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Die Feuerwiderstandsklassen im Hochbau

  Die Einteilung
  Bauteile aus Stahl
  Holz und Holzwerkstoffe
  Gips und Gipsbauplatten
  Brandschutzverglasung
Fachwerk-Brandschaden


Die Einteilung der Feuerwiderstandsklassen



Bauteile werden nach ihrem Brandverhalten in Feuerwiderstandsklassen eingeteilt.

Feuerwiderstandsklassen von Tragwerken, Unterdeckungen, Dächern. z.T. Verglasungen, z.T. Wände:

Feuerwiderstandsklasse Feuerwiderstandsdauer in Minuten
F 30 30
F 60 60
F 90 90


Hinzu kommen noch einige Feuerwiderstandsklassen für Sonderbauteile:

Gegen Feuer widerstandsfähige Verglasung G 30 - G 120
Nichttragende Außenwände und Brüstungen W 30 - W 180
Feuerschutztüren, Rolladen, Tore T 30 - T 180
Lüftungsleitungen L 30 - L 120
Brandschutzklappen K 30 - K 90
Rohrabschottungen R 30 - R 120
Elektrokabelkanäle E 30 - E 90
Kabelabschottungen S 30 - S 180


Die Feuerwiderstandsdauer in Minuten wird mit Hilfe eines Brandversuchs ermittelt. Außerdem enthalten die Feuerwiderstandsklassen für die Bauteile der Klassen F und W Angaben über die Brennbarkeit der Baustoffe nach den Baustoffklassen A und B. Die Feuerwiderstandsdauerangaben belaufen sich meist auf 30, 60, 90 und 120 Minuten. F 30 heißt, daß beim Brandversuch bis zum Feuerdurchschlag mindestens 30 Minuten vergangen sind, bevor die Wand nicht mehr standhält. Die bauaufsichtliche Bezeichnung für die Klasse F 60 ist "feuerhemmend", für F 90 "feuerbeständig".

Beispiele:
  • F 90 A: Bauteil der Widerstandsklasse F 90, besteht aus nichtbrennbaren Baustoffen.
  • F 30 B: Bauteil der Widerstandsklasse F 30, besteht aus brennbaren Baustoffen.
  • W 60 AB: Bauteil der Widerstandsklasse W 60, wesentliche Teile bestehen aus nicht brennbaren Baustoffen.
Nach den Landesbauordnungen der Länder werden die Bauteile je nach Feuerwiderstandsklasse auch in feuerhemmend, feuerbeständig und hochfeuerbeständig eingeteilt. Während der erforderlichen Feuerwiderstandsdauer müssen insbesondere bei raumabschließenden Bauteilen folgende Anforderungen eingehalten werden:
  • Erhaltung des Raumabschlusses
  • Dichtigkeit gegenüber entzündlichen Gasen
  • Begrenzung der "Rückseitentemperatur" auf der dem Feuer abgekehrten Bauteilseite.
  • Erhaltung der Tragfähigkeit unter der zulässigen Gebrauchslast.
  • Tragende und nicht tragende raumabschließende Wände müssen außerdem während des Brandversuchs einem Festigkeitstest widerstehen.
  • Eine Zusammenstellung klassifizierter Bauteile und Baustoffe ist in DIN 4102 Teil 4 enthalten. Für die dort angegebenen Konstruktionen ist der Nachweis über das Brandverhalten erbracht.
  • Wenn in der Landesbauordnung die Eigenschaft "nichtbrennbar", also Baustoffklasse A gefordert wird, können Baustoffe der Klasse A1 und A2 gleichermaßen verwendet werden.

Feuerwiderstandsklassen bei Bauteilen aus Stahl



Aufgrund seines Brandverhaltens gehört Stahl in die Klasse der nichtbrennbaren Baustoffe (Baustoffklasse A1), es setzt im Falle eines Brandes keine eigene Wärmeenergie frei. Jedoch besitzt Stahl eine hohe Wärmeleitfähigkeit, er beginnt daher schnell zu glühen, dehnt sich rasch aus und verliert nach kurzer Zeit seine statischen Fähigkeiten. Das kann nach wenigen Minuten, ohne vorherige Ankündigung, zum Einsturz des Gebäudes führen. Um dies zu verhindern, müssen statisch wichtige Bauteile aus Stahl, z. B. Stützen, Deckenträger und Dachträger gegen Feuer und große Hitze durch besondere Maßnahmen geschützt werden. Die Stahlteile können entweder selbstummantelt (direkter Schutz) oder durch Anbringen einer Unterdecke gegenüber dem Feuer abgeschirmt werden (indirekter Schutz).

