.

Bekleidungen aus Platten und Tafeln sind gemäß Tabelle 17 auszuführen und müssen am Untergrund entsprechend verankert sein. Die Stöße von Plattenbekleidungen müssen durch geeignete Ausbildung den Durchtritt von Feuer verhindern (z.B. durch Falzausbildung, Überlappung oder Hinterlegung). Planmäßige Hohlräume in zusammengesetzten Querschnitten sind mindestens geschossweise abzuschotten. Bekleidungen aus Ziegelmaterial sind bezüglich der Schichtdicke jenen aus Beton gleichzusetzen, wenn durch eine entsprechende Formgebung die wirksame Haftung während des Brandes gewährleistet ist.

Voraussetzung für die Anwendung von Verputz zur Erhöhung der Feuerwiderstandsdauer ist seine einwandfreie Haftung auf dem Untergrund, z.B. mittels ausreichend verankerter Verputzträger. Der Verputz muss im Mittel 1,5 cm dick und aus den in DIN 4102 Teil 4, Tabelle 7.4.8, angegebenen Mörteln hergestellt sein. Sofern für Bauteile aus Stahlbeton und Spannbeton zur Erreichung der erforderlichen Brandwiderstandsdauer eine bestimmte Dicke der Betonüberdeckung gefordert wird, kann diese unter der Voraussetzung einer ausreichenden Sicherung des Verputzes durch eine Verputzbewehrung aus Stahl teilweise durch Verputz ersetzt werden. Die in der DIN 4102 Teil 4 vorgeschriebenen Mindestüberdeckungen dürfen jedoch nicht unterschritten werden [6]. Eine Verputzschicht mit der Dicke f (in cm) darf nach folgenden Regeln mit dem Rechenwert ?ü (in cm) der Betonüberdeckung u der tragenden Stahleinlagen zugerechnet werden, wobei u = 1,0 als Mindestwert einzuhalten ist:

  • Verputze aus Natur- und/oder Brechsanden mit

    • Kalk und/oder Zement als Bindemittel:

Ɵ = f Р0,5 (in cm)

  • Verputze aus Natur- und/oder Brechsande mit Gips und

    • Kalk als Bindemittel oder Gipsfertigputze:

∆ü = 1,5 f – 0,5 (in cm)

  • Verputze mit anorganischen Leicht-Zuschlägen mit

    • einer Rohdichte von mehr als 700 kg/m3:

∆ü = 2,0 f – 0,5 (in cm)

    • einer Rohdichte von weniger als 700 kg/m3:

∆ü = 2,0 f (in cm)

Nach DIN 4102 Teil 4 nach [6] wird für Bekleidungen von Stahl- und Holzbaubauteilen nach deren Verwendungszweck (Träger, Stütze, Druck-, Zugglieder usw.) unterschieden. Zum Erreichen einer Feuerwiderstandsklasse von Stahlbauteilen können die in Tabelle 18 und Tabelle 19 angeführten Maßnahmen ergriffen werden. Für Stahlbauteile kann bei Bekleidungen nach DIN 4102 Teil 4 prinzipiell unterschieden werden zwischen Bekleidungen durch:

  • Beton (für Stützen),

  • Mauerwerk (für Stützen),

  • Platten (für Stützen und Träger) und

  • Putze (für Stützen und Träger).

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 49 – 01.12.2008 << >>

Bei der Bemessung der Bekleidung von offenen Stahlprofilen ist auch der U/A-Wert des Stahlbauteiles einzubeziehen. Durch diese Maßnahmen können Feuerwiderstandsklassen bis F 180-A erreicht werden. Die folgende Tabelle 18 zeigt beispielhaft die Mindestbekleidungsdicken von Stahlstützen mit Bekleidungen aus Beton, Mauerwerk oder Platten. Die ()-Werte in Tabelle 18 gelten für Stützen aus Hohlprofilen, die vollständig ausbetoniert sind, sowie für Stützen mit offenen Profilen, bei denen die Flächen vollständig ausbetoniert, vermörtelt oder ausgemauert sind. Weitere klassifizierte Holz- und Stahlbaubauteile mit Bekleidungen finden sich in DIN 4102 Teil 4, Tabelle 84 ff.

Tab. 18: Mindestbekleidungsdicke d in mm von Stahlstützen U/A = 300 m-1 mit einer Bekleidung aus Beton, Mauerwerk oder Platten nach [6]

Bekleidung aus

Feuerwiderstandsklassen – Benennung

F 30 – A

F 60 – A

F 90 – A

F 120 – A

F 180 – A

Stahlbeton nach DIN 1045 oder
bewehrter Porenbeton nach DIN 4223

50 (30)

50 (30)

50 (40)

60 (50)

75 (80)

Mauerwerk oder Wandbauplatten nach DIN 1053 Teil 1 und DIN 4103 Teil 2 unter Verwendung von Porenbeton-Blocksteinen oder -Bauplatten nach DIN 4165 bzw. DIN 4166 oder Hohlblocksteinen, Vollsteinen bzw. Wandbauplatten aus Leichtbeton nach DIN 18 151, DIN 18 152, DIN 18 153 und DIN 18 162

50 (50)

50 (50)

50 (50)

50 (50)

70 (50)

Mauerziegel nach DIN 105 Teil 1 oder Kalksandsteine nach DIN 106 Teil 1 und Teil 2

50 (50)

50 (50)

70 (50)

70 (70)

115 (70)

Wandbauplatten aus Gips nach DIN 18 163

60 (60)

60 (60)

80 (60)

100 (80)

120
(100)

Ein weiteres Beispiel für Bekleidungen von klassifizierten Bauteilen nach DIN 4102-4:1994/03 zeigt die Tabelle 19 Es ist zu beachten, dass solche Bekleidungen prinzipiell auch aus brennbaren (Holz-)Baustoffen bestehen dürfen. Für Feuerwiderstandsdauern = F 30 kommen in der Regel jedoch Gipskarton-Feuerschutzplatten oder Calcium-Silikatplatten (siehe Abschnitt Klassifizierte Holzbauteile, Holzbauteile) zur Anwendung.

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 50 – 01.12.2008 << >>

Tab. 19: Bekleidete Balken, Stützen und Zugglieder aus Voll- oder Brettschichtholz nach DIN 4102 Teil 4 nach [6]

F-60 B

Gipskarton-Feuerschutzplatten (GKF) nach DIN 18 180 in mm

2 12,5

Sperrholz nach DIN 68 705 Teil 31) in mm

 

Sperrholz nach DIN 68 705 Teil 51) in mm

 

Spanplatten nach DIN 68 7631) in mm

 

Gespundeten Brettern aus Nadelholz nach DIN 4072 in mm

 

Wandbauplatten aus Gips mit Rohdichten von ≥ = 0,6 kg/dm3 in mm

50

5.3.1.9 Klassifizierte Stahlbauteile nach DIN 4102-4 und nach Zulassung

Grundlagen zur Bemessung von Stahlbauteilen

Die kritische Temperatur crit T des Stahls ist die Temperatur, bei der die Streckgrenze des Stahls auf die im Bauteil vorhandene Stahlspannung absinkt. Die kritische Temperatur ist bei den im Folgenden klassifizierten Bauteilen aus St 37 und St 52 nach DIN EN 10025 mit Bemessung nach DIN 18800 Teil 1 bis Teil 4 von verschiedenen Parametern abhängig: Stahl ist ein anorganischer Baustoff und ohne besonderen Nachweis als nichtbrennbar eingestuft. Andererseits verlieren Stahltragwerke unter Ge-

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 51 – 01.12.2008 << >>
brauchslast bei Erwärmung auf ca. 500 ˚C ihre Tragfähigkeit. Bei einem Vollbrand werden in Abhängigkeit von der Profildicke nach ca. 12 min Temperaturen von mehr als 500 ˚C erreicht. Zur Erhaltung der Tragfähigkeit von Stahltragwerken sind deshalb Brandschutzmaßnahmen erforderlich, welche zu einem geringen Teil in DIN 4102-4:1994/03 genannt sind.

