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Brandschutz im Holzbau

Holz ist ein hervorragender Baustoff. Holz ist aber auch ein guter Brennstoff. Beide Eigenschaften sind seit Tausenden von Jahren für die Entwicklung der Menschheit von großer Bedeutung.
Neben dem optimalen Verhältnis von Eigengewicht zu Festigkeit und den sehr guten bauphysikalischen Eigenschaften, stellt der Baustoff Holz seine Tragfähigkeit im Brandfall immer wieder unter Beweis: Holz brennt langsam und kontinuierlich ab, schützt den tragenden Kern bei hohen Temperaturen mittels einer entstehenden Kohleschicht und Rauchgase von Holz sind weit weniger giftig als jene anderer Baustoffe. Zudem sind massive Holzbauteile schwer zu entflammen. Das Versagen einer hölzernen Tragkonstruktion ist zeitlich abschätzbar und kündigt sich an. In Holzgebäuden verursacht ein Brand selten den Tragwerkseinsturz, während etwa vergleichbare Stahlkonstruktionen unter Feuereinwirkung meistens versagen.

Irrtümlich wird häufig behauptet, das Brandrisiko bei Holzhäusern sei deutlich größer als im Massivbau. Verschiedene Studien widerlegen eindeutig diese Fehlinformationen und zwar aus folgenden Gründen:
  • Brände entstehen durch äußere Einwirkung und nicht im Baustoff selbst, z.B. durch defekte Geräte, Kurzschlüsse oder Kaminbrände. Diese Ursachen sind also unabhängig vom Material der Tragstrukturen. Wände, Decken und Dächer in Holzbauweise lassen sich durch eine entsprechende Beplankung wirkungsvoll schützen.
  • Kaminbrände sind eine der häufigsten Brandursachen. Brennt der Kamin, entzündet sich alsbald auch der Dachstuhl. Eine Dachkonstruktion aus Holz findet bei vielen Bauweisen seine Anwendung. Höheren Schutz erreichen nur Dächer in Stahlbetonbauweise mit entsprechender Betondeckung.
  • Öffnungen im Bauwerk sind eine weitere Schwachstelle im Brandfall. Fenster und Türen sind jedoch bei jedem Haus unentbehrlich.

Im Brandschutz wird generell zwischen dem Brandverhalten und dem Feuerwiderstand unterschieden. Erstere Eigenschaft ist maßgebend im Zeitabschnitt vor dem sogenannten „flash-over“, was als Entstehungsbrand bezeichnet wird. Die Beurteilung der Baustoffe erfolgt hier nach den Kriterien Entzündbarkeit, Brennbarkeit, Flammenausbreitung, Rauchentwicklung und Abbrandgeschwindigkeit. Alle Baustoffe werden nach dem Brandverhalten, der Rauchentwicklung und dem brennenden Abtropfen bzw. Abfallen klassifiziert. Holz liegt hier in der Klasse D-s2,d0, gilt als normal entflammbar, ist in der Rauchentwicklung ungünstiger, jedoch beim Abtropfen bzw. Abfallen vorteilhaft eingestuft. Die Abbrandrate liegt zwischen 0,65 und 0,80 mm/min. je nach Holzart und Brandquerschnitt (ein- oder mehrseitig). Die Abbrandgeschwindigkeit von Holz ist nicht übertrieben groß, nach 30 Minuten sind eindimensional weniger als 2 cm abgebrannt. Holz hat noch eine hervorragende Eigenschaft: schon bei einer Temperatur von 200°C bildet sich eine Kohleschicht, die das darunterliegende tragende Holz vor dem Feuer dämmt. Im Zeitabschnitt des Entstehungsbrandes ist Holz sogar vorteilhaft, weil hier kein frühes Strukturversagen eintritt. Für die Personenrettung ist dieser Aspekt von großer Bedeutung.

