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Brettsperrholzplatten stellen ein technisch und wirtschaftlich interessantes Produkt für den ?modernen? Massivholzbau dar und finden in den letzten Jahren einen vermehrten Einsatz als großformatige Wand- und Deckenelemente im Wohnungsbau. Im Rahmen von zwei am Institut für Baustatik und Konstruktion der ETH Zürich und am Institut CNR-IVALSA in San Michele all?Adige, Italien, laufenden Forschungsprojekten wurde das Brandverhalten von Brettsperrholzplatten mit mehreren experimentellen und numerischen Untersuchungen analysiert. Der vorliegende Artikel stellt die brandschutztechnisch relevanten Erkenntnisse aus den Untersuchungen dar und analysiert die grundsätzliche Fragestellung, ob sich im Brandfall Brettsperrholzplatten ähnlich wie Vollholzplatten verhalten. Die durchgeführten Untersuchungen haben gezeigt, dass das Brandverhalten von Brettsperrholzplatten durch das Verhalten der einzelnen Bretterlagen charakterisiert ist. Falls sich die einzelnen verkohlten Schichten frühzeitig ablösen, geht die Schutzwirkung der sich bildenden Holzkohleschicht verloren. Nach der Verkohlung und dem Abfallen jeder einzelnen Schicht ist in diesem Fall wegen der steigenden Brandraumtemperatur mit einem erhöhten Abbrand zu rechnen, ähnlich wie für geschützte Holzbauteile nach dem Versagen der Brandschutzbekleidung. Das Brandverhalten von Brettsperrholzplatten kann somit durch die Plattenschichtigkeit und die Dicke der einzelnen Schichten stark beeinflusst werden. Das Ablösen der Holzkohleschicht könnte für horizontale Bauteile (Decken) kritischer sein als für vertikale Bauteile (Wände).

In einem Verbundforschungsvorhaben wurde mit Hilfe von Brandversuchen im Labormaßstab und im Realmaßstab untersucht, ob brennbare Dämmstoffe auch im mehrgeschossigen Holztafelbau der Gebäudeklasse 4 eingesetzt werden können. Im Vergleich zu Gebäuden mit nichtbrennbarer Dämmung erhöht sich das Brandrisiko nicht, wenn durch Einhaltung bestimmter konstruktiver Randbedingungen eine Entzündung der brennbaren Dämmung und eine kritische Rauchgasentwicklung verhindert werden.

Die Norm DIN 4109 - Schallschutz im Hochbau regelt alle Belange rund um den baulichen Schallschutz. Hierzu gehören sowohl die Festlegung von Anforderungen, als auch die Beschreibung von Verfahren, mit denen ein geforderter Schallschutz vorhergesagt werden kann (sog. Prognoseverfahren). Weiterhin wird beschrieben, wie ein meßtechnischer Schallschutznachweis grundsätzlich durchzuführen ist. Die Prognoseverfahren beinhalten auch einen Bauteilkatalog mit der Beschreibung der bauakustischen Kenngrößen üblicher Bauteile. DIN 4109 wird zur Zeit aus verschiedenen Gründen komplett überarbeitet. Es werden die Hintergründe der Überarbeitung erläutert sowie die Struktur der neuen Norm vorgestellt. Insbesondere wird auf die Erarbeitung eines neuen Bauteilkataloges für den Bereich der im Holzbau bzw. Leichtbau üblichen Bauteile eingegangen, wobei der jetzt erstellte Bauteilkatalog auch anhand von Beispielen vorgestellt wird. Weiterhin wird auf den aktuellen Sachstand der Überarbeitung von DIN 4109 eingegangen.

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Der Beitrag stellt eine vereinfachte Berechnungsmethode zur Bemessung von Holzdecken aus Hohlkastenelementen bei Normbrandbeanspruchung vor. Die vereinfachte Berechnungsmethode orientiert sich an der vereinfachten Bemessungsmethode mit reduziertem Querschnitt für Holzbauteile im Brandfall gemäß Eurocode 5 und berücksichtigt zwei Brandphasen - vor und nach der vollständigen Verkohlung der unteren, direkt dem Feuer ausgesetzten Holzlamelle. Es werden die vereinfachte Berechnungsmethode vorgestellt und die Resultate von Brandversuchen mit der Bemessungsmethode verglichen.

