Brandschutz in (mehrgeschossigen) Holzbauten

Welche besonderen Herausforderungen und auch Vorteile ergeben sich beim Brandschutz im mehrgeschossigen Holzbau, verglichen mit herkömmlichen Baumaterialien?

Die offensichtliche Herausforderung vom Baustoff Holz gegenüber den konventionellen Baustoffen (Stahl, Mauerwerk, Stahlbeton) ist dessen Brennbarkeit. In einem Brandfall können sich somit neben der mobilen Brandlast, wie Möbel und Einrichtungsgegenstände auch die tragenden und aussteifenden Bauteile in Holzbauweise, also die strukturelle Brandlast, am Brandgeschehen beteiligen. Daraus ergibt sich im Gegensatz zur konventionellen nichtbrennbaren Bauweise eine höhere Brandbelastung. Die Erfahrungen aus verheerenden Bränden, u.a. während des 2. Weltkrieges, führten zu der Entwicklung der baurechtlichen Anforderungen bis in das Jahr 2002, das im Wesentlichen auf nichtbrennbare Baustoffe bzw. Bauweisen setzt. Der moderne und leistungsfähige Holzbau muss nun, unter Einhaltung des gesellschaftlich akzeptierten Sicherheitsniveaus, seine Verwendbarkeit im Baurecht mühsam wiedererlangen.

Infolge der Brennbarkeit des Baustoffs Holz ist in der Planung z. B. für Bauteilaufbauten oder Bauteilfügungen ein höherer Aufwand sowie ein entsprechendes Fachwissen erforderlich. Weiter ist ein Fachwissen in Bezug auf die baurechtlichen Anforderungen und deren Hintergründe (Schutzziele und funktionale Anforderungen), dem Umgang mit vorhandenen oder fehlenden An- und Verwendbarkeitsnachweisen notwendig.

Holz ist ein nachhaltiger, regenerativer und ressourcenschonender Baustoff, der während seiner Lebenszeit als CO2-Speicher fungiert. In Bezug auf den Hochbau sticht die Holzbauweise durch einen hohen Vorfertigungsgrad, geringe Bautoleranzen sowie eine kurze Bauzeit auf der Baustelle hervor. Der Vorfertigungsgrad kann bereits haustechnische Installationen, Türen und Fenster sowie Fassade umfassen. Darüber hinaus besitzt Holz gegenüber den Baustoffen Stahl, Beton und Mauerwerk das beste Verhältnis zwischen Tragfähigkeit und Eigengewicht (hohe Tragfähigkeit bei geringem Eigengewicht). Damit prädestiniert sich die Holzbauweise u. a. für Aufstockungen auf Bestandsgebäuden.

Welche konkreten Maßnahmen zur Brandprävention sind für Holzgebäude der höheren Gebäudeklassen (Klasse 5, Hochhäuser) besonders relevant?

Die Musterbauordnung (MBO) umfasst grundsätzliche Schutzziele in Bezug auf den Brandschutz. Dies sind neben der Begrenzung der Brandentstehung, Begrenzung der Ausbreitung von Feuer und Rauch, die Ermöglichung der Rettung von Menschen und Tieren sowie von wirksamen Löschmaßnahmen. Diese sind für jedes Gebäude, ob nun in Holzbauweise oder in konventioneller nichtbrennbarer Bauweise einzuhalten.

In Bezug auf die Brandentstehung ergeben sich grundsätzlich keine Besonderheiten für Gebäude in Holzbauweise, da die Brandentstehung sich primär aus der spezifischen Nutzung ergibt. Für das Schutzziel Begrenzung der Brandausbreitung sowie Ermöglichung von wirksamen Löschmaßnahmen ist die Größe der Nutzungseinheiten bzw. die brandschutztechnisch abgetrennten Räume/Raumgruppen sowie die sichtbare Holzoberfläche begrenzt. Damit wird der strukturellen Brandlast aus den ungeschützten bzw. anfänglich geschützten Holzbauteilen Rechnung getragen.

Bei der Planung können grundsätzlich die Anforderungen der MHolzBauRL berücksichtigt werden. Oftmals können diese Anforderungen in den Projekten nicht umgesetzt werden, sodass bauliche oder anlagentechnische Kompensationsmaßnahmen zur Begründung der Abweichung bzw. der Sicherstellung der baurechtlichen Schutzziele erforderlich sind.

Die aktuelle Muster-Holzbau-Richtlinie setzt klare Vorgaben für Holzgebäude. Was ist der Grundgedanke hinter dieser Richtlinie? In welchen Fällen kann es dennoch sinnvoll sein, von diesen Regelungen abzuweichen?

