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TECHNIK - 21. April 2021

Historische Bauteile

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(Brand-)Einsätze in historischen Bauten sollten vermieden werden. Es wird Kulturgut vernichtet, und sie stellen besondere Herausforderungen an die Einsatzleiter und -kräfte. Fachplaner versuchen, bei Baumaßnahmen das Schutzniveau so gut wie möglich den heutigen Regelungen anzupassen. Eine Situationsbeschreibung anhand einiger typischer Bauteile.


Erschienen in: FEUERWEHR Ausgabe 3/2021

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Bei der Bewertung historischer Bauteile steht häufig die Frage „Brandschutz contra Denkmalschutz“ im Raum. Zwei bauordnungsrechtliche Anforderungen, wie sie unterschiedlicher kaum sein könnten.

Immer noch glauben viele Fachleute, ein Denkmal müsse zwangsläufig alt sein. Dies ist nicht immer der Fall. Selbstverständlich zählen zu den Denkmälern sehr viele und vorwiegend alte Gebäude. Doch auch Gebäude, die noch kein halbes Jahrhundert alt sind, können aufgrund ihrer Bauart, Form, Nutzung oder allein wegen ihres Erbauers den Status der Denkmalwürdigkeit erhalten. Wenn die Denkmalwürdigkeit eines Objekts erfordert, diese Besonderheit möglichst unverändert zu erhalten, kollidiert das häufig mit den modernen bauordnungsrechtlichen Anforderungen, die aufgrund der veränderten oder angepassten Rechtslage an das Gebäude gestellt sind. Das Überstülpen der Anforderungen aus den aktuellen Bauordnungen auf einen alten oder unverändert zu erhaltenden Baukörper führt zwangsläufig zu Konflikten zwischen der Erreichung der brandschutztechnischen Anforderungen und dem Denkmalschutz. Dabei gewinnen nicht immer die vermeintlich höher geglaubten Anforderungen des Brandschutzes. Häufig wird die Wertigkeit des Denkmalschutzes so hoch angesetzt, dass Einschränkungen im Bereich des Brandschutzes gestattet werden. Dies erlaubt die besondere Gratwanderung als Balanceakt zwischen den Disziplinen Brandschutz und Denkmalschutz.

Das Schutzziel „Brandsicherheit“

Die Brandsicherheit ist eine der wichtigsten Zielsetzungen bei der Prävention. Der Brandschutz in Denkmälern sollte erreichen, dass Brände mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden können, die Feuer- und Rauchausbreitung und damit die Kulturgutzerstörung verhindert wird, Personen ohne große Behinderungen gerettet werden und Löscharbeiten sowie die Kulturgutbergung wirksam durchgeführt werden können. Kulturbauten und Denkmälern wohnen einige permanente Gefährdungspotenziale inne:

  • Unwiederbringliche Zerstörung: Feuer und Brandrauch gefährden Baudenkmäler besonders, da sowohl Brände als auch Löscharbeiten die Originalsubstanz meist (vollständig) zerstören.
  • Leichte Brandentstehung: Die Originalsubstanz von Denkmälern begünstigt die Brandentstehung und insbesondere die -ausbreitung; die für Denkmäler oft typische, brennbare Ausführung und Ausstattung sowie nicht betriebssichere Haustechnik erhöhen wesentlich die Brandentstehungsgefahr. Die Brandverbreitungsgefahr ist insbesondere durch Holzteile, Hohlräume, unverschlossene Durchbrüche und ausgedehnte Bauteile groß. Ein Problem ist die hohe Gefahr der Brandausbreitung über die Dächer: ausgetrocknete und hohe Holzdachstühle und Turmdächer sind für Feuerwehren mit dem Löschstrahl oft nicht erreichbar.
  • Intensive Nutzung: Die Nutzung von Denkmälern ist heute im Vergleich zu ihrer ursprünglichen Verwendung oft sehr intensiv.
  • Unzureichende Rettungswege: Diese sind oft nicht ausreichend gesichert; repräsentative Treppenanlagen oder Holztreppen sind von den Geschossen nicht abgetrennt, der zweite Rettungsweg in Form einer weiteren Treppe oder zumindest eines geeigneten Fensters ist meist nicht vorhanden. Ausgänge sind aus verschiedenen Gründen abgeschlossen.
  • Mangelnde Vorgaben oder Durchsetzungsmöglichkeiten: Für den direkten und wirksamen Schutz des Kulturguts vor Feuer und Rauch fehlen in vielen Bauten, einschließlich jener aus der UNESCOWeltkulturerbeliste, geeignete Brandschutzeinrichtungen.2