Sofern bei der Bemessung nach DIN 18800 nach Teil 1 bis Teil 4 geringere Ausnutzungen als die maximal zulässigen gewählt werden, darf crit T in Abhängigkeit vom Ausnutzungsgrad der Stähle vereinfachend nach der Kurve in Abb. 17 bestimmt werden. Der Ausnutzungsgrad ist nach Gl. 7 definiert.

Gl. (7)

fy,k(T)

temperaturabhängige Streckgrenze des Stahls zum Versagenszeitpunkt

fy,k(20 ˚C)

Streckgrenze des Stahls bei 20 ˚C Raumtemperatur

αpl

Formfaktor nur für Profile mit Biegebeanspruchung bei Bemessung nach der Elastizitätstheorie. In allen anderen Fällen ist αpl = 1

Abb. 17: Abfall der bezogenen Streckgrenze von Baustählen in Abhängigkeit von der Temperatur nach [6]

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 52 – 01.12.2008 << >>

Die kritischen Temperaturen von Baustählen, die nicht in Abb. 17 erfasst sind, sind durch Warmkriechversuche in Abhängigkeit vom Ausnutzungsgrad zu bestimmen.

Tabe. 20: Formfaktoren für unterschiedliche Profilformen bei Biegebeanspruchung nach [6]

Profil

αpl

1,14

1,18

1,26

1,27

1,50

1,70

In der Praxis kommen in der Regel vor allem Brandschutzplatten und -Beschichtungen zur Anwendung. Die hohe Brandbeständigkeit von z.B. Calcium-Silikat-Platten erlaubt die Herstellung selbsttragender, kastenförmiger Bekleidungen ohne zusätzliche Befestigung an den Stahlbauteilen. Zusätzliche Unterkonstruktionen sind nicht erforderlich. Die erforderliche Bekleidungsdicke richtet sich nach der geforderten Feuerwiderstandsklasse und dem U/A-Wert des Stahlprofils. Für die Herstellung und Montage der Konstruktionen sind die bauaufsichtlichen Nachweise, alle gültigen Normen sowie flankierende Normen und Richtlinien zu beachten.

Als Brandschutzbeschichtungen bieten sich alternativ zur Bekleidung mit Brandschutzbauplatten, FS-Rohrschalen oder zugelassene Dämmschichtbildner an, wenn die Stahlkonstruktion aus gestalterischen Gründen sichtbar bleiben soll. Diese in der Brandhitze aufschäumenden Stoffe bestehen aus Kunstharzdispersionen mit flammhemmenden Pigmenten. Unter Brandeinwirkung entwickelt sich eine wärmedämmende Schutzschicht. Die beschichteten Stahlbauteile erfüllen die bauaufsichtlichen Anforderungen an feuerhemmende Bauteile F 30 oder hochfeuerhemmende Bauteile F 60 entsprechend des jeweiligen Anwendungsfalls und dem U/A-Wert des Profils nach DIN 4102 (siehe [6]), entsprechend ihrer jeweils gültigen Zulassung.

U/A-Wert-Berechnung von Stahlstützen und Stahlunterzügen

In DIN 4102-4:1994/03 ist festgelegt, dass die für eine bestimmte Feuerwiderstandsklasse erforderliche Bekleidungsdicke aus dem Verhältniswert U/A ermittelt wird, der sich aus den Profilabmessungen ergibt. U entspricht hierbei dem Umfang und A der Querschnittsfläche des Stahlprofils. Grundsätzlich gilt, dass bei gleichem Umfang schlanke Profile einen hohen und massive Profile einen niedrigen U/A-Wert aufweisen. Da bei schlanken Profilen im Brandfall die kritische Stahltemperatur von ca. 500 ˚C schneller erreicht wird, sind bei diesen Profilen höhere Bekleidungsdicken erforderlich. In der Tabelle 21 sind einige Beispiele zur Ermittlung von U/A-Werten angegeben.

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 53 – 01.12.2008 << >>

Tab. 1.9.2: Beispiele zur U/A-Wert-Berechnung bei Stahlprofilen

mit:

h

Profilhöhe [cm]

b

Profil breite [cm]

A

Nennquerschnittsfläche [cm2]

mit:

h

Profilhöhe [cm]

b

Profil breite [cm]

A

Nennquerschnittsfläche [cm2]

U/A-Berechnungen für Sonderfälle

Konstruktionsmerkmale b und t in cm Fläche A in cm2 Abwicklung in m2/m

 

Brandbeanspruchung

3-seitig

4-seitig

4-seitig

4-seitig

 

U/A-Wert [m-1]


oder

(größerer Wert ist maßgebend)

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 54 – 01.12.2008 << >>

Brandschutzbekleidungen für Stahlunterzüge

Stahlunterzüge werden in der Regel gemäß den folgenden Angaben in Abb. 18 dreiseitig bekleidet.

  • Abbildung 18, Punkt 2: Die Bekleidungsdicke ergibt sich aus der geforderten Feuerwiderstandsklasse und dem Verhältniswert U/A. Bei Festlegung der Zuschnittbreite von Brandschutzplatten sind die Walztoleranzen der Stahlprofile nach DIN 1025 sowie Einbautoleranzen zu berücksichtigen. Bei unebenen Unterseiten der Massivdecken werden die Fugen zwischen der Bekleidung und der Massivdecke mit Spachtelmasse verfüllt.

  • Punkt 3: Die Knaggen werden so eingepasst, dass ihre Außenflächen ca. 5 mm über den Trägerflansch ragen.

  • Punkt 2: Die Bekleidung wird an den Knaggen befestigt.

  • Bei Trägerhöhen = 600 mm wird an jeder Knagge ein Stabilisierungssteg angebracht und zusammen mit der Knagge stramm in das Trägerprofil eingepasst.

Brandschutzbekleidungen, z.B. mit Silikat-Platten, dürfen verwendet werden, sofern entsprechende amtliche Nachweise vorliegen und die Bekleidungen in der Bauregelliste A, Teil 3 lfd. Nr. 1 aufgeführt sind. Diesbezüglich liegende hinreichende Erfahrungen und Zulassungen bei dem Herstellen vor [27].