Die Feuerwiderstandsdauer von Stahlbauteilen ist bei vorgegebener Brandbeanspruchung abhängig von der Erwärmung und der jeweiligen "kritischen Temperatur" des Bauteils. Die Temperatur eines Stahlbauteils steigt um so schneller an, je größer die dem Feuer ausgesetzte Oberfläche im Verhältnis zum Stahlquerschnitt ist. Große Stahlquerschnitte erfahren daher bei gleicher Ummantelungsdicke desselben Materials und gleicher beflammter Fläche eine langsamere Erwärmung und besitzen dementsprechend eine größere Feuerwiderstandsdauer als weniger massive Querschnitte. Maßgebend für die Erwärmung sind die Kennwerte der Ummantelung sowie deren Haftung auf der Stahloberfläche. Stahlbauten können versagen, wenn die "kritische Stahltemperatur" in maßgebenden Querschnittsstellen erreicht wird. Die Feuerwiderstandsdauer ergibt sich aus der Zeit, nach der das Bauteil auf die kritische Stahltemperatur erwärmt ist.
 

Feuerwiderstandsklassen von Holz und Holzwerkstoffen



Da Holz und Holzwerkstoffe im Brandfall selbst Wärmeenergie freisetzen, gehören sie aufgrund ihres Brandverhaltens nach DIN 4102 in die Baustoffklasse B2/B1. Obwohl Holz zu den brennbaren Baustoffen zählt, weist es aufgrund seiner Materialeigenschaften im Brandfall ein vergleichsweise günstiges Verhalten auf. Das zeitabhängige Vordringen des Brandes ins Innere des Holzquerschnitts wird als Abbrandgeschwindigkeit bezeichnet. Diese Abbrandgeschwindigkeit wird von der Rohdichte des Holzes, der Holzfeute, dem Verhältnis Oberfläche/Volumen, der Holzbeschaffenheit, dem Belüftungsangebot (Ventilationsbedingungen) und von Temperaturbeanspruchung und dem Verformungsverhalten des Holzes im Brandfall beeinflußt.

Dicke Holzbauteile können daher ohne weiteres eine Feuerwiderstandsklasse von F 30 bis F 60 B erreichen, da Holz die besondere Eigenschaft besitzt, an der Oberfläche zu verkohlen. Dadurch bildet sich eine besondere Schutzschicht, die das weitere Abbrennen des Holzes berhindert. Außerdem bleibt durch die geringe Abbrandgeschwindigkeit und die geringe Wärmeleitfähigkeit die Festigkeit und Tragfähigkeit der Bauteile verhältnismäßig lange erhalten. Für ungeschützte Vollholzbauteile (Biegeträger, Stützen) hängt das Brandverhalten primär von der Holzart, der Querschnittsfläche, dem Querschnittsverhältnis und dem Anteil der beflammten Fläche ab.

Generell hat sich die Feststellung bewahrheitet: Holzhäuser halten dem Feuer länger stand, als es der Laie vermutet.

Vollholzbauteile werden entsprechend ihrer Abmessungen in Feuerwiderstandsklassen nach DIN 4102 Teil 4 eingestuft. Eine weitere vorteilhafte brandschutztechnische Eigenschaft von Holz ist die geringe Wärmedehnung. Holz macht zudem beim Abbrennen Geräusche. Durch das charakteristische Knistern wird der Zusammenbruch des Hauses rechtzeitig angekündigt, was bei Lösch- und Rettungsarbeiten lebenswichtig für die Helfer sein kann. Auch entwickeln sich keine lebensbedrohlichen Gase und auch die Rauchentwicklung ist eher gering.

Durch verschiedene Maßnahmen kann das Risiko der Brandweiterleitung über Holzbaustoffe reduziert werden. Zum Brandschutz des Holzes kommen neben konstruktiven Maßnahmen (Ummantelung mit Feuerschutzplatten) auch chemische Maßnahmen zum Einsatz um die Entzündlichkeit herabzusetzen, bzw. die Brandweiterleitung zu begrenzen.

Jedoch ist zu bedenken: Durch Beschichtungen mit Feuerschutzmitteln wird nicht die Brennbarkeit reduziert, sondern lediglich die Entflammbarkeit ändert sich in der Baustoffklasse von B2 "normal entflammbar" zu B1 "schwer entflammbar" nach DIN 4102. Der Feuerwiderstand tragender und raumabschließender Bauteile wird durch eine Oberflächenbehandlung mit chemischen Feuerschutzmitteln nicht erhöht. Schutzschichtbildende Mittel müssen ein gültiges Prüfzeichen besitzen. In dem dazugehörigen Prüfbescheid ist festgelegt, in welcher Menge und Form die schutzschichtbildenden Mittel aufgetragen werden sollen.

