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Lückenschluss mit Holz

Neubau eines siebengeschossigen Mehrzweckbaus in Berlin
Lückenschluss mit Holz

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Ein objektbezogenes ganzheitliches Brandschutzkonzept auf Grundlage der Berliner Bauordnung (BauO Bln) ermöglichte den Bau eines gemischt genutzten Gebäudekomplexes im Prenzlauer Berg der Gebäudeklasse 5 in Holzbauweise. Ein großer Teil der Lösungen des Brandschutzkonzeptes konnte mit Gipsfaser-Platten umgesetzt werden.

In Berlin zerstörte der zweite Weltkrieg sehr viel. Auch lange nach dem Fall der Mauer prägten daher Baulücken das Bild in den Straßen. Durch den hohen Bedarf an Wohnraum aber ist die typische Berliner Baulücke mittlerweile zur Seltenheit geworden. Im Stadtteil Prenzlauer Berg haben die Architekten Tom Kaden und Tom Klingbeil in der Christburger Straße 13 eine der letzten Lücken mit einem 7-geschossigen Familien-, Bildungs- und Gesundheitszentrum in Holzbauweise geschlossen. Vorbild und ausschlaggebend für die Auftragserteilung durch den Bauherrn, ‚Stiftung für christliche Bildung, Werte und Lebensweise’, war das ebenfalls von dem Berliner Architektenduo realisierte Projekt e3, Deutschlands erstem Wohnhaus mit einem 22 m hohen Tragwerk komplett aus Holz.

Mit c13 setzen die Berliner Architekten die Tradition des urbanen Holzbaus fort. Dabei bildet die Fassadengestaltung in ihrer Modernität einen spannungsreichen Kontrast zu den Gründerzeitfassaden der Nachbargebäude. Wie aufgezogene Schubladen springen hier auf jeder Geschossebene ganzflächig verglaste Loggien aus der hell verputzten Front heraus, verbunden miteinander durch ein mäanderförmiges Band. Ein Effekt, der ebenso hohe Anforderungen an den Holzbau-Statiker stellte wie die zum Innenhof hin scheinbar wahllos gesetzten Fenster- und Türöffnungen, die jedoch genau mit dem Aussteifungskonzept abgestimmt werden mussten.
Der lange, relativ schmale Gebäudekomplex (ca. 47,3 m x 13 m) steht auf einem massiven Untergeschoss mit Tiefgarage und besteht aus zwei Gebäudeeinheiten: 7-geschossiges Vorderhaus mit tragenden Wänden in Massivholzbauweise und 5-geschossiges Hinterhaus, bei dem die tragenden Wände in Holztafelbauweise erstellt wurden.
Sämtliche nichttragenden Wände wurden als Metallständerwände erstellt, die Decken konnten als Holzbetonverbunddecken ausgeführt werden.
Das gesamte Ensemble wird durch zwei Treppenanlagen erschlossen, die sich abgekoppelt neben dem Hauptbaukörper in einer Durchfahrt zum hinter dem Grundstück liegenden Schulgelände befinden. Die vordere Treppenanlage sowie der Aufzugschacht sind in Massivbauweise ausgeführt, die hintere Treppe besteht aus Stahl.
Beide Treppenanlagen sind durch Übergänge aus Stahlbeton mit dem Gebäude verbunden. Im Inneren des Bauwerks sorgt ein ausgeklügeltes Konzept von Innenhöfen und Lichthöfen für interessante Sichtbeziehungen. Gleichzeitig erreichen die Architekten so einen Tageslichteintrag, der bis tief ins Innere des Gebäudes reicht.