Abb. 18: Brandschutzbekleidungen von Stahlunterzügen für Feuerwiderstandsklassen F 30 bis F 180 nach Zulassung [27]

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 55 – 01.12.2008 << >>

Bekleidungsdicken für Stahltragwerke mit geforderter Feuerwiderstandsklasse

Je nach Anwendungsgebiet kommen in der Praxis schwere, mittelschwere und leichte Silikat-Brandschutzplatten zur Anwendung. Die Biegefestigkeit dieser Platten liegt zwischen 7,6 N/mm2 (schwer) und 3,1 N/mm2 (leicht). Als Anwendungsbeispiele kommen u.a. tragende Stahlkonstruktionen, Lüftungsleitungen, Installationskanäle und Kabelkanäle in Frage. Je nach geforderter Feuerwiderstandsklasse und errechnetem U/A-Wert wird die erforderliche Bekleidungsdicke den unten stehenden Tabellen entnommen. Bei Stahlunterzügen ist bei entsprechendem U/A-Wert bereits eine Bekleidungsdicke von nur 10 mm für die Feuerwiderstandsklasse F 90-A ausreichend. Für die Feuerwiderstandsklasse F 90-A und Standardprofile kann die erforderliche Bekleidungsdicke auch direkt der Tabelle Bekleidungsdicken für Standardprofile entnommen werden. Alle Werte der Tabelle 22 wurden auf der Grundlage der nach DIN 4102 geforderten Brandprüfungen ermittelt.

Tab. 22: Beispiele für erforderliche Bekleidungsdicken von Stahlunterzügen nach [27]

Stahlunterzüge Feuerwiderstandsklasse

Silikat-Platte H (schwer)
errechneter U/A-Wert der Stahlunterzüge [m
-1]

F 30-A

≤ 165

≤ 300

≤ 349

≤ 400

 

 

 

F 60-A

≤ 54

≤ 87

≤ 115

≤ 145

≤ 219

≤ 300

≤ 349

F 90-A

 

 

≤ 61

≤ 77

≤ 105

≤ 160

≤ 300

F 120-A

 

 

 

 

≤ 66

≤ 99

≤ 139

F 180-A

 

 

 

 

 

≤ 50

≤ 73

erforderliche Bekleidungsdicke

6 mm

8 mm

10 mm

12 mm

15 mm

20 mm

25 mm

Stahlunterzüge Feuerwiderstandsklasse

Silikat-Platte L (leicht)
errechneter U/A-Wert der Stahlunterzüge [m
-1]

F 30-A

≤ 400

 

 

 

 

 

 

 

F 60-A

≤ 300

≤ 400

 

 

 

 

 

 

F 90-A

≤ 159

≤ 250

≤ 300

≤ 349

≤ 400

 

 

 

F 120-A

≤ 95

≤ 145

≤ 215

≤ 290

≤ 300

≤ 349

≤ 400

 

F 180-A

≤ 45

≤ 68

≤ 99

≤ 135

≤ 175

≤ 215

≤ 260

≤ 300

erforderliche Bekleidungsdicke [mm]

20

25

30

35

40

45

50

55

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 56 – 01.12.2008 << >>

Für die o.g. Stahlbauteile ist der U/A-Wert mit ≤ = 300 m-1 begrenzt. Sofern Stahlbauteile mit U/A-Werten > 300 m-1 zu beurteilen sind, müssen zur Klassifizierung Brandschutzprüfungen durchgeführt werden.

Konstruktionsgrundsätze

Werden an tragenden oder aussteifenden Stahlbauteilen mit bestimmter Feuerwiderstandsklasse Stahlbauteile angeschlossen, die keiner Feuerwiderstandsklasse angehören, so sind die Anschlüsse und angrenzenden Stahlteile auf einer Länge, gerechnet vom Rand des zu schützenden Stahlbauteils, bei den Feuerwiderstandsklassen

  • F 30 bis F 90 von mindestens 30 cm und

  • F 120 bis F 180 von mindestens 60 cm

in Abhängigkeit vom U/A-Wert der anzuschließenden Stahlbauteile zu bekleiden. Verbindungsmittel wie Niete, Schrauben und HV-Schrauben müssen in derselben Dicke wie die angeschlossenen Profile bekleidet werden. Ränder von Aussparungen – z.B. in Stegen von I-Trägern – müssen in derselben Dicke wie die übrigen Profilteile geschützt werden.

Werden Leitungen – z.B. Rohre, Kabel oder Kabeltrassen – durch Aussparungen oder durch die Felder von Fachwerkträgern geführt, so muss durch ihre Feuerwiderstandsdauer sichergestellt sein, dass diese Leitungen die Bekleidung bei Brandbeanspruchung nicht beschädigen. Leitungen sind daher im Bereich von Aussparungen bzw. im Bereich von Durchführungen durch Fachwerkfelder durch Abhängung und/oder Auflagerung mit Konstruktionsteilen der Baustoffklasse A so zu befestigen, dass sie keine ungünstig wirkenden Verformungen erfahren oder ganz versagen.

Brandschutzbekleidung für Stahlstützen

Die brandschutztechnische Bekleidung von Stahlstützen ergibt sich aus der geforderten Feuerwiderstandsklasse und dem Verhältniswert U/A. Angaben zur Ermittlung des U/A-Wertes sowie zur Dicke der Bekleidung (2) sind den Tabellen 21 und 22 zu entnehmen. Bei Festlegung der Zuschnittbreiten sind die Walztoleranzen der Stahlprofile nach DIN 1025 sowie Einbautoleranzen zu berücksichtigen. Die Plattenstöße werden zueinander um 500 mm versetzt angeordnet. Eine Verspachtelung der Stöße und Schnittkanten der Platten ist brandschutztechnisch nicht erforderlich.

Die Detail-Abbildungen (I), (II) und (III) in Abb. 19 zeigen kastenförmige Bekleidungen verschiedener Stahlprofile. Die hohe Stabilität der Platten erlaubt eine stirnseitige Verklammerung bzw. Verschraubung (4). Eine Unterkonstruktion oder eine Befestigung im Stahl ist nicht erforderlich. Die Detailabbildung (IV) zeigt eine profilfolgende Bekleidung einer Stahlrohrstütze mit Feuerschutz-Streifen (10). Diese Bekleidungsart bietet sich besonders bei sehr großen Durchmessern an. Abbildung 20 zeigt Ausführungsdetails für die ein-, zwei- und dreiseitige Bekleidung von Stahlstützen in Verbindung mit Massivbauteilen. Angaben zur U/A-Wert-Berechnung

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 57 – 01.12.2008 << >>
und zur Bestimmung der erforderlichen Bekleidungsdicken sind der Tabelle 22 zu entnehmen.

Abb. 19: Ausführungsbeispiele für Stahlstützen nach Zulassung [27]

Abb. 20: Ausführungsbeispiele für Stahlstützen in Verbindung mit Massivbauteilen

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 58 – 01.12.2008 << >>

Alle Bekleidungen von Stahlstützen müssen von Oberkante Fußboden – bei Fußböden, die ganz oder teilweise aus Baustoffen der Klasse B bestehen, von Oberkante Rohdecke – auf ganzer Stützenlänge bis Unterkante Rohdecke angeordnet werden. Diese Forderung ist auch dann zu erfüllen, wenn eine Unterdecke mit bestimmter Feuerwiderstandsdauer angeordnet wird, das heißt, die Stützen sind auch im Zwischendeckenbereich entsprechend der geforderten Feuerwiderstandsklasse zu bekleiden.

