Brandschutztechnisch sicheres Bauen im mehrgeschossigen Holzbau: Wissenstransfer durch TIMpuls Dissemination

Im Verbundforschungsvorhaben TIMpuls (2017 – 2021) wurden die erforderlichen Grundlagen zur Fortschreibung bauaufsichtlicher Brandschutzregelungen für die erweiterte Anwendung des Holzbaus auf Basis experimenteller und numerischer Untersuchungen erarbeitet. Untersucht wurden u. a. der Einfluss (anfänglich) geschützter und ungeschützter Holzbauteile auf die Branddynamik, somit deren Beitrag zur Brandentwicklung im Gebäude, Schutzzeiten von Gipsbekleidungen sowie das Nachbrandverhalten.

Das Forschungsvorhaben „TIMpuls Dissemination“ (2022 – 2024) schloss direkt an das Projekt TIM-puls an und wurde, wie schon bei TIMpuls, institutübergreifend von der TU München, der TU Braunschweig, der Hochschule Magdeburg-Stendal und dem Institut für Brand- und Katastrophenschutz Heyrothsberge bearbeitet [1]. Dabei wurden der internationale Wissensaustausch sowie der gezielte Wissenstransfer an Planer, Bauaufsichtsbehörden, Ausführende und die Feuerwehren aktiv gefördert. Der Begriff Dissemination stammt aus dem Englischen und bedeutet „Verbreitung“.

Zudem entstanden umfangreiche Lehrmaterialien, wie z. B. Foliensätze, Vorlesungsunterlagen, Muster- Modulbeschreibung, Drehbücher für Lehrvideos etc., die eine Verankerung der Projektergebnisse in die Ausbildung und Praxis für Architekten und Ingenieure ermöglichen. Alle Projektleiter wirkten bei der Überarbeitung der neuen Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an Bauteile und Außenwandbekleidungen in Holzbauweise [2] in der Projektgruppe Muster-Holzbau-Richtlinie der Fachkommission Bauaufsicht der Bauministerkonferenz mit. Dabei konnten notwendige Anpassungen u. a. auch auf Basis der „TIMpuls“-Forschungsergebnisse [3] vorgeschlagen und in die Abstimmungsgespräche eingebracht werden.

Wo finde ich die Ergebnisse?

Mit Unterstützung des Informationsvereins Holz e. V. wurde eine TIMpuls-Webseite erstellt, auf der die Ergebnisse des Forschungsvorhabens dargestellt werden. Diese gliedert sich in die Bereiche: TIMpuls Praxis (www.timpuls-praxis.info) und TIMpuls Science (www.timpuls-science.info).

TIMpuls Praxis richtet sich an Planer und Ausführende sowie Vertreter der Bauaufsichten und die Feuerwehr zur konkreten Anwendung der Ergebnisse für Bauprojekte. Zusätzlich stehen zahlreiche Lehrmaterialien, speziell für die Aus- und Weiterbildung, zur Verfügung. Die Seite TIMpuls Science beschreibt die im Projekt TIMpuls abschließend durchgeführten Realbrandversuche inklusive aller Messwerte und stellt sämtliche generierten Forschungsergebnisse nachvollziehbar und frei zugänglich zur Verfügung.

TIMpuls Praxis

Die Seite TIMpuls Praxis gibt auf ihrer Startseite einen Überblick über das allgemeine Forschungsziel des Projekts und die dort durchgeführten Untersuchungen. Bild 1 zeigt einen beispielhaften Ausschnitt der Projektwebseite, auf der sämtliche klein-, mittel- und großmaßstäblichen Brandversuche kurz und prägnant erläutert werden. Ebenfalls ist hier auch der Zugriff auf den ausführlichen TIMpuls Schlussbericht [3] zu finden.

Für den Bereich „Lehre“ wurde ein umfassendes Lehrkonzept entwickelt, das die Integration der Forschungsergebnisse zum mehrgeschossigen Holzbau in die ingenieurwissenschaftliche Ausbildung unterstützt. Dafür stehen zielgruppengerechte Lehrmaterialien zur Verfügung. Diese richten sich an Studierende des Bau- und Brandschutzingenieurwesens und umfassen Präsentationen, Begleitinformationen und Materialien für Präsenz- sowie Onlineformate (siehe bspw. Bild 2). Natürlich können die dort veröffentlichten Unterlagen auch zum Selbststudium oder zur Weiterbildung im eigenen Unternehmen genutzt werden. Weitere Unterlagen finden Sie im Abschlussbericht des Projekts [1].