Nachhaltig geplant
Maßgeblich für die Realisierung des Gebäudekomplexes waren ökologische Kriterien. So verzichteten die Planer u. a. auf den Einsatz von chemischem Holzschutz und Dampfsperren aus Kunststoff. Der Bau erfüllt den Standard eines KfW-Effizienzhaus 40. Alle Fenster sind mit Zweischeiben-Isolierverglasung mit einen U-Wert von 1,1 W/m²K ausgestattet. Bei der Erstellung der Gebäudehülle wurden besonders hohe Anforderungen an die Luftdichtigkeit gestellt: Die Überprüfung der Winddichtigkeit im Blower-Door-Verfahren ergab für die volumenbezogene Luftdurchlässigkeit einen Wert von n50 u003C 1,00 1/h. Sämtliche Nutzungseinheiten werden kontrolliert be- und entlüftet. Überall erfolgt die Wärmeverteilung über Fußbodenheizungen. Zur Wärmeerzeugung ist das Gebäude mit einem Gasbrennwertkessel ausgestattet.
Viele unterschiedliche Nutzungen
Die vom Bauherrn vorgegebene Vielzahl unterschiedlicher Nutzungseinheiten war für die Planung – nicht zuletzt im Hinblick auf Brandschutz – eine besondere Herausforderung. Auf einer Fläche von rund 2 350 m² sollten hier ein Bistro, Säle für Begegnungen der unterschiedlichsten Art, die Mensa der benachbarten Schule, eine Kita, ein Familienzentrum, verschiedene Praxen, Büros, eine Wohngruppe für mobile Senioren (ohne Pflegebedarf) sowie Wohnungen untergebracht werden. „Kerngedanke des Entwurfs“, so der Bauherr, „ist das Prinzip der kurzen Wege. Das Haus macht verschiedene Angebote der Lern-, Lebens- und Gesundheitshilfe in zentraler Lage.“ Dabei folgt die Nutzung des Bauwerks dem zentralen Motiv der Stiftung: „Den Menschen der Stadt einen Nutzen zu bieten.“ Angedacht ist nach Angaben des Bauherrn auch eine Nutzung als Salon für Stadtgespräche mit Gästen aus Politik, Bildung und Wirtschaft.
Problemstellung
Wegen der großen Höhe – im Vorderhaus liegt der Fußboden des obersten Geschosses 19,5 m, im Hinterhaus 13,2 m über dem Geländeniveau – wird das Gebäude nach § 2 Abs.(3) der BauO Bln in die Gebäudeklasse 5 eingestuft. Diese Klasse umfasst Gebäude, die Fußbodenhöhen des obersten Geschosses mit Aufenthaltsräumen von mehr als 13 m bzw. Nutzungseinheiten von mehr als 400 m² BGF aufweisen.
In dieser Gebäudeklasse sind ausschließlich Konstruktionen zulässig, bei denen tragende und aussteifende Wände und Stützen entsprechend der DIN 4102–2 bzw. der EN 1363–1 feuerbeständig in F90-AB ausgeführt werden. Dabei muss bei Feuereinwirkung die Tragfähigkeit bzw. der Raumabschluss von Bauteilen mindestens
90 Minuten lang gewährleistet sein. Feuerbeständige Bauteile müssen in wesentlichen Teilen aus nichtbrennbaren Baustoffen (Baustoffklasse A) bestehen.
Holzkonstruktionen sind damit in dieser Gebäudeklasse praktisch ausgeschlossen, zumal die Berliner Bauordnung den mehrgeschossigen Holzbau zwar grundsätzlich vorsieht, jedoch nur bis Gebäudeklasse 4. Das heißt, laut BauO Bln darf die Fußbodenhöhe des obersten Geschosses mit Aufenthaltsräumen maximal 13 m über der Geländeoberfläche liegen.
Andererseits handelt es sich bei dem Gebäude gemäß § 2 Abs.(4)Satz 6 der BauO Bln um eine bauliche Anlage besonderer Art oder Nutzung, so dass gemäß § 52 Abs.(1) der BauO Bln besondere Anforderungen an die Ausführung des Gebäudes gestellt bzw. wegen der besonderen Art oder Nutzung auch Erleichterungen gewährt werden können.
