Brandschutznachweis Holz

Brandschutznachweis Holz
FRILO Software GmbH
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04.04.2016
Brandschutznachweis Holz
Brandschutznachweis Holz
Diese Dokumentation bezieht sich auf den in unseren Dach- und Holzprogrammen D10, HO1, HO4 und
HO11 verwendeten Brandschutznachweis.
Inhaltsverzeichnis
Brandschutznachweis DIN 4102-22, EN 1995-1-2 - Grundlagen
4
Brandschutznachweis nach DIN 4102-4 - Grundlagen
6
Literatur
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FRILO Software GmbH
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Brandschutznachweis Holz
Brandschutznachweis DIN 4102-22, EN 1995-1-2 - Grundlagen
(für DIN 1052:2004, EN 1995:2008)
Als konstante Abbrandgeschwindigkeiten sind für
Nadelhölzer (Rho >= 290 kg/m³) v = 0,8 [mm/min], für
Brettschichthölzer (Rho >= 290 kg/m³) v = 0,7 [mm/min] und für
Laubhölzer (Rho < 450 kg/m³) v = 0,7 [mm/min] für
Laubhölzer (Rho >= 450 kg/m³) v = 0,5 [mm/min] (EN5 v = 0,55 [mm/min]) empfohlen.
Es ist zu beachten, dass die Abbrandgeschwindigkeiten von der Feuchte, der Dichte, der
Querschnittsform, der Brandbeanspruchung und der Holzbeschaffenheit beeinflusst werden.
Die Abbrandraten für Holzwerkstoffe sind nach Zulassung zu wählen oder aufgrund von Normvorgaben
(EN5 4.4.2) zu bestimmen.
Mit den Abbränden wird die seitenbezogene Brandbeanspruchung bewertet:
Beispiele zur Darstellung der Brandbeanspruchung: (mit Querschnitt Breite = b, Höhe = h)
1-seitig:
== z.B. 0  b, 1  h brandbeansprucht
2-seitig:
== z.B. 1  b, 1  h brandbeansprucht
3-seitig:
== z.B. 2  b, 1  h brandbeansprucht
4-seitig:
== z.B. 2  b, 2  h brandbeansprucht
Es gelten folgende Beziehungen für Festigkeiten/Steifigkeiten:
f(c,t,m)d
= kmod,f i ◊ k f i
Emod,d,f i
= kmod,f i ◊ k f i
Gmod,d,f i
= kmod,f i ◊ k fi
f(c,t,m) k
g M,fi
E0,05
g M,f i
fak ◊ G05
mit fak = 2/3 bei VH; fak = 1 bei BSH
g M,fi
kmod,f i (m) = 1 -
1 ◊ Ur
1 ◊ Ur
(EN5 kmod,f i (m) = 1 ) für Biegung
225 ◊ A r
220 ◊ A r
kmod,fi (c) = 1 -
1 ◊ Ur
für Druck
125 ◊ Ar
kmod,f i (t,Emod)
=1-
1 ◊ Ur
333 ◊ A r
(EN5: kmod,f i (t,Emod)
=1-
1 ◊ Ur
) für Zug, Steifigkeiten
300 ◊ A r
kfi
= 1,25 für Vollhölzer NH, LH
kfi
= 1,15 für Brettschichthölzer BS, Holzwerkstoffplatten
kfi
= 1,10 für Furnierschichthölzer (Kerto)
Ar
= Fläche [m²] und U r = Umfang [m] des Restquerschnitts
M,fi
= 1,00 Teilsicherheitsbeiwert für Material
Nach ÖNORM B 1995-1-2:2008 ist das oben beschriebene Verfahren nicht erlaubt. Es ist das
ungünstigere Rechenverfahren mit reduziertem Querschnitt vorgeschrieben.
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Software für Statik und Tragwerksplanung
Brandschutznachweis Holz
Nachweis für Normalkraft und Momentenbeanspruchung
Die Nachweise für Biegung, Biegezug und Biegedruck sowie die Stabilitätsnachweise werden analog zu
den Ausführungen der DIN 1052:2004/2008 bzw. EN 1995 geführt – unter Berücksichtigung des
verbleibenden Restquerschnittes und der Abnahme der Festigkeits- und Steifigkeitswerte. Das zugrunde
liegende statische System darf sich während der Beflammung nicht ändern.
Ist die Normalspannung für den Brandschutz maßgebend, dann werden folgende Ergebnisse
ausgegeben:
tF
Abbranddauer in [min] oder alternativ
F30 B, R30
Brandschutzklasse, wenn tF = 30 min oder 60 min oder 90 min ist.
Abbrand
dokumentiert verkürzt das Abbrandverhalten der Oberflächen