Grundlagen der Bewertung historischer Bauteile

Für ältere Baustoffe existieren kaum gesicherte Erkenntnisse über den Feuerwiderstand, wie nach heutiger Norm bemessen. Das Arbeiten mit alten Bauteilen erfordert umfangreiches Wissen im Bereich der Materialeigenschaften, der Wärmeleitung innerhalb von Baustoffen und der Grenzen, bei denen ein Baustoff oder eine Baustoffkombination versagt. Um einen Vergleich mit heutigen Bauarten herstellen zu können, müssen die alten Maße in die heutigen Einheiten umgerechnet werden können. Mit Verordnung vom 28. Februar 1809 wurden z. B. in ganz Bayern die Maße auf definierte Größen festgelegt. Vorher gab es teils regionale Unterschiede, z. B. maß der Aschaffenburger Fuß 290,50 mm und der Nürnberger Fuß 303,75 mm. Eine Wirtschaftsreform von Montgelas sollte auch die Maße und Gewichte vereinheitlichen.

Eine Übersicht verschiedener europäischer Maße und Gewichte von Ferdinand Malaise (1842) gibt dem bayerischen Fuß – seinem Referenzmaß – 129,38 Pariser Linien.

Am 29. April 1869 führte Bayern per Gesetz zum Jahreswechsel 1872 das metrische System ein. Der bayerische Fuß wurde hierbei auf 0,291859206 m festgelegt. Die Maßbezeichnungen und Maße, deren Werte gleichzeitig erstmals in metrischen Einheiten festgelegt wurden, blieben aber weiterhin im Alltagsgebrauch bestehen. In alten und historischen Bauordnungen werden immer wieder Brandschutzanforderungen in „1 Stein“ oder „1/2 Stein“ angegeben. Doch die Steinformate haben sich von den heutigen Normformaten unterschieden. Sie änderten sich im Laufe der Jahrhunderte immer wieder, auch, weil sie an örtliche Gegebenheiten angepasst wurden. So war z. B. 1793 die Anpassung des Steinformats unter Friedrich Wilhelm II. erforderlich, da die Steine nicht zu den im Fachwerkbau üblichen Holzquerschnitten gepasst haben und somit nicht für die Ausfachungen verwendet werden konnten. (siehe Infokasten „Historische Steinformate“)

Fachwerkwände

Für die Bewertung von Fachwerkwänden gibt es inzwischen gute Literatur, z. B. die Arbeitsblätter der Wissenschaftlich-Technischen Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege e. V. (WTA) oder in den alten Fassungen der DIN 4102-4 (z. B. 03-1994):

Fachwerkwände nach DIN 4102-4:1994-03, Abschnitt 4.11

Tragende und nichttragende Wände aus abgebundenen Ständer, Riegeln und Streben usw. aus Holz, einer Ausfüllung der Fachwerkfelder und einer mindestens einseitigen Bekleidung können der Feuerwiderstandsklasse F30-B zugeordnet werden, wenn:

Ständer:

  • 100 x 100 mm bei einseitiger Beanspruchung
  • 120 x 120 mm bei zweiseitiger Beanspruchung

Bekleidung:

  1. mit ≥ 12,5 mm Gipskarton-Feuerschutzplatten (GKF) nach DIN 18180
  2. mit ≥ 18 mm Gipskarton-Bauplatten (GKB) nach DIN 18180
  3. mit ≥ 15 mm dickem Putz nach DIN 18550-2
  4. mit ≥ 25 mm dicken Holzwolle-Leichtbauplatten nach DIN 1101 mit Putz nach DIN 18550-2
  5. mit ≥ 16 mm Holzwerkstoffplatten mit einer Rohdichte ≥ 600 kg/m3
  6. mit einer Bretterschalung (gespundet oder mit Federverbindung nach Bild 39, DIN 4102-4:1994-03 mit dw ≥ 22 mm)

Bei Anwendung des WTA Merkblatts 8-12 wird von einem Ständer in der Dimension 140 x 140 mm ausgegangen. Die Tabellenwerte im WTA Merkblatt stammen aus Brandversuchen.