Der vorliegende Artikel dokumentiert die wesentlichen Resultate von experimentellen Untersuchungen zum Brandverhalten von Holzdecken aus Hohlkastenelementen und schafft Grundlagen für die Beurteilung des Brandverhaltens von Deckenkonstruktionen aus Holz bei längerer Branddauer für Geschoßbauten. Die Versuche sind Teil der längerfristig angelegten Forschungen zum vermehrten Einsatz der ökologischen Holzbauweise in mehrgeschossigen Bauten. Im Vordergrund der Untersuchungen standen daher die experimentelle Überprüfung des Brandverhaltens der Hohlkastendecken insbesondere des Tragwiderstandes für längere Feuerwiderstandszeiten. Im Weiteren wurde auch der Einfluss von unterschiedlichen Fugenkonstruktionen, der Einsatz von Akustik-Lochungen sowie auch die Brandschutzwirkung verschiedener Dämmaterialien untersucht.

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In dem Forschungsprojekt wurde untersucht, ob Ziegel mit einfacher Hohlraumstruktur durch Verwendung einer wärmedämmenden Hohlraumfüllung einen höheren Wärmedurchlaßwiderstand haben. Als Dämmstoff wurde ein Recyclingdämmaterial aus Reststoffen aus der Produktion von Polystyrolplatten sowie Holzbauteilen, die mittels Zementlein zu einem Gemisch verarbeitet wurden, verwendet. Es wurde der Einfluß von Anordnung und Stärke der Dämmschicht sowie von Lage und Geometrie der Hohlräume des Ziegelbausteines auf die thermisch-hygrischen Zustände untersucht. Für die Untersuchung der thermischen Eigenschaften und der Ermittlung der Wärmedurchgangskoeffizienten wurde das Programm THERM verwendet, das den Wärmetransport durch Wärmeleitung im Ziegelscherben und die Transportmechanismen Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung in den luftgefüllten Hohlräumen berücksichtigt. Zur Untersuchung des Feuchtigkeitstransports in den Ziegelsteinen wurde das Programmpaket WUFI 2D verwendet. Die Untersuchungen haben gezeigt, daß die so strukturierten Ziegel-Verbundsteine einen etwa doppelt so hohen Dämmwert haben, wie der ursprüngliche Ziegelstein. Die hygrischen Zustände können im Ziegel teilweise über 80 % Luftfeuchtigkeit betragen. Diese Belastung wird als unkritisch eingeschätzt, weil die Holzpartikel mit Zementschlämme umhüllt sind.

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Die aktuelle Musterbauordnung vom Oktober 2002 sieht die Gleichstellung tragender Baukonstruktionen in der neuen Gebäudeklasse 4 vor, d. h. bis zu einer Gebäudehöhe von 13 m dürfen diese Konstruktionen in Massivbauweise oder Holzbauweise errichtet werden. Aufgrund des damit verbundenen erhöhten Brandrisikos im Geschoßwohnbau wurde die Erarbeitung einer Muster-Holzbaurichtlinie mit neuen Konstruktionsvorschriften für den mehrgeschossigen Holzwohnbau notwendig. Damit sollen die bestehenden Schwachstellen im Geschoßwohnbau beseitigt werden. Daß diese Vorgehensweise dringend erforderlich ist, haben die vorliegenden Untersuchungen an bestehenden Gebäuden bestätigt. Die vorgestellten Untersuchungsergebnisse zeigen, daß das Risikopotential durch das Ereignis "Brand" im Wohnbau in starker Abhängigkeit von der Art der Bauweise steht. Die Möglichkeit der gestalterischen Freiheit, die Planern und Bauherren mit den neueren Entwicklungen in den Rechtsgrundlagen geboten werden, erfordern verantwortungsbewußte Planung, um nicht ein Absinken des Sicherheitsniveaus zu riskieren. Die Verwendung von brennbaren Stoffen in mehrgeschossigen tragenden Gebäudekonstruktionen erfordert die Betrachtung der Tragfähigkeit des Gesamtsystems und nicht der Brandwiderstandsdauer einzelner Bauteile. Dies betrifft vor allem den Mehrgeschoßbau, da das Versagen einzelner Bauelemente und deren Verbindungen katastrophale Folgen für das gesamte Gebäude haben kann. Die gültigen Normen DIN 4102 und ÖNORM B 3800 sowie die betreffenden Eurocodes berücksichtigen bereits weitgehend, daß Bauteile nicht isoliert betrachtet werden dürfen. Dazu sind grundlegende Kenntnisse über den Brandschutz erforderlich, insbesondere sind die konstruktiven Schwachpunkte wie Anschlüsse und Verbindungen zu beachten und zu bewerten.

