Brandschutz bei Rohrleitungen in Holzbauteilen

Wichtige Holzbauweisen und Holzarten

Die Bandbreite moderner Holzbauweisen reicht vom klassischen Holzständer- oder Holzskelettbau über Holzrahmen- und Holztafelbau bis zu Massivholzkonstruktionen. Holz kommt immer häufiger beim mehrgeschossigen Bauen zum Einsatz. Dieser Wohnbau mit 85 Wohnungen umfasst vier Baukörper mit sechs und sieben Etagen.
Bild: Kurt Hörbst

Die Holzskelettbauweise knüpft an den historischen Fachwerkbau an und verdankt ihren Namen der Konstruktion mit einem Tragskelett aus Holz. Die raumschließenden Wände sind vom Tragwerk getrennt.

Beim Holzständerbau, als Weiterentwicklung des Fachwerkbaus, reichen senkrechte Stützen, die Ständer, vom Boden bis zum Dach. Sie werden mit Holzplatten versteift und das Tragegerüst direkt auf der Baustelle aufgebaut.

Der Name Holzrahmenbau verrät, dass die Wände eines Hauses aus Holzrahmen mit senkrechten Ständern und waagerechten Riegeln dazwischen errichtet sind; im Gegensatz zum Holzständer- und Holzskelettbau mit tragenden Innenwänden.

Die Holztafelbauweise basiert auf dem Holzrahmenbau und verwendet vorgefertigte Wände aus Holztafeln.

Heute kommen bei der Massivholzbauweise meist vorgefertigte Brettsperrholzelemente (BSP) zum Einsatz. Die Bretter liegen kreuzweise übereinander (Cross Laminated Timber (CLT oder X-Lam)). Alternativ verwenden Holzbauunternehmen bei der Brettstapelbauweise parallel zueinander angeordnete, massive Brettstapel, die Nägel, Holzdübel oder Leim zusammenhalten.

Bei Zehntausenden unterschiedlichen Holzarten weltweit prägen Kiefern, Fichten, Buchen und Eichen die deutschen Wälder. Als Bauprodukt wird Holz in den unterschiedlichsten Varianten verwendet und zum Beispiel in DIN 4074 „Sortierung von Holz nach der Tragfähigkeit“ und DIN EN 338 „Bauholz für tragende Zwecke – Festigkeitsklassen“ beschrieben. Nach Form und Verarbeitungsgrad lassen sich unterscheiden:

Konstruktive Vollholzprodukte

Vollholz bezeichnet komplett aus einem Stamm gesägte Holzstücke.

Aus mindestens zwei verklebten Brettern, Bohlen oder Kanthölzer hergestelltes Balkenschichtholz.

Brettschichtholz (BS-Holz, BSH, Leimholz, Leimbinder) aus mehreren getrockneten Holzbrettern, die zu einem Balken verleimt werden.

Brettsperrholz (BSP, engl. Cross Laminated Timber (CLT oder auch X-Lam)), siehe Holzbauweisen.

Häufige Platten-, Schicht- und Sperrholzwerkstoffe aus Holz

Bei der Spanplattenherstellung werden unterschiedlich große Späne beleimt und zu plattenförmigen Werkstoffen verpresst.

Verlegeplatten (Grobspanplatten, engl. Oriented Strand / Structural Board, (OSB)-Platten) bestehen aus ausgerichteten Spänen.

Anders als bei Vollholz aus einem durchgehenden Stück Holz werden bei Massivholzplatten gleich große Holzstücke miteinander verleimt.

Ausgangsmaterial für Sperrholz sind aus Holz geschnittene Schälfurniere. Die Furniere werden kreuzweise (gesperrt) verlegt und bei hohem Druck und hohen Temperaturen gepresst.

Furnierschichtholz (LVL für engl. Laminated Veneer Lumber) unterscheidet sich vom Furniersperrholz dahingehend, dass die Furniere nicht lagenweise über Kreuz, sondern parallel verlegt werden.

Übersicht Holzarten: Die gängigsten Produkte zur Verwendung im Holzbau.
Bild: Walraven

Insbesondere die Entwicklung von Brettsperrholz (CLT) erweiterte die gestalterischen Möglichkeiten des modernen Holzbaus. Das vergleichsweise neue Vollholzprodukt wird als konstruktives Plattenelement für Wände, Decken und Dächer verwendet und kommt besonders im mehrgeschossigen Bau immer häufiger zum Einsatz.