Stahlstützen mit geschlossenem Querschnitt mit Beton- oder Mörtelfüllung müssen im Abstand von höchstens 5 m sowie am Kopf und Fuß der Stütze jeweils mindestens zwei Löcher besitzen, die nicht beide auf einer Querschnittsseite liegen dürfen. Der Öffnungsquerschnitt muss je Lochpaar = 6 cm2 betragen. Mit Beton oder Mörtel verstopfte Löcher müssen vor dem Bekleiden der Stützen wieder vollständig geöffnet werden. Die Bekleidung der Stützen muss an allen Lochstellen gleich große Öffnungen aufweisen.

Stahlstützen mit offenem Querschnitt, bei denen die Flächen zwischen den Flanschen vollständig mit Mörtel, Beton oder Mauerwerk ausgefüllt sind, dürfen zusätzlich zur brandschutztechnisch notwendigen Ummantelung beliebig bekleidet werden. Stahlstützen mit offenem Querschnitt, bei denen die Flächen zwischen den Flanschen nicht vollständig mit Mörtel, Beton oder Mauerwerk ausgefüllt sind, dürfen nicht mit zusätzlichen Blechbekleidungen versehen werden.

Stahlbeschichtung mit Dämmschichtbildnern

Stahlbeschichtungen sind dämmschichtbildende Brandschutzsysteme für Träger (Vollwandträger mit Biegebeanspruchung), Stützen und Fachwerkstäbe (Zug- und Druckstäbe von Stabtragwerken) aus Stahl zur Erhöhung der Feuerwiderstandsdauer dieser Bauteile. Die Beschichtung darf nur durch geschulte Fachkräfte aufgebracht werden. Die Vorschriften der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung sind zu beachten. Die Beschichtungen dürfen im Innern von Gebäuden oder offenen Hallen angewendet werden, nicht bei Bauteilen, die ständig hoher Luftfeuchtigkeit oder aggressiven Gasen ausgesetzt sind. Sie bestehen im Regelfall aus dem Korrosionsschutz und Haftvermittler (s. Abb. 21, Position 4), einem dämmschichtbildenden Anstrich (s. Abb. 21, Position 5), der in mindestens einem, bei geschlossenen Profilen in mindestens zwei Arbeitsgängen aufzubringen ist und einem Deckanstrich (s. Abb. 21, Position 6).

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Abb. 21: Beispiele für den Schichtaufbau von Dämmschichtbildnern für Stahlbauteile nach Zulassung [27]

Die Einhaltung der erforderlichen Schichtdicken ist zu überprüfen. Es dürfen keine weiteren Anstriche aufgebracht werden. Der Deckanstrich ist in ordnungsgemäßem Zustand zu halten. Stahlbeschichtungen können je nach Zulassung auch für Stützen aus Gussstahl bei Einhaltung der für geschlossene Stahlprofile erforderlichen Mindestschichtdicken eingesetzt werden. Der Untergrund muss trocken, frei von Rost, Schmutz und Fett sein. Lose sitzende alte Farben sind komplett zu entfernen. Bei der Verarbeitung sollte die Umgebungstemperatur mindestens +10 ˚C betragen (Stahltemperatur mindestens +5 ˚C). Stahlbeschichtungen werden durch Rollen, Streichen oder mit Farbspritzgeräten (Luft und Airless) im Dickschichtverfahren aufgetragen. Die Verarbeitbarkeit des dämmschichtbildenden Anstrichs (s. Abb. 21, Position 5), besonders die Nassschichtdicke, die in einem Arbeitsgang aufgebracht werden kann, variiert mit Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Konsistenznachstellung. Nach Fertigstellung der Beschichtungsarbeiten ist das Kennzeichnungsschild anzubringen. Typische Auftragsmengen für die Schichtdicken von Dämmschichtbildnern sind in Tabelle 23 angegeben. Dämmschichtbildner dürfen nur verwendet werden, wenn die entsprechenden amtlichen Nachweise vorliegen und sie in der Bauregelliste A, Teil 3, lfd. Nr. 1 angeführt sind.

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 60 – 01.12.2008 << >>

Tab. 23: Auftragsmengen und Schichtdicken von Dämmschichtbildnern nach [27]

Profilfaktor U/A in 1/m

Schichtstärke in

Primer

F 30

F 60

Topcoat

< 75

> 70

> 250

> 500

> 70

< 100

> 70

> 265

> 650

> 70

< 125

> 70

> 285

> 750

> 70

< 150

> 70

> 300

> 950

> 70

< 175

> 70

> 320

> 1.150

> 70

< 200

> 70

> 340

> 1.400

> 70

< 225

> 70

> 365

> 1.700

> 70

< 250

> 70

> 380

> 2.000

> 70

< 275

> 70

> 400

> 2.500

> 70

< 300

> 70

> 425

> 70

< 325

> 70

> 450

> 70

< 350

> 70

> 475

> 70

Alle Auftragsmengen sind bei der Anwendung in Abhängigkeit von Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Konsistenznachstellung zu überprüfen. Materialverluste, besonders beim Spritzen, sind einzukalkulieren. Jede Beschichtung ist nach ca. 2 Std. staubtrocken. Position (4) gemäß Abb. 21 ist, je nach Umgebungstemperatur, nach ca. 2 Std. überstreichbar, Position (5), je nach Schichtdicke und Umgebungstemperatur, nach ca. 12 Std. Diese Angaben beziehen sich auf +20 ˚C und 65 % r.F.

5.3.1.10 Klassifizierte Holzbauteile

Grundlagen

Holz ist ein brennbarer Konstruktionsbaustoff, weshalb seine Anwendung z.B. im Mehrgeschossbau aus brandschutztechnischen Gründen beschränkt ist. Durch bestimmte konstruktive Maßnahmen, d.h. durch Anwendung von

  • Brandschutzanstrichen (Dämmschichtbildnern),

  • Bekleidungen als Brandschutzschichten,

  • Überbemessungen von Brettschicht- oder Vollholzbauteilen,

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 61 – 01.12.2008 << >>

lassen sich jedoch im Regelfall auch mit Holzbauteilen Feuerwiderstandsklassen von F 30-B bis F 90-B erreichen. Für F 90-Bauteile ist nach MBO allerdings die Klasse F 90 – AB vorgeschrieben. Für Wände aus Holzwerkstoffen gelten die Angaben in DIN 4102-4:1994/03, Abschnitte 4.10, 4.11 und 4.12. Es ist grundsätzlich die Norm DIN V 20000-1 für werkmäßig hergestellte Werkstoffe zu beachten. Balkenschichtholz und Brettschichtholz sind mindestens so wie Vollholz aus Nadelholz zu betrachten soweit nichts anderes geregelt ist. OSB-Platten nach DIN EN 300 der Klassen OSB/2, OSB/3 und OSB/4 sind wie Spanplatten zu betrachten. Bei Wänden in Holztafelbauart müssen die Holzrippen aus Nadelschnittholz mindestens der Sortierklasse S10/C 24M nach DIN 4074-1, Laubschnittholz mindestens der Sortierklasse LS 10/D 30M nach DIN 4074-5 oder aus Brettschichtholz mindestens der Festigkeitsklasse BS 11 bestehen. Beispiele für die erforderlichen Beplankungsdicken nichttragender Wandausführungen von ein- oder zweischaligen Holzständerwänden mit Gipskarton-Feuerschutzplatten (GKF) nach DIN 4102-4:1994/03, Tabelle 48 zeigt die Tabelle 24.