Die aktuelle Musterbauordnung vom Oktober 2002 sieht die Gleichstellung tragender Baukonstruktionen in der neuen Gebäudeklasse 4 vor, d. h. bis zu einer Gebäudehöhe von 13 m dürfen diese Konstruktionen in Massivbauweise oder Holzbauweise errichtet werden. Aufgrund des damit verbundenen erhöhten Brandrisikos im Geschoßwohnbau wurde die Erarbeitung einer Muster-Holzbaurichtlinie mit neuen Konstruktionsvorschriften für den mehrgeschossigen Holzwohnbau notwendig. Damit sollen die bestehenden Schwachstellen im Geschoßwohnbau beseitigt werden. Daß diese Vorgehensweise dringend erforderlich ist, haben die vorliegenden Untersuchungen an bestehenden Gebäuden bestätigt. Die vorgestellten Untersuchungsergebnisse zeigen, daß das Risikopotential durch das Ereignis "Brand" im Wohnbau in starker Abhängigkeit von der Art der Bauweise steht. Die Möglichkeit der gestalterischen Freiheit, die Planern und Bauherren mit den neueren Entwicklungen in den Rechtsgrundlagen geboten werden, erfordern verantwortungsbewußte Planung, um nicht ein Absinken des Sicherheitsniveaus zu riskieren. Die Verwendung von brennbaren Stoffen in mehrgeschossigen tragenden Gebäudekonstruktionen erfordert die Betrachtung der Tragfähigkeit des Gesamtsystems und nicht der Brandwiderstandsdauer einzelner Bauteile. Dies betrifft vor allem den Mehrgeschoßbau, da das Versagen einzelner Bauelemente und deren Verbindungen katastrophale Folgen für das gesamte Gebäude haben kann. Die gültigen Normen DIN 4102 und ÖNORM B 3800 sowie die betreffenden Eurocodes berücksichtigen bereits weitgehend, daß Bauteile nicht isoliert betrachtet werden dürfen. Dazu sind grundlegende Kenntnisse über den Brandschutz erforderlich, insbesondere sind die konstruktiven Schwachpunkte wie Anschlüsse und Verbindungen zu beachten und zu bewerten.

Die ARGEBAU (Konferenz der für das Bauwesen zuständigen Minister und Senatoren der Länder) hat im November 2002 eine neue Musterbauordnung verabschiedet. Neben der Änderung der Verfahrensvorschriften wurden auch die Brandschutzvorschriften der Musterbauordnung überprüft. Ziele waren dabei die Angleichung der Ländervorschriften, die Berücksichtigung der harmonisierten europäischen Brandschutznormen und der Abbau ungerechtfertigter Hindernisse für den Holzbau auf der Basis von Forschungsvorhaben über die Holzbauweise.

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Die Eignung neu entwickelter Holzbauteile oder Holzwerkstoffe ist häufig nur über lang andauernde und entsprechend kostenintensive Praxisversuche nachzuweisen. Die Untersuchungsdauer kann durch Bewitterungssimulationen in Doppelklimaanlagen verkürzt werden. Voraussetzung für eine künstliche Bewitterung ist ein geeignetes Simulationsmodell. In dem Modell müssen die natürlichen Klimabelastungen in der Art nachgestellt werden, daß die Beanspruchungen des Bauteils im Versuch denjenigen in der Natur entsprechen. Zu diesem Zweck sind die Wirkungspfade der Klimabelastungen auf das Holzbauteil aufzustellen. Anschließend wird mit Hilfe des Test Tailoring ein Modell entwickelt, in dem die Belastungen zur Verkürzung der Versuchsdauer zeitgerafft und beschleunigt werden. Hierfür wird ein Computerprogramm zur Berechnung instationärer gekoppelter Wärme- und Feuchteströme in Bauteilen eingesetzt. Die Zeitstraffung und Beschleunigung von Bewitterungsmodellen sind in erster Linie von der Reaktionsgeschwindigkeit des Holzes oder der Holzwerkstoffe bei Feuchteänderungen abhängig. Diese Geschwindigkeit wird von der Geometrie sowie der Feuchteleit- und Feuchtespeicherfähigkeit beeinflußt. Anhand von unterschiedlichen Holzbauteilen werden die jeweils entwickelten Simulationsmodelle mit exemplarischen Ergebnissen vorgestellt. Dabei wird die jeweilige Vorgehensweise zur Entwicklung der Modelle erläutert. Die Simulationsmodelle enthalten neben den Belastungen aus Lufttemperatur und relativer Luftfeuchte auch Belastungen aus Niederschlag und Sonnenstrahlung.