Unter brandschutztechnischen Gesichtspunkten steht CLT anderen Baustoffen in nichts nach: Trotz seiner Einstufung als „normal entflammbar“ kann es – abhängig von Aufbau und Dicke – vergleichbare Feuerwiderstandswerte wie Beton oder Mauerwerk erreichen.

Sicherheit ist oberstes Gebot

Auch beim Bauen mit Holz steht hinter und über allem „Sicherheitsparagraph“ § 3 Satz 1 Musterbauordnung (MBO), der zugleich die am Bau Beteiligten in die Pflicht nimmt:

§ 3 Allgemeine Anforderungen MBO

Anlagen sind so anzuordnen, zu errichten, zu ändern und instand zu halten, dass die öffentliche Sicherheit und Ordnung, insbesondere Leben, Gesundheit und die natürlichen Lebensgrundlagen, nicht gefährdet werden.

So sind besonders gefordert:

anzuordnen = Tätigkeit der Architekten und Planer

zu errichten = Tätigkeit der Bauhandwerker

zu ändern = Tätigkeit aller, zum Beispiel beim Bauen im Bestand

instand zu halten = Aufgabe des Gebäudebetreibers

Satz 2 des § 3 der MBO „Dies gilt auch für die Beseitigung von Anlagen und bei der Änderung ihrer Nutzung“ ist zum Beispiel in die Bauordnung für Berlin (BauO Bln) eingeflossen: „… es ist darauf zu achten, dass bei einer Beseitigung der baulichen Anlage oder ihrer Teile die anfallenden Baustoffe und Teile des Bauwerks möglichst wiederverwendet oder recycelt werden können.“ Dieser Zusatz wird auch in weiteren Bauordnungen berücksichtigt werden. Übersicht Gebäudeklassen: Die MBO und die LBO teilen Gebäude in unterschiedliche Gebäudeklassen ein. Dabei können die Vorgaben je nach Bundesland leicht variieren. Grundsätzlich gilt: Mit zunehmender Gebäudeklasse steigen auch die Anforderungen an den Brandschutz.
Bild: Walraven

Brandverhalten und Feuerwiderstand von Holz

Holz wird sowohl auf nationaler als auch auf europäischer Ebene als brennbarer Baustoff eingestuft. Nach der deutschen Norm DIN 4102-1 gilt es als „normal entflammbar“. Die europäische Klassifizierung erfolgt nach DIN EN 13501-1 und bewertet Baustoffe anhand ihrer Brennbarkeit, Rauchentwicklung (Klassen s1, s2, s3) und Abtropfrate (Klassen d0, d1, d2). Ein höherer Wert bezeichnet dabei jeweils eine stärkere Ausprägung der betreffenden Brandnebenerscheinung. Im Holzbau verwendetes Holz beziehungsweise Holzwerkstoffe werden überwiegend der Klasse D-s2, d0 zugeordnet. Es gilt damit als normal entflammbar, mit begrenzter Rauchentwicklung und nicht brennend abtropfend.

Trotz seiner Brennbarkeit verfügt Holz über einen natürlichen Feuerwiderstand. Bei Brandeinwirkung bildet sich eine isolierende Verkohlungsschicht, die aufgrund ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit das darunterliegende Material schützt und die Tragfähigkeit über einen bestimmten Zeitraum erhält. Das gleichmäßige Abbrennen ermöglicht eine berechenbare Abbrandrate und somit eine planbare Bemessung des Feuerwiderstands von Holzbauteilen. Nachhaltig, vielseitig und zukunftsversprechend: Holz gewinnt als Baustoff zunehmend an Beliebtheit.
Bild: Kurt Hörbst

Rechtliche Grundlagen

Rechtliche Anforderungen an den Brandschutz im Holzbau sind in der Musterbauordnung (MBO) sowie in der Muster-Holzbaurichtlinie (Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an Bauteile und Außen-wandbekleidungen in Holzbauweise MHolz-lBauRL) festgelegt.