Tab. 24: Mindestbeplankungsdicke und Dämmschicht von Wänden aus Gipskarton-Feuerschutzplatten (GKF) mit genormter Feuerwiderstandsklasse mit Ständern aus Holz, ()-Werte für alternative Ausbildung nach [6]

Wände und Ausfachungen mit Dämmstoffen nach DIN 18 165, Klasse A

Mindestdicke in mm

F 30

F 60

F 90

F 180

Aus Gips-Wandbauplatten gemäß DIN 18 180 ohne organische Zuschläge; im Bereich von Bekleidungsstößen nach DIN 18 181, verspachtelt

12,5 (18,0 GKB) (2 9,5 GKB)

2 12,5 (25,0 GKF)

2 12,5

Mindestdämmschichtdicke in mm und Mindestrohdichte in kg/m3

40/30

40/40

80/100

Feuerwiderstandsklassen von Holzbauteilen

Tragende unbekleidete Holzbauteile sind entsprechend den Anwendungsregeln von DIN 1052-1:1988-04 und DIN 1052-1/+A1:1996-10 zu bemessen. Dabei müssen die Materialeigenschaften, die Querschnittsgrößen, und die Parameter, die das Tragsystem unter Normaltemperatur beschreiben, durch die entsprechenden Werte unter Brandbeanspruchung ersetzt werden. Die in DIN 4102-4:1994-03 angegebenen Tabellen 74 bis 83 sind nicht mehr gültig bzw. entfallen (vergl. DIN 4102-4/+A1:2004-11, Abschnitt 3.4, Holzbau nach [6]).

Die Parameter, die das Tragsystem bei der Brandschutzbemessung beschreiben, beziehen sich auf modifizierte Auflager- und Randbedingungen für Bauteile/Teile von Tragwerken und, falls erforderlich, auf modifizierte Abstützungsabstände im Fall des vorzeitigen Versagens von Aussteifungen. Der Einfluss eines Brandes auf Materialeigenschaften und Querschnittsab-

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 62 – 01.12.2008 << >>
messungen darf durch das vereinfachte Verfahren der Bemessung mit ideellen Restquerschnitten oder durch das genauere Verfahren der Bemessung mit reduzierter Festigkeit und Steifigkeit berücksichtigt werden. Die Angaben gelten nur für Holzbauteile ohne Aussparungen; Zapfen- und Bolzenlöcher gelten nicht als Aussparungen.

Vereinfachtes Verfahren zur Bemessung mit ideellen Restquerschnitten

Bei der Bemessung mit ideellen Restquerschnitten nach DIN 4102-4/+A1: 2004-11 (s. [6]) wird die Tragfähigkeit des ideellen Restquerschnitts unter der Annahme berechnet, dass Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften nicht durch den Brand beeinflusst werden. Der Verlust an Festigkeit und Steifigkeit unter Brandbeanspruchung wird durch eine erhöhte Abbrandtiefe berücksichtigt. Der ideelle Restquerschnitt wird durch die Reduzierung des Ausgangsquerschnitts um die ideelle Abbrandtiefe def ermittelt.

def = d(tf) + d0

Gl. (8)

mit

d(tf) = βn tf

Gl. (9)

d0 = 7 mm

βn

Abbrandrate nach Tabelle 25

tf

geforderte Feuerwiderstandsdauer in min

Abb. 22: Definition von verbleibendem und ideellem Restquerschnitt am Beispiel dreiseitiger Brandbeanspruchung (vereinfachtes Verfahren) nach [6]

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 63 – 01.12.2008 << >>

Tab. 25: Abbrandraten ßnfür Bauholz nach DIN 4102-4/+A1:2004-11 nach [6]

Nadelholz

Vollholz mit einer charakteristischen Rohdichte ≥ 290 kg/m3 und einer Mindestabmessung von 35 mm

Brettschichtholz mit einer charakteristischen Rohdichte ≥ 290 kg/m3

Laubholz

Massives Vollholz mit einer charakteristischen Rohdichte 290 ≥ ρk < 450 kg/m3

Massives Vollholz mit einer charakteristischen Rohdichte ≥ 450 kg/m3 und Eiche

Buche ist wie Nadelholz zu behandeln

Furnierschichtholz

Massivholzplatten
Sperrholzplatten
andere Holzwerkstoffplatten nach DIN EN 13986

Die Abbrandraten βn für Bauholz berechnen sich gemäß den Angaben und Gleichungen Gl. (10)) bis (12) nach Tabelle 25 Für den Nachweis der Tragfähigkeit sind die Festigkeiten und Steifigkeiten des ideellen Restquerschnitts (s. Abb. 22) entsprechend den Gleichungen Gl. (13) bis (16) unter Verwendung von kmod,fi = 1,0 zu ermitteln.

Die angegebenen Werte beziehen sich auf eine charakteristische Rohdichte von 450 kg/m3 und eine Dicke von 20 mm. Für andere Rohdichten und Dicken ≥ 20 mm ist die Abbrandrate wie folgt zu ermitteln:

βn,ρ,h = βn kρ kh

Gl. (10)

Für kρ und kh gilt:

Gl. (11)

Gl. (12)

ρk

charakteristischer Wert der Rohdichte entsprechend den jeweiligen Angaben der Holzwerkstoffnormen in kg/m3

hp

Plattendicke in mm

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 64 – 01.12.2008 << >>

Genaueres Verfahren der Bemessung mit reduzierter Festigkeit und Steifigkeit nach DIN 4102-4/+A1:2004-11

Bei der Bemessung mit reduzierter Festigkeit und Steifigkeit wird die Tragfähigkeit des Restquerschnitts unter Berücksichtigung der Abnahme der Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften unter Temperaturerhöhung berücksichtigt. Die Tragfähigkeiten für Biegung, Druck und Zug sind unter Verwendung des verbleibenden Restquerschnitts und einer Reduzierung der Festigkeits- und Steifigkeitsparameter zu ermitteln. Der verbleibende Restquerschnitt des Bauteils ist durch eine Reduzierung des Ausgangsquerschnitts durch die Abbrandtiefe d(tf) nach Gl. (9) zu berechnen. Für den Nachweis der Tragfähigkeit sind die Festigkeiten und Steifigkeiten des verbleibenden Restquerschnitts entsprechend den Gl. (13) bis für Brettschichtholz Gl. (16) zu ermitteln.

Gl. (13)

Gl. (14)

für Vollholz

Gl. (15)

für Brettschichtholz

Gl. (16)

fk

charakteristischer Wert der Festigkeit unter Normaltemperatur für Nadelschnittholz nach Tabelle 26, für Laubschnittholz nach Tabelle 27 und für Brettschichtholz nach Tabelle 28

E0,05

charakteristischer Wert des E-Moduls unter Normaltemperatur für Nadelschnittholz nach Tabelle 26, für Laubschnittholz nach Tabelle 27 und für Brettschichtholz nach Tabelle 28

G05

charakteristischer Wert des Schubmoduls unter Normaltemperatur für Nadelschnittholz nach Tabelle 26, für Laubschnittholz nach Tabelle 27 und für Brettschichtholz nach Tabelle 28

γM,fi

= 1,0

kmod,fi

Modifikationsfaktor, der die Auswirkungen von Temperatur auf die Festigkeit und Steifigkeit berücksichtigt (s. Abb. 23)

kfi

Faktor zur Ermittlung des 20 %-Fraktilwertes der Festigkeit und Steifigkeit aus dem 5 %-Fraktilwert: Die Werte für kfi sind entsprechend Tabelle 29 anzusetzen.