Gussstützen

Analog zur Auswertung historischer Unterlagen wurden auch bei der Bemessung von Gussstützen zahlreiche Brandversuche durchgeführt, über die zumindest ein paar Fakten für eine Bewertung herausgearbeitet wurden. Speziell hierbei müssen die unterschiedlichen Materialparameter berücksichtigt werden.

Werkstoffkunde

  • Roheisen: Kohlenstoffgehalt ≥ 1,7 % spröde, keine mechanische
    Verformbarkeit
  • Gusseisen: Kohlenstoffgehalt ≥ 2,5 – 4 % spröde, keine mechanische Verformbarkeit, Druckfestigkeit, geringerer Schmelzpunkt als schmiedbares Eisen
  • Schmiedeeisen: Kohlenstoffgehalt ≥ 0,1 – 0,7 % weich, mechanische Verformbarkeit, erhöhte Zugfestigkeit
  • Stahl: Kohlenstoffgehalt ≤ 1,8 % härtbar, kalte und warme Verformbarkeit, hohe Zugfestigkeit, Schweiß- und Flussstahl

Tragverhalten von gusseisernen Stützen im Brandfall:

  • Grauguss besitzt etwa das gleiche Erwärmungsverhalten wie Baustahl.
  • Sein Materialverhalten unterscheidet sich bei Raumtemperatur wesentlich von Baustahl.
  • Zul. Gebrauchslast von Stahlstützen nach DIN 18 800 Teil 1 und DIN 4114, zul. Gebrauchslast von Grauguss nach DIN 1051 (bis Dezember 1969)
  • Stützen aus Grauguss versagen bei ihrer geringen wirksamen Schlankheit λ im Brandfall erst bei Verlust ihrer Querschnittstragfähigkeit.
  • Die kritische Temperatur von 500 °C (bei Stahl) gilt nicht für Grauguss.
  • Die kritische Temperatur für λ ≤ 100 kann mit 725 °C angegeben werden.
  • Hohlprofilstützen aus Grauguss verhalten sich analog wie Stützen aus Stahl.
  • Die Erwärmung wird wesentlich vom U/A-Verhältnis beeinflusst.
  • Gusseiserne Stützen aus Hohlprofilen mit U/A ≤ 45 m-1 können ohne weitere Maßnahmen der Feuerwiderstandsklasse F30 eingestuft werden.
  • Verbesserung der Feuerwiderstandsdauer durch Verfüllen von Hohlprofilen mit einem Beton ≥ B35
  • Verfüllte Hohlprofile (Beton ≥ B35) können ohne Einschränkung des U/A-Verhältnisses in die Feuerwiderstandsklasse F30 eingestuft werden.
  • Verfüllte Hohlprofile (Beton ≥ B35) können mit U/A ≤ 23 m-1 in die Feuerwiderstandsklasse F60 eingestuft werden.
  • Erreichen der Feuerwiderstandsklasse F30 bei Profilen mit U/A ≤ 105 m-1 durch Anstrich mit einem Dammschichtbildner, wenn dieser für geschlossene Profile zugelassen Ist

Brandschutztüren

Türen in historischen Bauwerken erfüllen selten von Haus aus Anforderungen an den Brandschutz. Neue Türen in alten Bauteilen sind jedoch schwierig einzubauen, da sie nur in modernen Wandbaustoffen geprüft sind. Somit ist der formal richtige Einbau einer neuen Feuerschutztür in einer alten Wand, die keiner Norm entsprechen kann, bereits vor dem Einbau zum Scheitern verurteilt. Dennoch gibt es auch hier Möglichkeiten, mit Weitblick zu einer dem Schutzziel entsprechenden Lösung zu kommen.

