Bauphysik PDF: Brandschutz Vorlesung - TU Braunschweig

Bauphysik ‖ - Brandschutz Vorlesungsumdruck Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jochen Zehfuß Prof. Dr.-Ing. Jochen Zehfuß | Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz | TU Braunschweig | Beethoventraße 52 | 38106 Braunschweig Dieses Skript dient als Lehr- und Lernunterlagen der Lehrveranstaltung „Bauphysik II – Brandschutz“ der TU Braunschweig und darf nur mit Zustimmung des betreuenden Institutes veröffentlicht oder vervielfältigt werden. Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Einführung...................................................................................................................... 1 1.1 Brandschäden........................................................................................................1 1.1.1 Allgemeines....................................................................................................... 1 1.1.2 Schäden durch Temperatureinwirkung............................................................... 2 1.1.3 Schäden durch Rauchgase................................................................................ 2 1.1.4 Schäden durch Brandbekämpfung..................................................................... 3 1.1.5 Schäden durch Betriebsunterbrechung.............................................................. 4 1.2 Beispiele für Brände...............................................................................................4 1.2.1 Allgemeines....................................................................................................... 4 1.2.2 Brand beim Chemiekonzern Sandoz.................................................................. 4 1.2.3 Brand am Düsseldorfer Flughafen...................................................................... 5 1.2.4 Brand im Tauerntunnel....................................................................................... 5 1.3 Brandrisiko.............................................................................................................6 1.3.1 Allgemeines....................................................................................................... 6 1.3.2 Brandstatistik..................................................................................................... 6 1.3.3 Definition des Risikos....................................................................................... 10 1.4 Maßnahmen......................................................................................................... 11 1.5 Grundlagen des vorbeugenden baulichen Brandschutzes................................... 12 1.6 Brandentwicklung und -ausbreitung..................................................................... 13 1.7 Literatur................................................................................................................ 15 2 Bauaufsichtliche Anforderungen im Brandschutz.......................................................... 16 2.1 Allgemeines......................................................................................................... 16 2.2 Baurecht.............................................................................................................. 16 2.2.1 Überblick.......................................................................................................... 16 2.2.2 Musterbauordnung........................................................................................... 17 2.3 Brandschutzanforderungen.................................................................................. 18 2.3.1 Grundsatzanforderungen................................................................................. 18 2.3.2 Gebäudeklassen.............................................................................................. 19 2.3.3 Einzelanforderungen........................................................................................ 20 2.3.4 Anforderungen an Sonderbauten..................................................................... 20 2.4 Verwendung von Bauprodukten und Bauarten..................................................... 22 2.4.1 Allgemeines..................................................................................................... 22 I Inhaltsverzeichnis 2.4.2 Bauarten.......................................................................................................... 23 2.4.3 Bauprodukte..................................................................................................... 24 2.4.3.1 Allgemeine Anforderungen nach § 16b MBO........................................24 2.4.3.2 Anforderungen an CE-gekennzeichnete Bauprodukte (§ 16c MBO)......25 2.4.3.3 Anforderungen an national geregelte Bauprodukte (Verwendbarkeitsnachweise, §§ 17-25 MBO).......................................26 2.4.4 Beispiel............................................................................................................ 27 2.5 Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen......................................... 28 2.6 Literatur................................................................................................................ 29 3 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen.............................................................. 30 3.1 Allgemeines......................................................................................................... 30 3.2 Brandverhalten von Baustoffen............................................................................ 30 3.2.1 Allgemeines..................................................................................................... 30 3.2.2 Baustoffklassifizierung...................................................................................... 30 3.2.2.1 Nationale Baustoffklassifizierung nach DIN 4102..................................30 3.2.2.2 Europäische Baustoffklassifizierung nach DIN EN 13501.....................32 3.2.3 Prüfverfahren................................................................................................... 33 3.2.3.1 Prüfverfahren nach DIN 4102................................................................33 3.2.3.2 Prüfverfahren nach DIN EN 13501........................................................35 3.3 Feuerwiderstandsverhalten von Bauteilen............................................................ 39 3.3.1 Allgemeines..................................................................................................... 39 3.3.2 Bauteilklassifizierung........................................................................................ 40 3.3.3 Massivbauteile................................................................................................. 42 3.3.4 Stahlbauteile.................................................................................................... 44 3.3.5 Verbundbauteile............................................................................................... 45 3.3.6 Holzbauteile..................................................................................................... 46 3.3.7 Mauerwerk....................................................................................................... 48 3.3.8 Fassaden......................................................................................................... 48 3.3.9 Bedachungen................................................................................................... 49 3.3.10 Sonderbauteile................................................................................................. 50 3.3.10.1 Brandwände.....................................................................................50 3.3.10.2 Feuerschutzabschlüsse...................................................................51 3.3.10.3 Verglasungen...................................................................................52 3.3.10.4 Abschottungen / Brandschutzklappen..............................................53 II Inhaltsverzeichnis 3.4 Literatur................................................................................................................ 53 4 Brandschutzplanung..................................................................................................... 56 4.1 Allgemeines......................................................................................................... 56 4.2 Baulicher Brandschutz......................................................................................... 56 4.2.1 Lage auf dem Grundstück................................................................................ 56 4.2.2 Löschwasserversorgung / -rückhaltung............................................................ 57 4.2.3 System der äußeren Abschottung.................................................................... 57 4.2.3.1 Äußere Abschottung.............................................................................57 4.2.3.2 Innere Abschottung...............................................................................58 4.2.3.3 Zusammenfassung...............................................................................60 4.2.4 Anforderungen an Bauteile und Baustoffe........................................................ 60 4.2.4.1 Allgemeines..........................................................................................60 4.2.4.2 Außenwände.........................................................................................62 4.2.4.3 Trennwände / Wände notwendiger Flure...............................................62 4.2.4.4 Brandwände..........................................................................................63 4.2.4.5 Dächer..................................................................................................64 4.2.4.6 Notwendige Treppenräume...................................................................64 4.2.5 Rettungswege.................................................................................................. 64 4.2.5.1 Allgemeines..........................................................................................64 4.2.5.2 Erster Rettungsweg..............................................................................65 4.2.5.3 Der zweite Rettungsweg.......................................................................66 4.2.5.4 Notwendiger Flur / Offene Gänge.........................................................67 4.2.5.5 Treppen................................................................................................69 4.2.5.6 Notwendige Treppenräume...................................................................69 4.2.5.7 Sicherheitstreppenraum........................................................................70 4.2.5.8 Rettungsweglänge................................................................................71 4.2.5.9 Rettungswegbreiten..............................................................................71 4.2.5.10 Zusammenfassung...........................................................................72 4.3 Anlagentechnischer Brandschutz......................................................................... 