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 65 – 01.12.2008 << >>

Es gilt für die Biegefestigkeit

Gl. (17)

Es gilt für die Druckfestigkeit parallel zur Faser:

Gl. (18)

Es gilt für die Zugfestigkeit parallel zur Faser, den E-Modul und den Schubmodul:

Gl. (19)

ur

der Restquerschnittsumfang der beflammten Seiten in m

Ar

die Fläche des verbleibenden Restquerschnitts in m2

kmod,fi

siehe Abb. 23

Abb. 23: kmod,fiin Abhängigkeit vom Verhältnis ur/Arnach [6]

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 66 – 01.12.2008 << >>

Tab. 26: Rechenwerte für die charakteristischen Festigkeits- und Steifigkeitskennwerte für Nadelholz nach [6]

1

1
Sortierklasse

2
S 7/C 16M

3
S 10/C 24M

4
S 13/C 30M

5
C35M

6
C40M

Festigkeitskennwerte in N/mm2

2

Biegung fm,k

16

24

30

35

40

3

Zug parallel ft,0,k

10

14

18

21

24

4

Druck parallel fc,0,k

17

21

23

25

26

Steifigkeitskennwerte in N/mm2

5

Elastizitätsmodul parallel E0,05

5.300

7.300

8.000

8.600

9.300

6

Schubmodul G05

330

460

500

540

580

Tab. 27: Rechenwerte für die charakteristischen Festigkeits- und Steifigkeitskennwerte für Laubholz nach [6]

1

1
Sortierklasse

2
LS 10/D 30M

3
LS 10/D 35M

4
LS 13/D 40M

5
LS 10/D 40M

6
LS 10/D 60M

2

Holzart

Eiche, Teak, Keruing

Buche

Buche

Afzelia, Merbau, Angelique

Azobe

Festigkeitskennwerte in N/mm2

3

Biegung fm,k

30

35

40

40

60

4

Zug parallel ft,0,k

18

21

24

24

36

5

Druck parallel fc,0,k

23

25

26

26

32

Steifigkeitskennwerte in N/mm2

6

Elastizitätsmodul parallel E0,05

8.300

8.300

9.100

9.100

14.100

7

Schubmodul G05

500

540

580

580

880

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 67 – 01.12.2008 << >>

Tab. 28: Rechenwerte für die charakteristischen Festigkeits- und Steifigkeitskennwerte für Brettschichtholz nach [6]

1

1
Festigkeitsklasse

2
BS 11

3
BS 14

4
BS 16

5
BS 18

Festigkeitskennwerte in N/mm2

2

Biegung fm,k

24

28

32

36

3

Zug parallel ft,0,k

16,5

19,5

22,5

26

4

Druck parallel fc,0,k

24

26,5

29

31

Steifigkeitskennwerte in N/mm2

5

Elastizitätsmodul parallel E0,05

9.600

10.500

11.400

12.200

6

Schubmodul G05

600

650

700

750

Tab. 29: Werte für kfivon Bauprodukten

Bauprodukt

kfi

Vollholz

1,25

Brettschichtholz

1,15

Furnierschichtholz

1,1

Holzwerkstoffplatten

1,15

auf Abscheren beanspruchte Holz-Holz bzw. Holzwerkstoff-Holz-Verbindungen

1,15

auf Abscheren beanspruchte Stahl-Holz-Verbindungen

1,05

auf Herausziehen beanspruchte Verbindungen

1,05

Für den Stabilitätsnachweis druckbeanspruchter Bauteile nach DIN 1052-1:1988-04, 9.3.2 und 9.4, ist die Traglastspannung str,fi,d des verbleibenden Restquerschnitts entsprechend Gl. (20) anzusetzen. Wenn die Aussteifung während der maßgebenden Brandbeanspruchung versagt, ist der Knicknachweis wie für einen unausgesteiften Stab zu führen. Ist das Versagen der Aussteifung mit einem gleichzeitigen oder vorherigen Versagen der lasteinleitenden Konstruktion verbunden, kann ein Stabilitätsnachweis druckbeanspruchter Bauteile entfallen. Die Traglastspannung druckbeanspruchter Bauteile berechnet sich wie folgt (vgl. [6]):

Gl. (20)

mit

Gl. (21)

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 68 – 01.12.2008 << >>

λ(tf)

Knickschlankheit zum Zeitpunkt der geforderten Feuerwiderstandsdauer

Gl. (22)

ε(tf)

ungewollte Ausmitte der Druckkraft

Gl. (23)

= Trägheitsradius/Kernweite

= 1,73 für Rechteckquerschnitte

= 2,00 für Kreisquerschnitte

α

Krümmungswert: mit α = 250 für Nadelholz und α = 500 für Brettschichtholz

Für den Nachweis der Stabilisierung biegebeanspruchter Bauteile nach DIN 1052-1:1988-04, 8.6, ist γzul sB durch fm,fi,d zu ersetzen. Die Material- und Querschnittswerte sind für den verbleibenden Restquerschnitt anzunehmen. Wenn die Aussteifung während der maßgebenden Brandbeanspruchung versagt, ist der Kippnachweis wie für einen unausgesteiften Stab zu führen. Ist das Versagen der Aussteifung mit einem gleichzeitigen oder vorherigen Versagen der lasteinleitenden Konstruktion verbunden, kann ein Stabilitätsnachweis biegebeanspruchter Bauteile entfallen.

Es darf angenommen werden, dass die Aussteifung nicht versagt, wenn der verbleibende Restquerschnitt der Aussteifung 60 % der für die Bemessung unter Normaltemperatur erforderlichen Querschnittsfläche beträgt. Mechanische Verbindungsmittel müssen die Anforderungen an die Feuerwiderstandsklassen von Verbindungen nach DIN 1052-2:1988-02/+A1:1996-10 erfüllen.

Der Schubnachweis erfolgt gemäß den Gl. (24) bis (27):

Gl. (24)

αQ

Ausnutzungsgrad der Schub- bzw. Scherspannung unter Normaltemperatur nach DIN 1052-1:1988-04

b(tf)

Breite des Restquerschnitts in Abhängigkeit von der Abbrandgeschwindigkeit βn und der Feuerwiderstandsdauer tf nach Gl. (25):

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 69 – 01.12.2008 << >>

 

b(tf) = b–2βntf

Gl. (25)

h(tf)

Höhe des Restquerschnitts in Abhängigkeit von der Abbrandgeschwindigkeit βn und der Feuerwiderstandsdauer tf. Bei 4-seitiger Brandbeanspruchung (siehe auch DIN 4102-4:1994/03, Seite 72) gilt:

 

h(tf) = h–2βntf

Gl. (26)

Bei 3-seitiger Brandbeanspruchung (siehe auch DIN 4102-4:1994/03, Seite 72) gilt:

 

h(tf) = h–βntf

Gl. (27)

Verstärkungen von Durchbrüchen müssen nicht gesondert nachgewiesen werden, wenn folgende Voraussetzung erfüllt ist: Außenliegende Verstärkungen weisen unter Berücksichtigung des rechnerischen Abbrandes nach Tabelle 1.10.2 nach der geforderten Zeitdauer des Feuerwiderstandes tf noch eine Restdicke tr nach Gl. (28)) auf.

