Die tragenden Konstruktionen
Die tragenden
Konstruktionen
Holz ist zwar ein brennbarer Werkstoff, aber auch ein schlechter Wärmeleiter, weshalb es häufig für tragende Konstruktionen verwendet wird – nicht nur, weil es ästhetisch ansprechend und kostengünstig ist, sondern vor allem, weil es im Brandfall eine höhere mechanische Festigkeit aufweist, wodurch sich die Zeit verlängert, die benötigt wird, um eventuelle Bewohner des Raums in Sicherheit zu bringen.
STAHL – BETON
Der Temperaturanstieg beeinträchtigt die mechanischen Eigenschaften der Werkstoffe, lässt jedoch die Querschnittsgeometrie unverändert.
HOLZ
Der Temperaturanstieg lässt die mechanischen Eigenschaften der Werkstoffe (fast) unverändert, verringert jedoch die Querschnittsgeometrie.
HOLZ
Das Feuer breitet sich mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 0,7–0,9 mm/Minute aus und bildet dabei eine verkohlte Schicht, die das Voranschreiten der Flamme begrenzt. Die Temperatur nur wenige Zentimeter im Inneren des Holzbalkens beträgt lediglich 40 °C, während sie außen fast 1000 °C erreicht.
Feuer und Hitze verändern die mechanische Festigkeit nicht. Ein Einsturz tritt ein, wenn die Verbrennung den verbleibenden Querschnitt so stark verkleinert, dass dieser seine tragende Funktion nicht mehr erfüllen kann. Die Lebensdauer ist proportional zur Dicke des Querschnitts, weshalb hohe Belastungen und Festigkeiten nur durch eine Überdimensionierung des Balkens aufrechterhalten werden können, ohne dass Behandlungen mit intumeszierenden oder feuerhemmenden Lacken, Putz oder Kalziumsilikatplatten erforderlich sind.
STAHL
Stahl gilt als nicht brennbarer Werkstoff, was durchaus zutrifft, aber er ist auch ein hervorragender Wärmeleiter. Bei einem drastischen Temperaturanstieg, wie er beispielsweise bei einem Brand auftritt, verliert Stahl rasch seine Stabilität.
Nach nur 5 Minuten Einwirkung von Feuer erreicht der Stahl etwa 500 °C. Dies ist die sogenannte kritische Temperatur für dieses Material. Nach 10 Minuten Branddauer gibt die Stahlkonstruktion nach und stürzt wie ein Kartenhaus in sich zusammen. Stahl dehnt sich um etwa 0,012 mm pro Meter Länge und Temperaturgrad aus. Das bedeutet bei einer Temperatur von 500 °C eine Dehnung von 6 mm pro Meter. Die Verwendung von intumeszierenden Lacken oder anderen Schutzmaßnahmen ist zwingend erforderlich.
BETON
Aufgrund seiner Zusammensetzung wird auch Stahlbeton als nicht brennbarer Baustoff eingestuft. Die Wärmeleitfähigkeit von Beton beträgt 2,1 W/mk, gegenüber 60 W/mK bei Stahl – ein Faktor, der bei Bauteilen aus Stahlbeton und insbesondere aus vorgespanntem Beton nicht zu vernachlässigen ist.
Kalksteinzuschlagstoffe weisen keine nennenswerten Einbußen an mechanischer Festigkeit auf, es sei denn bei Temperaturen über 750 °C, bei denen die thermische Zersetzung des Kalksteins in Kalk und Kohlendioxid beginnt. Das Problem ist der darin enthaltene Stahl, und von entscheidender Bedeutung ist der thermische Schutz der Betonüberdeckung. Tatsächlich spielen hohe Temperaturen in Stahlbetonkonstruktionen vor allem in Bezug auf den Stahl eine wesentliche Rolle, der bei Temperaturen über 500 °C einen Großteil seiner Eigenschaften verliert.
Diese Schwachstellen werden zu bevorzugten Kanälen für den Wärmefluss, der einen lokalen Temperaturanstieg verursachen kann, der innerhalb kürzester Zeit 500 °C übersteigen kann. Auch in diesem Fall ähnelt das Brandverhalten dem eines Stahlträgers, weshalb der Einsatz von intumeszierenden Farben oder anderen Schutzmaßnahmen vorgeschrieben ist.
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