MBO

Die Musterbauordnung (Fassung November 2002, zuletzt geändert durch Beschluss der Bauministerkonferenz vom 26. / 27.9.2024) unterscheidet im § 26 Abs. 1 Baustoffe nach ihrem Brandverhalten in nichtbrennbare, schwerentflammbare und normalentflammbare. Baustoffe, die nicht mindestens normalentflammbar sind, also leichtentflammbar, sind grundsätzlich unzulässig. Obwohl Holz ein brennbarer Baustoff ist, weist die DIN 4102-1 Weichholz die Klasse B2 (normalentflammbar) und Hartholz die Klasse B1 (schwer entflammbar) zu.

Die MBO sowie die DIN 4102-2 teilen Bauteile entsprechend ihrer Feuerwiderstandsdauer in die Klassen feuerbeständig (F90), hochfeuerhemmend (F60) und feuerhemmend (F30) ein. Die Anforderungen an die Bauteile, wie sie in der MBO und den jeweiligen Landesbauordnungen (LBO) festgelegt sind, richten sich nach der Gebäudeklasse (GK). Die Einteilung der GK basiert auf der Art des Bauwerks, der Höhe, Grundfläche und Anzahl an Nutzungseinheiten (beispielsweise Wohn- oder Büroräume). Dabei können die Vorgaben je nach Bundesland leicht variieren. Grundsätzlich gilt: Mit zunehmender GK steigen auch die Anforderungen an den Brandschutz.

So gibt es bei Einfamilienhäusern (GK 1) in der Regel keine Brandschutz-Anforderungen, bei Mehrfamilienhäusern oder Bürogebäuden (≥GK 3) durchaus.

Unabhängig von den Baustoffen müssen nach §§ 27 und 31 der MBO

alle tragenden und aussteifenden Wände

beziehungsweise Stützen und Decken

eines Gebäudes im Brandfall ausreichend lange standsicher sein.

Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an Bauteile und Außenwandbekleidungen in Holzbauweise (MHolzBauRL)

In der MHolzBauRL sind die Anforderungen an Bauteile in Holzbauweise geregelt – insbesondere, was deren Feuerwiderstandsfähigkeit betrifft. Nun hat die Bauministerkonferenz im September 2024 eine Novelle angenommen. Sie soll das Bauen mit Holz künftig unter Wahrung des Brandschutzes vereinfachen.

Gebäude in Holztafelbauweise sollen jetzt auch in der Gebäudeklasse 5, also bis zur Hochhausgrenze, zugelassen werden. Allerdings muss die brandschutztechnisch wirksame Bekleidung aus nichtbrennbaren Baustoffen bestehen, wie zum Beispiel Gips- oder Gipsfaserplatten. 

Die Novellierung konkretisiert die Vorschriften zu Konstruktionen aus brennbaren vorgefertigten Bauteilen, die in mehrgeschossigen Gebäuden zum Einsatz kommen. Deren tragende, aussteifende oder raumabschließende Bauteile müssen nach § 26 Abs. 2 Satz 3 MBO feuerhemmend oder feuerbeständig sein und dürfen dennoch nach § 26 Abs. 2 Satz 4 MBO aus brennbaren Baustoffen wie zum Beispiel Holz bestehen. Auch in brennbaren Baustoffen wie Holz lassen sich Rohrdurchführungen brandschutzsicher ausführen.
Bild: Walraven

Neu unterschieden werden Holzbauweisen mit Hohlräumen (Holzrahmen- und Holztafelbauweisen) und Holzbauweisen ohne Hohlräume bzw. ohne verfüllte Hohlräume (Massivholzbauweise). Die bisher schon bekannten Regelungen über Bauteile mit brennbarem Ständerwerk und allseitiger Brandschutzbekleidung werden in der GK 4 beibehalten beziehungsweise erleichtert. Wichtig ist hierbei auch, dass die Bauteile nicht vollständig vorgefertigt werden müssen, um in den Anwendungsbereich der Holzbaurichtlinie zu fallen. Sie können auch auf der Baustelle erstellt werden.

Die MHolzBauRL konkretisiert die Anforderungen an tragende, aussteifende und / oder raumabschließende Bauteile, die gemäß MBO hochfeuerhemmend oder feuerbeständig sein müssen. Insbesondere hochfeuerhemmende Bauteile müssen eine Feuerwiderstandsdauer von mindestens 60 Minuten (F60 bzw. REI 60) erfüllen. Für feuerbeständige Bauteile (F90) im Holzbau sind darüber hinaus zusätzliche Nachweise erforderlich, die über den Anwendungsbereich der MHolzBauRL hinausgehen.

