Die Gewährleistung der Standsicherheit von Gebäuden im Brandfall ist eine der zentralen Anforderungen an die moderne Bauweise. Besonders Tragwerke aus Stahl und Holz sind ohne entsprechende Maßnahmen gefährdet. Während Stahl bei Temperaturen um 500 Grad seine Tragfähigkeit verliert, unterliegt Holz einem physikalischen Abbrand. Trockenbausysteme bieten hier effiziente und baurechtlich zugelassene Lösungen. Der vorliegende Artikel beleuchtet die verschiedenen Systeme der Tragwerksbekleidung, die auf Basis von Brandschutzbauplatten ausgeführt werden, und erläutert die technischen Grundlagen, Anwendungsbereiche und Konstruktionsprinzipien.
Die Notwendigkeit des baulichen Brandschutzes für Tragwerke
Tragende Bauteile sind das Skelett eines Gebäudes. Ihre Funktionstüchtigkeit muss, auch bei Brandeinwirkung, für einen definierten Zeitraum gewährleistet sein. Die Anforderungen an die Feuerwiderstandsdauer werden in Klassen wie F 30, F 90 oder F 180 definiert. Diese Zahlen geben die Minuten an, die ein Bauteil im Brandfall seine Stabilität unter Last behaupten muss.
Die physikalischen Risiken
Die Gefährdung der Tragwerke unterscheidet sich je nach Material:
- Stahl: Stahl ist nicht brennbar, verliert aber ab einer Temperatur von ca. 500 °C seine Steifigkeit und Tragfähigkeit. Ohne Schutzmaßnahmen kann es bei einem Vollbrand sehr schnell zu diesem kritischen Temperaturanstieg kommen, was einen Einsturz des Bauwerks zur Folge haben kann.
- Holz: Holz ist normalentflammbar (Baustoffklasse B2 nach DIN 4102). Unter Vollbrandbelastung erfolgt ein Abbrand von ca. 0,7 mm pro Minute. Dies führt zu einer stetigen Reduktion des tragenden Querschnitts, was die Stabilität gefährdet.
Ziel der Brandschutzbekleidung ist es, diese kritischen Temperaturanstiege zu verzögern oder zu verhindern.
Systeme zur Bekleidung von Stahltragwerken
Für den Schutz von Stahlstützen und Stahlträgern haben sich im Trockenbau verschiedene Plattenwerkstoffe etabliert. Diese werden meist kastenförmig um das Stahlprofil montiert.
Einsatz von zementgebundenen Platten (PROMATECT)
Ein Anbieter von Brandschutzlösungen stellt Systeme zur Verfügung, die auf zementgebundenen Brandschutzbauplatten basieren. Das System "Konstruktion 415" dient speziell der Bekleidung von Stahlstützen und erreicht Feuerwiderstandsklassen von F 30-A bis F 180-A. Eine besondere Eigenschaft dieser Platten (PROMATECT®-H oder PROMATECT®-L) ist ihre hohe Stabilität. Aufgrund dieser hohen mechanischen Festigkeit kann die Bekleidung oft ohne zusätzliche Unterkonstruktion direkt ausgeführt werden. Dies vereinfacht die Montage und spart Material. Für architektonisch anspruchsvolle Anforderungen sind auch runde Bekleidungen mittels PROMATECT®-FS-Rohrschalen möglich.
Gipsplatten-Systeme (Rigips Glasroc F)
Ein weit verbreiteter Ansatz nutzt die Spezialbrandschutzplatte "Glasroc F" (Typ GM-FH2), eine vliesarmierte Gipsplatte nach EN 15283-1. Dieser Werkstoff hat sich über Jahre etabliert. Die Funktionsweise der kastenförmigen Bekleidung aus Glasroc F basiert auf der Eigenschaft, die Temperatur auf der Oberfläche des Stahlbauteils zu begrenzen. Die Platten wirken als Wärmepuffer. Wichtig ist hierbei die Berücksichtigung des Profilfaktors. Grundsätzlich gilt: Schlanke Querschnitte erwärmen sich schneller als massive Querschnitte bei gleichem Umfang. Daher erfordern schlanke Profile dickere Bekleidungen als massive Profile mit gleichem Umfang. Die Prüfung dieser Systeme erfolgt nach DIN 4102-2 unter Belastung, wobei die Temperatur auf der Stahloberfläche das entscheidende Kriterium für die Erreichung der Feuerwiderstandsklasse (F-Klasse) ist.
Spezialsysteme (Knauf Fireboard)
Ein weiteres System, das bis zu einer Feuerwiderstandsfähigkeit von 120 Minuten (F 120) eingesetzt wird, basiert auf Knauf Fireboard. Hier werden zwei Konstruktionsvarianten unterschieden:
- Mit Metall-Unterkonstruktion: Hierbei wird eine Unterkonstruktion aus Metall verwendet, auf die die Fireboard-Platten geschraubt werden.
- Ohne Metall-Unterkonstruktion: In dieser Variante werden spezielle Fireboard-Streifen direkt auf das Stahlprofil geklemmt (geklammert), und die Beplankung wird auf diese Streifen montiert.