Gips und Gipsbauplatten



Gipsbauplatten eignen sich gut, um brennbare, bzw. feuerempfindliche, tragende und unterstützende Bauteile oder Unterkonstruktionen vor direkter Brandbeanspruchung zu schützen, obwohl Gipsbauplatten an sich nicht ausreichend standsicher sind. Im Brandfall wird das, in den Gipsbauplatten enthaltene, kristalin gebundene Wasser als Wasserdampf frei und bildet einen schützenden, dampfgesättigten Schleier über der Gipsoberfläche.

Da das Ausdampfen der Gipsbauplatte Wärmeenergie entzieht und die Temperaturen nicht über 100° C steigen, wird die zerstörende Brandeinwirkung um rund 12 Minuten verzögert. Auch entwässerte Gipsbauplatten üben noch für längere Zeit dadurch eine Schutzfunktion aus, daß sie die dahinterliegenden Schichten und Konstruktionselemente vor der vollen Hitzeeinwirkung und der direkten Beflammung bewahren. Dies geschieht solange, bis der Gips infolge der Versprödung aufreißt und flächig wird. Bei Gipskartonplatten zerfällt die Kartonoberfläche sehr schnell zu Asche. Damit vergrößert sich die Gefahr, daß die Gipsplattenschicht, die im Feuer entwässert, zerbricht. Die Plattenzerstörung wird beschleunigt durch zusätzliche Wärmespannungen, die durch Metall-Unterkonstruktionen in die Platten eingetragen werden.

Um die Gipsplatten vor schneller Zerstörung durch ein Feuer zu bewahren, werden dem Gipskern Glasfasern zugesetzt. Durch die Glasfasern wird das Gipsgefüge länger zusammengehalten. Für hohe Anforderungsbereiche im Brandschutz werden Gipskarton-Feuerschutzplatten (GKF), Gipsfaserplatten, Gipsbrandschutz - oder Calciumsilikatplatten eingesetzt.

Brandschutzverglasungen



Brandschutzverglasungen sind lichtdurchlässige Bauteile, die aus einem Rahmen, einem oder mehreren lichtdurchlässigen Element(en), Halterungen, Dichtungen sowie Befestigungsmitteln bestehen und die nach Klassifizierung 30, 60, 90 oder sogar 120 Minuten dem Feuer widerstehen.

F-Verglasungen:



Als Brandschutzverglasungen der Feuerwiderstandsklasse F gelten lichtdurchlässige Bauteile in senkrechter, geneigter oder waagerechter Anordnung, die dazu bestimmt sind, entsprechend ihrer Widerstandsdauer die Ausbreitung von Feuer und Rauch sowie den Durchtritt der Wärmestrahlung zu verhindern. Auch muß der Nachweis der Standfestigkeit geliefert werden. F-Verglasungen werden im Brandfall undurchsichtig und verhalten sich brandschutztechnisch wie Wände.

G-Verglasungen:



Als Brandschutzverglasungen der Feuerwiderstandsklasse G gelten lichtdurchlässige Bauteile in senkrechter, geneigter oder waagerechter Anordnung, die entsprechend ihrer Feuerwiderstandsdauer die Ausbreitung von Feuer und Rauch, jedoch nicht den Durchtritt der Wärmestrahlung verhindern. Sie bleiben im Brandfall durchsichtig und verhalten sich brandschutztechnisch "gläsern". G-Verglasungen reduzieren die Temperatur der noch durchtretenden Wärmestrahlung um etwa die Hälfte. Aufgrund bauaufsichtlicher Vorschriften dürfen G-Verglasungen nur an Stellen eingebaut werden, an denen aus Brandschutzgründen keine Bedenken bestehen, z. B. als Lichtöffnungen in Flurwänden.

T-Verglasungen:



Bei der Feuerwiderstandsklasse "T" = Türen gelten für die Verglasung die gleichen Forderungen wie bei der Feuerwiderstandsklasse "F". Die Rahmen von Brandschutzverglasungen haben die Aufgabe, zusammen mit den lichtdurchlässigen Elementen (Gläsern) eine möglichst lange Widerstandsdauer im Brandfall zu gewährleisten, wobei im Ernstfall gilt: Brandschutztüren können Leben retten.
  • Als Rahmenbaustoffe haben sich folgende Materialien bewährt:
  • Profile aus Stahlrohr mit Ummantelungen aus Promatekt,
  • Gipskarton F und Holz, z. B. mit LM-Verblendung,
  • Profile aus Leichtmetall mit feuerbeständigem Betonkern,
  • wärmestrahlungsgeschützte LM-Verbundprofile,
  • kombinierte Profile,
  • Sichtbeton außen streichfähig, innen aus LM,
  • Profile aus Sichtbeton (streichfähig),
  • Hartholzprofile für F 30 und G 30,
  • wärmegedämmte Profile mit dampfentspanntem Luftzwischenraum aus Leichtmetall mit feuerbeständigen und durchschußhemmendem Betonkern.
Foto: www.fotoatelier-schumacher.de


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