Vom richtigen Einbau - Brandschutzjahrbuch

Vom richtigen Einbau von Brandschutzklappen
Vom richtigen Einbau
von Brandschutzklappen
Ing. Kurt Sobotka
Hilti Austria Ges.m.b.H. • Produktmanager Brandschutz
A-1230 Wien • Altmannsdorfer Straße 165 • PF 316
Tel. 01 / 661 01-245 • Fax Dw 380 • E-Mail: sobotka@hilti.com • www.hilti.at
Seit langem bestehende Vorschriften
- neue Bautrends - die
Herausforderung beim Einbau
von Brandschutzklappen!
Das in Österreich für den Einbau von Brandschutzklappen
- nachfolgend auch BSK genannt - noch immer gültige
und technisch verbindliche Regelwerk ist die ÖNORM M
7625 „Lüftungstechnische Anlagen - Brandschutzklappen
- Anforderungen, Prüfungen, Kennzeichnung“.
Gemäß dieser Norm hat der Einbau von BSK grundsätzlich
in massiven Wänden oder Decken mit einer Mindestbauteildicke
von 25 cm zu erfolgen. Geringere Bauteildicken
sind nur dann zulässig, wenn dafür ein entsprechender
Prüfnachweis vorgelegt werden kann.
Hinsichtlich Raumabschluss wird gefordert, dass die BSK
in voller Mauerdicke einbetoniert oder eingemörtelt wird.
Wenn man Brandschutzlösungen vor Ort auf Baustellen
näher inspiziert, wird man feststellen, dass die meisten
BSK nicht einbetoniert oder eingemörtelt sind, sondern
vielmehr weich abgeschottet sind.
Und das, obwohl die ÖNORM M 7625 ein Weichschott
nicht in Betracht zieht!
Diesem Umstand Rechnung
tragend wurde im Dezember
2000 die Vornorm ÖNORM H
6031 herausgegeben, die über
den Umfang der ÖNORM M
7625 hinaus erstmalig den
Einbau von BSK in Leichtbauwänden
(Gipskartonständerbauweise)
und die Abschottung
der BSK mittels
Weichschottsystemen regelt.
Ein Großteil der
BSK-Abschottungen
sind als so genannte
weiche Abschottungen
mittels Mineralwollplatten
und Dämmschichtbildner
bzw.
Ablationsbeschichtung
ausgeführt.
Eine wesentliche Forderung
dabei ist, dass die Lage und
Position der BSK durch allfällige
Kräfte resultierend aus
wärmebedingten Längsdehnungen
des Lüftungskanals
nicht geändert werden darf.
Harte BSK-Abschottung mittels Brandschutzmörtel
Die Tatsache, dass die heutigen Bauweisen einen klaren
Trend zu dünneren Untergründen erkennen lassen - man
denke nur an den Vormarsch des Trockenausbaus bei modernen
Bürobauten, Hotels, Krankenhäusern usw. - lassen
die Anforderungen der ÖNORM M 7625 anachronistisch
erscheinen bzw. einen normgerechten Einbau von BSK
immer seltener bewerkstelligen!
Während beim Einmörteln/Einbetonieren der BSK diese
Schubsicherheit grundsätzlich gegeben ist, muss beim
Weichschott eine entsprechende Schubsicherheit konstruktiv
hergestellt werden, um im Brandfall ein Herausfallen
des Weichschotts durch Lageveränderung der BSK zu
verhindern.
Dies kann einerseits durch Dehnungskompensation mit
Hilfe von sog. Segeltuchstutzen oder durch Kraftkompensation
mittels Fixpunktkonstruktion erreicht werden.
16

Was hält das Weichschott um
die Brandschutzklappe aus?
Hilti Austria Ges.m.b.H. hat das Thema Weichschottbelastung
durch Längsausdehnung von Lüftungsleitungen
nach der Herausgabe der Vornorm ÖNORM H6031 aufgegriffen
und im Zuge einer Weichschottprüfung die Lasteinwirkung
mitgeprüft.