Die MHolzBauRL dient zur Konkretisierung der Anforderungen an hochfeuerhemmende und feuerbeständige Bauteile in Holzbauweise, deren Fügungen sowie Außenwandbekleidungen aus Holz. Die Konkretisierungen zielen grundsätzlich auf die Erfüllung der Schutzziele nach §§ 3 und 14 MBO ab. Mit den Anforderungen wird sichergestellt, dass Gebäude in Holzbauweise ein vergleichbares gesellschaftliches Sicherheitsniveau zu Gebäuden in konventioneller nichtbrennbarer Bauweise aufweisen. Dabei stellen, infolge der Brennbarkeit des Baustoffs Holz, die Begrenzung der Brandausbreitung und die Ermöglichung von wirksamen Löschmaßnahmen durch die Konkretisierung der MHolzBauRL zentrale Grundgedanken dar. Die MHolzBauRL ist zudem eine technische Baubestimmung, die bei der Planung in der Fassung beachtet werden muss, die im jeweiligen Bundesland eingeführt worden ist.

In konkreten Projekten werden einzelne Anforderungen, wie Größe der Nutzungseinheit bzw. der brandschutztechnisch abgetrennten Räume/Raumgruppen sowie der Fläche der sichtbaren Holzoberfläche überschritten. Entsprechend müssen projektspezifisch Kompensationsmaßnahmen zur Begründung der Überschreitung herangezogen werden. Dies können bauliche und/oder anlagentechnische Maßnahmen, wie z. B. zwei bauliche Rettungs-/Angriffswege ggf. mit ergänzender Anlagentechnik, nasse/trocken Steigleitungen, Wandhydranten, Brandwarnanlage/Brandmeldeanlage oder Löschanlagen sein. 
 

Welche spezifischen Hürden oder Herausforderungen bestehen bei der Genehmigung und Umsetzung von Holzbauprojekten auf kommunaler Ebene?

Nach unserer Erfahrung ist bei Gebäuden der Gebäudeklasse 4 und 5 in Holzbauweise bereits in der Entwurfsplanung (Lph 3) notwendig, sich über die Bauweise der Holzbauteile und Bauteilfügungen intensiv Gedanken zu machen und damit Leistungen aus der Ausführungsplanung (Lph 5) vorzuziehen. Dabei muss auch eine Konkretisierung der einzelnen Bauteilaufbauten und Bauprodukte (Hersteller und Bauprodukt ggf. Abschottungssysteme) getroffen werden. Entsprechend ist es hier zielführend bereits ein ausführendes Holzbauunternehmen in diese Planung mit einzubinden.

Bei Projekten auf kommunaler Ebene sind hierbei die Herausforderungen im Bereich der formalen Prozesse, wie produktneutrale Ausschreibungen oder Zuschlag der Ausschreibung auf Basis des Preises. Damit besteht die Problematik, dass die konkreten Produkte (Brettsperrholz, Brandschutzbekleidung, Sonderbauteile) sowie die Besonderheiten bei der Ausführung und Montage für den Holzbauer erst spät im Projekt bekannt sind und es ggf. dazu führt, dass Leistungen wiederholt werden müssen. Zudem führt mangelndes Fachwissen zur MHolzBauRL sowie zu Anwendbarkeitsnachweisen dazu, dass im Objekt vorhandene Bauteile/Bauteilfügungen ohne einen Nachweis der Schutzziele (Feuerwiderstandsfähigkeit/Schutz vor Entzündung) errichtet wurden sowie Sonderbauteile (Türen/Abschottungen) die besonderen Bestimmungen zum Einbau gemäß der Anwendbarkeitsnachweise (z. B. allgemeine Bauartgenehmigungen) nicht einhalten. In diesen Fällen ist nachträglich eine aufwendige Nachweisführung vorzunehmen, welche oftmals im Rahmen eines bei der obersten Bauaufsichtsbehörde zu stellenden Antrags auf vorhabenbezogene Bauartgenehmigung stattfindet.

Welche Ergebnisse konnten Sie aus dem Forschungsprojekt TIMplus ziehen?

Das Verbundforschungsvorhaben, welches institutsübergreifend von der Technischen Universität Braunschweig, der Hochschule Magdeburg-Stendal, dem Institut für Brand- und Katastrophenschutz Heyrothsberge und der Technischen Universität München bearbeitet wurde, hat eine Vielzahl an Erkenntnissen erbracht. Es wurden experimentelle und numerische Erkenntnisse zu Abbrandraten von Massivholzbauteilen, der Leistungsfähigkeit von Brandschutzbekleidungen, dem Zündpotential durch elektrische Leistungen (Sichtwort: Fehlerlichtbogen), der feuerwiderstandsfähigen Ausbildung von Bauteil- und Elementfügungen sowie der grundsätzlichen Beeinflussung eines Brandes durch die Beteiligung einer strukturellen Brandlast gewonnen.
Die Erkenntnisse zeigen, dass Bauteile in Holzbauweise sowie deren Fügungen bei entsprechender Konstruktion ein vergleichbares Sicherheitsniveau wie Bauteile aus nichtbrennbaren Baustoffen erreichen. Entsprechend sind viele dieser Erkenntnisse zur Konstruktion in die Novellierung der MHolzBauRL (Fassung 2024) eingeflossen.