Fachgerechte Ausführung der Kamindurchleitung bei einer Massivholzdecke
Fachgerechte Ausführung der Kamindurchleitung bei einer Massivholzdecke

Entzünden sich die Rauchgase, spricht man vom „flash-over“. Ab diesem Zeitpunkt ist der Brand voll entwickelt und die Temperatur nimmt rasch zu. Temperaturen um die 1.000°C sind dann keine Seltenheit. Ab diesem Zeitpunkt ist der Feuerwiderstand einer Tragkonstruktion maßgebend. Die Beurteilung erfolgt hier nach der Feuerwiderstandsfähigkeit eines Tragwerkes oder Bauteils für eine bestimmte Brandbeanspruchung und Dauer. Die Klassifizierung erfolgt dabei in Minuten: 15, 20, 30, 45, 60, 90, … Minuten auf Grundlage der Einheitstemperaturzeitkurve. Die Hauptkriterien für den Feuerwiderstand sind die Festigkeit (R), der Raumabschluss (E) und die Wärmedämmung (I). Die Beurteilung des Feuerwiderstandes erfolgt entweder durch die Prüfung der Bauteile mit Brandversuchen im Labor oder alternativ durch eine statische Berechnung im Brandfall („Heißbemessung“) nach den baustoffbezogenen Eurocodes. Holztragwerke lassen sich aufgrund der vorhin erwähnten Abbrandraten und mit Berücksichtigung weiterer Parameter berechnen. Feuerwiderstandsklassen wie R30 oder R60 lassen sich dabei ohne größeren Aufwand realisieren.

Brandversuch einer Holzrahmenwand im Labor
Brandversuch einer Holzrahmenwand im Labor

Die große Gefahr bei einem Brand ist nicht das Feuer an sich, sondern die Rauchentwicklung, sodass meistens Vergiftungsopfer und seltener Verbrennungsopfer zu beklagen sind. Doch wo entsteht ein Brand? Zuerst brennt immer die Inneneinrichtung, Sofa, Teppich, Vorhänge u.ä., die eine weit größere Rauchentwicklung beim Brandfall besitzen als Holz. Bevor die tragende Holzstruktur zu brennen beginnt, ist häufig genügend Rauchgas bereits entstanden. Als Hauptbrand- und Rauchquelle ist somit immer die Innenraumgestaltung verantwortlich und die ist unabhängig von der Bauart des Hauses. Ein Holzhaus ausgestattet mit Rauchmelder ist so gesehen sicherer als ein Haus in Ziegelbauweise ohne diese Einrichtung. Bei den Brandursachen unterscheidet sich der Holzbau nicht vom Massivbau. Dies haben auch die renommierten Versicherungsanbieter erkannt und bieten daher für Holzhäuser dieselben Versicherungsprämien wie für den Massivbau an.

Heute sind meistens die sehr rigiden Brandschutzvorschriften dafür verantwortlich, weshalb die Verwendung von Holz als Baustoff eingeschränkt wird. Sind diese für besondere Nutzungen, wie etwa die Lagerung von flüssigen und gasförmigen Brennstoffen oder bei Krankenhäusern und Pflegeheimen, noch nachvollziehbar, kann davon bei Schulen und Kindergärten nicht mehr die Rede sein. Anderenorts werden schon heute derartige Gebäude hauptsächlich mit Holz und Holzwerkstoffen errichtet, wegen der vielen positiven Eigenschaften dieser Materialien, … aber das ist eine andere Geschichte.

Holzbau

Bei den gängigsten Holzbauarten wird zwischen der Holzleichtbauweise und der Holzmassivbauweise unterschieden. Zu den Holzleichtbauverfahren gehören die Holzskelettbauweise, die Holzrahmenbauweise für Wände und Decken sowie Mischbauten, wo die tragenden Wände im Holzrahmenbau errichtet, die Decken und das Dach hingegen mit einer anderen Holzbauweise erstellt werden.
Zu den Holzmassivbauweisen gehört das Brettsperrholz (CLT, X-LAM) für Wände und Decken sowie seltener, der Holzblockbau. Brettsperrholz kann durch Verklebung, Vernagelung, Verklammerung oder Verdübelung hergestellt werden.


Fachautor

Dr. Ing. Arch. Thomas Schrentewein
Lignaconsult GmbH – Ingenieurdienstleistungen
Tel. 0471 272732
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Thomas Schrentewein

Artikel von Thomas Schrentewein:

Baufuchs 2017