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Forschungsbericht: Theoretische und experimentelle Grundlagenuntersuchungen zum Brandschutz mehrgeschossiger Gebäude in Holzbauweise. Untersuchungsbericht Tl.1 - Theoretische Grundlagenuntersuchungen

Theoretische und experimentelle Grundlagenuntersuchungen zum Brandschutz mehrgeschossiger Gebäude in Holzbauweise. Untersuchungsbericht Tl.1 - Theoretische Grundlagenuntersuchungen
K. Becker, K. Tichelmann, D. Hosser, M. El-Hariri, J. Wesche
TH Darmstadt, Versuchsanstalt für Holz- und Trockenbau -VHT-
TU Braunschweig, Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz -iBMB-
1997, 180 S., Abb.,Tab.,Lit.
Fraunhofer IRB Verlag

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Inhalt

Die gegenwärtigen bauordnungsrechtlichen Vorschriften zum Brandschutz in Deutschland gelten als restriktiv, was das Wohnen in mehrstöckigen Holzhäusern angeht oder ihre Nutzung als Büro oder Hotel, als Schule oder Kindergarten betrifft. Der Forschungsbericht will zu einer umfassenderen brandschutztechnischen Bewertung dieser Holzgebäude beitragen. In Ergänzung der Vorschriften wird behandelt, wie sich mögliche Brandgefahren durch bauliche Maßnahmen extrem verringern lassen. Zur Brandsicherheit bei Holzbauweisen sowie bei Bauteilen mit Holz sind die Risiken und Gefahrenpotentiale untersucht worden. Es wurden Brandversuche ausgewertet, die in Kanada und Australien an Holzständerwänden und in Norwegen und Australien an Holzbalkendecken unternommen wurden. Weiterhin analysierten sie schwedische und japanische Experimentalbrände in mehrgeschossigen Holzgebäuden. Die Forschungsarbeit gibt Hinweise zur Planung brandsicherer, mehrstöckiger Häuser in Holzbauweise. Es wird vermittelt, wie für diese Gebäude Aufenthaltsräume und allgemein zugängliche Flure, Treppenräume und Rettungswege nach den Prinzipien des vorbeugenden Brandschutzes zu konzipieren sind. Weiterhin enthält der Bericht Konstruktionsvorschläge zu Feuerschutztüren, Kabel- und Rohrabschottungen in Holzständerwänden sowie zu Außen- und Brandwänden. Dabei wird immer der Schall- und Wärmeschutz beachtet und gleichermaßen ein möglichst hoher Vorfertigungsgrad beim Bau der mehrgeschossigen Holzhäuser unterstützt.