73 4.3.1 fAllgemeines.................................................................................................... 73 4.3.2 Rauch- und Wärmeabzugsanlage / Öffnungen zur Rauchableitung................. 73 4.3.2.1 Allgemeines..........................................................................................73 4.3.2.2 Öffnungen zur Rauchableitung..............................................................73 4.3.2.3 Rauch- und Wärmeabzugsanlagen.......................................................74 III Inhaltsverzeichnis 4.3.3 Brandmeldeanlagen......................................................................................... 75 4.3.3.1 Alarmierungseinrichtungen...................................................................76 4.3.3.2 Ansteuerungseinrichtung......................................................................77 4.3.3.3 Brandmelder.........................................................................................77 4.3.4 Anlagen, Einrichtungen und Geräte zur Brandbekämpfung.............................. 79 4.3.4.1 Selbsthilfeanlagen.................................................................................79 4.3.4.2 Löschhilfeanlagen.................................................................................80 4.3.5 Sicherheitsbeleuchtung / Sicherheitsstromversorgung..................................... 82 4.4 Organisatorischer Brandschutz............................................................................ 82 4.4.1 Allgemeines..................................................................................................... 82 4.4.2 Brandschutzordnung / Brandschutzbeauftragter............................................... 82 4.4.2.1 Brandschutzordnung.............................................................................82 4.4.2.2 Brandschutzbeauftragter.......................................................................83 4.4.3 Prüfung von sicherheitstechnischen Anlagen und Einrichtungen...................... 84 4.5 Literatur................................................................................................................ 84 5 Brandschutzplanung für bestehende Gebäude............................................................. 85 5.1 Allgemeines......................................................................................................... 85 5.2 Bestandsschutz.................................................................................................... 85 5.2.1 Allgemeine Vorgaben....................................................................................... 85 5.2.2 Formeller und materieller Bestandsschutz........................................................ 85 5.2.1 Konkrete Gefahr............................................................................................... 86 5.2.2 Beispiele und Zusammenfassung..................................................................... 87 5.3 Brandschutzplanung für bestehende Gebäude.................................................... 88 5.3.1 Allgemeines..................................................................................................... 88 5.3.2 Bauwerksanalyse............................................................................................. 88 5.3.3 Zusammenstellung der möglichen Abweichungen............................................ 89 5.3.4 Bewertung von Abweichungen......................................................................... 90 5.3.5 Zusammenstellung der erforderlichen Maßnahmen......................................... 92 5.3.5.1 Allgemeines..........................................................................................92 5.3.5.2 Ertüchtigungsmaßnahmen....................................................................92 5.3.5.3 Kompensationsmaßnahmen.................................................................92 5.3.6 Brandschutz in Baudenkmälern........................................................................ 93 IV Inhaltsverzeichnis V Einführung 1 Einführung 1.1 Brandschäden 1.1.1 Allgemeines Brandschutz ist notwendig, weil Brände – verglichen mit anderen außergewöhnlichen Ereig- nissen wie beispielsweise Erdbeben – vergleichsweise häufig auftreten und weil sie Jahr für Jahr gewaltige Schäden, in Form von Kosten und Verlust von Menschenleben, verursachen. Im Laufe der Jahrhunderte und auch in den letzten Jahrzehnten ist es auf Grund von Bränden immer wieder zu verheerenden Schäden gekommen. Bild 1-1 Brand von Enschede am 13. Mai 2000 in Folge eines Brandes in einer Feuer- werksfabrik, eine riesige Rauchsäule verdeckt den Himmel [1-3] Die Brandentstehungsorte und der Umfang der Brände sowie deren Ursachen sind zum Teil recht unterschiedlich. Die Folgen können für die Betroffenen verheerend sein. Brände und ihre Folgeerscheinungen kosten Leben, ruinieren Existenzen, zerstören die Umwelt und haben er- hebliche Sachkosten zur Folge. Die Folgen eines Brandes resultieren nicht nur aus den Feuer-, Rauch- und Löschwasserschä- den am Inventar eines Gebäudes. Es ist möglich, dass es finanziell nicht rentabel ist, das brandgeschädigte Gebäude selbst zu sanieren. In diesen Fällen kommt nur ein Abbruch und Neubau oder das Ausweichen auf eine andere Immobilie in Frage. Bild 1-2 Brand eines Autohauses in Braunschweig mit nahezu Totalschaden, nur die Werk- statt blieb erhalten (Foto: Braunschweiger Zeitung) 1 Einführung Im Folgenden wird dargestellt, welche Arten von Schäden im Brandfall auftreten können. Dies sind zum einen direkte Schäden (durch Temperatureinwirkung und Rauchgase) und zum an- deren indirekte Schäden (Brandbekämpfung, Betriebsunterbrechung). 1.1.2 Schäden durch Temperatureinwirkung Die Konstruktion eines Bauwerkes leidet unter der Brandeinwirkung. Die Tragfähigkeit der Bauteile nimmt mit steigender Temperatur deutlich ab und ist zum Teil nicht reversibel. Das bedeutet, dass viele Bauteile nach dem Brand nicht mehr ihre alte Festigkeit erreichen und bleibende Verformungen entstehen. Daher ist nach dem Brandfall häufig eine Sanierung bzw. ein Austausch von Bauteilen erforderlich. Bild 1-3 Betonstütze mit Brandschäden Übersteigt die Dauer des Brandes und somit auch der Hitzeeinwirkung eine bestimmte Zeit- spanne, kann es auch zu Teil- oder Totaleinstürzen eines Bauwerks kommen. Wann dies ge- schieht, hängt im hohen Maße von der Art der eingesetzten Baustoffe und der Lastausnutzung der Bauteile ab. Weitere Einflussfaktoren sind u. a. die beim Brand freigesetzte Energie (in Abhängigkeit von Menge und Art des Brandgutes), die Eingreifzeit der Feuerwehr, die Zugäng- lichkeit des Brandherdes etc. Bei kleineren Bränden sind die Schäden entsprechend geringer. Trotzdem kann es zum Abfal- len von Bekleidungen, Abplatzungen am Beton oder zu bleibenden Verformungen und Rissen kommen. 1.1.3 Schäden durch Rauchgase In vielen Fällen stellt bei Bränden nicht der Brand selbst, sondern der als Brandprodukt auftre- tende dicke Qualm das größte Problem dar. Die durch die Verrußung eines Gebäudes entste- henden Schäden sind häufig immens und übersteigen den eigentlichen Brandschaden oft bei weitem. In Teppichen, Möbeln, Kleidung, etc. bleibt der Geruch zuweilen so durchdringend haften, dass nur noch eine Entsorgung in Frage kommt. Da der Rauch hoch giftig ist, müssen 2 Einführung in Gebäuden oft die Oberflächen von Spezialfirmen fachgerecht gereinigt und die Rückstände entsorgt werden. Bild 1-4 Verrußtes Treppenhaus infolge Brand Ein großes Problem im Zusammenhang mit der Ablagerung von Brandprodukten stellen Brände von PVC (Polyvinylchlorid, z. B. in Fensterrahmen) dar. Durch den Chloranteil bildet sich bei der Verbrennung HCl, das in Verbindung mit Wasser (z. B. Wasserdampf) zu Salz- säure wird. Diese Salzsäure ist insbesondere für Betonbauteile sehr schädlich, da der alkali- sche Beton durch die Säure neutralisiert wird und somit für die darin befindliche Bewehrung keinen Korrosionsschutz mehr bieten kann. Die Giftigkeit der Rauchgase ist auch für Menschen sehr gefährlich. Das Einatmen endet oft mit schweren Rauchvergiftungen oder führt sogar zum Tode. Der mit Abstand größte Teil der Todesopfer bei Bränden, stirbt an den Folgen des Einatmens von Rauch und nicht am Feuer selbst (vgl. Kapitel 1.2.2). 1.1.4 Schäden durch Brandbekämpfung Nicht nur die Brände selbst, sondern auch die zum Löschen eingesetzten Stoffe können große Schäden hervorrufen. Bild 1-5 Löschwasserschaden nach Kaufhausbrand Viele Materialien reagieren auf das in der Regel eingesetzte Wasser empfindlich. Besonders deutlich wird dies bei elektrischen Anlagen oder wertvollen alten Bibliotheken. In diesen Fällen 3 Einführung müssen andere Löschmittel, wie z. B. inerte Gase, eingesetzt werden, so dass hohe Schäden vermieden werden können, da sonst wertvolle Kulturgüter für immer verloren gehen können. Um Löschschäden zu begrenzen, empfehlen die Feuerwehren für den privaten Einsatz in der Wohnung nicht das allgemein beliebte (weil preisgünstige und in der Löschwirkung sehr gute) Pulver zu verwenden. Vielmehr sollte auf Schaumlöscher oder Wasserlöscher zurückgegriffen werden, da die Rückstände dieser Löschmittel wesentlich einfacher zu beseitigen sind, als das Pulver. Dieses verteilt sich in einer pudrigen Wolke nach und nach in der ganzen Wohnung und gelangt auch noch in die feinsten Ritzen, was vor allem bei elektrischen Geräten Folgen haben kann. 1.1.5 Schäden durch Betriebsunterbrechung Viel schlimmer als die materiellen Schäden sind – insbesondere für Firmen – Betriebsunter- brechungen. Dadurch können laufende Verträge zum Teil nicht eingehalten werden und es ist ggf. für eine gewisse Zeit nicht möglich neue Kunden zu akquirieren. Die gravierendste Folge stellt aber das Abwandern von Kunden zur Konkurrenz dar. In der Regel sind diese Kunden auf permanente Lieferungen oder Dienstleistungen angewiesen, so dass sie sich gezwun- genermaßen nach anderen Partnern umsehen müssen. Häufig wechseln die ehemaligen Kun- den nach Beseitigung der Schäden nicht wieder zum ursprünglichen Partner zurück, da jeder Wechsel für sie einen finanziellen und organisatorischen Aufwand darstellt. 1.2 Beispiele für Brände 1.2.1 Allgemeines Im Folgenden werden drei Beispiele für Brände mit großen Schäden in unterschiedlichen Be- reichen geschildert, die auf Grund ihrer Auswirkungen in den Medien ausführlich diskutiert wurden. Sie stellen jeweils charakteristische Brandszenarien in unterschiedlichen Bereichen dar. Dazu gehören ein Industriebrand, ein Großbrand in einem öffentlichen Gebäude und ein Tunnelbrand. 