Holz ist somit grundsätzlich zulässig, aber weitere Anforderungen an den Brandschutz sind zwingend zu beachten. Je nach Bauteil oder Gebäudeklasse gelten weitere Anforderungen an Feuerbeständigkeit.

Warum sind Rohr- und Kabeldurchführungen besonders kritisch?

Durchführungen für Rohrleitungen und Kabel gelten als potenzielle Schwachstellen im Brandschutz. Bei fehlerhafter oder unzureichender Abschottung haben Rauch und Flammen die Möglichkeit sich ungehindert auszubreiten. Darüber hinaus können Rohrleitungen die schützende Verkohlungsschicht eines Holzbauteils unterbrechen und damit die statische Tragfähigkeit im Brandfall schwächen.

Ein geeignetes Abschottungssystem muss im Brandfall

Rauch- und Flammenübertritt für eine definierte Zeit verhindern,

die Tragfähigkeit des durchdrungenen Bauteils erhalten und

bei Rohrleitungen auch auf Materialausdehnung und -verformung reagieren können.

Praxisrelevante Aspekte

Bei der Anwendung von Brandschutzlösungen in Holzkonstruktionen sind einige Besonderheiten zu beachten:

Konstruktionsspezifische Lösungen: Die Auswahl des Abschottungssystems hängt stark von der jeweiligen Bauweise ab. Ob Holzrahmenbau, Massivholz oder Brettsperrholz, jede Konstruktion stellt spezifische Anforderungen an die Art und Ausführung der Abschottung.

Lagenaufbau: Bei CLT-Bauteilen ist die Dicke der ersten, der Brandseite zugewandten, Lage entscheidend für die brandschutztechnische Bewertung.

Ist sie zu dünn, kann sie im Brandfall schneller versagen und die brandschutztechnische Wirksamkeit der gesamten Konstruktion beeinträchtigen. Beispielsweise hat eine CLT-Holzwand, bestehend aus den Lagen 30x40x30 mm die Feuerwiderstandsklasse EI 90. Eine CLT-Wand mit den Lagen 20x20x20x20x20 aber nur eine Feuerwiderstandsklasse von EI 60.

Bei CLT-Decken sieht es ähnlich aus. Eine dickere, erste Lage ist brandschutztechnisch unkritischer als eine dünnere, auch wenn die Deckenstärke insgesamt gleich ist, heißt es in der Stellungnahme des Instituts für Bautechnik und Sicherheitsforschung (IBS) Linz.

„Walraven Pacifyre AWM II“ Brandschutzmanschette.
Bild: Walraven

Abstände: Die Einhaltung definierter Mindestabstände zwischen Durchführungen wie Rohren und Kabeln bestimmt wesentlich die Wirksamkeit der Brandschutzmaßnahmen. Die Abstände ermöglichen, dass sich die Abschottungssysteme im Brandfall zuverlässig aktivieren können – zum Beispiel durch das Aufschäumen intumeszierender Materialien – und ein Übergreifen von Feuer und Rauch wirksam verhindern. Sind diese konstruktiven Anforderungen eingehalten, entfalten die Brandschutzmaßnahmen ihre volle Wirkung und gewährleisten die Sicherheit im Brandfall.

Abschottungsmöglichkeiten für Rohrleitungen in Holzbauteilen

Rohr- und Kabeldurchführungen in CLT-Decken und Wänden sicher abzuschotten, erfordert geprüfte Systeme wie die „Walraven Pacifyre AWM II“ Brandschutzmanschette.
Bild: Walraven

Die brandschutztechnischen Anforderungen an Holzwände und -decken sind konstruktionsspezifisch und müssen individuell geprüft werden. Hier einige Beispiele:

Holzbalkendecken

Holzbalkendecken zählen zu den Geschossdecken und damit zur Rohdecke beziehungsweise Tragschicht. Je nach spezifischen Anforderungen und Konstruktionen gibt es für Holzbalkendecken verschiedene Abschottungssysteme. Sie ermöglichen eine sichere Durchführung von Rohrleitungen durch Holzdecken, ohne die strukturelle Integrität und den Brandschutz zu gefährden.