Ausgegangen ist man dabei von einer Kombischottprüfung,
d.h. gleichzeitige Durchführung von Kabeln, brennbaren
und nicht-brennbaren Rohren sowie Brandschutzklappen
durch eine 100 mm starke Gipskartonständerwand.
Die BSK wurde mittels Hilti
BSK-Befestigungswinkeln und
einer von Hilti ausgelegten
Schrägabstützung aus Gewindestangen
„starr“ im Sinne der
H6031 mit dem tragenden
Untergrund, einer überkragenden
Massivdecke befestigt.
Mittels hydraulischem Testgerät
wurde eine definierte Kraft von
2,0 kN axial in die Brandschutzklappe
eingeleitet, die über die
gesamte Dauer des Brandversuches
(90 Minuten) auf die starre
Befestigung einwirkte.
2,0 kN Zuglast axial in den Lüftungskanal über
90 Minuten eingeleitet zur Überprüfung der starren
Befestigung der BSK während des Brandversuches.
Die Konstruktion hat über die gesamte Versuchsdauer der
definierten Last standgehalten und somit konnte erstmals
ein Prüfergebnis erzielt werden, worin sowohl die Anforderungen
der ÖNORMEN B3800-2 bzw. B3836 als auch
die Forderung der Vornorm ÖNORM H6031 nach einer
starren Befestigung Berücksichtigung fanden. (Gutachtliche
Stellungnahme IBS-Linz, Akten-Nr. 03121803-1
vom 22. 1. 2003).
Es muss jedoch angemerkt werden, dass die Lastannahme
von 2,0 kN (Größe Lüftungskanal/BSK 300 x 200 mm) in
Ermangelung an Erfahrungen aus Versuchen und Berechnungen
als „realistisch“ angenommen wurde - ohne dafür
einen wirklichen Nachweis erbringen zu können.
Wie groß sind die auf die
BSK wirkenden Schubkräfte
nun wirklich?
Die zunehmende Sensibilisierung des Themas „sichere
Befestigung von BSK bei gleichzeitiger weicher Abschottung“
ließ bei allen beteiligten Personen, insbesonders bei
jenen, die mit der Ausarbeitung der H6031 befasst sind, die
Frage aufkommen, „Wie starr muss die Befestigung
nun wirklich sein oder wie groß sind die auf die BSK einwirkenden
Längskräfte nun tatsächlich im Brandfall?“
Dies hat die Firma Hilti Austria Ges.m.b.H. und die Versuchs-
und Forschungsanstalt der Stadt Wien - MA 39 -
VFA dazu bewogen,gemeinsam einen Grundlagen-Brandversuch
mit der Zielsetzung durchzuführen, die gewonnenen
Erkenntnisse der Fachwelt zur Verfügung zu stellen
und allfällige neue Rückschlüsse normativ weiter zu bearbeiten.
In diesem Sinne fanden zwei Brandversuche im November
2004 bzw. Februar 2005 bei der MA 39 - VFA unter
Beisein von Mitgliedern des Normungsausschusses, Sachverständigen,
Vertretern von Prüfanstalten, BSK-Herstellern
und ausführenden Lüftungsfirmen statt, die zu erstaunlichen
Erkenntnissen führen sollten.
Grundsätzlich waren die Versuche so aufgebaut, dass
runde und eckige Lüftungsrohre/-kanäle (Größen von
DN 100 bis 1.200 x 800 mm) über die gesamte Ofenbreite
so geführt wurden, dass sie abgestützt an der Ofeninnenwand
über die gesamte Breite des Ofens durch eine große
Öffnung in der gegenüberliegenden Wand hindurchgeführt
wurden.
Restöffnungen und Kanalquerschnitte beim Ofenaustritt
wurden mittels Hilti-Weichschottsystemen CP671 bzw.
CP673 abgeschottet.
Fixe Einspannungen an der Gegenwand und eine ausreichende
Anzahl von Abstützungen/Auflagerungen im
Ofen stellten sicher, dass ein Durchhängen oder Ausweichen
(Knicken) der Lüftungsleitungen infolge der
hitzebedingten Ausdehnung vermieden wird („worst
case scenario“).