Ein entscheidender Kennwert bei diesen Systemen ist der AP/V-Faktor (Flächen- zu Volumenfaktor). Die Systeme K252.de (Träger) und K253.de (Stützen) können Werte bis zu 372,9 m⁻¹ (entsprechend dem allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungsbescheid, aBG) realisieren. Dieser Wert ist für die bauaufsichtliche Zulassung und die statische Bemessung relevant.
Brandschutz für Holztragwerke
Holztragwerke benötigen ebenfalls einen Schutz vor direkter Brandeinwirkung. Ziel ist es, den Abbrand des Holzes zu verhindern und den Querschnitt über den geforderten Zeitraum zu erhalten.
Analog zu den Stahlkonstruktionen eignen sich auch hier Brandschutzplatten, wie z. B. Glasroc F (Ridurit). Durch die Anbringung einer solchen Bekleidung wird die direkte Flammeneinwirkung auf das Holz unterbunden. Dies verhindert den schnellen Abbrand und sichert die Tragfähigkeit des Holztragwerks im Brandfall. Die Verfahren sind hierbei identisch zu den oben beschriebenen Stahlbekleidungen, angepasst an die spezifischen Eigenschaften von Holz.
Besondere Anwendungsfälle: Klebearmierungen
Im modernen Bauwesen werden zunehmend Klebearmierungen eingesetzt. Dies ist ein Verfahren zur Verstärkung von Massivbauteilen. Auch diese Verstärkungen sind im Brandfall zu schützen. Eine spezielle Form der Bekleidung ist hier die Direktbekleidung mit den genannten Brandschutzplatten (z. B. Glasroc F Typ GM-FH2). Die brandschutztechnische Bekleidung sorgt dafür, dass die Klebefuge im Brandfall nicht übermäßig erhitzt wird. Dies gewährleistet, dass der statische Ansatz der Lamelle auch bei Brandbelastung weiterhin gewährleistet bleibt.
Konstruktive Ausführung und Prinzipien
Die konstruktive Ausführung der Tragwerksbekleidung folgt bestimmten Regeln, um die Wirksamkeit zu gewährleisten.
Direktbekleidung vs. Unterkonstruktion
Wie erwähnt, erlauben zementgebundene Platten aufgrund ihrer hohen Stabilität oft eine Direktbekleidung. Bei Gipsplatten-Systemen ist häufig eine Unterkonstruktion erforderlich, um die Platten sicher zu befestigen. Die Wahl der Befestigungsart (Schrauben, Klammern) hängt vom gewählten System und der Tragfähigkeit des Grundmaterials ab.
Einbauort und Brandbeanspruchung
Die Art der Beanspruchung ist entscheidend für die Konstruktion. Man unterscheidet: * Einseitige bis vierseitige Brandbeanspruchung. * Profilfolgende Ausführung bei großen Profilen. * Allseitig geschlossene Profile. * Formschalen bei Stahlrundstützen.
Diese Unterscheidungen beeinflussen die Dicke und die Anzahl der Plattenlagen. Die Dicke der Bekleidung richtet sich nach dem Verhältnis von Umfang (U) zur Querschnittsfläche (A) des Profils und der gewünschten Feuerwiderstandsklasse. Je größer der U/A-Wert, desto schneller erwärmt sich das Profil, und desto dicker muss die Bekleidung sein.
Planung und Beratung
Die Auswahl des richtigen Systems erfordert Expertise. Viele Hersteller bieten komplette Bausätze an, die individuell auf den Baustellenbedarf zugeschnitten sind. Diese Systeme ermöglichen eine Zeitersparnis bei der Montage, da alle benötigten Komponenten mitgeliefert werden. Zudem gibt es Anwendbarkeitsnachweise und Prüfzeugnisse, die die Funktion der Systeme belegen. Für spezifische Projekte ist eine Beratung durch Fachpersonal unerlässlich, um die statischen Anforderungen und die baurechtlichen Vorgaben exakt zu erfüllen.
Zusammenfassung der Schutzmaßnahmen
Im Überblick lassen sich die folgenden Kernpunkte für die Brandschutzbekleidung von Tragwerken festhalten:
- Material: Einsatz von nichtbrennbaren Brandschutzbauplatten (zementgebunden oder gipsbasiert).
- Ziel: Verhinderung des Erreichens der kritischen Temperatur bei Stahl (ca. 500 °C) und des Abbrands bei Holz.
- Bemessung: Die Dicke der Bekleidung hängt ab vom Profilfaktor (U/A), der Brandbeanspruchung und der gewünschten Feuerwiderstandsklasse (F 30 bis F 180).
- Konstruktion: Kastenförmige Ausführung, Direktmontage möglich (bei hohen Plattenfestigkeiten) oder Montage auf Unterkonstruktion.
Fazit
Der Schutz von Tragwerken aus Stahl und Holz durch Trockenbaubekleidungen ist ein unverzichtbarer Bestandteil des modernen Brandschutzes. Die beschriebenen Systeme – sei es auf Basis von zementgebundenen Platten, Gips-Vliesplatten oder Spezialboards – bieten für nahezu jede Konstruktion eine zugelassene Lösung. Die Entscheidung für ein spezifisches System hängt von den statischen Anforderungen, den architektonischen Gegebenheiten und der gewünschten Feuerwiderstandsdauer ab. Eine fachgerechte Planung und Ausführung stellen sicher, dass die Bausubstanz im Ernstfall geschützt bleibt und die Standsicherheit des Gebäudes erhalten bleibt.