1. Verwendung von Brandschutzmanschetten, z. B.
„Walraven Pacifyre AWM II“

Ohne Laibung: Für größere Rohrdurchführungen geeignet und ohne zusätzliche Laibung in Holzbalkendecken integrierbar.

2. Spezielle Lösung Deckenstanzer System „SWS“

In diesem Fall kann der Anwender auf die kompletten Vorarbeiten bezüglich Ausschnitt, Auslaibung und weiterem verzichten. Mittels Kernlochbohrgerät und Adapter wird eine Edelstahlhülse in die Decke gebohrt. Nach dem Durchbruch der Decke verbleibt die Hülse als Leerrohr im Bauteil. Dann wird die Installation durchgeführt, darum eine Brandschutzmanschette gelegt und der Ringspalt versiegelt.
Diese Abschottung hat die Prüfung für 30 bzw. 60 Minuten bestanden. Eine spezielle Lösung für Holzbalkendecken ist das Deckenstanzer System „SWS“.
Bild: www.sws-radebeul.de

Eine gutachterliche Stellungnahme liegt vor. Eine Nachbelegung bei Verguss mit Brandschutzmörtel ist allerdings schwierig.

CLT-Bauteile

CLT-Bauteile wie Decken und Wände bieten durch ihre mehrlagige Konstruktion eine hohe Feuerwiderstandsfähigkeit. Hier einige spezifische Abschottungsmöglichkeiten. Diese Systeme wurden für den Einsatz in CLT-Decken und -Wänden geprüft und bieten Feuerwiderstandsklassen bis zu EI 90.

1. „Walraven Pacifyre CableTube“ Brandschutzröhre

CLT-Decke / -Wand: Diese Lösung ist speziell für die Abschottung von Kabeln und kleinen Rohren in CLT-Decken und -Wänden konzipiert.

2. „Walraven Pacifyre AWM II“-Brandschutzmanschette

CLT-Decke / -Wand: Diese Abschottungslösung eignet sich für größere Rohrdurchführungen und kann sowohl in CLT-Decken als auch in CLT-Wänden eingesetzt werden.

3. „Walraven Pacifyre NBR-plus“ Brandschutzband:

Ohne Laibung: Diese Lösung ermöglicht die Abschottung von Rohren in CLT-Wänden ohne zusätzliche Laibung.

Mit Laibung: Für erhöhte Brandschutzanforderungen kann eine Laibung hinzugefügt werden. „Pacifyre NBR-plus“ Brandschutzband.
Bild: Walraven

Zukunftsaussichten

Der Holzbau stellt den baulichen Brandschutz auch künftig vor besondere Herausforderungen und erfordert ein ausgewogenes Zusammenspiel von Gestaltung, Funktionalität, Wirtschaftlichkeit und Sicherheit. Dennoch wird die Bedeutung des Holzbaus weiter zunehmen. Nicht nur aufgrund seiner ökologischen Vorteile, sondern ebenso durch seine gestalterischen und bautechnischen Möglichkeiten. Für eine erfolgreiche Umsetzung sind insbesondere eine vorausschauende Planung und gewerkeübergreifende Zusammenarbeit entscheidend. Im Nachhinein in Holzbauteilen richtig abzuschotten kann aufwendig und kostspielig sein. Doch mit einer sorgfältigen Planung lässt sich dies verhindern. Mit der „Pacifyre Cable Tube“-Brandschutzröhre von
Walraven sind Nachbelegungen problemlos möglich.
Bild: Walraven

Die vorgestellten Systeme zeigen flexible und leistungsfähige Lösungen, die Sicherheit ebenso wie einfache Handhabung und Installation gewährleisten. Auch in brennbaren Materialien wie Holz ist hoher Brandschutz realisierbar. Mit kontinuierlicher Forschung und praxisnahen Prüfungen lassen sich die Potenziale des Holzbaus voll ausschöpfen und neue Perspektiven für das Bauen von morgen eröffnen - ohne Kompromisse beim Brandschutz.

Trotzdem ist eine enge Abstimmung mit den jeweiligen Landesbauordnungen sowie den zuständigen Brandschutzbehörden unbedingt erforderlich, besonders bei Anträgen auf Abweichungen oder bei innovativen Holzbauprojekten, die über den geregelten Anwendungsbereich hinausgehen.