WISSENSTRANSFER FÜR DIE LEHRE

Die aufbereiteten Lehrmaterialien enthalten derzeit neun Foliensätze sowie eine Übung inkl. Musterlösungen. Sie können direkt als Grundlage für Vorlesungen herangezogen werden. Weitere Materialien befinden sich noch in der finalen Bearbeitung und werden in nächster Zeit auf der Website veröffentlicht. Die veröffentlichten Unterlagen enthalten u. a. Foliensätze zu den Themen: Projektbeschreibung TIMpuls, TIMpuls Brandversuche, Einfluss geschützter und ungeschützter Holzoberflächen im Brandfall, Hintergründe zu Anschlussdetails, Nachbrandverhalten von Holzkonstruktionen (die Abkühlphase, das Ablöschen sowie das Verhalten nach dem Ablöschen) sowie Einsatzmittel für die Brandbekämpfung und Branddetektion.

WISSENSTRANSFER FÜR AUSFÜHRENDE

Der Informationsbereich für Ausführende bietet umfangreiche Erläuterungen hinsichtlich des Brandschutzes von mehrgeschossigen Holzgebäuden für konkrete Bauvorhaben. Unter den allgemeinen Themen wird Grundlagenwissen zum Holzbau, zum Brandschutz und zu den bauordnungsrechtlichen Regelungen übersichtlich erklärt. Die spezifischen Ergebnisse zu brandschutztechnisch wirksamen Bekleidungen und Hohlraumbränden durch elektrische Installationen basieren auf den in TIMpuls durchgeführten Untersuchungen und erläutern diese nachvollziehbar. Mit Blick auf die Ausführung werden konkrete Ausführungshinweise gegeben. Bild 3 zeigt beispielhaft den Seitenaufbau für Ausführende mit TIMpuls Schlussbericht Hinweisen zur Leistungsfähigkeit von Brandschutzbekleidungen. Das Ziel der Ausführungen dabei ist es, Hintergrundwissen für den Brandschutz im mehrgeschossigen Holzbau zur Verfügung zu stellen, um eine eigene Bewertung der ermittelten Ergebnisse für jeden Interessierten zu ermöglichen.

Ergänzt werden die spezifischen Planungsgrundlagen auf der Seite für die „Bauaufsicht und Planenden“. Vergleichbar zu den konstruktiven Angaben für die Ausführenden werden hier weitere Hintergründe zur brandschutztechnischen Planung angegeben. Beispielsweise zum Einfluss sichtbarer Holzoberflächen auf die Branddynamik sowie zur konkreten Ausführung brandsicherer Anschlussdetails. Alle Angaben können mithilfe der Untersuchungen aus TIMpuls belegt werden.

WISSENSTRANSFER FÜR DIE FEUERWEHR

Speziell für den abwehrenden Brandschutz hält der Seitenbereich „Feuerwehr“ detaillierte Hinweise und Empfehlungen zur Branddetektion und -bekämpfung für Holzgebäude bereit. Dabei wird genauer auf Raumbrände mit sichtbaren Holzoberflächen, Hohlraumbrände innerhalb von Holztafelbaukonstruktionen und die Brandausbreitung über die Fassade eingegangen. Die Ergebnisse beruhen neben den Untersuchungen aus TIMpuls auch auf dem Forschungsvorhaben HoBraTec [4], welches sich speziell mit der Brandbekämpfung für Gebäude in moderner Holzbauweise auseinandergesetzt hat.

TIMpuls Science

Für eine vertiefte Auseinandersetzung mit den experimentellen Grundlagen des Projekts TIMpuls bietet die Plattform „TIMpuls Science“ (www.timpuls-science.info) einen umfassenden Zugang zu den Forschungsdaten und allen Messergebnissen der abschließenden Realbrandversuche. Diese international ausgerichtete Plattform richtet sich insbesondere an all diejenigen, die die Versuchsdurchführung sowie die erhobenen Messdaten im Detail nachvollziehen und für eigene Analysen, Forschungsprojekte oder wissenschaftliche Arbeiten heranziehen wollen.