17
Vorbeugender BRANDSCHUTZ

Vom richtigen Einbau von Brandschutzklappen
Daraus muss abgeleitet werden, dass unter Hitzeeinwirkung
mit einer Längenänderung des Lüftungskanales
von ca. 10 mm pro Laufmeter Lüftungskanal (1 %) zu rechnen
ist. Die max. auftretenden Schubkräfte waren abhängig
von der Größe des Lüftungsrohres/-kanals und lagen
zwischen einigen wenigen kN bis max. 9,5 kN beim
größten Kanal 1.200 x 800 mm! Zu erwähnen ist, dass die
maximal auftretenden Kräfte bereits nach zehn Minuten
erreicht wurden.
Aus den Ergebnissen der beiden Versuche muss in jedem
Fall der Schluss gezogen werden, dass die Funktion der
BSK in Weichschotts nur dann sichergestellt werden kann,
wenn eine ausreichende Dehnungs- oder Kraftkompensation
vorgesehen wird!
Lüftungskanäle/Spirorohre mit Stützkonstruktion im Ofen
Höchste Sicherheit durch
geprüfte Lösungen von starren
BSK-Befestigungen von Hilti!
Hilti Austria Ges.m.b.H. hat die Erkenntnisse aus dem
ersten Brandversuch beim IBS Linz und den beiden
Grundlagen-Brandversuchen bei der MA 39 VFA zusammengeführt
und zum Anlass genommen, neue
Lösungen für starre BSK-Befestigungen im Sinne der
H 6031 zu entwickeln.
Ansicht der Lüftungsleitungen inklusive Weichschott
An der Stelle, wo die Lüftungsrohre/-kanäle aus dem Ofen
austraten, wurden Längsdehnung und mittels Kraftmessdosen
die auftretenden Kräfte gemessen (Temperatureinwirkung
im Ofen gemäß EN 1363).
Neueste Versuchserkenntnisse
führen zu einem
Umdenken hinsichtlich
BSK-Befestigungen!
Praktisch an allen eingebauten Lüftungskanälen und -rohren
wurden thermisch bedingte Längsausdehnungen am
freien Ende von 40 bis 45 mm gemessen.
18

Die Ausführung der Befestigung hängt von der Größe der
BSK und von der Abhängelänge (Abstand zwischen Bauteil
und BSK) ab.
Sichergestellt ist, dass es für alle Arten und Größen von
Brandschutzklappen - rund oder eckig - von Hilti eine
technisch optimale und wirtschaftliche Lösung gibt!
Für die Beantwortung von Fragen im Zusammenhang mit
Brandschutzklappenbefestigungen steht Ihnen das Hilti-
Engineering-Team jederzeit zur Verfügung.
Ihre Rufnummer zum Nulltarif:
0800 / 81 81 00
Selbstverständlich können Sie sich auch über das Internet
informieren bzw. die gewünschten Dokumentationsunterlagen
downloaden unter: www.hilti.at.
Vorbeugender BRANDSCHUTZ
19

Vorbeugender Brandschutz:
Kabelanlagen mit integriertem Funktionserhalt
nach ÖNorm DIN 4102-12
Gebäude mit besonderen Anforderungen sind in der Regel mit sicherheitsrelevanten
Anlagen ausgestattet, die im Falle eines Brandes
über einen angemessenen Zeitraum funktionstüchtig bleiben
müssen. Ein zentrales Thema in diesem Zusammenhang ist der Funktionserhalt
der Kabelanlage, über die diese Anlagen mit Strom versorgt
werden. Denn nur geprüfte Kabel in Verbindung mit zugelassenen
Schellen oder Tragevorrichtungen gewährleisten, dass angeschlossene
Sicherheitseinrichtungen über den geforderten Zeitraum
auch funktionstüchtig bleiben. Wo auch immer in den Vorschriften
von Funktionserhalt die Rede ist, gelten die Anforderungen an
Kabelanlagen, wie sie in der ÖNorm DIN 4102-12 festgelegt sind.