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung VHT 1.1
2 Begriffe und Anwendungsbereiche VHT 2.1
3 Stand der bauordnungsrechtlichen Anforderungen IBMB 3.1
3.1 Allgemeines 3.1
3.2 Sachstandsbestimmung der bauordnungsrechtlichen Anforderungen für mehrgeschossige Holzhäuser auf Grundlage der Musterbauordnung 3.1
3.2.1 Gebäudeklassen - Gebäude geringer Höhe 3.2
3.2.2 Tragende Wände, Pfeiler und Stützen 3.2
3.2.3 Außenwände 33
3.2.4 Trennwände 3.3
3.2.5 Brandwände 34
3.2.6 Decken 3.5
3.2.7 Notwendige Treppen 3.5
3.2.8 Treppenraumwände 3.6
3.2.9 Notwendige Flure 3.6
3.3 Sachstandsbestimmung der bauordnungsrechtlichen Anforderungen für mehrgeschossige Holzhäuser auf Grundlage der Mustersonderrichtlinien und -verordnungen 3.7
3.3.1 Muster-Verordnung Ober den Bau und Betrieb von Gaststätten 3.7
3.3.2 Muster-Verordnung über den Bau und Betrieb von Krankenhäusern 3.9
3.3.3 Bauaufsichtliche Muster-Richtlinie für Schulen 3.12
3.3.4 Muster-Verordnung über den Bau und Betrieb von Verkaufsstätten 3.14
3.3.5 Muster-Verordnung für Versammlungsstätten 3.15
3.4 Zusammenfassende Bewertung 3.17
4 Zusammenstellung und Bewertung internationaler Untersuchungen IBMB/VHT 4.1
4.1 Oberblick 4.1
4.2 Kanadische Normbrandversuche an Holzständerwänden für Wohnhäuser und kleine gewerbliche Gebäude 4.1
4.3 Norwegische Normbrandversuche an Holzbalkendecken 4.8
4.4 Schwedische Naturbrandversuche in Holzhäusern 4.11
4.5 Japanische Naturbrandversuche in mehrgeschossigen Holzgebäuden 4.13
4.5.1 Brandversuch 1987 4.13
4.5.2 Brandversuch 1991 4.15
4.6 Australische Untersuchungen zur Versagenswahrscheinlichkeit von Holzständerwänden und Holzbalkendecken bei Brandbeanspruchung 4.20
4.7 Ausblick 4.25
5 Untersuchung und Risikobetrachtung der bauweisenspezifischen VHT Eigenschaften von Gebäuden und Bauteilen in Holzbauweise 5.1
5.1 Grundlagen der Risikobewertung 5.1
5.2 Risikobefrachtungen zu Bauteilen in BA-Bauweise 5.7
5.3 Ansätze zur bauordnungsrechtlichen Definition von BA-Bauteilen 5.8
5.4 Vergleich von Bauteilen der Bauweisen A/AB/B mit BA-Bauteilen 5.10
5.5 Betrachtungen zu den Risiken und Gefahrenpotentialen von "BA" - Bauteilen
5.5.1 Eintrag von Brandlasten durch die Tragkonstruktion 5.12
5.5.2 Beteiligung an der Rauchgasentwicklung und an Pyrolyseprodukten 5.15
5.5.3 Gefahr von Nachentzündungen und Glutnestern 518
5.5.4 Kontaminität und Haltbarkeit von Duftstoffen 5.20
5.6 Betrachtung zu den hotzbauweisenspezifischen Risikofaktoren 5.21
5.6.1 Entwurf und Beschreibung des Modellgebäudes 5.22
5.6.2 Beschreibung der Bauteilaufbauten 5.32
5.6.3 Ermittlung der nutzungsspezifischen Brandlasten 5.54
5.6.4 Vergleich der resultierenden Brandlasten 5.58
6 Auswertung von durchgeführten Bauteilversuchen IBMB 6.1
6.1 Vorgehensweise bei der Auswertung 6.1
6.2 Vergleich unterschiedlicher Wandkonstruktionen 6.1
6.3 Vergleich unterschiedlicher Deckenkonstruktionen 6.6
6.4 Zusammenfassende Bewertung 6.11
7 Lösungsansätze für die Ausbildung mehrgeschossiger Gebäude in Holzbauwelse 7.1
7.1 Konzept einer Musterrichtlinie für mehrgeschossige Holzbauwerke (MMH) VHT 7.1
7.1.1 Definition der Gebäudeklassen 7.2
7.1.2 Begriffe und Anforderungen 7.3
7.1.3 Aufenthaltsräume 7.5
7.1.4 Brandwände 7.5
7.1.5 Notwendige Treppen 7.11
7.1.6 Treppenräume 7.11
7.1.7 Rettungswege 7.11
7.1.8 Allgemein zugängliche Flure 7.11
7.1.9 Außenwände 7.12
7.1.10 Feuerschutztüren in Holzständerwänden 7.12
7.1.11 Kabel- und Rohabschottungen in Holzständerwänden 7.13
7.1.12 Rauchgasmelder V 7.15
7.2 Darstellung der notwendigen experimentellen Untersuchungen (Stufe 2) IBMB 7.17
7.2.1 Bisher fehlende Verwendbarkeitsnachweise 7.17
7.2.2 Versuchsplan und -kosten 7.17
7.3 Klärung der globalen Risikofaktoren durch Naturbrandversuche 7.20
8 Zusammenfassung VHT/IBMB 8.1
9 Wissenschaftlicher Ausblick internationaler Forschung VHT/IBMB 9.1
10 Literaturhinweise
Anhang Entwurf und Beschreibung des Brandversuchshauses IBMB

Publikationslisten zum Thema:
Brandschutz, Holzbau, Gebäude(mehrgeschossig), Holzhaus, Brandrisiko, Bauordnung, Vorschrift, Bauordnungsrecht, Musterbauordnung, Brandsicherheit, Holzständerwand, Holzbalkendecke, Flur, Treppenraum, Rettungsweg, Konstruktionsvorschlag, Feuerschutztür, Kabelabschottung, Rohrabschottung, Brandversuch, Brandlast, Rauchgas, Aufenthaltsraum, Holzkonstruktion, Kapselung, Kabelbrand,