Brandspannung; Vergleich vorhandene Normalspannung zu zulässiger Spannung;
Druckspannung hat negatives Vorzeichen.
min b/h
erforderlicher Mindestquerschnitt für die Abbranddauer
Nachweis für Querkraftbeanspruchung (DIN 4102-4/-22 5.5.2.4)
Nach DIN 4102-4 ist für stabförmige Bauteile auch die Untersuchung der Brandtragfähigkeit unter
Schubbeanspruchung notwendig. Dies geschah bisher entsprechend der vereinfachten
Bedingungsgleichung (11l) bzw. (11). Der Nachweis wird jetzt entsprechend der Ausführung im
Brandschutz Handbuch /1/ auf den Grenzzustand des statischen Vergleichswertes bezogen. Der
Rechenansatz wird bei DIN 1052:2004/2008 und EN 1995 angewendet.
Schubfestigkeit im Brandfalle
fv,fi = fv,d ◊
Schubspannung im Brandfalle
t fi = t ,d ◊
Ausnutzung Schub im Brandfalle
hfi =
t ,d
◊
k fi ◊ g M
kmod
by ◊ dz
b y,fi ◊ dz,fi
by ◊ dz
fv,d b y,fi ◊ dz,fi
◊
◊ 0,5 ◊ g M
0,5 ◊ kmod
k fi
Für den Abbrand gelten die Festlegungen des ideellen Restquerschnitts-Verfahrens.
by, dz
Ausgangsquerschnittsdicken
byfi, dzfi
durch Abbrand reduzierte Querschnittsbreite und -höhe
fv,d
zulässige Schubfestigkeit im statischen Bemessungslastfall
,d
vorhandene Schubspannung im statischen Nachweis
f v,fi
zulässige Schubfestigkeit im Brandfall
,fi
vorhandene Schubspannung im Brandfall
Bedingung:
,fi <= 1,0
Ist die Schubspannung für den Brandschutz maßgebend, dann werden folgende Ergebnisse ausgegeben:
tF
Abbranddauer in [min] oder alternativ
F30 B, R30
Brandschutzklasse, wenn tF = 30 min oder 60 min oder 90 min ist
Abbrand
dokumentiert verkürzt das Abbrandverhalten der Oberflächen
,fi /f v,fi 
Vergleich vorhandener Schubspannung zu zulässiger Schubfestigkeit
min b/h
erforderlicher Mindestquerschnitt für die Abbranddauer
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Brandschutznachweis nach DIN 4102-4 - Grundlagen
(für DIN 1052:1988)
Als Abbrandgeschwindigkeiten sind für
Nadelhölzer v = 0,8 [mm/min], für
Schichthölzer v = 0,7 [mm/min] und für
Laubhölzer v = 0,56 [mm/min] empfohlen.
Es ist zu beachten, dass die Abbrandgeschwindigkeiten von der Feuchte, der Dichte, der
Querschnittsform, der Brandbeanspruchung und der Holzbeschaffenheit beeinflusst werden.
Mit den Abbränden wird die seitenbezogene Brandbeanspruchung bewertet:
Beispiele zur Darstellung der Brandbeanspruchung:
1-seitig:
== z.B. 0  b, 1  h brandbeansprucht
2-seitig:
== z.B. 1  b, 1  h brandbeansprucht
3-seitig:
== z.B. 2  b, 1  h brandbeansprucht
4-seitig:
== z.B. 2  b, 2  h brandbeansprucht
(mit Querschnitt Breite = b, Höhe = h)
Nachweis für Normalkraft und Momentenbeanspruchung
Faktor für die Regressionsanalyse:
a = 0,398 ◊ tF0,62
Faktor zur Berücksichtigung der Brandbeanspruchung:
für 1-, 2-seitige Brandbeanspruchung:
=0
für 3-seitige Brandbeanspruchung:
 = 0,25
für 4-seitige Brandbeanspruchung:
 = 0,4
Mittlere Temperatur für den Restquerschnitt:

= v  tF
by, dz
= vorhandene Querschnittsbreite und -höhe
= max Dicke des Abbrands
mittlere Temperatur:
Ê
ˆ
Ê Ê by ˆ (1-a)
ˆ
by ˆ Á
180 ◊d a
Ê
1-a ) ˜
(
◊ÁÁ ˜
-d
Tm = Á 1 + k ◊ ˜ ◊ Á 20 +
˜˜
by
Ë
ÁË ¯
˜¯
dz ¯
(1 - a) ◊ - d Ë 2
Á
˜
Ë
¯
2
Ist Tm > 150° C, dann ist der Nachweis nicht mehr zulässig.
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Software für Statik und Tragwerksplanung
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Die zulässigen Brandspannungen und rechnerischen Steifigkeitswerte errechnen sich nach den Formeln:
Zulässige Biegespannung:
Bf = (1,0625 - 0,003125  Tm)  3,5  DIN zul B
Zulässige Druckspannung:
Df = (1,1125 - 0,005625  Tm)  3,5  DIN zul D
Zulässige Zugspannung:
Zf = (1,025 - 0,00125  Tm)  3,5  DIN zul Z
Für Tm > 100 ist:
Zf = (1,03 - 0,004  Tm)  3,5  DIN zul Z
Für DIN-Materialien wird für die zulässige Grenzspannung der 3,5-fache Wert der zulässigen
Gebrauchsspannung angesetzt; bei Kerto der 3,0-fache Wert.
Elastizitätsmodul:
Emod = (1,0375 - 0,001875  Tm)  DIN Emod
Torsionsmodul:
Für Vollholz: Gt = Emod / 22  (0,6666666)
Für Schichtholz: Gt = Emod / 22
Biege-Druckspannungsnachweis:
für Vollholz:
Faktor = 2 / 250
iz = 0,9 ◊ (Izz / A) , iy = 0,9 ◊ (Iyy / A)
für Schichtholz:
Faktor = 1,73 / 500
iz = (Izz / A) , iy = (Iyy / A)
Ê s sky ˆ
l = max Á kz , ˜
Ë iz iy ¯
  0,1  Faktor  
Zulässige Traglastspannung bei Druck:
Ê
(1 + e ) ˆ
A = 0,5 ◊ Á bDf + p2 ◊ Emod◊
˜
l2 ¯
Ë
Ê
(1 + e ) ˆ - (A2 - p2 ◊ Emod ◊ b / l2 )
sF = 0,5 ◊ Á bDf + p2 ◊ Emod◊
Df
˜
l2 ¯
Ë
Zulässige Traglastspannung bei Zug:
 F   Zf
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Brandschutznachweis Holz
Brand-Spannungsnachweis ohne Kippen:
s=
Nx Ê My Mz ˆ sF
-Á
+
£ sF
˜◊
A x Ë Wyy Wzz ¯ bBf
Brand-Spannungsnachweis mit Kippen:
Ê My
Mz ˆ
Á W ◊K + W ◊K ˜
Ë yy By
N
zz Bz ¯ sF
s= x +
◊
£ sF
Ax
1,1
bBf
Ist die Normalspannung für den Brandschutz maßgebend, dann werden folgende Ergebnisse
ausgegeben:
tF
Abbranddauer in [min] oder alternativ
F30 B
Brandschutzklasse, wenn tF =30 min oder 60 min oder 90 min ist
Abbrand
dokumentiert verkürzt das Abbrandverhalten der Oberflächen
Tm
mittlere innere Temperatur im Restquerschnitt

Brandspannung; Vergleich vorhandene Normalspannung zu zulässiger Spannung
Druckspannung hat negatives Vorzeichen
min b/h
erforderlicher Mindestquerschnitt für die Abbranddauer
Nachweis für Querkraftbeanspruchung (DIN 4102 T4, /5/)
by, dz
Ausgangsquerschnittsdicken
bf, hf
durch Abbrand reduzierte Querschnittsbreite und -höhe
ky , kz
y/z- Mehrteiligkeit des Querschnitts
zul 
zulässige Schubspannung nach DIN 1052 (Lastfall H)
ks
Abminderungsfaktor infolge Feuchte nach DIN 1052
cal 
Schubspannung aufgrund des statischen Nachweises
zul 
= 1,5  zul   ks
vorh 
= cal   [(by  dz) / (bf  hf )]
Bedingung: (zul /vorh ) <= 1,0
Ist die Schubspannung für den Brandschutz maßgebend, dann werden folgende Ergebnisse ausgegeben:
tF
Abbranddauer in [min] oder alternativ
F30 B
Brandschutzklasse, wenn tF =30 min oder 60 min oder 90 min ist
Abbrand
dokumentiert verkürzt das Abbrandverhalten der Oberflächen
Tm
mittlerer innere Temperatur im Restquerschnitt

Vergleich vorhandene Schubspannung zu zulässiger Schubspannug
min b/h
erforderlicher Mindestquerschnitt für die Abbranddauer
Literatur
/1/
Seite 8
C. Scheer, Mandy Peter: Holz Brandschutz Handbuch; 3. Auflage. Ernst & Sohn, Berlin 2009
Software für Statik und Tragwerksplanung

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