1.2.2 Brand beim Chemiekonzern Sandoz Ein Beispiel für die enormen Auswirkungen eines vom Umfang her gewöhnlichen Industrie- brandes – aber mit katastrophalen Folgen – ist der Brand in einem Chemikalienlager der Firma Sandoz in Schweizerhalle. Dieser Ort liegt in der Nähe von Basel in der Schweiz. Das am Rheinufer befindliche Werksgelände stellte damals ein offenbar unterschätztes Gefahrenpo- tential für dieses Gewässer dar. Am 01. November 1986 kam es zu einem Großbrand in des- sen Folge Tonnen hoch giftiger Chemikalien mit dem Löschwasser in den Rhein gelangten. Dies hatte eine fast völlige Vernichtung von Flora und Fauna in diesem Gewässer bis in die Niederlande zur Folge. 4 Einführung Bild 1-6 Nächtlicher Großbrand in einer Lagerhalle von Sandoz 1.2.3 Brand am Düsseldorfer Flughafen Der Brand am Düsseldorfer Flughafen am 11. April 1996 ist ein gutes Beispiel dafür, wie schnell das Ausmaß und die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Bränden unterschätzt werden kann. Er ist zudem ein extremes Beispiel für bauliche und organisatorische Fehlplanungen im Bereich des Brandschutzes. Als direkte Folge davon sind an den Auswirkungen des Brandrauchs 17 Personen ums Leben gekommen. Keiner der Toten ist verbrannt. Bild 1-7 Brand des Düsseldorfer Flughafens mit deutlicher Rauchentwicklung (Quelle: Flughafen Düsseldorf) 1.2.4 Brand im Tauerntunnel Tunnelbrände gehören zu den schwierigsten Einsatzgebieten, mit denen Feuerwehren kon- frontiert werden können. Infolge eines Auffahrunfalls von LKW ereignete sich ein solcher Brand am 29. Mai 1999 im Tauerntunnel in Österreich. Dabei kam es zu 12 Todesopfern. Sieben der Opfer waren unmittelbar ins Unfallgeschehen involviert. Insgesamt verbrannten im Tunnel 40 Fahrzeuge, davon 24 PKW und 16 LKW. Es dauerte 16 Stunden bis das Schadensfeuer ge- löscht werden konnte. 5 Einführung Bild 1-8 Brand des Tauerntunnels mit verrauchtem Nordportal (links), Brand des St. Gott- hard-Tunnels (rechts) 1.3 Brandrisiko 1.3.1 Allgemeines Durch den vorbeugenden und baulichen Brandschutz wird dafür gesorgt, dass das Brandrisiko auf ein tolerierbares "Restrisiko" begrenzt bleibt. Einen Anhalt für das bisher tolerierte Restri- siko geben beispielsweise die jährlich wachsenden Brandschadenskosten. 1.3.2 Brandstatistik Einen weltweiten Vergleich der Brandhäufigkeiten, der Brandtoten und der Brandschäden ent- hält eine Veröffentlichung des World Fire Statistics Centre. Die Daten werden seit 1993 erfasst und ausgewertet; die letzte Veröffentlichung stammt aus dem Jahr 2005 [1-1]. Demnach ist die Anzahl der Brandtoten in Deutschland im weltweiten Vergleich relativ gering (Bild 1-9). 6 Einführung Bild 1-9 Mittlere Brandtotenzahl je 100.000 Einwohner im Jahre 2006 [1-1] Wie Bild 1-10 zeigt, ist die Zahl der Brandtoten in Deutschland seit Beginn der 1990er-Jahre rückläufig. 7 Einführung Bild 1-10 Todesfälle auf Grund von Bränden in Deutschland von 1980 bis 2008 Ähnlich belastbare Angaben zu den weltweiten Brandschäden sind kaum zu finden, weil eine gemeinsame Vergleichsbasis fehlt. Einen groben Anhalt liefert Tabelle 1-1 aus einer älteren Studie des World Fire Statistics Centre von 2000. 8 Einführung Tabelle 1-1 Kosten von direkten und indirekten Brandschäden Direkte Schäden Indirekte Schäden Land in Prozent des BSP in Prozent des BSP 1994-96 1994-96 Tschechien 0,09 0,045 Japan 0,10 0,015 (1985-86) Slowenien 0,10 0,024 Ungarn 0,12 (1986-88) 0,029 (1992-93) Spanien 0,12 (1984) Polen 0,13 USA 0,13 0,11 Großbritannien 0,14 0,20 Finnland 0,15 0,007 (1995-96) Australien 0,16 (1992-93) Österreich 0,17 0,030 Deutschland 0,17 0,030 Neuseeland 0,17 (1993-94) Niederlande 0,18 0,027 (1995-96) Kanada 0,20 0,022 (1991) Frankreich 0,22 0,026 Dänemark 0,23 0,029 (1993-95) Schweden 0,23 0,008 Schweiz 0,23 (1989) 0,095 (1989) Norwegen 0,24 0,003 Italien 0,28 0,014 (1993-94) Belgien 0,40 (1988-89) Im Vergleich zu den Aufwendungen für vorbeugenden Brandschutz, der Feuerversicherung und dem Unterhalt der Feuerwehren, sind die direkten und indirekten Brandschäden verhält- nismäßig gering (Bild 1-11). Es ist jedoch die Abhängigkeit dieser Kosten zu beachten. Eine Verringerung der Kosten für den Unterhalt der Feuerwehr würde z. B. die Leistungsfähigkeit der Feuerwehr abmindern und somit zu höheren Brandschäden führen. 9 Einführung Bild 1-11 Kostenanteile der direkten und indirekten Brandschäden im Vergleich zu den Auf- wendungen für den Brandschutz und die Feuerversicherung [1-1] 1.3.3 Definition des Risikos Die in Deutschland jährlich entstehenden Personen- und Sachschäden sind offensichtlich ge- sellschaftlich akzeptiert und entsprechen soweit dem akzeptierten Sicherheitsniveau. Diese relative Sicherheit wird durch Aufwendungen für den vorbeugenden und abwehrenden Brand- schutz erreicht. Ein verschwindend geringer Anteil davon – nur wenige Mio. € – wird jährlich für Brandschutzforschung ausgegeben. Das Brandrisiko wächst einerseits mit der Häufigkeit von Bränden und andererseits mit dem Schadensausmaß. Unter Berücksichtigung der Möglichkeit unterschiedlicher Brandverläufe ergibt sich: R= ∑(Hi ∙ Si ) R = Risiko Hi = Häufigkeit eines bestimmten Brandverlaufs (je Objekt und Jahr) Si = zugehöriges Schadensausmaß (z.B. in Euro) Bild 1-12 Grenzrisiko zwischen Sicherheit und Gefahr 10 Einführung Als Ergebnis jahrzehntelanger praktischer Erfahrungen und intensiver Forschung haben sich für den Bereich der üblichen Bauwerke, z. B. für den Wohnungsbau, ein akzeptiertes Grenzri- siko (Bild 1-12) sowie optimale Kombinationen von vorbeugenden und abwehrenden Brand- schutzmaßnahmen herauskristallisiert. Sie sind im Baurecht als Anforderungen verankert, de- ren Einhaltung im Baugenehmigungsverfahren überprüft wird. 1.4 Maßnahmen Aus volkswirtschaftlicher Sicht ist es nicht vertretbar, die Erfahrungen auf dem Wege des "trial and error" zu sammeln, wenn mögliche Rückschläge mit unübersehbaren Folgen verbunden sind. Logischer erscheint es, das Brandrisiko mit seinen Komponenten Häufigkeit und Scha- densausmaß so gut wie möglich abzuschätzen und es dann durch geeignete Maßnahmen- kombinationen auf das für übliche Bauwerke ermittelte tolerierte Restrisiko zu begrenzen. Als Maßnahmenkombinationen kommen z. B. in Frage: Zur Reduzierung der Brandhäufigkeit: Vermeidung brennbarer Baustoffe, Überwachung notwendiger brennbarer (Betriebs- und Lager-) Stoffe, Vermeidung oder Überwachung von Zündquellen, Zur Reduzierung des Schadensausmaßes: Vorkehrungen zur raschen Branderkennung, Vorkehrungen zur unverzüglichen Brandbekämpfung (schon im Entstehungsstadium), Schutz besonders wertvoller Objekte vor den Brandwirkungen (Temperatur, korrosive Rauchgase), Ermöglichen der Flucht und Rettung von Personen aus dem Brandbereich, Begrenzung der Brandauswirkungen im Falle eines voll entwickelten Brandes durch bauliche Maßnahmen auf den unmittelbar betroffenen Bereich, Erleichterung einer Sanierung nach dem Brand. Am wirksamsten ist diejenige Maßnahme, durch die das Brandrisiko am stärksten gesenkt werden kann. Optimal ist eine Maßnahmenkombination, die eine Risikobegrenzung mit dem geringsten möglichen Kostenaufwand erreicht. Aufgrund der Erfahrungen aus verheerenden Bränden – letztmalig nach den Bombenangriffen des 2. Weltkrieges, denen ganze Stadtviertel zum Opfer gefallen sind - erhielt in der Bundes- republik der bauliche Brandschutz einen hohen Stellenwert. Hierzu zählen z. B. die "Brand- wände", die grundsätzlich als Barriere gegen eine Brandausbreitung zwischen zwei Gebäuden und innerhalb ausgedehnter Gebäude im Abstand von höchstens 40 m zu errichten sind. Innerhalb der Brandabschnitte werden Bauteile errichtet, die im Brandfall standsicher bleiben bzw. den vom Brand betroffenen Raumbereich so abschließen, dass der Brand nicht in Nach- barbereiche gelangt. Damit wird der Feuerwehr die Möglichkeit eines wirksamen Löschangriffs geboten sowie eine Flucht und Rettung von Personen aus dem Gefahrenbereich gewährleis- tet. Die Brandschutzforschung hat sich bis in die 1990er Jahre hauptsächlich mit dem baulichen Brandschutz für übliche Wohn- und Bürogebäude beschäftigt. Zu dessen Beurteilung wurde eine repräsentative Ersatzbeanspruchung in Form eines Normbrandes mit standardisierter Einheits-Temperaturzeitkurve (ETK) definiert (s. Kapitel 1.6). Sie wurde und wird experimen- tellen Untersuchungen des Brandverhaltens von Bauteilen zugrunde gelegt. Vereinzelt wurden 11 Einführung auch rechnerische Nachweisverfahren für Bauteile aus den Normbrandversuchen abgeleitet. Als Voraussetzung dafür mussten das Brandverhalten und die mechanischen Eigenschaften der Baustoffe beim Brand untersucht werden. Das wesentliche Ergebnis dieser Forschungs- tätigkeiten in Deutschland war die Brandschutznorm DIN 4102, die nach der Ersterscheinung im Jahre 1934 mehrfach geändert wurde. In dieser Norm werden u.a. den baurechtlichen An- forderungen aus den Bauordnungen (z.B. feuerhemmender Bauteilwiderstand) Anforderungen an die Bauteil- und Baustoffeigenschaften zugewiesen. In den letzten Jahren ist die Untersu- chung des Brandverlaufs natürlicher Brände im Fokus der Brandforschung. Neben Fragen des zeitlichen Verlaufs von Wärmefreisetzung, Temperatur, Rauch- und Schadstoffproduktion stel- len sich auch Fragen hinsichtlich des Materialverhaltens bei realistischer Brandbeanspru- chung, auch unter Berücksichtigung von Abkühlphasen. 1.5 Grundlagen des vorbeugenden baulichen Brandschutzes Aufgabe des Brandschutzes ist das Risiko eines Brandes mit größerem Schaden, insbeson- dere an Leib und Leben, auf ein vertretbares Restrisiko zu begrenzen. Als Maßnahmen zur Reduzierung des Brandrisikos kann sowohl die Brandhäufigkeit, als auch das Schadensaus- maß reduziert werden (vgl. Kapitel 1.4). In Bild 1-13 sind die verschiedenen Aufgabenbereiche, die sich mit der Umsetzung der Brandschutzanforderungen befassen, dargestellt. Bild 1-13 Struktur des Brandschutzes 12 Einführung 1.6 Brandentwicklung und -ausbreitung Grundsätzlich sind vier Bedingungen für die Entstehung eines Brandes zu erfüllen. Es muss ein brennbarer Stoff vorhanden sein, eine ausreichende Menge Sauerstoff und eine ausrei- chend hohe Zündenergie bzw. Zündtemperatur. Liegt ein ausreichendes Mischungsverhältnis vor, kommt es zur Entzündung. Darüber hinaus können bei einem Verbrennungsvorgang Ka- talysatoren vorhanden sein. Als Katalysatoren werden Stoffe bezeichnet, welche die Aktivie- rungsenergie (Zündenergie) herabsetzen und nehmen damit Einfluss auf die Geschwindigkeit der ablaufenden chemischen Reaktionen. Brennbarer Stoff Sauerstoff (Katalysator) Zündtemperatur Richtiges Mengenverhältnis (Sauerstoff / brennbarer Stoff) Bild 1-14 Voraussetzung für einen Verbrennungsvorgang [1-4] Vom Beginn des Zündens bis zum vollständigen Abkühlen kann der Brand grundsätzlich in zwei Abschnitte eingeteilt werden: den Entstehungsbrand mit der Zündphase und der Schwelbrandphase und den vollentwickelten Brand mit der Erwärmungsphase und der Abkühlungsphase. Bild 1-15 zeigt, dass in der Phase des Entstehungsbrandes die Zündquellen und die Entflamm- barkeit der Baustoffe das Brandrisiko darstellen. In der zweiten Phase liegt das Risiko in der Flammenausbreitung und Wärmeentwicklung sowie in der Brandbeanspruchung der Bauteile. Bei der Baustoffbeurteilung wird von einem Entstehungsbrand, bei der Bauteilbeurteilung von einem vollentwickelten Brand ausgegangen. Der grundsätzliche Verlauf eines Brandes mit die- sen beiden Phasen und den zugehörigen Brandrisiken ist aus Bild 1-15 zu ersehen. 