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Bücher, Broschüren

Tagungsband des EIPOS-Sachverständigentages Holzschutz 2019
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2020, 154 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

Holz ist aktuell der Bau- und Werkstoff, dem das größte Potenzial für zukunftsorientiertes Bauen zugeschrieben wird, der aber auch Forschung und Baupraxis vor neue Herausforderungen stellt. Auf dem 23. EIPOS-Sachverständigentag Holzschutz diskutierten Experten aktuelle Fragestellungen und stellten neueste Erkenntnisse vor, die in diesem Band zusammengefasst werden. Die Holzforschung AUSTRIA präsentiert in ihrem Beitrag ein Konzept zur gewerkeübergreifenden Optimierung der Schnittstellen bei der Implementierung von TGA im mehrgeschossigen Holzbau. Breiten Raum nimmt das Thema Holzschäden durch Schimmel, Pilze und Insekten ein. Anhand praktischer Beispiele werden Ursachenfindung und erfolgreiche Sanierungsverfahren erläutert. Ebenso wird der Frage nachgegangen, wie eine biologische Schädlingsbekämpfung durch den Einsatz natürlicher Feinde wie den Buntkäfer gelingen kann. Dazu werden die Neuerungen der überarbeiteten Holzschutznorm DIN 68800-4 zum Thema Bekämpfungs- und Sanierungsmaßnahmen gegen Holz zerstörende Pilze und Insekten erklärt. Abgerundet wird der Band mit der Vorstellung aktueller Forschungsergebnisse aus dem Holzverbundbau und ihrer praktischen Umsetzung sowie des derzeitigen Diskussionsstands zum Brandschutz im Holzbau.

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Holz ist aufgrund seiner vielen positiven Eigenschaften ein geeigneter Baustoff für Tragkonstruktionen von Bauwerken. Aufgrund seiner hohen Festigkeit im Verhältnis zum Eigengewicht lassen sich relativ filigrane Tragstrukturen mit großen Spannweiten aus Holz realisieren, wie z.B. für Tragwerke von Sport- und Mehrzweckhallen, Schwimm- und Freizeitbädern sowie Kulturbauten. Weitere Vorteile ergeben sich durch seine natürliche Resistenz gegenüber chemischen Stoffen, die Holz zum idealen Baustoff für Lagerhallen (z.B. für Tausalz) macht, und Holz eignet sich darüber hinaus aufgrund seiner geringen Wärmeleitfähigkeit hervorragend für Gebäude, an die besonders hohe Anforderungen an die energetische Qualität gestellt werden, wie z.B. für Passivhäuser. Ein wesentlicher Vorteil, der für den Einsatz von Holz als Konstruktionsbaustoff spricht, ergibt sich durch seine positiven ökologischen Eigenschaften. Holz steht - eine nachhaltige Waldwirtschaft vorausgesetzt - als Baustoff quasi unendlich zur Verfügung und bindet schädliches Kohlendioxid. Das Buch gibt einen Überblick über das Sicherheitskonzept und behandelt die zu beachtenden Regeln für die Nachweise in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit, die durch zahlreiche ausführliche Beispiele erläutert werden. Die grundlegende Norm ist der Eurocode 5 (DIN EN 1995) einschließlich des nationalen Anhangs (DIN EN 1995/NA).

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Das Buch legt die Grundlagen des Holzbaus detailliert dar und vermittelt die wesentlichen Kenntnisse und Kompetenzen, die für den Entwurf, die Bemessung und die Konstruktion einfacher Holztragwerke für typische Bauwerke des Hochbaus erforderlich sind. Einführend wird auf Holz als Konstruktionswerkstoff und die wesentlichen Unterschiede zu anderen Werkstoffen eingegangen. Das Tragverhalten von stabförmigen Bauteilen wird ebenso erläutert wie die Bemessung von Anschlüssen und Verbindungen. Typische Tragwerke wie Dach-, Decken- und Wandkonstruktionen, Brettschichtholzträger, Aussteifungen sowie die Holzrahmenbauweise werden ausführlich dargestellt. Kapitel zu Dauerhaftigkeit und Brandschutz runden den Inhalt ab. Anhand von zwei Referenzobjekten (Wohnhaus, Lagerhalle) werden die Schritte für die Bemessung von ausgewählten Bauteilen, einschließlich Zusammenstellung der Einwirkungen und Ermittlung der Schnittgrößen und Verformungen, in Rechenbeispielen angewendet. Dabei wird auf die jeweils zugehörigen Abschnitte im Buch verwiesen.