Diese Daten können zur Beantwortung weiterer brandschutztechnischer Fragestellungen weiterverwendet werden. Durch die freie Datenbereitstellung soll zudem der Aufwand für künftige Arbeiten reduziert und kostspielige Doppelforschung vermieden werden.

Die durchgeführten Realbrandversuche (vgl. Aufmacherbild) dienen u. a. als Nachweis zur Erfüllung bauordnungsrechtlich geforderten Schutzziele, wie z. B. dem Vorbeugen der Brandentstehung und Brandausbreitung sowie wirksamer Löscharbeiten. Insgesamt wurden fünf Raumbrandversuche mit durch Gipsplatten bekleidete Wand- und Deckenbauteilen sowie von Bauteilen mit Sichtholzoberflächen und eine Kombination von diesen durchgeführt. Während der einzelnen Versuche wurden jeweils zwischen 350 und 380 Thermoelemente eingesetzt, um kontinuierlich den Temperaturverlauf, die Strömungsgeschwindigkeit der Luft sowie den Masseverlust des Versuchskörpers bis zum Ende des Beobachtungszeitraums (ca. 3,5 Std. nach Versuchsbeginn und damit – je nach Versuch – etwa 2 Std. nach Ablöschen der Brandlast) zu erfassen. Zusätzlich wurde der Wasserverbrauch bei der Brandbekämpfung dokumentiert.

Ergänzend zu den Temperaturen und Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb des Raumes sowie der Fassade erfolgten Temperaturmessungen an verschiedenen Stellen innerhalb der Bauteile, hinter den brandschutztechnisch wirksamen Bekleidungen, an der Fassadenoberfläche sowie in Bauteilfugen und -anschlüssen (vgl. Bild 4).

Ein zentrales Anliegen bei der Veröffentlichung der Daten war deren intuitive und benutzerfreundliche Aufbereitung für den späteren Anwender. Hierfür wurden die bestehenden Versuchsergebnisse zur besseren Übersicht durch weitere Detail- und Verortungszeichnungen ergänzt. Sämtliche relevanten Bauteile, Anschlüsse und Messstellen – etwa in Wand-, Decken- oder Fassadenbereichen sowie im Brandraum – sind mit umfassenden Darstellungen versehen. Die daraus entwickelte Menünavigation der Webseite unterstützt insbesondere Erstnutzende bei der schnellen und strukturierten Erschließung der Versuchsdaten. Bild 4 zeigt eine Übersicht zur Menüstruktur der Seite TIMpuls Science und die beispielhafte Beschreibung der Temperaturmessstellen in der Elementfuge von Wand 1 im Versuch 2.

Literatur

[1] Schoofs, N.; Jalaeeyan, A.; Steeger, F.; Butscher, D.; Engel, T.; Winter, S.; Zehfuß, J.; Kampmeier, B. & Neske, M.: Schlussbericht zum Verbundvorhaben TIMpuls Dissemination: Wissenstransfer für ein brandschutztechnisch sicheres Bauen im mehrgeschossigen Holzbau 2025. https://doi.org/10.14459/2025md1780230

[2] Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an Bauteile und Außenwandbekleidungen in Holzbauweise 2024.

[3] Engel, T.; Brunkhorst, S.; Steeger, F.; Butscher, D.; Kurzer, C.; Werther, N.; Winter, S.; Zehfuß, J.; Kampmeier, B. & Neske, M.: Schlussbericht zum Verbundvorhaben TIMpuls – Brandschutztechnische Grundlagenuntersuchung zur Fortschreibung bauaufsichtlicher Regelungen im Hinblick auf eine erweiterte Anwendung des Holzbaus 2022. https://doi.org/10.14459/2022md1661419

[4] VDI Technologiezentrum GmbH: Optimierung der Brandbekämpfungsmethoden und -techniken für Gebäude in moderner Holzbauweise (HOBRATEC). Bundesministerium für Bildung und Forschung 2022.

Die Autoren

Nils Schoofs M.Sc., Dr.-Ing. Thomas Engel
Technische Universität München, Lehrstuhl für Holzbau und Baukonstruktion