13 Einführung Verhalten nichtbrennbarer Baustoffe Regelungs- Verhalten brennbarer Baustoffe Brandverhalten der Bauteile umfang nach leicht- normal- schwer- (Feuerwiderstandsdauer ) Bauordnung entflammbare Baustoffe Brandverhalten der Konstruktion Brand- Entstehungsbrand voll entwickelter Brand phasen Zündphase Schwelbrandphase Erwärmungsphase Abkühlungsphase ETK Brand- Baustoff-Verhalten Bauteil-Verhalten tempera- turen Flash-over Zeit t Zündquellen Flammenausbreit. Brandausbreitung durch Bauteilversagen Brand- Entflammbarkeit Wärmeentwicklung Verlust von Raumabschluß und Tragfähigkeit risiken Rauch Reizwirkung Toxizität Korrosivität Bild 1-15 Brandphasen und zugehörige Regelungen der Bauordnung Folgende Faktoren beeinflussen maßgeblich den Brandverlauf: Menge der Brandlast, Art der Brandlast, Brandlastverteilung im Raum, Lagerungsdichte der Brandlast, Brandraumgeometrie, Wärmeleitfähigkeit der Bauteile, Wärmekapazität der Bauteile, Ventilationsbedingung für die Sauerstoffzufuhr, Löschmaßnahmen. Mit dem Temperaturanstieg einher geht in der Regel eine starke Rauchentwicklung, die in den meisten Fällen für Personenschäden bei Bränden verantwortlich ist. Einer Ausbreitung des Rauches wird durch geeignete Maßnahmen zur Rauchableitung entgegen gewirkt. Der von zahlreichen Einflüssen abhängige und deshalb nur schwer vorhersagbare Tempera- turzeitverlauf eines vollentwickelten Brandes im Hochbau kann für Standardgebäude durch die Einheits-Temperaturzeitkurve (ETK) in der Regel auf der sicheren Seite liegend abgedeckt werden. Die Abkühlungsphase ist hier entfallen und wird ersetzt durch einen abrupten Abbruch der Erwärmung nach einer bestimmten Dauer des Normbrandes, die bei der Prüfung von Bau- teilen der Feuerwiderstandsdauer entspricht. 14 Einführung Bild 1-16 zeigt den Verlauf der Einheits-Temperaturzeitkurve im Vergleich zu natürlichen Brän- den. Während die ETK einer logarithmischen Funktion folgend stetig ansteigt, können natürli- che Brände die ETK in der Anfangsphase übersteigen. Nach Aufzehren eines Großteils der Brandlasten fallen die Temperaturen bei natürlichen Bränden jedoch wieder ab. Bild 1-16 Einheits-Temperaturzeitkurve im Vergleich zu natürlichen Bränden 1.7 Literatur [1-1] Bruschlinsky / Hall / Sokolov / Wagner: World Fire Statistics, Report 13 (2008). Centre of Fire Statistics of CTIF, 2008 [1-2] DIN 4102-2 – Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen – Teil 2: Bauteile, Begriffe, Anforderungen und Prüfungen; Ausgabe September 1977 [1-3] http://www.emergency-management.net [1-4] Niedersächsische Akademie für Brand- und Katastrophenschutz: Truppmannausbildung Teil 1 Lehrunterlagen für den Ausbilder, Bearbeitungsstand 23. April 2013 15 Bauaufsichtliche Anforderungen im Brandschutz 2 Bauaufsichtliche Anforderungen im Brandschutz 2.1 Allgemeines Wie in Kapitel 1 aufgezeigt führen Brände zu volkswirtschaftlichen Schäden. Die Gesellschaft ist nur bereit ein bestimmtes Risiko im Brandfalle zu tragen. Um dieses gesellschaftlich akzep- tierte Risiko bei der Planung, Errichtung und Instandhaltung von Bauwerken zu berücksichti- gen, existieren seitens des Staates bauaufsichtliche Anforderungen hinsichtlich des Brand- schutzes. Im nachfolgenden Kapitel sollen daher die Grundzüge des Baurechtes sowie die jeweiligen bauaufsichtlichen Anforderungen näher betrachtet werden. Es wird hierbei ausschließlich das Bauordnungsrecht betrachtet. Aus anderen Rechtsgebie- ten, wie dem Arbeitsschutzrecht oder aus dem Versicherungswesen können sich weiterge- hende oder abweichende Anforderungen ergeben. 2.2 Baurecht 2.2.1 Überblick Beim Baurecht ist wie bei allen anderen Rechtsarten zwischen Bundes-, Landes und Kommu- nalrecht zu unterscheiden. Oberste Instanz im deutschen Recht ist das Grundgesetz. Im Grundgesetz ist der Brandschutz nicht wörtlich erwähnt. Es beinhaltet aber eine allgemeine Fürsorgepflicht des Staates. Im Grundgesetz wird im Bereich der Gesetzgebung von Bund und Ländern zwischen der aus- schließlichen Gesetzgebung des Bundes und der sogenannten konkurrierenden Gesetzge- bung unterschieden (Bild 2-1). Bild 2-1 Bundes- und Landesrecht In den Bereich der konkurrierenden Gesetzgebung gehört nach den Artikeln 74 und 75 GG z. B. das Recht über den Grundstücksverkehr, das Bodenrecht, das Wohnungs-, Siedlungs- und Heimstättenwesen, des Weiteren die Bodenverteilung, die Raumordnung und der Was- serhaushalt (u.a. Löschwasser). Öffentliches Baurecht ist die Gesamtheit der Regelungen des öffentlichen Rechts, die sich auf die Ordnung und die Förderung der Errichtung von baulichen Anlagen sowie auf die bestim- mungsgemäße Nutzung dieser Anlagen beziehen (Bild 2-2). Sie thematisiert nur die Einwirkung des Staates auf die Errichtung und Nutzung baulicher An- lagen, erfasst das Baurecht also nur, soweit es öffentliches Recht ist und nicht privates Recht. Es ist prinzipiell festzuhalten, dass jede Forderung, die von öffentlicher Seite an ein Bauwerk oder damit verbundene Maßnahmen erhoben wird, durch ein Gesetz begründet sein muss. 16 Bauaufsichtliche Anforderungen im Brandschutz Bild 2-2 Aufbau der gesetzlichen Grundlagen für den Brandschutz 2.2.2 Musterbauordnung Das Bauordnungsrecht als Sicherheitsrecht wird vom Grundgesetz der Bundesrepublik Deutschland den Bundesländern zugewiesen. Demzufolge gibt es 16 verschiedene Landes- bauordnungen (Bild 2-3). Um gleichgelagerte Fälle in verschiedenen Bundesländern in etwa gleichartig regeln zu können, wurde von der Fachkommission Bauaufsicht der ARGEBAU (Bauministerkonferenz) die Musterbauordnung erarbeitet. Die Bundesländer setzen die Mus- terbauordnung in ihr jeweiliges Landesrecht um, wobei es im Detail Abweichungen gibt. In den wesentlichen Grundsatzanforderungen folgen die Landesbauordnungen aber der Musterbau- ordnung. Im Folgenden wird auf die Musterbauordnung (MBO) von 2002 in der Fassung vom September 2012 [2-1] Bezug genommen. Im konkreten Fall ist jedoch nur die jeweilige Landesbauordnung des Bundeslandes, in dessen Geltungsbereich das zu betrachtende Gebäude liegt, rechtsver- bindlich. Die Musterbauordnung sowie alle von der Fachkommission Bauaufsicht erarbeiteten und veröffentlichten Musterverordnungen und –richtlinien stehen im Internet zur Verfügung unter http://www.is-argebau.de/ [2-2]. Bild 2-3 Die Musterbauordnung bildet die Grundlage für die 16 deutschen Landesbauord- nungen 17 Bauaufsichtliche Anforderungen im Brandschutz 2.3 Brandschutzanforderungen 2.3.1 Grundsatzanforderungen Die primären Schutzziele des Brandschutzes ergeben sich aus den allgemeinen Anforderun- gen in § 3 Abs.1 und § 14 der MBO. Nach § 3 MBO sind Anlagen so anzuordnen, zu errichten, zu ändern und instand zu halten, dass die öffentliche Sicherheit und Ordnung, insbesondere Leben, Gesundheit und die natürlichen Lebensgrundlagen nicht gefährdet werden. Der § 14 MBO konkretisiert diese Anforderungen in Bezug auf den Brandschutz. Demnach sind bauliche Anlagen so anzuordnen, zu errichten, zu ändern und instand zu halten, dass der Entstehung eines Brandes und der Ausbreitung von Feuer und Rauch (Brandausbreitung) vor- gebeugt wird und bei einem Brand die Rettung von Menschen und Tieren sowie wirksame Löscharbeiten möglich sind. Aus der Umsetzung der allgemeinen Anforderungen (Grundsatzanforderungen) resultiert eine Vielzahl von materiellen Einzelanforderungen, die in vier Hauptgruppen eingeteilt werden kön- nen (siehe Bild 2-4): Lage auf dem Grundstück und zur Nachbarbebauung, Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen, Größe, Lage und Schutz der Brandabschnitte, Lage und Gestaltung der Rettungswege. Grundsatzanforderungen MBO/LBO Die öffentliche Sicher- Der Entstehung eines Bran- Die Rettung von Men- heit und Ordnung nicht des und der Ausbreitung schen und Tieren und gefährden von Feuer und Rauch vor- wirksame Löscharbeiten beugen ermöglichen Einzelanforderungen Lage auf dem Brandverhal- Bildung und Gestaltung und Grundstück und ten von Bau- Schutz von Schutz der Ret- zur Nachbarbe- stoffen und Brandabschnitten tungswege bauung Bauteilen Bild 2-4 Gliederung der Grundsatzanforderungen und Einzelanforderungen nach der Bau- ordnung 18 Bauaufsichtliche Anforderungen im Brandschutz 2.3.2 Gebäudeklassen Das Brandrisiko, als Wahrscheinlichkeit brandbedingter Personen- und Sachschäden, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Gebäude oder Brandabschnitte mit großer Längenausdeh- nung, aber geringer Gebäudetiefe erhöhen das Brandrisiko nicht wesentlich. Der Fluchtweg von Personen und der Angriffs- und Rettungsweg der Feuerwehr sind kurz, da die Außenwand mit Öffnungen an jeder Stelle des Grundrisses relativ nah ist. Die Rauchableitung kann eben- falls durch die nahe gelegenen Öffnungen erfolgen. Weist auch die Gebäudetiefe maximale Ausdehnungen auf, verlängern sich die Wege zur Außenwand bzw. zu Fenstern oder Türen ins Freie und das Brandrisiko steigt. Was für die Flucht-, Rettungs- und Angriffswege in der Horizontalen gilt, gilt auch in vertikaler Richtung. Besonders wird der Angriffs- und Rettungs- weg der Feuerwehr mit zunehmender Höhe erschwert. Mit zunehmender Höhenlage des Brandraumes steigt also das Brandrisiko [vgl. Kapitel 4.2.5]. In der Musterbauordnung werden unterschiedliche Brandrisiken über die Gebäudeklassen be- rücksichtigt, die in § 2 Abs. 3 MBO wie folgt definiert sind: Tabelle 2-1: Gebäudeklassen nach MBO Gebäudeklasse 1: a) freistehende Gebäude mit einer Höhe von bis zu 7 m und nicht mehr als zwei Nutzungseinheiten von insgesamt nicht mehr als 400 m² und b) freistehende land- oder forstwirt- schaftlich genutzte Gebäude, Gebäudeklasse 2: Gebäude mit einer Höhe bis zu 7 m und nicht mehr als zwei Nutzungs- einheiten von insgesamt nicht mehr als 400 m², Gebäudeklasse 3: Sonstige Gebäude mit einer Höhe bis zu 7 m, Gebäudeklasse 4: Gebäude mit einer Höhe bis zu 13 m und Nutzungseinheiten mit je- weils nicht mehr als 400 m², Gebäudeklasse 5: Sonstige Gebäude einschließlich unterirdischer Gebäude. 