TIMpuls: „Auch mehrgeschossige Holzgebäude können Zimmerbrände sicher überstehen“

(22.2.2021) Wie sicher sind mehrgeschossige Holzgebäude bei Feuer? Mit dieser Frage beschäftigt sich das Forschungsprojekt „TIMpuls“ unter der Leitung der Technischen Universität München (TUM). Ziel der Wissenschaftler ist es, valide Grundlagen für ein einheitliches Regelwerk zum Bau von mehrgeschossigen Holzgebäuden zu liefern. Bei realen Brandversuchen im Originalmaßstab bestätigte sich, dass hohe Holzgebäude bei Einhaltung von bestimmten Baumethoden selbst den Vollbrand einzelner Wohnungen sicher überstehen.

Klimawandel, Nachhaltigkeit, Energiewende: Holz liegt als nachwachsender Baustoff im Trend, die Nachfrage nach Holzgebäuden steigt. Doch Holz hat als Kohlenstoffspeicher die natürliche Eigenschaft, dass es im Gegensatz zu Stahlbeton und Mauerwerk brennbar ist. Zwar werden längst nicht mehr nur Einfamilienhäuser aus Holz gebaut, aber für das brandschutztechnisch sichere Bauen von mehrgeschossigen Holzgebäuden existiert nur ein beschränktes rechtliches Regelwerk.

„Unser Ziel ist es, das Bauen bis zur Hochhausgrenze, also bis 22 Meter, im gesamten Bundesgebiet geregelt zu ermöglichen“, erklärt Thomas Engel vom Lehrstuhl für Holzbau und Baukonstruktion der TUM. Gemeinsam mit der TU Braunschweig, der Hochschule Magdeburg-Stendal und dem Institut für Brand- und Katastrophenschutz Heyrothsberge arbeitet die Forschungsgruppe der TUM daran seit etwa vier Jahren im Projekt TIMpuls - siehe auch Beitrag „TIMpuls forscht für die brandschutztechnische Gleichberechtigung von Holzbauweisen“ vom 9.5.2017.

Brandräume simulieren vollgestellte Wohnungen

Zum Abschluss des Projektes testeten dieWissenschaftler ihre gewonnenen Erkenntnisse im realen Versuch auf dem Gelände der TUM-Werkfeuerwehr in Garching. Denn auch die Analyse der Brandbekämpfung durch die Feuerwehr gehört zum Projekt. Die Brandräume wurden im Maßstab 1:1 aufgebaut und mit Holz vollgestellt. „Wir simulieren dabei Wohnungen mit einer realen Brandlast, also mit vielen Büchern und Einrichtungsgegenständen“, erklärt Herr Engel.

In den Versuchen wurden verschiedene Holz-Bauweisen und Brandschutzmaßnahmen betrachtet. So etwa die Bekleidung massiver Holzwände und der Decke mit Gipsplatten - oder auch die Holztafelbauweise, bei der zwischen Holzrippen Dämmmaterial eingebracht wird. „Durch diese Maßnahmen kann, je nach Ausführung, ein Äquivalent zum Stahlbeton oder Mauerwerk in Sachen Brandschutz erreicht werden“, sagt Herr Engel.

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Großbrandversuch in knapp 4 Minuten: Wie sicher sind Holzgebäude bei Feuer?

Sichtbare Holzoberflächen gewünscht

Bei einem ersten Referenzversuch waren sowohl die Wände als auch die Decke des Brandraumes mit zweimal 25 mm dicken Gipsplatten bekleidet. Nachdem aufgeschichtete Holzscheite, die die Einrichtungsgegenstände im Gebäude simulierten, verbrannt waren, erlosch das Feuer. „Wie bei einem Gebäude aus nichtbrennbaren Baustoffen, bei dem das Feuer, nachdem die Brandlast im Haus verbrannt ist, von selbst ausgehen soll“, stellt Herr Engel fest.

Allerdings wünschen sich die meisten Menschen, die in Holzgebäuden wohnen, in ihrer Wohnung mindestens eine sichtbare Holzwand oder eine sichtbare Holzdecke. „Wir wollten daher unter anderem auch prüfen, wie viel sichtbares, also unbekleidetes Holz kann man zulassen.“ Entsprechende Szenarien simulierten die Forscher in vier weiteren Versuchen:

• sichtbare Holzdecke, alle Wände mit 18 mm Gips bekleidet,
• Holztafelbaudecke, zwei gegenüberliegende sichtbare Massivholzwände aus Brettsperrholz sowie zwei bekleidete Holztafelbauwände,
• sichtbare Brettschichtholz-Decke und vier mit 36 mm Gips bekleidete Holztafelbauwände,
• ein Raum mit einer sichtbaren Brettschichtholzdecke, einer sichtbaren Brettsperrholzwand und drei bekleideten Holztafelbauwänden.

400 Messstellen im Gebäude

In den Brandräumen wurden jeweils etwa 400 Messstellen verbaut. „Wir wissen daher zum Beispiel genau, in welcher Tiefe der Wand welche Temperatur herrscht“, erklärt Prof. Stefan Winter, Leiter des Lehrstuhls für Holzbau und Baukonstruktion. Strömungssensoren können zudem viel über das Flammenbild und die Energie, die freigesetzt wird, aussagen.

„Das entscheidende Ergebnis unseres Projektes ist, dass wir die Basis für Regelwerke liefern können, indem wir die Rahmenbedingungen zeigen, unter denen sicher mit Holz gebaut werden kann“, resümiert Prof. Winter. Wie genau die Umsetzung in die Bauordnungen erfolgt, ist auch eine politische Entscheidung. „Wenn wir zeigen können, dass die Tragfähigkeit des Holzgebäudes auch nach zwei Stunden Vollbrand erhalten bleibt, kann davon ausgegangen werden, dass in Deutschland die Feuerwehr längst vor Ort ist.“

Die Auswertung der Versuche wird noch einige Zeit in Anspruch nehmen. Prof. Winter konstatiert: „Wir haben eine riesige Datenmenge gesammelt, die uns nicht nur hilft, den Brandschutz bei Holzgebäuden zu bewerten, sondern auch wissenschaftliche Einblicke in den Brandverlauf liefert.“

Weitere Informationen zu TIMpuls können per E-Mail an Prof. Dr.-Ing. Stefan Winter angefordert werden.