Durch die intensive Beschäftigung mit dem Brandschutz im Holzbau im Rahmen des Verbundforschungsvorhabens TIMpuls liegt mir ein vertieftes Fachwissen zu den Hintergründen und Schutzzielen sowie funktionalen Anforderungen der Konkretisierungen aus der MHolzBauRL sowie der Nachweisführung der Feuer-widerstandsfähigkeit über die Normung (DIN EN 1995-1-2 sowie DIN 4102-4) vor. Dieses ermöglicht eine verbesserte Bewertung zu Abweichungen von den konstruktiven Anforderungen der MHolzBauRL sowie der Nachweisführung für Bauteile und Fügungen im Holzbau.

Wo sehen Sie zukünftig die größten Potenziale und Herausforderungen für den Brandschutz im Holzbau? Und wo sehen Sie noch weiteren Forschungsbedarf im Bereich des Brandschutzes für den Holzbau?

Ein größeres Potential bei einer schnellen Schaffung von Wohnraum ist die Holzmodulbauweise. Hierbei werden im Werk Raummodule in Holzbauweise mit einem sehr hohen Vorfertigungsgrad auf der Baustelle zu Gebäuden zusammengesetzt. Über den hohen Vorfertigungsgrad und die Serienfertigung der Modulbauweise resultieren eine hohe Qualität in der Ausführung und eine schnelle Errichtung / Inbetriebnahme des Gebäudes.

Als Potential und Herausforderung sehe ich die geregelte Anwendung der Holzbauweise neben Standardgebäuden auch in Gebäuden mit Sonderbautatbeständen, wie Versammlungsstätten, Schulgebäude, Hotels, etc. Die MHolzBauRL von 2020 schließt die Verwendung der Holzbauweise noch für Sonderbauten aus. In der Novellierung der MHolzBauRL von 2024 sind Sonderbauten unter bestimmten Voraus-setzungen (eingeschränkte Größe von Räumen/Raumgruppen, bestimmter selbstrettungsfähiger Nutzerkreis etc.) im Anwendungs-bereich inkludiert, wobei keine sichtbaren Holzoberflächen zugelassen werden. Forschungsbedarf ergibt sich aus praktischer Sicht im Bereich der haustechnischen Installationen in Holzbauteilen und der Sanierbarkeit von Holzbauteilen nach einem Brandfall.

Wie wichtig und hilfreich ist aus Ihrer Sicht die zügige (gern bundesweit einheitliche) Umsetzung der neuen MHolzBauRL im Bauordnungsrecht der Länder?

Eine zügige baurechtliche Einführung der neuen Fassung der MHolzBauRL (Fassung 2024) ist sehr zu begrüßen. Einzelne Bundesländer haben hier bereits agiert über Anlagen in der Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (Baden-Württemberg) bzw. über Erlasse (Bayern, Nordrhein-Westfalen). Die aktuelle Fassung der MHolzBauRL (Fassung 2020) ist mittlerweile in allen Bundesländern baurechtlich und einheitlich eingeführt. Nach meiner Auffassung wird die neue Fassung der MHolzBauRL (Fassung 2024) ebenfalls einheitlich baurechtlich eingeführt. Die Frage ist nur wie schnell die einzelnen Bundesländer die Einführung vornehmen und ob es ggf. ergänzende Anlagen in der Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen der Länder geben wird.
Die neue Fassung der MHolzBauRL (Fassung 2024) stellt eine wesentliche Erweiterung der Fassung von 2020 dar. Die Erweiterungen sind die geregelte Verwendung der Holztafelbauweise in der Gebäudeklasse 5, die Ermöglichung der Anwendung der Holzbauweise in bestimmten Sonderbauten (mit Einschränkungen), die leistungsorientierte Auslegung der Brandschutzbekleidung und die Formulierung von Fügeprinzipien für Bauteil- / Elementfügungen. Damit stehen den Planungsbeteiligten zeitnah weitreichende Konkretisierungen zur geregelten Ausbildung von Bauteilen und Fügungen in Holzbauweise zur Verfügung. 
 
Dr.-Ing. Sven Brunkhorst 
hhpberlin, Standort Hamburg
https://www.hhpberlin.org/competence