19 Bauaufsichtliche Anforderungen im Brandschutz Als Höhe ist dabei das Maß der Fußbodenoberkante des höchstgelegenen Geschosses, in dem Aufenthaltsräume möglich sind, über der Geländeoberfläche zu verstehen. Aufent- haltsräume sind Räume, die nicht nur zum vorübergehenden Aufenthalt von Menschen be- stimmt oder geeignet sind, wie bspw. Wohnräume und Gästezimmer. Wann ein Raum für die Nutzung als Aufenthaltsraum geeignet ist, ist in § 47 MBO geregelt, in welchem die Anforde- rungen hinsichtlich der notwendigen Belichtungsfläche und der Raumhöhen benannt werden. Gebäude mit einer Höhe von mehr als 22 m werden als Hochhäuser eingestuft. Sie fallen unter die Sonderbauten (Anlagen und Räume besonderer Art oder Nutzung), die unter § 2 Abs. 4 der MBO definiert sind und hinsichtlich der Anforderungen in § 51 MBO behandelt werden (vgl. Abschnitt 2.3.5). 2.3.3 Einzelanforderungen Neben den allgemeinen Grundanforderungen der §§ 3 und 14 MBO benennt die MBO kon- krete materielle Anforderungen bezogen auf den baulichen Brandschutz. Diese Anforderungen beziehen sich auf: das Grundstück und seine Bebauung, das Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen, die Ausbildung von Rettungswegen und die technische Gebäudeausrüstung. Hinsichtlich des Brandverhaltens von Baustoffen und Bauteilen ergeben sich die Anforderun- gen in Abhängigkeit der Gebäudeklasse. Durch die MBO festgeschrieben sind unter anderen folgende Einzelanforderungen: die Errichtung von Flächen für die Feuerwehr (§ 5 MBO), Anforderungen an die Brennbarkeit von Außenwänden (§ 28 MBO), die maximale Lauflänge bis zu einem Ausgang (§ 35 MBO) oder die Anforderungen an Räume zur Aufbewahrung fester Abfallstoffe (§ 45 MBO). Auf die Einzelanforderungen wird in Kapitel 4 näher eingegangen. 2.3.4 Anforderungen an Sonderbauten Die materiellen Einzelanforderungen der MBO bzw. der Landesbauordnungen sind aus Erfah- rungswerten für übliche Hochbauten wie Wohn- oder Bürogebäude, die sog. „Standardge- bäude“, abgeleitet worden. Sie sind für eine Vielzahl von Gebäuden bzw. Bauwerken, die einer anderen Nutzung dienen, nicht sinnvoll oder nicht umsetzbar. In den Bauordnungen werden daher „bauliche Anlagen und Räume besonderer Art und Nutzung“, die sog. „Sonderbauten“, definiert. In § 2 Abs. 4 MBO, im Anschluss an die Gebäudeklassen, erfolgt diese Definition über eine exemplarische Aufzählung von Gebäude- und Nutzungsmerkmalen: Hochhäuser (mit einer Höhe von mehr als 22 m), bauliche Anlagen mit einer Höhe von mehr als 30 m, 20 Bauaufsichtliche Anforderungen im Brandschutz Gebäude mit mehr als 1600 m² Grundfläche des Geschosses mit der größten Ausdehnung, ausgenommen Wohngebäude und Garagen, Verkaufsstätten, deren Verkaufsräume und Ladenstraßen eine Grundfläche von insgesamt mehr als 800 m² haben, Gebäude mit Räumen, die einer Büro- oder Verwaltungsnutzung dienen und einzeln eine Grundfläche von mehr als 400 m² haben, Gebäude mit Räumen, die einzeln für die Nutzung durch mehr als 100 Personen bestimmt sind, Versammlungsstätten mit Versammlungsräumen, die insgesamt mehr als 200 Besucher fassen, wenn diese Versammlungsräume gemeinsame Rettungswege haben, Versammlungsstätten im Freien mit Szenenflächen sowie Freisportanlagen jeweils mit Tribünen, die keine Fliegenden Bauten sind und insgesamt mehr als 1000 Besucher fassen, Schank- und Speisegaststätten mit mehr als 40 Gastplätzen in Gebäuden oder mehr als 1000 Gastplätzen im Freien, Beherbergungsstätten mit mehr als 12 Betten und Spielhallen mit mehr als 150 m2 Grundfläche, Gebäude mit NE zum Zwecke der Pflege oder Betreuung von Personen mit Pflegebedürftigkeit oder Behinderung, deren Selbstrettungsfähigkeit eingeschränkt ist, wenn die NE einzeln für mehr als 6 Personen oder für Personen mit Intensivpflegebedarf bestimmt sind, oder einen gemeinsamen Rettungsweg haben und für insgesamt mehr als 12 Personen bestimmt sind, Krankenhäuser, sonstige Einrichtungen zur Unterbringung von Personen sowie Wohnheimen, Schulen, Hochschulen und ähnliche Einrichtungen, bauliche Anlagen, deren Nutzung durch Umgang mit oder Lagerung von Stoffen mit Explosions- oder erhöhter Brandgefahr verbunden ist. etc… Bei den Sonderbauten sind aufgrund der Gebäudeart oder der Nutzung Abweichungen von den materiellen Einzelanforderungen zum Brandschutz entsprechend den vorangehenden Er- läuterungen vielfach unvermeidlich. In § 51 MBO wird beschrieben, nach welchen Grundsät- zen und Kriterien dann zu verfahren ist. Demnach können an Sonderbauten im Einzelfall zur Verwirklichung der allgemeinen Anforderungen nach § 3 Abs. 1 besondere Anforderungen ge- stellt werden. Erleichterungen können gestattet werden, soweit es der Einhaltung von Vor- schriften wegen der besonderen Art oder Nutzung baulicher Anlagen oder Räume oder wegen besonderer Anforderungen nicht bedarf. Die Anforderungen und Erleichterungen nach den Sätzen 1 und 2 können sich insbesondere erstrecken auf: die Anordnung der baulichen Anlagen auf dem Grundstück, die Abstände von Nachbargrenzen, von anderen baulichen Anlagen auf dem Grundstück und von öffentlichen Verkehrsflächen sowie die Größe der freizuhaltenden Flächen der Grundstücke, 21 Bauaufsichtliche Anforderungen im Brandschutz die Öffnungen nach öffentlichen Verkehrsflächen und nach angrenzenden Grundstücken, die Anlage von Zu- und Abfahrten, die Bauart und Anordnung aller für die Stand- und Verkehrssicherheit, den Brand-, Wärme-, Schall- oder Gesundheitsschutz wesentlichen Bauteile und die Verwendung von Baustoffen, Brandschutzanlagen, -einrichtungen und –vorkehrungen, die Löschwasserrückhaltung, die Anordnung und Herstellung von Aufzügen, Treppen, Treppenräumen, Fluren, Ausgängen und sonstigen Rettungswegen, die Lüftung und Rauchableitung. Für die am häufigsten vorkommenden Sonderbauten werden die besonderen Anforderungen in Sonderbauverordnungen geregelt, von denen es länderübergreifende Muster der ARGE- BAU gibt, die jedoch in den Ländern unterschiedlich in Landesvorschriften umgesetzt werden. Hierzu gehören vor allem: Versammlungsstättenverordnung, Verkaufsstättenverordnung, Beherbergungsstättenverordnung, Krankenhausbauverordnung und Garagenverordnung, 2.4 Verwendung von Bauprodukten und Bauarten 2.4.1 Allgemeines Neben brandschutztechnischen Einzelanforderungen enthält die MBO auch Regelungen über die Verwendung von Bauprodukten und Bauarten. Bauprodukte sind entsprechend § 2 Abs. 10 MBO Baustoffe, Bauteile und Anlagen, die herge- stellt werden, um dauerhaft in baulichen Anlagen eingebaut zu werden. Beispiele hierfür sind: Mauerziegel, Bewehrungsstahl, Gipskartonplatte oder Lüftungsleitung. Bauprodukte sind jedoch auch vorgefertigte Baustoffe und Bauteile, die hergestellt werden, um mit dem Erdboden verbunden zu werden, wie z. B. Fertighäuser und Fertiggaragen. Als Bauart bezeichnet man das Zusammenfügen von Bauprodukten zu baulichen Anlagen oder Teilen von baulichen Anlagen (§ 2 Abs. 11 MBO). 22 Bauaufsichtliche Anforderungen im Brandschutz In Bezug auf Bauprodukte und Bauarten weist die MBO getrennt Regelungen auf (Bild 2-5). Für Bauarten sind gemäß MBO die Anwendbarkeitsnachweise „allgemeine Bauartgenehmi- gung“ (bisher: allgemeine bauaufsichtliche Zulassung), „vorhabenbezogene Bauartgenehmi- gung“ (bisher: Zustimmung im Einzelfall) und das allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnis für Bauarten möglich. Das allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnis ist als Verwendbarkeitsnach- weis für Bauprodukte möglich. Bei den Bauprodukten wird unterschieden, ob es sich um eu- ropäisch harmonisierte Bauprodukte (mit Leistungserklärung und CE-Kennzeichnung auf- grund der Bauproduktenverordnung (EU-Verordnung Nr. 305/2011)), um andere CE-gekenn- zeichnete oder national geregelte Bauprodukte (mit Übereinstimmungszeichen – Ü-Zeichen) handelt. Bei Bauarten werden Regelungen für die Bauausführung in Bezug auf die Tätigkeit des Zusammenfügens von Bauprodukten festgelegt, nicht jedoch Anforderungen an Baupro- dukte. Grundsätzlich wird nun immer von den Anforderungen an bauliche Anlagen (Bau- werksanforderungen) ausgegangen. Bild 2-5 Unterscheidung der Regelungen in der MBO 2.4.2 Bauarten Bauarten dürfen nur angewendet werden, wenn bei ihrer Anwendung die Anforderungen der Landesbauordnung erfüllt werden. Bauarten, die von den Technischen Baubestimmungen ge- mäß § 85a Absatz 2 Nr. 2 oder Nr. 3a) MBO bzgl. der Planung, Bemessung und Ausführung baulicher Anlagen und ihrer Teile sowie bei Einbau eines Bauprodukts wesentlich abweichen oder für die es allgemein anerkannte Regeln (aaRdT) der Technik nicht gibt, dürfen bei der Errichtung, Änderung und Instandhaltung von baulichen Anlagen nur angewendet werden, wenn für die Bauarten eine allgemeine Bauartgenehmigung durch das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt) oder eine vorhabenbezogene Bauartgenehmigung durch die oberste Bau- aufsichtsbehörde erteilt worden ist. Unter aaRdT fallen insbesondere Regelungen aus dem Gas-/Wasserbereich (DVGW) und der Elektroinstallation (VDE), über die Zertifizierungen ab- gedeckt werden. Wenn die Bauart nach allgemein anerkannten Prüfverfahren beurteilt werden kann, genügt ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis für Bauarten, ausgestellt durch eine anerkannte Prüfstelle wie z. B. eine Materialprüfanstalt. In der Muster-Verwaltungsvor- schrift Technische Baubestimmungen (MVV TB) werden diese Bauarten mit Angabe der maß- gebenden technischen Regel bekannt gemacht (Bild 2-6) 23 Bauaufsichtliche Anforderungen im Brandschutz Bauarten (§ 16a MBO) Bauarten, TB Bauarten ohne aaRdT oder mit wesentlicher Abweichung nach aaRdT eingehalten von TB gem. § 85a (2) Nr. 2 od. 3a MBO z. B. DIN 4102-4, Allgemeines Allgemeine Vorhabenbezogene DIN EN 1992-1-2 bauaufsichtliches Bauartgenehmigung Bauartgenehmigung Prüfzeugnis für (aBG) durch DIBt (vBG) durch Oberste Bauarten(abP) Bauaufsicht durch anerkannte Prüfstelle andere Zertifizierungssys- VVTB Teil C4 teme, z. B. DVGW, VDE Bestätigung der Übereinstimmung bei nicht wesentlicher Abweichung, § 21 (2) MBO: ÜH Bild 2-6 Systematik der Anforderungen und Verwendbarkeitsnachweise für Bauarten nach MBO 2.4.3 Bauprodukte 2.4.3.1 Allgemeine Anforderungen nach § 16b MBO Bauprodukte dürfen nur verwendet werden, wenn bei ihrer Verwendung die baulichen Anlagen bei ordnungsgemäßer Instandhaltung während einer dem Zweck entsprechenden angemes- senen Zeitdauer die Anforderungen der MBO bzw. der Landesbauordnung oder aufgrund die- ser erlassener Vorschriften erfüllen und gebrauchstauglich sind. Bei den Anforderungen an Bauprodukte ist zwischen CE-gekennzeichneten und national geregelten Bauprodukten zu un- terscheiden (Bild 2-7). Bauprodukte (§ 16b MBO) CE-gekennzeichnet national geregelt (§ 17 MBO) nach BauPVO (§ 16c MBO) Kein Verwendbarkeitsnachweis Verwendbarkeitsnachweise (§ 17 (1) MBO) erford.