Lösung: Individueller Brandschutznachweis
Der vom Sachverständigenbüro Dehne, Kruse Brandschutzingenieure GmbH & Co. KG erstellte Brandschutznachweis profitiert von dieser Bestimmung. Auf Basis einer umfassenden Risikobewertung des gesamten Bauvorhabens weisen die Sachverständigen in einem individuellen, ganzheitlichen Brandschutzkonzept nach, dass durch geeignete Kompensationsmaßnahmen und durch Zusammenwirken von baulichen wie anlagetechnischen Maßnahmen die allgemeinen bauaufsichtlichen Schutzziele der BauO Bln erreicht werden und somit der Bau mit allen seinen Besonderheiten wie geplant in Holzbauweise errichtet werden kann.
Neben einem Erschließungskonzept, das die Zugänglichkeit des Grundstücks für Feuerwehr bzw. Löschwasserversorgung sicherstellt, einem individuell für die einzelnen Nutzungseinheiten erstellten Flucht- und Rettungsplan sowie anlagentechnischen Vorkehrungen waren für diese Einschätzung vor allem die Angaben zur Ausbildung von Bauteilanschlüssen sowie zur Dimensionierung der erforderlichen Brandschutzbekleidung der Holzbauteile entscheidend.
Denn gemäß §§ 26 und 27 der BauO Bln müssen tragende und aussteifende Wände in der Gebäudeklasse 5 feuerbeständig, also in F90-AB-Qualität ausgeführt werden. Damit fällt Holz als brennbarer Baustoff praktisch aus. Jedoch kann diese Forderung durch eine allseitige Bekleidung der Holzkonstruktion mit einer brandschutztechnisch wirksamen Bekleidung aus nichtbrennbaren Baustoffen erfüllt werden. Bei einer, wie im vorliegenden Fall, realisierten Einkapselung der brennbaren hölzernen Konstruktionsbestandteile mit Fermacell Gipsfaser-Platten, die je nach Konstruktion Brandschutz bis zur Feuerschutzklasse F 120 gewährleisten und gemäß der EN 13501 als nichtbrennbarer Baustoff der Baustoffklasse A2 klassifiziert sind, ergeben sich nach Einschätzung der Sachverständigen bzgl. der brandschutztechnischen Sicherheit keine signifikanten Unterschiede zu Massivbauten oder Stahlleichtbauweisen.
Im Gegenteil: Unter der Voraussetzung gleicher Bekleidung bieten nach Einschätzung der Gutachter hier Holzbauteile sogar Vorteile gegenüber der Stahlbauweise, da sie im Brandfall deutlich geringere thermische Dehnungen aufweisen und demzufolge den Durchgang von Rauch- und Brandgasen im Anschlussbereich wirkungsvoller behindern.
Gleichzeitig erfüllt der Beplankungswerkstoff Fermacell alle Anforderungen zur statischen Aussteifung und brandschutztechnischen Bekleidung, die an moderne Wände gestellt werden. Die Platten bieten mit ihrer homogenen Struktur der Faserarmierung (recycelte Papierfasern) eine hohe mechanische Beanspruchbarkeit und stellen mit Material- und Verarbeitungseigenschaften, die dem Holz sehr ähnlich sind, eine gute Ergänzung zur Holzunterkonstruktion dar.