Im folgenden wird über einen neuen Effekt berichtet, mit dessen Hilfe bei leichten doppelschaligen Bauteilen, vor allem im Holzbau, durch eingebrachte Dämmschichten eine große Körperschalldämpfung der Schalen erreicht werden kann. Der Effekt beruht darauf, daß man die Dämmschicht so mit den Schalen verbindet, daß sich einzelne Resonatoren innerhalb der Dämmschicht bilden, die zu einem verstärkten Entzug von Körperschall-Energie aus den Schalen führen (Schwingungstilger).

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In einigen Kreisen der Bauwirtschaft besteht die Tendenz, auf einen chemischen Holzschutz zu verzichten und die Möglichkeiten des konstruktiven Holzschutzes voll auszuschöpfen. Treten dann aber unvorhergesehene Befeuchtungen auf, können erhebliche Schäden entstehen. Bei bewußtem Verzicht auf chemische Schutzmaßnahmen werden gleichzeitig häufig Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen verwendet, die gegen Insektenbefall geschützt und mit einem Feuerschutzmittel ausgestattet sein müssen. Hier werden meist Borsalze eingesetzt, die beide Aufgaben hervorragend bewältigen können und auch als Holzschutzmittel seit Jahrzehnten bewährt sind. Für den Brandschutz werden dabei vielfach höhere Mengen an Borsalzen benötigt als für den Holzschutz erforderlich sind. Daher soll in der vorliegenden Arbeit untersucht werden, ob bei außerplanmäßiger Befeuchtung ein ausreichender Holzschutz durch die Diffusion von Bor aus borhaltigen Dämmstoff in die angrenzenden, befeuchteten Holzbauteile erreicht werden kann. Die Untersuchungen wurden an praxisgerechten Rahmenelementen durchgeführt.

Am Beispiel mehrerer ausgewählter Wand- und Dachquerschnitte wird rechnerisch sowie mit Meßergebnissen von Austrocknungsversuchen gezeigt, daß die Austrocknungskapazität eines Bauteilquerschnitts bei ausgenommener außenplanmäßiger Feuchte und damit seine feuchtetechnische Robustheit stark von der Dampfsperre beeinflußt wird. Und zwar wird die Empfindlichkeit des Bauteils gegenüber ungewollter Feuchte mit wachsender dampfsperrender Wirkung der Dampfsperre größer. Im Extremfall, d. h. bei Holzbauteilen mit beidseitig dampfdichter Abdeckung, liegt ein hohes Gefahrenpotential vor.

Die Wirkung von Wärmebrücken kann zwar mittels geeigneter Rechenprogramme oder Verwendung von Wärmebrücken-Atlanten quantifiziert werden, jedoch ist damit ein erheblicher Aufwand verbunden. Mit Hilfe einer pauschalen Erfassung der Wirkung von Wärmebrücken in Abhängigkeit von der verwendeten Baukonstruktion soll eine grobe Beschreibung der Wärmebrückenwirkung ermöglicht werden. Zur Beschreibung wird ein Wärmebrückenkorrekturwert vorgeschlagen, um den der mittlere Wärmedurchgangskoeffizient der wärmetauschenden Hüllfläche zu erhöhen ist. Aus der Untersuchung eines konkreten Einfamilienhauses sowie synthetischer Gebäude mit variablen Raummodulen werden je nach Bauart Wärmebrückenkorrekturwerte von 0,2 für die Massivbauart und 0,1 für die Holzbauart bei Verwendung von Innenmaßen und von 0,14 bzw. 0,03 W/(m²K) bei Verwendung von Außenmaßen abgeleitet.

Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurden die Grundlagen für die physikalisch orientierte numerische Simulation brandbeanpruchter Holzbauteile entwickelt. Die Temperatur- und Zeitabhängigkeit der physikalischen Stoffwerte werden ebenso berücksichtigt wie Massenverlust und Feuchteänderungen. Die Verifizierung der Rechenmodelle erfolgte mittels experimenteller Daten zum Brandverhalten von Holzbauteilen bei Normbrandbeanspruchung. Eine Reihe bislng z. T. nur empirisch begündeter Daten zum Brandverhalten von Holzbauteilen konnte abgesichert bzw. präzisiert werden. Eine Erweiterung bzw. Anwendung des Rechenmodells auf natürliche Brände ist möglich.