Stahl ist ein nicht brennbarer Baustoff, der erdbeben- und biegebeständig ist. In der Praxis erhöht Stahl nicht nur die Tragfähigkeit von Gebäuden, sondern erfüllt auch ästhetische Ansprüche an die Architektur und vermeidet die Nachteile von Beton und anderen, nicht biegsamen Baustoffen. Daher ist Stahl in der Bauindustrie sehr beliebt. Ein- und mehrgeschossige Gebäude, Wolkenkratzer, Fabriken, Lagerhallen, Wartezimmer und -hallen werden häufig aus Stahl gefertigt. Allerdings weist Stahl als Baustoff im Brandfall einige unvermeidbare Schwächen auf. Seine mechanischen Eigenschaften, wie Streckgrenze, Zugfestigkeit und Elastizitätsmodul, nehmen mit steigender Temperatur stark ab. Stahlkonstruktionen verlieren üblicherweise bei Temperaturen zwischen 450 und 650 °C ihre Tragfähigkeit, und es kommt zu starken Verformungen, die zum Durchbiegen von Stahlstützen und -trägern führen. Aufgrund der starken Verformung ist eine weitere Verwendung nicht mehr möglich. Die kritische Zeitdauer beträgt etwa 15 Minuten. Diese hängt auch von der Geschwindigkeit der Wärmeaufnahme des Bauteils ab.
Um die Mängel im Brandschutz zu behebenStahlkonstruktionBei der praktischen Anwendung von Materialien muss ein Brandschutzverfahren durchgeführt werden, um die Feuerwiderstandsdauer von Stahlkonstruktionen auf den in den Konstruktionsnormen festgelegten Grenzwert zu erhöhen. Es gibt verschiedene Maßnahmen, um zu verhindern, dass sich die Stahlkonstruktion im Brandfall schnell erhitzt und dadurch verformt oder einstürzt. Entscheidend ist die Anwendung unterschiedlicher Methoden je nach Situation. Beispielsweise kann die Verwendung von Wärmedämmung und feuerfesten Materialien, um die Flammen direkt an der Stahlkonstruktion abzuschirmen und so die Wärmeübertragung zu verlangsamen. Dadurch werden der Temperaturanstieg der Stahlkonstruktion und die Zeit bis zur Festigkeitsminderung verzögert. Unabhängig von der gewählten Methode bleibt das Prinzip jedoch dasselbe. Im Folgenden werden die Brandschutzmaßnahmen für verschiedene Stahlkonstruktionen vorgestellt.
1. Außenverkleidung. Hierbei wird die Stahlkonstruktion mit einer Außenverkleidung versehen, die entweder vor Ort gegossen oder gespritzt wird. Die vor Ort gegossene Massivbetonverkleidung wird üblicherweise mit Drahtgitter oder Stahlbewehrung verstärkt, um Schwindrisse zu minimieren und die Festigkeit der Außenhülle zu gewährleisten. Beim Spritzverfahren wird auf der Baustelle eine Sandschicht auf die Stahlkonstruktion aufgetragen, um eine Schutzschicht zu bilden. Die Sandschicht kann aus Kalkzement oder Gipsmörtel bestehen oder mit Perlit oder Asbest vermischt sein. Alternativ kann die Außenverkleidung auch aus vorgefertigten Paneelen aus Perlit, Asbest, Gips oder Asbestzement und Leichtbeton hergestellt werden, die mit Klebstoffen, Nägeln und Schrauben an der Stahlkonstruktion befestigt werden.
2. Wasserfüllung (Wassermantel). Die Füllung der Hohlstahlkonstruktion mit Wasser bietet den wirksamsten Brandschutz. Dadurch bleibt die Stahlkonstruktion im Brandfall kühl, und das Wasser zirkuliert innerhalb der Konstruktion und entzieht dem erhitzten Material Wärme. Das erwärmte Wasser kann nach dem Abkühlen wiederverwendet oder durch kaltes Wasser ersetzt werden.
3. Abschirmung. Die Stahlkonstruktion wird in eine Wand oder Decke aus feuerfestem Material eingelassen, oder die Bauteile werden in den Zwischenraum zweier Wände eingeschlossen. Der Brandschutz kann so mit geringem oder gar keinem zusätzlichen feuerfesten Material erreicht werden. Dies ist eine der wirtschaftlichsten Brandschutzmethoden.
4. Dehnungsmaterial. Die Stahlkonstruktion wird mit einer feuerfesten Beschichtung versehen, um die Bauteile zu schützen. Dieses Verfahren bietet die Vorteile eines guten Feuerschutzes und einer guten Wärmedämmung. Die Konstruktion ist nicht durch die geometrische Form der Stahlkonstruktion eingeschränkt. Es zählt zu den modernen, fortschrittlichen Brandschutzmaßnahmen.
Derzeit gibt es immer mehr Hochhäuser in Stahlbauweise, insbesondere einige Superhochhäuser, die Stahlkonstruktionen in großem Umfang nutzen. Bei einem Brand in einem Hochhaus lässt sich das Feuer nicht innerhalb kurzer Zeit löschen. Daher ist es notwendig, den Brandschutz der Baumaterialien bereits in der Gebäudeplanung zu verbessern, um die Feuerwiderstandsfähigkeit zu erhöhen und geeignete Notfallmaßnahmen für das Gebäude zu entwickeln, um die Zahl der Opfer und Sachschäden zu minimieren.
Veröffentlichungsdatum: 14. August 2023