(geregelt od. § 17 (2) MBO) keine TB und keine aaRdT od. wesentliche Abweichung v. TB Einbau in Verantwortung des nach TB, auch mit unwesentlicher untergeord- Allgemeines Allgemeine Zustimmung im Verwenders Abweichung nete Bedeu- bauaufsichtliches Bauaufsichtliche Einzelfall (ZiE) tung Prüfzeugnis (abP) Zulassung (aBZ) durch Oberste durch anerkannte durch DIBt Bauaufsicht nach aaRdT, auch Prüfstelle bei Abweichungen VVTB Teil D1 VVTB Teil D2 VVTB Teil C3 VVTB Teil C2 andere Zertifizierungssys- Übereinstimmungsbestätigung bei nicht wesentlicher Abweichung, § 22 MBO: ÜH, ÜHP, teme, z. B. DVGW, VDE ÜP Bild 2-7 Systematik der Anforderungen und Verwendbarkeitsnachweise für Bauprodukte nach MBO 24 Bauaufsichtliche Anforderungen im Brandschutz 2.4.3.2 Anforderungen an CE-gekennzeichnete Bauprodukte (§ 16c MBO) Die Bauproduktenverordnung (BauPV) ist eine Verordnung des Europäischen Parlamentes und gilt unmittelbar in allen Mitgliedsstaaten der EU. Die Bauproduktenverordnung legt hierbei Bedingungen für das Inverkehrbringen von Baupro- dukten auf dem gemeinsamen europäischen Markt fest um Handelseinschränkungen inner- halb der EU abzubauen. Nach der Bauproduktenverordnung dürfen nur solche Bauprodukte in Verkehr gebracht wer- den, die brauchbar sind. Hierzu müssen die Bauprodukte nach dem Einbau solche Merkmale aufweisen, das Bauwerk den Grundanforderungen entspricht. Die Grundanforderungen an Bauwerke entsprechend BauPV sind folgende: 1. Mechanische Festigkeit und Standhaftigkeit 2. Brandschutz 3. Hygiene, Gesundheit und Umweltschutz 4. Sicherheit und Barrierefreiheit bei der Nutzung 5. Schallschutz 6. Energieeinsparung und Wärmeschutz 7. Nachhaltige Nutzung der natürlichen Ressourcen In Bezug auf den Brandschutz wird nähergehend definiert, dass ein Bauwerk derart entworfen und ausgeführt sein muss, dass bei einem Brand a) die Tragfähigkeit des Bauwerkes während eines bestimmten Zeitraumes erhalten bleibt; b) die Entstehung und Ausbreitung von Feuer und Rauch innerhalb des Bauwerkes be- grenzt wird; c) die Ausbreitung von Feuer auf benachbarte Bauwerke begrenzt wird; d) die Bewohner das Bauwerk unverletzt verlassen oder durch andere Maßnahmen ge- rettet werden können; e) die Sicherheit der Rettungsmannschaft berücksichtigt ist. Die Grundanforderungen der BauPV geben somit die Schutzziele der MBO wieder. Zur Marktvereinheitlichung existieren harmonisierte Normen (hEN), die in allen Mitgliedsstaa- ten der EU gelten. Soll ein Bauprodukt auf dem gesamteuropäischen Markt in Verkehr ge- bracht (gehandelt) werden, muss dieses den harmonisierten Normen entsprechen und mit ei- nem CE-Kennzeichen gekennzeichnet werden. Bei Bauprodukten, die nicht von hEN erfasst werden, kann auf Grundlage eines Europäischen Bewertungsdokumentes (EAD) eine Euro- päische Technische Bewertung (ETB) ausgestellt werden. Das CE-Kennzeichen stellt lediglich sicher, dass das Bauprodukt „in Verkehr gebracht wer- den“, also gehandelt werden darf. Für den Einbau eines Bauprodukts in eine bauliche Anlage müssen die Anforderungen an das Bauwerk gemäß MBO bzw. Landesbauordnung erfüllt wer- den. Nationale Zusatzregelungen für CE-gekennzeichnete sind nicht zulässig. Ob ein CE-ge- kennzeichnetes Bauprodukt in eine bauliche Anlage eingebaut werden darf, muss jetzt der 25 Bauaufsichtliche Anforderungen im Brandschutz Anwender entscheiden, der die Anforderungen der entsprechenden baulichen Anlage (Gebäu- deklasse, -art, Lage im Gebäude etc.) feststellen und diese Anforderungen dann mit den ge- mäß Leistungserklärung des Produkts erklärten Leistungen abgleichen muss. Erfüllt das Bau- produkt die geforderten Leistungen, darf es angewendet werden. 2.4.3.3 Anforderungen an national geregelte Bauprodukte (Verwendbarkeitsnachweise, §§ 17-25 MBO) Ein Verwendbarkeitsnachweis ist für ein Bauprodukt erforderlich, wenn es keine Technische Baubestimmung und keine allgemein anerkannte Regel der Technik gibt, das Bauprodukt von einer Technischen Baubestimmung wesentlich abweicht oder dies aufgrund einer Rechtsver- ordnung gemäß § 85 (4a) MBO verlangt wird. Ein Verwendbarkeitsnachweis ist nicht erforder- lich für Bauprodukte die von einer allgemein anerkannten Regel der Technik (aaRdT) abwei- chen oder die für die Erfüllung der Anforderungen der MBO (Bauwerksanforderungen) nur eine untergeordnete Bedeutung haben. Unter aaRdT fallen insbesondere Regelungen aus dem Gas-/Wasserbereich (DVGW) und der Elektroinstallation (VDE), über die Zertifizierungen ab- gedeckt werden. In der MVV TB Teil D ist eine nicht abschließende Liste von Bauprodukten, die keines Verwendbarkeitsnachweises bedürfen, enthalten. Ein Verwendbarkeitsnachweis ist erforderlich, wenn es keine Technischen Baubestimmungen und keine allgemein anerkannten Regeln der Technik gibt oder wenn von einer Technischen Baubestimmung wesentlich abgewichen wird. Die Verwendbarkeit wird nachgewiesen durch eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung (abZ), ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis (abP) oder eine Zustimmung im Einzelfall (ZiE). Die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung (abZ) wird vom Deutschen Institut für Bautechnik für Bauprodukte nach der MVV TB Teil C2 erteilt. Anstelle der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung wird das allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnis (abP) von einer anerkannten Prüfstelle für solche Bauprodukte erteilt, die nach allgemein anerkannten Prüfverfahren beurteilt werden können. Sie sind in der MVV TB Teil C3 aufgelistet. Die Zustimmung im Einzelfall (ZiE) wird Bauhaben bezogen von der obersten Bauaufsichts- behörde erteilt für nicht geregelte Bauprodukte, für die keine abZ oder kein abP vorliegt und die auch nicht in der MVV TB Teil D gelistet sind. Geregelte und nichtgeregelte Bauprodukte benötigen für ihre Verwendbarkeit eine Überein- stimmungsbestätigung nach § 21 MBO auch bei nicht wesentlicher Abweichung. Diese Bestä- tigung erfolgt in Form einer Übereinstimmungserklärung des Herstellers und daraus folgend der Kennzeichnung mit dem Übereinstimmungszeichen (Ü-Zeichen). Es gibt drei Möglichkeiten der Voraussetzungen für die Abgabe der Übereinstimmungserklä- rung nach § 22 MBO als Bestätigung der Übereinstimmung: Werkseigene Produktionskontrolle vor Abgabe der Übereinstimmungserklärung des Herstellers (ÜH), Prüfung des Bauprodukts durch eine anerkannte Prüfstelle vor Abgabe der Überein- stimmungserklärung des Herstellers (ÜHP), Erteilung eines Übereinstimmungszertifikates für den Hersteller vor Abgabe der Über- einstimmungserklärung (ÜZ). 26 Bauaufsichtliche Anforderungen im Brandschutz Als grundlegende Voraussetzung für die Abgabe der Übereinstimmungserklärung des Herstel- lers ist die werkseigene Produktionskontrolle (§ 22 (1) MBO) anzusehen. Dies gilt im Regelfall auch für nicht in Serie hergestellte Bauprodukte (§ 22 (4) MBO). Wenn es zur Sicherung einer ordnungsgemäßen Herstellung des Bauproduktes nötig ist, kann gemäß § 22 (2) MBO eine Prüfung des Bauproduktes durch eine anerkannte Prüfstelle (§ 24 (1) Nr. 2 MBO) vor Abgabe der Übereinstimmungserklärung des Herstellers vorgeschrieben werden. Die Erteilung eines Übereinstimmungszertifikats an den Hersteller (Zertifizierung gemäß § 23 MBO) vor Abgabe der Übereinstimmungserklärung (§ 22 (3) MBO), stellt eine weitergehende Möglichkeit dar, die ordnungsgemäße Herstellung des Bauproduktes nachzuweisen. Es be- stätigt dem Hersteller, dass das Bauprodukt der Technischen Baubestimmung oder dem Ver- wendbarkeitsnachweis entspricht, die Herstellung der werkseigenen Produktionskontrolle un- terliegt und die Erstprüfung des Produkts sowie regelmäßige Überprüfungen des Produktes durch Überwachungsstellen durchgeführt werden (Fremdüberwachung). Zertifizierungsstellen sind die nach § 24 (1) Nr. 3 MBO anerkannten Stellen, Überwachungsstellen für die Fremd- überwachung sind die nach § 24 (1) Nr. 4 MBO anerkannten Stellen. 2.4.4 Beispiel Der Zusammenhang zwischen Leistungsanforderung und Verwendbarkeitsnachweis soll an folgendem Beispiel aufgezeigt werden: Im dritten Geschoss eines Bürogebäudes muss eine Nutzungseinheit mit einer feuerbeständi- gen Wand abgetrennt werden. Der Ausführende möchte diese Trennwand als Trockenbaukon- struktion aus Gipskartonplatten der Firma xyz herstellen. Das Trockenbausystem der Firma xyz entspricht jedoch nicht den bestehenden technischen Regeln, da zwischen den Gipskar- tonplatten keine zusätzliche Dämmung aus Mineralwolle eingebracht wird. Für den Einsatz des Bauproduktes „Trockenbauwand“ bedarf es somit eines Verwendbarkeitsnachweises. Die Firma xyz hat daher bei einer anerkannten Materialprüfanstalt für das Bauprodukt „Tro- ckenbauwand“ einen Brandversuch durchführen lassen. Dieser Brandversuch hat gezeigt, dass das Bauprodukt einer 90-minütigen Beflammung durch die ETK standhält. Als Verwend- barkeitsnachweis erhält die Firma xyz ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis. In die- sem abP sind die Anwendungsbereiche (Verwendung nur im Innenbereich) und die Randbe- dingungen (Anschlussdetails), unter denen das Bauprodukt „Trockenbauwand“ den Anforde- rungen entspricht, dargestellt. Die Verwendbarkeit ist somit nachgewiesen und die Bauart „Trockenbauwand“ kann durch den Ausführenden eingebaut werden. Bei der Ausführung muss sich der Ausführende an das abP halten. Baut er diese Wand in den Außenbereich, so wird diese Einbausituation nicht mehr vom abP abgedeckt und die Verwendbarkeit ist nicht nachgewiesen. Nach der Ausführung hat der Ausführende zu erklären, dass er das Bauprodukt „Trockenbau- wand“ so errichtet hat, dass es den im abP enthaltenen Randbedingungen entspricht. Es liegt somit eine Übereinstimmungserklärung vor. 27 Bauaufsichtliche Anforderungen im Brandschutz 2.5 Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen Die Landesbauordnungen sind Gesetze, die von den jeweiligen Länderparlamenten verab- schiedet werden müssen. Daher werden die Anforderungen in den Landesbauordnungen nur grundsätzlich geregelt. Einzelheiten zur Umsetzung dieser Anforderungen können durch Ver- ordnungen der obersten Bauaufsichtsbehörde eines Landes festgelegt werden. Darüber hin- aus heißt es in § 3 Abs. 3 MBO dass die oberste Bauaufsichtsbehörde technische Regeln als Technische Baubestimmungen einführen kann, die zu beachten sind. Als Technische Baubestimmungen können z. B. bauaufsichtliche Richtlinien sowie DIN-Nor- men eingeführt werden, hierzu zählen z. B. die Eurocode-Brandschutzteile, die Systemboden- richtlinie und die Leitungsanlagenrichtlinie. Die Technischen Baubestimmungen werden in der Verwaltungsvorschrift Technische Baube- stimmungen bekannt gegeben. Hierbei handelt es sich nicht um ein Gesetz, welches der Zu- stimmung eines Länderparlamentes bedarf, sondern um eine Verordnung des zuständigen Minsteriums. Die Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmung gliedert sich in vier Abschnitte: A Technische Baubestimmungen, die bei der Erfüllung der Grundanforderungen an Bau- werke zu beachten sind B Technische Baubestimmungen für Bauteile und Sonderkonstruktionen, die zusätzlich zu den in Abschnitt A aufgeführten Technischen Baubestimmungen zu beachten sind C Technische Baubestimmungen für Bauprodukte, die nicht die CE-Kennzeichnung tragen D Bauprodukte, die keines Verwendbarkeitsnachweises bedürfen Die Abschnitte C und D regeln das Inverkehrbringen von Bauprodukten und Bauarten wie in Abschnitt 2.4 beschrieben. Brandschutztechnische Anforderungen sind im Abschnitt A 2 Brandschutz enthalten. Hier werden zum einen unbestimmte Rechtsbegriffe näher beschrie- ben (Abschnitt A 2.1) und zum anderen technische Anforderungen hinsichtlich Planung, Be- messung und Ausführung benannt (Abschnitt A 2.2). So wird hinsichtlich des in der MBO enthaltenen unbestimmten Rechtsbegriffes „feuerbestän- dig“ in der MVV TB festgelegt: „A 2.1.3.2.2 Feuerbeständig Die Standsicherheit eines Teils der baulichen Anlage muss bei Brandeinwirkung nach der ETK gemäß DIN 4102-2:1977-09, Abschnitt 6.2.4 über mindestens 90 Minuten gewährleistet sein.