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In Vorarlberg wachsen jedes Jahr 610.000 Vorratsmeter Tannen-, Fichten- und Laubholz nach. Der vorbildhafte Umgang mit diesen lokalen Ressourcen ist entscheidend für die herausragende Holzbautradition des österreichischen Bundeslands. Architekten und Holzbaumeister aus Vorarlberg setzen weltweit Maßstäbe im Umgang mit dem Werkstoff Holz. Ihre Entwürfe sowie Verarbeitungs- und Konstruktionsmethoden zeigen eine klare Perspektive für die Zukunft des Holzbaus auf. Das Buch dokumentiert anhand einer Auswahl beispielhafter aktueller Holzbauten in Vorarlberg die einzigartige Vielfalt der regionalen Holzbaukultur. Im Fokus stehen Gemeindehäuser und Bushaltestellen, Einfamilienhäuser und mehrgeschossige Wohnanlagen, Sporthallen und Kirchen, die in den letzten 10 Jahren in Holz- oder in Holzhybridbauweise errichtet wurden. Die jeweiligen Projektdokumentationen zeigen die architektonischen und handwerklichen, sinnlichen und funktionalen Qualitäten der jeweiligen Projekte.

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Forschungsberichte

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Ondrej Kyjanek, Oliver David Krieg, Tobias Schwinn, Achim Menges
Mensch-Roboter-Kooperation im Holzbau: Potentiale für die Vorfertigung
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3180
2020, 69 S., 24 Abb. u. 2 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

Der Holzbau basiert heute auf Leichtbausystemen mit einem sehr hohen Vorfertigungsgrad. Der Automatisierungsgrad der Fertigung im Holzbau ist jedoch im Vergleich zu anderen Industriebranchen immer noch sehr gering. Ziel dieses Projektes ist es daher, einen möglichen Einsatz der Mensch-Roboter-Kooperationsfertigung zu analysieren und zu bewerten, um den Automatisierungsgrad in der Holzbauvorfertigung zu erhöhen und flexibel zu halten. Die Forschungsarbeit verfolgt einen vierstufigen Forschungsansatz bestehend aus Analyse, Systematisierung, Entwicklung und Evaluierung: basierend auf der Analyse des aktuellen Stands der Technik im Holzbau und der verfügbaren Technologien der Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) und der Systematisierung der Ergebnisse, werden praktikable MRK-Workflows entwickelt und diese abschließend durch eine Reihe von Produktionssystemprototypen bewertet.

Ulrich Schanda, Andreas R. Mayr, Fabian Schöpfer
Übertragungsfunktionen im Holzbau
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Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3163
2020, 105 S., 64 Abb. u. 1 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

Für den gesetzlich geforderten Schallschutznachweis ist eine Prognose der Schallemissionen von Installationsgeräuschen und gebäudetechnischen Anlagen sowie der Köperschallübertragung im Gebäude erforderlich. Für den Holzbau sind hierfür bislang keine Prognoseverfahren verfügbar. Somit kann der Nachweis des geforderten Schallschutzes im Holzbau formal nur durch bauakustische Messungen im ausgeführten Gebäude erbracht werden. Hierfür wird ein empirisches Verfahren basierend auf gemessenen Übertragungsfunktionen vorgeschlagen. Um ein empirisches Prognosemodell abzuleiten, wurden die vorhandenen Daten anhand von Kategorien gruppiert. Aus diesen Gruppen wurden repräsentative Spektren für die Übertragungsfunktionen abgeleitet. Damit ist nun erstmals eine Abschätzung des resultierenden Schalldruckpegels im Holzbau möglich.

Catherina Thiele, Dirk Lorenz, Thomas Scherer, Stephan Birk, Sebastian Simon
Leitungsdurchführungen im Holzbau
Abschlussbericht LeitHolz.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3159
2019, 118 S., 55 Abb. u. 19 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