Da die baurechtlichen Vorschriften und Normen in Österreich von Bundesland
zu Bundesland variieren, sind Planer und Installateure dazu gezwungen, sich
die jeweiligen Bestimmungen anzueignen, in denen sie ein Bauvorhaben durchführen.
Länder wie das Burgenland, die Steiermark und Vorarlberg verfügen
zum Beispiel über ein Baugesetz. Andere Länder wie Niederösterreich und
Tirol, aber auch zum Beispiel die Stadt Wien, besitzen eine Bauordnung. In Salzburg
kommen parallel mehrere Gesetze zur Anwendung: Das Bebauungsgrundlagengesetz,
das Baupolizeigesetz, das Bautechnikgesetz und andere.
Funktionserhalt
Anders als zum Beispiel in Deutschland, wo in den landesbaurechtlichen Vorschriften
(Leitungsanlagenrichtlinie, LAR) ein Funktionserhalt von 30 Minuten
für elektrische Anlagen, die zur Evakuierung von Menschen und Tieren benötigt
werden, und von 90 Minuten für Brandbekämpfungsanlagen gefordert ist,
stellt sich das Bild hierzulande sehr uneinheitlich dar. Dem Leitungsbauer bleibt
lediglich festzustellen, welche Hinweise auf die jeweiligen Sicherheitsforderungen
für die Errichtung elektrischer Anlagen in den Ausschreibungsbedingungen
und in den Auflagen der Baugenehmigungen und Brandschutzkonzepte
enthalten sind. Wenn ein Funktionserhalt gefordert ist, dann gelten
automatisch die Anforderungen der ÖNorm DIN 1402-12.
Prüfung nach DIN 4102-12
Der seit Januar 1991 vorliegende Teil 12 der DIN 4102 beschreibt die Anforderungen,
Prüfungen und Maßnahmen zur Erzielung des Funktionserhaltes
von elektrischen Kabelanlagen im Brandfall. Diese Norm ermöglicht somit die
Prüfung einer kompletten Kabelanlage unter praxisgerechten Bedingungen.
Dazu gehören Starkstromkabel, isolierte Starkstromleitungen, Installationskabel
und Installationsleitungen für Fernmelde- und Informationsverarbeitungsanlagen
und - nicht zuletzt - die dazu gehörigen Verbindungselemente,
Tragevorrichtungen und Halterungen. Gerade die „Kleinteile“, zum Beispiel
brandschutztechnisch geprüfte Dübel und Schrauben, spielen in diesem Zusammenhang
eine wichtige Rolle. Denn jede Kabelanlage kann nur so gut sein
wie ihr schwächstes Glied. Geprüft wird grundsätzlich in einem Brandofen bei
einem zugelassenen staatlichen Materialprüfungsamt (Bild 1).
Der Nachweis des Funktionserhalts von elektrischen Kabelanlagen erfolgt
durch ein entsprechendes „Allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis“ (ABP),
das die Hersteller seitens der staatlich anerkannten Prüfanstalten erhalten.
Dieses ABP beschreibt die Anzahl und Typen der geprüften Kabel, die Befestigungen
und Tragekonstruktionen und deren mechanisches Verhalten. Selbstverständlich
muss das ABP die Klassifizierung des Funktionserhaltes der Kabelanlage
und eine zusammenfassende Beurteilung enthalten. Dadurch erhält
der Installateur der Kabelanlage die Sicherheit, dass es sich hier um ein von
der Bauaufsicht anerkanntes Verfahren handelt. Die im ABP beschriebenen
Einzelheiten sind bei der Anwendung in der Praxis genau einzuhalten. Dazu
zählen zum Beispiel auch die Aufbaubeschreibung und die Angaben zur maximalen
Belastbarkeit der Tragekonstruktion. Eine Zulassung die nur als Prüfzeugnis
oder Prüfbericht oder Prüfbescheinigung betitelt ist, gilt dagegen nicht
als Verwendungsnachweis.