“ Für die Planung von Leitungsanlagen wird in A 2.2.1.9 MVV TB festgelegt, dass hierbei die Leitungsanlagenrichtlinie zu beachten ist, um die allgemeinen Anforderungen der MBO in Be- zug auf Leitungsanlagen nach § 40 MBO zu erfüllen. Die MVV TB verknüpft somit die Anforderungen der MBO mit den technischen Regelwerken. Soll bei der Ausführung von einer eingeführten Technischen Baubestimmung nach Abschnitt A 2.2 MVV TB abgewichen werden, so ist die Notwendigkeit zu begründen und die Gleichwer- tigkeit mit der „Standardausführung“ im Schema von § 3 MBO nachzuweisen. Abweichungen von Technischen Baubestimmungen stellen dabei jedoch keine Abweichungen von der MBO dar und bedürfen folglich auch keiner Zustimmung der Bauaufsichtsbehörde. 28 Bauaufsichtliche Anforderungen im Brandschutz Die MVV TB führt die Regelungen der Liste der Technischen Baubestimmungen und der Bau- regelliste zusammen. 2.6 Literatur [2-1] Musterbauordnung – MBO -, Fassung April 2016 [2-2] Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (MVV TB), Mai 2017 [2-3] http://www.is-argebau.de/→Mustervorschriften/Mustererlasse→Bauaufsicht/Bautechnik 29 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen 3 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen 3.1 Allgemeines Wie in Kapitel 2 beschrieben müssen Baustoffen und Bauteile bestimmte Anforderungen an das Brandverhalten erfüllen, wenn diese in Gebäuden eingesetzt werden sollen. Im nachfol- genden Kapitel werden daher das Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen, die Klassifi- zierung des Brandverhaltens und die jeweiligen Prüfverfahren behandelt. 3.2 Brandverhalten von Baustoffen 3.2.1 Allgemeines Das Brandverhalten von Baustoffen hat zum Brandbeginn im Bereich des Entstehungsbrandes eine große Auswirkung auf die Brandentwicklung und auf die Brandausbreitung. Die MBO weist daher Einzelanforderungen hinsichtlich des Brandverhaltens einzelner Bauprodukte auf. Das Bauordnungsrecht unterscheidet entsprechend § 26 MBO zwischen 1. nichtbrennbaren, 2. schwerentflammbaren, 3. normalentflammbaren und 4. leichtentflammbaren Baustoffen, wobei leichtentflammbare Baustoffe nur dann verwendet werden dürfen, wenn sich in Verbin- dung mit anderen Baustoffen mindestens normalentflammbar sind. Im folgenden Abschnitt soll werden daher die Baustoffklassifizierungen als auch die Prüfverfahren zur Einstufung von Bau- stoffen behandelt werden. Neben der nationalen Baustoffklassifizierung anhand nationaler Prüfverfahren (DIN 4102) existiert parallel das europäische Klassifizierungsverfahren mit europäisch genormten Prüfver- fahren. 3.2.2 Baustoffklassifizierung 3.2.2.1 Nationale Baustoffklassifizierung nach DIN 4102 Die DIN 4102-1 regelt das Prüf- und Klassifizierungsverfahren für diese bauaufsichtlichen Be- nennungen und ordnet ihnen Baustoffklassen zu: Baustoffklasse A1 und A2 nichtbrennbar, Baustoffklasse B1 schwerentflammbar, Baustoffklasse B2 normalentflammbar, Baustoffklasse B3 leichtentflammbar. Der Nachweis des Brandverhaltens wird nach DIN 4102 Teil 1 geführt, wobei jeder Baustoff ebenso die Anforderungen der niedrigeren Klassen erfüllen muss. So sind z. B. für den Nach- weis der Schwerentflammbarkeit ebenso die Prüfungen zur Normalentflammbarkeit erforder- lich. Für die Erlangung einer Baustoffklasse sind die Nachweise nach Tabelle 3-1 erforderlich. 30 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen Tabelle 3-1 Anforderungen an Baustoffe nach DIN 4102 Teil 1 Klassen nach DIN 4102 Prüfverfahren A1 A2 B1 B2 B3 Anmerkung Nichtbrennbarkeitsofen X X Brandschacht X X ggf. zus. Angaben für B1: - brennendes Abtropfen - starke Rauchentwicklung Heizwert und Wärmeent- X als alternativer Nachweis für den wicklung Nichtbrennbarkeitsofen bei A2 Rauch bei Verschwelung X DIN 4102-1 Anh. A: Zerset- zungsgerät, Ringofen, Durch- flussmessgerät Rauch bei Flammenbe- X DIN 4102-1 Anh. B: Versuchs- anspruchung apparatur mit Messkammer, mit Brenner und Rauchdichtemess- einrichtung Toxikologie X Prüfung ist optional Kleinbrennertest X X*) ggf. zus. Angaben für B2: - brennendes Abtropfen *) Anforderungen für die Normalentflammbarkeit (B2) wurden nicht erfüllt Je nach dem zu erreichenden Schutzziel werden Baustoffe unterschiedlicher Baustoffklassen in einem Gebäude verwendet. Um diesem Schutzziel gerecht zu werden, liegen den Nachwei- sen für die Baustoffe folgende Brandszenarien zu Grunde: A1: Bei einem fortentwickelten, teilweise vollentwickelten Brand ist die Wärmeabgabe unbe- denklich und es werden keine entzündbaren Gase freigesetzt, A2: Bei einem fortentwickelten, teilweise vollentwickelten Brand ist die Wärmeabgabe und die Brandausbreitung sehr gering, die Freisetzung entzündbarer Gase begrenzt und die Rauchentwicklung unbedenklich, B1: durch die Brandschachtprüfung wird ein Papierkorbbrand in einer Ecke simuliert, bei dem die vertikale Brandausbreitung begrenzt ist, B2: im Kleinbrennertest wird die Beanspruchung durch eine Streichholzflamme simuliert, da- bei müssen die Brandausbreitung und die Rauchentwicklung begrenzt bleiben. Das nationale Klassifizierungssystem für die Baustoffe wird auch in der nächsten Zeit trotz der europäischen Baustoffklassen weiter seine Gültigkeit haben, weil bereits erteilte allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen oder allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnisse weiterhin ihre Gültigkeit haben und in der Übergangszeit ebenso verlängert werden können. Sofern ein Her- steller seine Nachweise nach DIN 4102 geführt hat, kann er sie im nationalen Bereich weiter verwenden, da sich die Rechtsgrundlagen hierzu nicht verändert haben. 31 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen 3.2.2.2 Europäische Baustoffklassifizierung nach DIN EN 13501 Nach den Vereinbarungen mit der Europäischen Kommission werden Baustoffe zum Brand- verhalten in sieben Baustoffklassen unterteilt. Nach DIN EN 13501-1 sind die Klassenbezeich- nungen für Bauprodukte A1, A2, B, C, D, E und F. Zusätzlich zu den Baustoffklassen A1 bis F sind bei der Prüfung im SBI (DIN EN13823) und im Kleinbrennertest (DIN EN ISO 11925-2) die Rauchentwicklung und das brennende Abtropfen zu bewerten. Nach DIN EN 13501-1 wer- den für Bauprodukte sowohl hinsichtlich der Rauchentwicklung die Klassen s1, s2 und s3 als auch für das brennende Abfallen die Klassen d0, d1 und d2 für eine abschließende Klassifi- zierung erforderlich. Tabelle 3-2 Baustoffklassifizierung nach DIN EN 13501 Teil 1 Benennung der Euro-Haupt- Baustoffklassenbezeichnung klassen nach DIN 13501-1 nichtbrennbar A1 A2 brennbar schwerentflammbar B C normalentflammbar D E leichtentflammbar F Die zusätzlichen Brandparallelerscheinungen wie brennendes Abtropfen/Abfallen und die Rauchentwicklung werden wie folgt abgestuft klassifiziert: Brennendes Abtropfen/Abfallen: d 2: Es werden keine Beschränkungen gemacht d 1: Kein brennendes Abtropfen/Abfallen, das länger als eine vorgegebene Zeit dauert d 0: Kein brennendes Abtropfen/Abfallen zulässig Rauchentwicklung: s 3: Es werden keine Einschränkungen an die Rauchentwicklung gefordert s 2: Die gesamte freigesetzte Rauchmenge sowie das Verhältnis des Anstiegs der Rauchentwicklung sind beschränkt s 1: Strengere Kriterien als für s2 werden erfüllt Für die Erlangung der europäischen Baustoffklassen sind die Nachweise nach Tabelle 3-3 erforderlich. 32 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen Tabelle 3-3 Anforderungen an die Baustoffe nach DIN EN 13501-1 Klassen nach DIN EN 13501-1 Prüfverfahren Prüfnorm A1 A2 B C D E F Nichtbrennbar- DIN EN ISO 1182 X X* keitsofen Heizwert DIN EN ISO 1716 X X*) SBI DIN EN 13823 X X X X Kleinbrennertest DIN EN ISO 11925-2 X X X X X**) *) bei der Baustoffklasse A2 kann zwischen den Verfahren gewählt werden **) die Anforderungen für die Baustoffklasse E wurden nicht erreicht 3.2.3 Prüfverfahren 3.2.3.1 Prüfverfahren nach DIN 4102 Nichtbrennbarkeitsofen Die Ofenprüfung stellt modellhaft die Situation eines fortentwickelten, teilweise vollentwickel- ten Brandes dar (Bild 3-1). Unter dieser Beanspruchung muss für die Baustoffklasse A1 die Wärmeabgabe der Baustoffe unbedenklich sein und entzündbare Gase dürfen nicht frei wer- den. Für die Baustoffklasse A2 gilt, dass die Wärmeabgabe und die Brandausbreitung sehr gering, die entzündbaren Gase begrenzt und Rauchentwicklung unbedenklich sein muss. Bau- stoffe der Baustoffklasse A2 müssen neben dem Test im Nichtbrennbarkeitsofen noch die Brandschachtprüfung und die Prüfung der Rauchentwicklung bestehen. Liegt für einen Bau- stoff ein eindeutiges Ergebnis aus dem Nichtbrennbarkeitsofen vor, kann auf diese Tests ver- zichtet werden und der Baustoff gilt als A1-Baustoff. Bild 3-1 Nichtbrennbarkeitsofen nach DIN 4102-1 Brandschacht Mit dem Brandschacht (Bild 3-2) wird geprüft ob ein Baustoff mit der Bezeichnung „schwerent- flammbar“ (B1) geführt werden darf. Der Test ist in der DIN 4102 Teil 15 und 16 beschrieben. Als Brenner wird ein quadratischer Gasbrenner mit 8 Düsen je Seite verwendet. Die Prüfung 33 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen erfolgt im Regelfall an Probekörpern aus vier schlotartig angeordneten Proben von 190 mm Breite und 1000 mm Höhe. Grundsätzlich sind beide Oberflächen der Proben der Flamme zugekehrt getrennt zu prüfen, es sei denn die Proben sind symmetrisch aufgebaut, eine Beflammung der Probenrückseite ist in der Praxis ausgeschlossen die Norm enthält, wenn für bestimmte Baustoffe eine abweichende Regelung existiert Als Restlänge gilt der weder an der Oberfläche noch im Innern verbrannte oder verkohlte Teil einer Probe. Bei den Baustoffklassen A1 und A2 muss eine Restlänge von 35 cm und bei der Baustoffklasse B1 von 15 cm zurückbleiben. Ein Hinweis auf brennendes Abtropfen oder Ab- fallen brennender Probeteile wird dann in das Prüfzeugnis aufgenommen, wenn bei mindes- tens zwei Versuchen die Tropfen oder Teile mindestens 20 s auf dem Siebboden weiterbren- nen oder wenn der Baustoff aufgrund des Nachweises der Baustoffklasse B2 als brennend abfallend oder abtropfend gilt. Bild 3-2: Versuchsdurchführung im Brandschacht 34 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen Kleinbrennertest Mit dem Kleinbrennertest (Bild 3-3) wird geprüft ob ein Baustoff mit der Bezeichnung „normal- entflammbar“ (B2) geführt werden darf. Der Test ist in der DIN 4102 Teil 1 beschrieben. Die Prüfung simuliert eine Beanspruchung, die z. B. durch ein heruntergefallenes Streichholz ent- stehen kann. Während einer Dauer von 15 s werden die Entzündbarkeit sowie die Flammen- ausbreitung gemessen. Um die Anforderung der Baustoffklasse B2 zu erfüllen, darf die entste- hende Flamme nicht höher als 15 cm sein. Der Versuchsaufbau ist in Bild 3-3 dargestellt. 