 

t ≥ 0,6 tr

Gl. (28)

tr

die erforderliche Mindestdicke der Verstärkung bei Normaltemperatur

Klassifizierte Holztafelwände und Verbindungen

In der Tabelle 30 sind Konstruktionsbeispiele für nichtraumabschließende Wände in Holztafelbauweise nach DIN 4102 Teil 4 zusammengestellt. Die Werte gelten für einschalige, tragende oder nichtragende Wände. Zwischen den Beplankungen ist bei raumabschließenden Wänden eine Dämmschicht der Baustoffklasse A angeordnet. Die Dämmschichtdicke liegt je nach Bauart zwischen 40 und 100 mm (siehe [6]).

Für Decken aus Holz sind die Mindestquerschnitte der Balken und Beplankungen gemäß Tabelle 31 einzuhalten. Des Weiteren gelten für Deckenkonstruktionen die folgenden brandschutztechnischen Anforderungen:

  • Holzbalkendecken mit verkleideter Untersicht und mit nichtbrennbarem Belag oder mit 5 cm dicker, nichtbrennbarer Auffüllung (siehe die Decken 1 und 2 in Abb. 24 und Tabelle 31).

  • Holzbalkendecken mit oberer und unterer Bekleidung aus Holz oder Holzwerkstoffen und einer Brandschutzschicht aus Mineralwollematten, Rohdichte mindestens 50 kg/m3, und 6 cm dick auf unten liegendem Maschendraht gesteppt (siehe Decke 3 in Abb. 24).

  • Holzbalkendecken mit freiliegenden Holzbalken (siehe Decke 4 in Abb. 24) und einer Auflage aus 5 cm dicken Holzpfosten mit seitlich angefräster doppelter Feder und dicht aneinandergeschoben oder aus 4 cm

    5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 70 – 01.12.2008 << >>
    dicken Spanplatten, Rohdichte mindestens 600 kg/m3 und mit seitlich angefräster einfacher Feder oder unterlegter Fuge.

Tab. 30: Tragende, nichtraumabschließende Wände in Holztafelbauart nach DIN 4102 Teil 4:1994-03 nach [6]

Konstruktionsmerkmale

Holzrippen

Beplankung(en) und Bekleidung(en) Mindestdicke von

Feuerwiderstandsklasse Benennung

Mindestmaße
b
1 d1
[mm mm]

Zulässige Spannung
zul.
D
[N/mm2]

Holzwerkstoffplatte Mindestrohdichte
= 600 kg/m
3d2
[mm]

Gipskarton – Feuerschutzplatten (CKF)

d2
[mm]

d3
[mm]

50 80
100 100
40 80
50 80
100 100

2,5
1,25
2,5
2,5
2,5

25 oder 2 16
16

18
151)
12,52)

 

F 30 – B

40 80
40 80
40 80

2,5
2,5
2,5

8
13

12,5

12,5 2)
9,5 3)
9,5 3)

F 30 – B

40 80
50 80

2,5
2,5

22

15

181)
12,5 2)

F 60 – B

1) Anstelle von 15 mm dicken GKF-Platten dürfen auch 18 mm dicke GKB-Platten verwendet werden.
2) Anstelle von 12,5 mm dicken GKF-Platten dürfen auch 15 mm oder 2 9,5 mm dicke GKB-Platten verwendet werden.
3) Ersetzbar durch 22 mm dicke Bretterschalung.

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 71 – 01.12.2008 << >>

Abb. 24: Beispiele für ausgeführte Deckenkonstruktionen der Feuerwiderstandsklasse F 30-B nach DIN 4102-4:1994/03 nach [6]

Bei Holzbalkendecken mit freiliegenden Holzbalken ist die Deckenschalung aus 38 + 19 mm dicken Sperrholzplatten mit seitlich angefräster Feder und fugendicht aneinandergeschoben oder aus 38 + 19 mm dicken Spanplatten, Rohdichte mindestens 600 kg/m3 und mit unterlegter Fuge oder aus 5 cm dicken Holzbohlen mit doppeltem Nut- und Feder-Verbindung gemäß Tabelle 32 auszuführen. Die freiliegenden Träger, Unterzüge und Rahmenriegel von Holzbalkendecken nach Tabelle 32, auch brettschichtverleimte, sind je nach Brandbeanspruchung gemäß den umfassenden Konstruktionsvorschriften nach DIN 4102 Teil 4 zu schützen [6].

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 72 – 01.12.2008 << >>

Tab. 31: Decken in Holztafelbauart mit brandschutztechnisch notwendiger Dämmschicht nach DIN 4 1 02-4:1994-03 nach [6]

Holz rippen

Untere Beplankung oder Bekleidung

Notwendige Dämmschicht aus Mineralfaserplatten oder -matten

Obere Beplankung oder Schalung aus Holzwerkstoffplatten mit ρ ≥ 600 kg/m3

Schwimmender Estrich oder schwimmender Fußboden

Feuerwiderstands klasse Benennung

Holzwerkstoffplatten mit ρ ≥ 600 kg/m3

Gipskarton-Feuerschutzplatten (CKF)

 

Dämmschicht mit ρ ≥ 30 kg/m3

Mörtel, Gips oder Asphalt

Holzwerkstoffplatten, Bretter oder Parkett

Gipskartonplatten

Mindest breite

Mindestdicke

zul. Spannweiten

Mindestdicke

Mindestrohdichte

Mindestdicke

Mindestdicke

b
[mm]

d1
[mm]

d1
[mm]

d2
[mm]

l
[mm]

D
[mm]

ρ
[kg/m
3]

d3
[mm]

d4
[mm]

d5
[mm]

d5
[mm]

d5
[mm]

40

161)
161)
161)

 

 

625
625
625

60
60
60

30
30
30

13 2)
13 2)
13 2)

15 3)
15 3)
15 3)

20

16

9,5

F 30-B

40

 

12,5 + 12,5

500
500
500

60
60
60

30
30
30

13 2)
13 2)
13 2)

15 3)
30 4)
15 3)

20

25

185)

F 60-B

12,5 + 12,5
12,5 + 12,5

1) Ersetzbar durch
a) ≥ 13 mm dicke Holzwerkstoffplatten (untere Lage) + 9,5 mm dicke GKB- oder GKF-Platten
(raumseitige Lage) oder
b) ≥ 12,5 mm dicke Gipskarton-Feuerschutzplatten (GKF) mit einer Spannweite l ≤ 500 mm.
2) Ersetzbar durch Bretterschalung (gespundet) mit d ≥ 21 mm.
3) Ersetzbar durch d ≥ 9,5 mm dicke Gipskartonplatten.
4) Ersetzbar durch d ≥ 15 mm dicke Gipskartonplatten.
5) Erreichbar z.B. mit 2 9,5 mm.

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 73 – 01.12.2008 << >>

Tab. 32: Holzbalkendecken mit dreiseitig dem Feuer ausgesetzten Holzbalken mit zweilagiger oberer Schalung F 30-B nach [6]

Mindestdicken

Federn und Verschraubung

d1[mm]

d2[mm]

38+19

siehe Schema-Skizze

Wände oder Ausfachungen in der Feuerwiderstandsklasse F 30-B aus Holz und/oder Holzwerkstoffen bestehen aus einem Kantholzgerippe mit beidseitiger Bekleidung. Für das Erreichen der Feuerwiderstandsklasse F 30-B ist die Ausbildung der Stöße der Beplankungen von maßgebender Bedeutung. Die Stöße von Tafelelementen sind gemäß Abb. 25 auszuführen.