Konstruktionen
Sowohl im Vorder- als auch im Hinterhaus wurden die Stützen nur vereinzelt in Stahlbetonbauweise erstellt (EG und teilweise 1. OG). Alle Hauptstützen ab 2. OG wurden als brandschutztechnisch verkleidete Holzwerkstoffstützen 360 x 360 mm ausgeführt. Dabei wurde sowohl hochwertiges Brettschichtholz bis Gl36 h als auch Furnierschichtholz verwendet. Die vorgefertigten Holzstützen wurden in der Ausbauphase mit der brandschutztechnischen Bekleidung von Fermacell versehen. Einige dieser Stützen sind für Lasten von bis zu 270 to ausgelegt. Die tragenden Außenwandkonstruktionen wurden in Massivholzbauweise (Vorderhaus) bzw. in Holztafelbauweise (Hinterhaus) erstellt. Sie erhielten eine Brandschutzbekleidung aus nichtbrennbaren Baustoffen, die die Konstruktion gemäß Ziffer 3.2 der M-HFHHolzR für mindestens 60 Minuten einkapselt und damit vor Entzündung schützt (Kapselklasse K260 nach DIN 13501–2).
Raumseitig wird die Massivholzwand d = 100 mm des Vorderhauses mit einer doppelten Lage von 2 x 18 mm Gipsfaser-Platten geschützt, direkt auf der Massivholzwand aufgebracht. Nach außen wird die Kapselklasse K260 durch die Kombination von einlagigen 12,5 mm dicken Platten mit 100 mm Steinwolldämmplatten (Schmelzpunkt mind. 1 000 °C) und einem mineralischen Putz d= 10 mm erreicht.
Die tragende Holztafelwandkonstruktion des Hinterhauses (Holzständer C24 60/200 mm, a= 62,5 cm) wird raumseitig mit zwei 18 mm dicken Gipsfaser-Platten und einer Mineralfaserdämmung (Schmelzpunkt mind. 1 000°C) im Wandhohlraum vor Entzündung geschützt. Nach außen wurde die Konstruktion mit Fermacell Platte d= 18 mm, Steinwolledämmplatte 100 mm sowie mineralischem Putz d= 10 mm geschlossen.
Beide Konstruktionen entsprechen der Feuerwiderstandsklasse F90-BA. Bezüglich der in §§ 26 und 27 der BauO Bln formulierten Anforderungen liegt somit eine Erleichterung vor. Begründet wird dies im Brandschutzgutachten damit, dass durch die allseitige Kapselung gemäß den Anforderungen der Kapselklasse K260 eine Entzündung der tragenden Holzelemente vor der sechzigsten Minute weitgehend ausgeschlossen werden kann, ebenso wie Brandeintrag in die Bauteile bei Brandereignis innerhalb einer Nutzungseinheit. Damit, so die Gutachter, besteht für mindestens 60 Minuten nach Brandbeginn eine Gleichwertigkeit der Konstruktion zu einer massiven Stahlbeton- oder Mauerwerksbauweise. Hohlraumbrände können durch den Einsatz der Massivholzwand im Vorderhaus sowie durch die aus energetischen Gründen notwendige sorgfältige und vollständige Ausfüllung der Hohlräume mit Mineralwolle der Holztafelkonstruktion im Hinterhaus ausgeschlossen werden.
Geschossdecken
Die Geschossdecken wurden als Holzbetonverbunddecke aus 140 mm liegendem Brettschichtholz mit darüber liegender 100 mm dicken Ortbetonschicht ausgeführt. Stahlträger, die aus statischen Gründen innerhalb der Holzbetonverbundkonstruktion erforderlich sind, wurden mit 2 x 12,5 mm und 1 x 15 mm Gipsfaser-Platten bekleidet und weisen damit einen Feuerwiderstand von 90 Minuten auf.
In den Küchenbereichen wurde die Untersicht der Decken analog zum Wandaufbau mit einer Brandschutzbekleidung der Kapselklasse K260 nach DIN 13501–2 ausgeführt. Alle anderen Bereichen sämtlicher Nutzungseinheiten erhielten eine schwerentflammbare (B1) transparente Brandschutzbeschichtung.
Architekten (Bauleitung): Kaden Klingbeil Architekten, Berlin Holzbau Statik & Werkplanung: Pirmin Jung Ingenieure für Holzbau AG, Rain, Schweiz Sachverständigenbüro: Dehne, Kruse Brandschutzingenieure GmbH & Co. KG


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