Mit der Ausgabe des Entwurfs der DIN 4102-12 vom Februar 1995 und dessen
Einführung im November 1998 liegt eine überarbeitete Fassung vor. Diese
definiert zur Vereinfachung der Prüfprozedere Standard-Tragekonstruktionen,
die aber nur begrenzte Verlegevarianten zulassen. Daher hat die Firma
Dätwyler sich die Mühe gemacht, auch andere Befestigungsvarianten prüfen
zu lassen, die ebenfalls eingesetzt werden können.
In der Praxis werden am häufigsten Kabelanlagen mit integriertem Funktionserhalt
eingesetzt. Die Prüfvorschrift der ÖNorm DIN 4102-12 sieht auch
Kanäle und Schächte, Schienenverteilersysteme sowie Verfahren der Beschichtung
und Bekleidung in Verbindung mit „normalen Kabeln“ für den Funktionserhalt
vor. Kanäle, Schächte und Schienenverteilersysteme sind in der Anwendung
jedoch sehr platz- und montageintensiv. Beschichtungen und Verkleidungen
haben sich bisher als unrealistisch für den Funktionserhalt erwiesen.
Es kann in diesem Zusammenhang nicht oft genug darauf hingewiesen werden,
dass Kabel, die nur auf ihren Isolationserhalt nach ÖNorm EN 50200 und
50362 beziehungsweise DIN VDE 0472-814 geprüft sind, nicht die Forderungen
nach Funktionserhalt erfüllen. Denn nach dieser Norm wird nur ein kurzes
Kabelstück ohne jede Befestigung oder Halterung bezüglich der Kurzschlussfestigkeit
unter Flammeneinwirkung geprüft.
Prüfung von Kabelanlagen im Brandofen nach DIN 4102-12
mit verschiedenen Verlegetechniken: links vorher, rechts nachher (Bild: Dätwyler)
Die neuen, dünneren Keram-Sicherheitskabel
aus der Pyrofil-Produktfamilie (Bild: Dätwyler)
20

Verlegetechniken
Für Installateure ist im Zusammenhang mit den bauaufsichtlichen Prüfzeugnissen
interessant, dass nach ÖNorm DIN 4102-12 nur die horizontale Verlegung
geprüft wird. Tatsächlich werden im Mittel aller Strecken 90 Prozent der
Sicherheitskabel horizontal verlegt. Hier kommen verschiedenste Standard-
Verlegetechniken zur Anwendung (s. Tabelle unten). Dabei sind für den Installateur
vor allem zwei Faktoren von Bedeutung: Den vorhandenen Platz optimal
auszunutzen und das zulässige Höchstgewicht der Kabelhalterungen und
-trassen einzuhalten.
Aus diesem Grund kann es durchaus sinnvoll sein, Sicherheitskabel mit reduzierten
Kabeldurchmessern einzusetzen (Bild 2). Die reduzierten Durchmesser
erlauben eine komfortablere Verlegung und vereinfachen das Handling bei
der Montage. Auf diese Weise können heute die Kabelverlegesysteme in den
unteren Querschnittsbereichen mit bis zu 30 Prozent mehr Kabel belegt werden.
Die Verlegung selbst vereinfacht sich durch ihr geringeres Gewicht und ihre
engeren Biegeradien. Da diese neue Generation dünner Sicherheitskabel
keine stützenden Bandierungen benötigt, lassen sie sich außerdem bei Kabelanschlussarbeiten
ebenso leicht vorbereiten wie „normale“ Starkstromkabel.
Darüber hinaus sind sie so leicht, dass bei geprüften Verlegesystemen die Befestigungsabstände
und Belastbarkeiten auch ohne stützende Glasseidebandierungen
verdoppelt werden konnten. Beim Einsatz dieser Kabel mit den Kabeltragsystemen
fast aller namhaften Hersteller können doppelte Lasten installiert
werden, ohne zusätzliche Kabelrinnen zu montieren.