Abb. 25: Ausbildung der Stöße von Wänden bei Tafelelementen nach [6]

Eingebaute Brandschutzschichten bei Tafelelementen sind gemäß Abb. 26 anzuordnen und rundum mit leichter Kantenverdichtung fugenlos am Holzgerippe mechanisch zu befestigen. Sind die Brandschutzschichten aus einzelnen Teilen zusammengesetzt, müssen die Stöße überlappt und/oder verleimt oder bei Gipskartonplatten verfugt sein. Die Dicke der Brandschutzschichten kann gemäß DIN 4102-4:1994/03 gewählt werden, wobei die Feuerwiderstandsdauer der einzelnen Brandschutzschichten addiert werden darf. Zusätzliche Dämm- bzw. Isolierschichten für den Schall- oder

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 74 – 01.12.2008 << >>
Feuchtigkeitsschutz dürfen in die Wand eingebaut werden. Bei Außenwänden mit hinterlüfteter Vorsatzschale darf diese brandtechnisch nicht in Rechnung gestellt werden.

Abb. 26: Anordnung von Bekleidungen und Brandschutzschichten

Die Bekleidungen können auf die Unterkonstruktion geleimt und genagelt oder geschraubt werden. Vom Feuer beanspruchte Verleimungen dürfen nicht mit thermoplastischen Leimen ausgeführt werden. Die Stöße der Bekleidungen sind gemäß Abb. 27 auszuführen. Sie müssen über einem Kantholz liegen oder unterlegt werden oder sind in Nut und Feder auszuführen oder zu verfugen. Bei unverleimten Stößen ist mit dem doppelten Abbrand zu rechnen. Besteht eine Bekleidung aus zwei aufeinanderliegenden Schichten, sind die Stoßfugen gegeneinander zu versetzen.

Abb. 27: Ausbildung der Stöße von Bekleidungen nach [6]

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 75 – 01.12.2008 << >>

5.3.1.11 Literaturverzeichnis

[1]

Europäische Kommission: Grundlagendokument; Wesentliche Anforderung Nr. 2, Brandschutz. Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften Nr. C 62/23, Brüssel, Febr. 1994

[2]

Hertel, H.: Erläuterungen zum Grundlagendokument Brandschutz. DIBt Mitteilungen, Heft 25, S. 2/3, Berlin, 1994

[3]

Meyer-Ottens, C.: Brandverhalten von Bauteilen. Brandschutz im Bauwesen, Heft 22, Erich Schmidt Verlag GmbH, Berlin, 1981

[4]

DIN 4102 Teil 2: Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Bauteile: Begriffe, Anforderungen und Prüfungen. Beuth Verlag GmbH, Berlin, Sept. 1977 (ersetzt durch: [10] bis [18] und [20], [21])

[5]

Kordina, K.; Meyer-Ottens, C.: Beton Brandschutz Handbuch, Beton-Verlag GmbH, Düsseldorf, 1981

[6]

DIN 4102 Teil 4/+A1:2004-11: Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen, Zusammenstellung und Anwendung klassifizierter Baustoffe, Bauteile und Sonderbauteile. Beuth Verlag GmbH, Berlin, März 1994

[7]

ÖNORM B 3800 Teil 4: Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen. Bauteile: Einreihung in die Brandwiderstandsklassen, Österreichisches Normungsinstitut, Wien, 1990 (zurückgezogen 2001)

[8]

Hartl, H.: Brandverhalten von Holzkonstruktionen. Pro Holz Holzinformation Österreich, Register 1, 3. Auflage, Bundesholzwirtschaftsrat Wien (Herausgeber), Wien, 1990

[9]

DIN 4102 Teil 3: Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Brandwände und nichttragende Außenwände: Begriffe, Anforderungen und Prüfungen. Beuth Verlag GmbH, Berlin, Sept. 1977

[10]

DIN EN 1363-1: Feuerwiderstandsprüfungen Teil 1: Allgemeine Anforderungen, 1999-10

[11]

DIN EN 1363-2: Feuerwiderstandsprüfungen Teil 2: Alternative und ergänzende Verfahren, 1999-10

[12]

DIN EN 1363-3: Feuerwiderstandsprüfungen Teil 3: Nachweis der Ofenleistung, 1999-10

[13]

DIN EN 1365-1: Feuerwiderstandsprüfungen für tragende Bauteile, Teil 1: Wände, 1999-10

[14]

DIN EN 1365-2: Feuerwiderstandsprüfungen für tragende Bauteile, Teil 2: Decken und Dächer, 2000-02

[15]

DIN EN 1365-3: Feuerwiderstandsprüfungen für tragende Bauteile, Teil 3: Balken, 2000-02

[16]

DIN EN 1365-4: Feuerwiderstandsprüfungen für tragende Bauteile, Teil 4: Stützen, 1999-10

[17]

DIN EN 1364-1: Feuerwiderstandsprüfungen für nichttragende Bauteile, Teil 1: Wände, 1999-10

[18]

DIN EN 1364-2: Feuerwiderstandsprüfungen für nichttragende Bauteile, Teil 2: Unterdecken, 1999-10

5.3.1 Brandverhalten von Bauteilen – Seite 76 – 01.12.2008 <<

[19]

DIN EN 13501-1: Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem Brandverhalten – Teil 1, 2002-4

[20]

DIN EN 13501-2: Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem Feuerwiderstand – Teil 2: Klassifizierung mit Ergebnissen zum Feuerwiderstand von Bauprodukten, 2002-4

[21]

DIN EN 13501-3: Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem Feuerwiderstand – Teil 3: Klassifizierung mit den Ergebnissen aus den Feuerwiderstandsprüfungen an Lüftungsanlagen, 2002-2

[22]

DIN EN 13501-4: Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem Feuerwiderstand – Teil 4: Klassifizierung mit den Ergebnissen aus den Feuerwiderstandsprüfungen von Anlagen zur Rauchfreihaltung, 2004-4(2)

[23]

DIN EN 13501-5: Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem Feuerwiderstand – Teil 5: Klassifizierung mit den Ergebnissen aus den Feuerwiderstandsprüfungen von Bedachungen bei Beanspruchung durch Feuer von außen, 2005-12

[24]

DIN 4102 Teil 17: Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Schmelzpunkt von Mineralfaser-Dämm-Stoffen; Begriffe, Anforderungen, Prüfung. Beuth Verlag GmbH, Berlin, Dez. 1990

[25]

Entscheidung der Kommission vom 3. Mai 2000, Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften Nr. L 133 vom 6. Juni 2000

[26]

Schneider, U.; Horvath, J.: Brandschutz-Praxis in Tunnelbauten. Bauwerk Verlag GmbH, Berlin, 2006

[27]

Kukula, F.: Promat-Handbuch, Bautechnischer Brandschutz AT 1.1, Promat Ges. m. b. H, Wien, 2006

Quelle: Schneider/Franssen/Lebeda, Baulicher Brandschutz, 2. Aufl. Berlin: Bauwerk 2008