Das Forschungsprojekt "Leitholz" beschäftigte sich mit der Anwendung und Prüfung von Leitungsabschottungen im Holzbau. Bekannte, im Massiv- oder Trockenbau zugelassene, Abschottungssysteme sollten bezüglich ihrer Anwendbarkeit im Holzbau untersucht werden. Weiterhin sollte überprüft werden, ob die Prüfbedingungen für Abschottungen im Massivbau auf Abschottungen in Holzbauteilen übertragen werden können. Aktuell stellt zur Leitungsabschottung im Holzbau eine gewerkübergreifende Lösung die gängige Praxis dar. An der Stelle der Leitungsdurchführung wird der Werkstoff Holz durch ein massives Bauteil (Beton / Mörtel) substituiert. Die Leitungsabschottung erfolgt dann innerhalb des massiven Bauteils. Abschottungssysteme können unter nicht wesentlicher Abweichung von ihren Anwendbarkeitsnachweisen eingebaut werden. Im Forschungsprojekt wird eine neue Methode "Holz-in-Holz" erarbeitet. Ziel ist an der Stelle der Leitungsdurchführung nicht weiter einen anderen Werkstoff einzubringen. Die Abschottung soll in Holzmodulen stattfinden.

Schallschutz von Flachdächern in Holzbauweise

Stefan Bacher, Camille Châteauvieux-Hellwig, Melina Martin, Thomas Ecker, Michael Rudolph, Andreas Rabold
Schallschutz von Flachdächern in Holzbauweise
Luft- und Trittschalldämmung von Flachdächern und Dachterrassen
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3179
2019, 120 S., 23 Abb. u. 10 Tab., Softcover
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Bei der Planung von modernen Büro- und Wohngebäuden ist vor allem im Bereich der mehrgeschossigen Bauweise i.d.R. ein Flachdach oder ein flachgeneigtes Dach mit ausgebautem Dachgeschoß vorgesehen. Mangelnde Planungsdaten erschweren es gerade klein- und mittelständigen Unternehmen, zu denen sehr viele Holzbaubetriebe gehören, den Einstieg in den mehrgeschossigen Holzbau, der nicht nur aus ökologischer Sicht vorteilhaft ist. So wurden auch in der neuen DIN 4109 nur drei Aufbauten für leichte Flachdächer berücksichtigt. Die Zielsetzung des Projektes besteht daher in der Bereitstellung von Planungsunterlagen für verschiedene Konstruktionsvarianten von Flachdächern und leicht geneigten Dächern, die insbesondere den Anforderungen an den Schallschutz genügen sowie den weiteren Leistungseigenschaften wie Wärme- und Feuchteschutz entsprechen. Die Untersuchungen wurden an praxisnahen Dachaufbauten durchgeführt, um die Einflussgrößen auf die Schalldämmung von Flachdächern und leicht geneigten Dächern beschreiben und Planungsunterlagen gut geeigneter Konstruktionen zur Verfügung stellen zu können.

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Neue Potentiale im konstruktiven Holzbau durch acetylierte Buche. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3132
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Fraunhofer IRB Verlag

Buchenholz liegt zukünftig in großen Mengen vor und hat das Potential im konstruktiven Holzbau vermehrt zur Anwendung zu kommen. Die Verfügbarkeit als Bauprodukt kann in Zukunft deutlich zunehmen, wenn Fragen der Festigkeitssortierung, der Verwendung von Holzteilen geringer Qualität und der Marktbereitstellung auf der einen Seite sowie Fragen der Klebbarkeit, der Keilzinken-verbindungen und der Dauerhaftigkeit auch für Verwendungen im Außenbereich auf der anderen Seite besser untersucht und gelöst werden. In diesem Forschungsvorhaben sollen daher experimentelle Untersuchungen an hochwertiger, vorsortierter Buche für BS-Holz mit > GL 48 (astfrei, dyn. E-Modul > 15 000 N/mm2, Bauteilbreite 100 mm) an Kleinproben, Teilproben und Proben in Bauteilgröße nach DIN EN 384 und DIN EN 408 durchgeführt und daraus ableitende mittlere Festigkeiten und Steifigkeiten ermittelt werden. Die Eigenschaften von acetyliertem Buchenholz sollten mit den Eigenschaften von nativem Buchenholz verglichen werden. Damit sollen Grundlagen für die Bemessung von Bauteilen aus Buchen BS-Holz von frei bewitterten Brücken, Türmen, Hallentragwerken, Parkhäusern, Überdachungen, Fassaden, Balkonen etc. mit diesem innovativen Baustoff bereitgestellt werden.

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Zeitschriftenartikel

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Fuchs, Claudia
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Schankula, Arthur
Kurzfristig umgeplant. Neuer Schulcampus in Odelzhausen (kostenlos)
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Hütte de Luxe
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Stricker, Eva
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Teufel, Stefan
Mit Zacken und Kanten. Sport- und Veranstaltungshalle in Le Vaud im Kanton Waadt (kostenlos)
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