Die Prüfergebnisse der horizontalen Verlegung sind auch auf die vertikale beziehungsweise
schräge Verlegung übertragbar, allerdings nur bei der Verlegung
einzelner Kabel mit Einzelschellen. Alternativ dazu kann - so die Norm -
auch mit geprüften Bügelschellen verlegt werden, wobei der „Abstand der Bügelschellen
dem Abstand der Einzelverlegung mit Einzelschellen“ entsprechen
muss. Um diese stark eingeschränkte Verlegetechnik zu erweitern, ist es sinnvoll,
dass einzelne Hersteller ihre Systeme auf möglichst viele Techniken prüfen
lassen. Für Dätwylers Pyrosys-System liegt zum Beispiel auch ein „Allgemeines
bauaufsichtliches Prüfzeugnis“ für die Bündel- und Unterputzverlegung
vor. Installateure können auch Bündel von bis zu drei Kabeln vertikal
mit Schellen oder die Kabel unter Putz verlegen. Das ermöglicht es ihnen wiederum,
Platz und Verlegematerial zu sparen und ihren Montageaufwand auf
ein Minimum zu reduzieren. Für die durchgehende vertikale Verlegung der Kabel,
zum Beispiel bei einer Steigetrasse, ist allerdings darauf zu achten, dass
eine wirksame Unterstützung im Abstand von maximal 3,5 Metern - etwa mit
einer wirksamen Unterstützungsmaßnahme (WUM) - erfolgt, um ein Abrutschen
der Kabelanlage im Brandfall zu verhindern (Bild 3). Bei einzelnen Kabeln
und ausreichenden Platzverhältnissen kann die wirksame Unterstützung
auch durch eine mäanderförmige Verlegung erfolgen.
Die wirksame Unterstützungsmaßnahme Pyrosys WUM für
die vertikale Verlegung gemäß DIN 4102-12 (Bild: Dätwyler)
Bei der vertikalen Verlegung ist weiterhin zu beachten, dass die Kabel im Übergangsbereich
von vertikal zu horizontal unterstützt werden müssen, um ein
Abknicken zu verhindern.
Dokumentation
Der Elektroinstallateur, der die Maßnahme zum Funktionserhalt der Kabelanlage
herstellt, ist dazu verpflichtet, für jedes Bauvorhaben eine Übereinstimmungserklärung
(Anlage 1 eines „Allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnisses“)
auszustellen und dem Bauherren zu übergeben. Damit bestätigt er,
dass die von ihm ausgeführte Maßnahme den Bestimmungen des allgemeinen
bauaufsichtlichen Prüfzeugnisses entspricht. Zudem muss er die Kabelanlage
mit einem Schild, das seinen Namen, die Bezeichnung der Kabelanlage laut
Prüfzeugnis, die Funktionserhaltsklasse, die Prüfzeugnisnummer und das Herstellungsjahr
enthält, dauerhaft kennzeichnen.
Halogenfreie Kabel
Neben dem Funktionserhalt spielt das Thema Halogenfreiheit beim vorbeugenden
Brandschutz eine entscheidende Rolle. Denn die Sicherheit eines Gebäudes
im Brandfall hängt auch davon ab, dass Fluchtwege nicht durch dichten
Rauch brennender PVC-Kabel verqualmt sind, die zudem korrosive Gase
absondern, dass Kabelanlagen sich nicht als Zündschnüre auswirken und damit
wesentlich zum Brandgeschehen beitragen. Sicherheitskabel mit integriertem
Funktionserhalt sollten deshalb grundsätzlich aus halogenfreien
Werkstoffen gefertigt, schwer entflammbar und raucharm sein und eine geringe
Brandfortleitung aufweisen. Für diese besonderen Eigenschaften sei hier
auf die entsprechenden ÖNormen verwiesen.
Kabel+Systeme GmbH
Tenschertstraße 8, 1230 Wien
Tel.: 01-810 16 41-0
E-Mail: b.rauscher@daetwyler.net
Homepage: www.daetwyler.net
AUTOR: Ing. Bernhard Rauscher, Vertriebsbeauftragter,
Dätwyler Kabel+Systeme GmbH, Wien
Grenzwerte für die Standard-Verlegetechniken gemäß DIN 4102-12 (Tabelle: Dätwyler)
21