1 Aufhängevorrichtung Stellung des Brenners beim Einstellen der Flammenlänge 2 Rahmen 3 Probe 4 Stabilisator-Vorderkante 5 Drahtkorb mit Filterpapier 6 Bodenrost Bild 3-3 Anordnung (Prinzipdarstellung) zur Prüfung von Baustoffen der Baustoffklasse B2 nach 6.2.5.1 bis 6.2.5.3 DIN 4012 Teil 1 Der in Bild 3-3 dargestellte Kleinbrenner nach EN ISO 11925-2 entspricht bis auf wenige Ein- zelheiten dem deutschen Verfahren nach DIN 4102. Die Unterschiede beziehen sich zum ei- nen auf die Probengröße sowie den Angriffspunkt der Flamme bei der Kantenbeflammung und zum anderen auf die Beflammungszeiten. 3.2.3.2 Prüfverfahren nach DIN EN 13501 Für die Feststellung, ob und wie ein Produkt nach europäischer Klassifizierung in die Syste- matik der DIN 4102 passt, müssen die verwendeten Prüfverfahren verglichen werden. Die Ergebnisse des Nichtbrennbarkeitsofen nach DIN EN ISO 1182 stimmen weitestgehend mit den Ergebnissen aus dem Nichtbrennbarkeitsofen nach DIN 4102 überein. Die gleichen Aus- sagen treffen auf die DIN EN ISO 11925-2 zu. Dieses Prüfverfahren entspricht dem Kleinbren- nertest nach DIN 4102. Bei der Prüfung für die Baustoffklassen B, C und D werden die Be- flammungsdauern gegenüber den Vorgaben der DIN 4102 verlängert. Für die Prüfung der Baustoffklassen F (DIN EN 13501-1) und B2 (DIN 4102) bestehen keine Unterschiede. 35 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen Lediglich das Prüfverfahren nach DIN EN 13823 - SBI – Prüfverfahren (Single Burning Item) – stellt eine Neuerung dar und soll das Brandschachtverfahren nach DIN 4102 ersetzen. Bei der Prüfung im SBI beflammt ein Gasbrenner in einer Ecke die vertikal angeordneten Proben. Bei dem Versuch werden die vertikale Brandausbreitung, die Wärmefreisetzung und die Rau- chentwicklung erfasst. Zusätzlich wird das Abfallen brennender Teile beurteilt. Aus einem Ver- gleich der Prüfanordnungen ergibt sich, dass sowohl im Brandschacht als auch beim SBI die Proben vertikal angeordnet sind und die Proben von unten beflammt werden. Das durch den SBI erfasste Feuerszenario stellt die Ermittlung des potentiellen Beitrags eines Bauproduktes zu einem sich entwickelnden Brandes, bei einem einzelnen brennenden Gegenstand (SBI) in einer Raumecke dar. Dieses Szenario stimmt mit dem Brandszenario für das Brandschacht- verfahren weitestgehend überein. Daher kann erwartet werden, dass Baustoffe, die eine Klas- sifizierung über das Brandschachtverfahren erreicht haben, durch die Einstufung über das SBI – Verfahren äquivalente Klassen erreichen werden. Eine Ausnahme stellen dabei die thermo- plastischen Isoliermaterialien dar. SBI Single Burning Item Wie in Tabelle 3-3 zu sehen, wird der Single Burning Item Test für die Prüfung der Baustoff- klassen von A2 bis D eingesetzt. Die Besonderheit bei den europäischen Baustoffklassifizie- rungen besteht darin, dass in den Prüfvorschriften anders als bei der deutschen DIN 4102 keine Baustoffklassifizierungen, also die Zuordnung der Testergebnisse zu bestimmten Bau- stoffklassen enthalten sind. Das regelt eine eigene Norm, nämlich die DIN EN 13501-1 „Klas- sifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem Brandverhalten“. Der Testraum für den Single Burning Item ist 3 m x 3 m groß und 2,4 m hoch. Er hat eine Tür und zwei Fenster zur Versuchsbeobachtung (Bild 3-4 links). In dem Testraum befindet sich in einer Ecke die Testapparatur auf einem fahrbaren Untersatz (Bild 3-4 rechts). Auf diesem sind zwei Materialproben im rechten Winkel zueinander angeordnet. Bild 3-4 Links: SBI-Versuchsstand von außen, sichtbar ist der in den Versuchraum einfahr- bare Versuchsaufbau mit der Ablufthaube darüber; Rechts: SBI-Verssuchstand in- nen mit dem in der Ecke angeordneten Gasbrenner 36 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen Bild 3-5 SBI-Versuch an Kabeln Während der Versuchsdurchführung werden eine Vielzahl von Werten aufgezeichnet und ana- lysiert, z. B. horizontale Flammenausbreitung, brennendes Abfallen oder Abtropfen, Licht- durchlässigkeit des Rauches, Sauerstoff- und Kohlendioxidkonzentration, Temperatur, Wär- mefreisetzungsrate, etc.. In der bereits erwähnten DIN EN 13501-1 ist dann festgelegt, welche Wärmefreisetzungsraten und welche beobachteten Ereignisse wie zu klassifizieren sind. In Tabelle 3-5 wird gezeigt, welche Einstufungen möglich sind. Der Single Burning Item soll auf lange Sicht den Brandschacht ersetzen, da es sich dabei um eine rein deutsche Baustoffprüfung handelt. Room Corner Test Der Room-Corner-Test ist in der internationalen Norm ISO 9705 beschrieben, die ihre Entspre- chung in der DIN EN 14390 findet. Diese Europäische Norm legt ein Prüfverfahren fest, um das Brandverhalten von Bauprodukten zu beurteilen. Es wird eine Situation simuliert, bei der sich in einem gut belüfteten kleinen Raum mit einem Türdurchgang in einer Ecke ein Feuer entwickelt. Dieses Prüfverfahren ist besonders für Bauprodukte geeignet, die nicht in ihrer praktischen Anwendung in einem klein- oder mittelskaligen Versuch (z. B. Kleinbrenner oder SBI) geprüft werden können, wie zum Beispiel thermoplastische Baustoffe, Fugen und Oberflächen mit Un- ebenheiten. Mit dem Prüfverfahren kann außerdem der Einfluss einer wärmedämmenden Hin- terlegung auf das Brandverhalten eines Bauproduktes beurteilt werden. Der Brandraum besteht aus vier rechtwinklig einander zugeordneten Wänden, einem Boden und einer Decke und muss die Innenmaße l = 3,6 m, b = 2,4 m, h = 2,4 m haben. Er besitzt zudem eine Durchgangsöffnung mit der Breite 0,8 m und einer Höhe von 2,0 m (Bild 3-6). 37 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen Bild 3-6 Room-Corner-Testraum mit davor befindlicher Abgashaube Wie beim SBI wird eine Vielzahl von Werten ermittelt. Auch hier wird der Rauch aufgefangen und eine Gasanalyse durchgeführt. In der DIN EN 13501-1 wird ebenfalls festgelegt, welche Wärmefreisetzungsraten und welche beobachteten Ereignisse wie zu klassifizieren sind. In Bild 3-7 ist links die Auskleidung des Brandraumes mit Spanplatten zu sehen. Das rechte Bild zeigt, wie es während eines Brandversuchs zu einem Flashover kommt. Der Versuch musste abgebrochen und durch die Feuerwehr gelöscht werden, um Schäden an der Versuch- stechnik infolge der enormen Wärmeentwicklung zu vermeiden. Bild 3.7 Links: Versuchsaufbau innerhalb des Room-Corner-Versuchsstandes mit Span- platten als Testmaterial; Rechts: Flashover beim Room-Corner-Versuch mit Span- platten 38 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen Bild 3-8 Polystyrol-Wärmedämmung nach Room-Corner-Versuch Beim Room-Corner-Versuch wird auch auf das Verhalten des untersuchten Materials, wie brennendes Abfallen oder Abtropfen geachtet. In Bild 3-8 ist zu sehen, dass bei einem Versuch mit Polystyrol-Dämmplatten das Polystyrol im Bereich der Flammenbeaufschlagung über dem Brenner ebenso wie im Bereich hoher Heißgastemperaturen unter der Decke abgeschmolzen ist. Der Brand hat sich jedoch nicht selbstständig über die Wand ausgebreitet. Die Polystyrol- schmelze ist deutlich im oberen Bereich der verbliebenen Platten zu sehen. 3.3 Feuerwiderstandsverhalten von Bauteilen 3.3.1 Allgemeines Bei fortschreitender Branddauer wird das Feuerwiderstandsverhalten (Standsicherheit bei Brandbeanspruchung) von Bauteilen, wie Wände und Decken, zur Sicherstellung der Schutz- ziele bauordnungsrechtlich relevant. Die MBO definiert hinsichtlich der Anforderungen an die Feuerwiderstandsverhalten: 1. feuerbeständige, 2. hochfeuerhemmende und 3. feuerhemmende Bauteile. Ferner differenziert die MBO zwischen: 1. Bauteile aus nichtbrennbaren Baustoffen, 2. Bauteile, deren tragende und aussteifende Teile aus nichtbrennbaren Baustoffen be- stehen und die bei raumabschließenden Bauteilen zusätzlich eine in Bauteilebene durchgehende Schicht aus nichtbrennbaren Baustoffen haben, 3. 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 und 4. Bauteile aus brennbaren Baustoffen. 39 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen Im nachfolgenden Abschnitt werden die Bauteilklassifizierungen behandelt und auf das Brand- verhalten von einigen Bauteilen eingegangen. 3.3.2 Bauteilklassifizierung Wie auch bei der Klassifizierung des Brandverhaltens von Baustoffen gibt es auch bei der Klassifizierung von Bauteilen nationale und europäische Klassifizierungssysteme. Die Klassi- fizierung des Feuerwiderstandsverhaltens von Bauteilen erfolgt durch Brandprüfungen oder rechnerisch. Bei den Brandprüfungen muss die mittlere Temperatur im Brandraum nach der Einheits-Temperaturzeitkurve (ETK) ansteigen (vgl. Bild 1-16). Die brandschutztechnisch zu untersuchenden Bauteile können wie folgt eingeteilt werden: tragende und raumabschließende Bauteile (Trennwände, Außenwände, Decken), nichttragende und raumabschließende Bauteile (Trennwände, Außenwände, obere Raumabschlüsse), nichttragende und nichtraumabschließende Bauteile (Brüstungen) sowie Sonderbauteile (Feuerschutzabschlüsse, Lüftungsleitungen, Bedachungen). Die DIN 4102 Teil 2 konkretisiert die unbestimmten Rechtsbegriffe feuerhemmend, hochfeuer- hemmend und feuerbeständig, wie sie in der Bauordnung verwendet werden [vgl. Kapitel 4.2.4]. Den Begriffen wird eine Feuerwiderstandsdauer (Beanspruchungszeit nach der ETK) „F“ zugeordnet. Zusätzlich werden die Feuerwiderstandsdauern mit den bereits erwähnten Baustoffklassen zu einer Kurzbezeichnung verknüpft. Die folgenden drei Zusatzbezeichnun- gen sind möglich: A: Das Bauteil besteht aus nichtbrennbaren Baustoffen, z. B. F 90-A AB: Das Bauteil besteht in den wesentlichen Teilen aus nichtbrennbaren Baustoffen, wobei unter wesentlich tragende und aussteifende Teile verstanden werden, z. B. F 90-AB. B: Das Bauteil besteht aus einen Anteil brennbarer Baustoffe, die über die Klassi-

Bauphysik PDF: Brandschutz Vorlesung - TU Braunschweig

Document Details

Tags

Related

Summary

Full Transcript