Als Brandschutztüren in historischen Gebäuden galten damals z. B.3

  • Hölzerne Türen mit einer umlaufenden, etwa 0,5 mm dicken Eisenblechbekleidung waren die Vorläufer unserer heutigen Brandschutztüren (um 1900).
  • Türen aus gelochtem Eisenblech mit einer Füllung aus Asbestpappe wurden als brandschutztechnisch wirksame Öffnungsabschlüsse eingesetzt.
  • Türen, welche einer „Feuersglut von 900 °C mindestens eine halbe Stunde Widerstand leisten“, sind als feuerbeständig anzusehen. (Die Städtische Baupolizei Berlins, 1920)
  • Türen „aus doppelten, mindestens 1 mm starken Eisenblechplatten mit Asbesteinlagen, die selbsttätig zufallen, in 15 mm breite Falze aus feuerbeständigem Baustoff schlagen und dicht schließen“ (Dies taten sie auf der Grundlage von damaligen Versuchen.)
  • Nach dieser Verfügung galten „Türen aus 25 mm starken gespundeten Brettern mit beidseitig aufgeschraubter oder aufgenieteter Eisenblechbekleidung, mit unverbrennlicher Schwelle und Türwandung, in massive Falze schlagend und selbsttätig schließend“ als feuersicher und
  • „Türen, wenn sie bei amtlicher Probe einer Feuersglut von etwa 1.000 °C mindestens eine halbe Stunde Widerstand leisten, selbsttätig zufallen und in Rahmen aus feuerbeständigen Stoffen mit mindestens 1 1/2 cm Falz schlagen und rauchsicher schließen“, als feuerbeständig. (Baupolizeiliche Bestimmungen über Feuerschutz des Preußischen Ministeriums für Volkswohlfahrt des Jahres 1925)
  • Als feuerhemmend im damaligen Sinne wurden „Türen aus Hartholz oder aus 2 1/2 cm starken, gespundeten Brettern mit allseitig aufgeschraubter oder aufgenieteter Bekleidung von mindestens 1/2 mm starkem Eisenblech und mit unverbrennlicher Wandung und Schwelle, sofern die Türen selbsttätig in wenigstens 1 1/2 cm tiefe Falze schlagen“ angesehen.

Diesen wurde gemäß dem vorgenannten Erlass ein Feuerwiderstand von einer Viertelstunde zugesprochen.

Türen, die damals als feuerbeständig galten, sind dies nach heutigem Verständnis nicht. Damit wurde nur ausgedrückt, dass sie einem Brand für „geraume Zeit“ widerstehen.

Neben alten Vorschriften müssen in Abhängigkeit von aktuellen Verwendbarkeitsnachweisen Möglichkeiten geprüft werden, um neue Türen in historische Baustoffe einzubauen. Eine schutzzielorientierte Bewertung der Bauteile führt dabei in vielen Fällen zu einer akzeptablen Lösung mit großer Dauerhaftigkeit und Bewahrung der alten Baustoffe.

Verantwortung als Planer
und Berater

Die Verantwortung der Planer liegt mehr und mehr darin, die Kriterien der Denkmalwürdigkeit und der historischen Konstruktionen zu erkennen und zu erhalten. Allein die Tatsache, dass ein Gebäude alt ist, acht es noch nicht zu einem Denkmal. Dies gibt es, zu beachten und in Zusammenarbeit mit den dafür bestimmten Fachstellen zu definieren. Es ist also nur angemessen, über die Materie so viel zu wissen, dass man Planungen durchführen kann, ohne das denkmalwürdige Objekt bereits mit den Voruntersuchungen zu zerstören. Planer müssen besondere Wege gehen, wenn sie es mit einem Denkmal zu tun haben. Wenn die bauhistorische Entwicklung zum Zeitpunkt der Entstehung des Gebäudes noch nicht so weit war, wie es vor 50 Jahren oder heute der Fall ist, sollte einem Planer bewusst sein, dass die Kombination moderner Technik und Baustoffe mit „historischen“ Bauarten in vielerlei Hinsicht Probleme bei der Bewertung der folgenden Fachdisziplinen haben kann:

  • Tragwerksplanung
  • Schallschutz
  • Bauphysik
  • Brandschutz

Jede Disziplin für sich hat ihre Schwierigkeiten in der Umsetzung. Für brandschutztechnische Anforderungen ist diese kompliziert und erfordert eine hohe Detailkenntnis historischer Baustoffe, Bauarten und Eigenarten. „Baukonstruktive Eigenarten, die der alten Nutzung genügt und gedient haben, genügen nicht mehr für eine neue. Die in ihrer Funktion veränderten Bauten bekommen keinen bauordnungsbehördlichen Dispens mehr, da im Falle der Neunutzung auch neu gerechnet werden muss: neue Statik, neue Bemessungsgrundlagen für Fluchtwege, für Brandschutz, für Belichtung etc. So fällt es oft schwer, dem umgestalteten Denkmal die ursprünglichen Bedeutungen auf allen Ebenen noch abzugewinnen und ihm seinen ursprünglichen Denkmalwert noch zuzuschreiben.“4

„Es liegt auf der Hand, dass dabei – je nach Eingriffstiefe – der Gehalt an ursprünglichen Denkmalbedeutungen sich als äußerst wandelbar erweist: Mit veränderter, ja verlorener Substanz geht auch ein Verlust an Denkmalwert und -aussage einher. Ob die neue Funktion dem Denkmal dabei – durch anspruchsvolle, dem Denkmal angemessene Gestaltung – einen nachhaltigen und ,denkmalfähigen‘ Stempel aufzudrücken vermag, der später als Zuwachs an Bedeutung und Denkmalwert zu bestimmen ist, hängt sicher sehr vom Einzelfall der Bauaufgabe ab.“4

Diese besondere Verantwortung tragen Planer, die im Bereich von Denkmalen arbeiten und wirken. Die Anforderungen gehen weit über diejenigen hinaus, die normalerweise an unsere Gebäude gestellt würden. Daher sind Lösungen erforderlich, die so individuell sind wie das Denkmal selbst.

„Die konkreten brandschutztechnischen Schutzziele machen sich an den Eigenschaften des vorhandenen Baubestands und an den beabsichtigten Nutzungen fest. In dem hierauf abzustellenden  Brandschutzkonzept werden die im jeweiligen Fall notwendigen Anforderungen des vorbeugenden und abwehrenden Brandschutzes ungeachtet der Regelvorgaben der Standard-Anforderungen der jeweils geltenden Landesbauordnung oder sonstiger Sonderbauordnungen ermittelt und dargestellt. Dazu bedarf es auch der Inaugenscheinnahme des betreffenden Gebäudes sowie der jeweiligen Situationen vor Ort. Außerdem sind Maßnahmen des vorbeugenden, abwehrenden und organisatorischen Brandschutzes miteinander zu verknüpfen. Aus der schutzzielorientierten Brandschutzplanung ergeben sich das erforderliche Sicherheitsniveau und damit auch die notwendigen brandschutztechnischen Eigenschaften des Baus bzw. Denkmalbestands. Die genügende Brandsicherheit wird bei dieser Arbeitsweise offensichtlich.“5

Fazit

Die Erstellung eines für ein Baudenkmal passenden Brandschutzkonzepts erfordert eine exakte Abstimmung der  Planungsabläufe und der Bereitschaft aller Beteiligten, einen Konsens zu finden. Der Weg ist das eine, die Maßnahmen sind das andere. Die Wahl der geeigneten Maßnahme ist häufig ein Prozess aller Beteiligten, die sich darin abzustimmen versuchen. Jeder möchte das Beste für seine Disziplin erreichen, der Konsens bleibt dabei häufig auf der Strecke. Mit dem Denkmalschutz und dem Brandschutz fallen zwei Fachgebiete zusammen, die jeweils für sich betrachtet wohl als totalitär bezeichnet werden könnten. Genau das macht die Zusammenarbeit der „Herrscher“ in den Fachdisziplinen so schwierig. Die Zusammenarbeit der Spezialisten und die Anerkennung der Bedürfnisse und Anforderungen der anderen Seite sind eine wichtige Basis für ein gutes und gelungenes Werk. Nur dann sind im Falle eines (Brand-)Ereignisses auch eine sichere Rettung der Gebäudenutzer und ein erfolgreicher Feuerwehreinsatz (zur Brandbekämpfung) möglich.

Quellen:
1 Feuerpolizei-Ordnung zur Verhütung von Feuersgefahr. Nebst Belehrung über Pflichten der Ortsvorsteher, Rathsmitglieder und Feuerschaukommissionen und über die Ausrüstung der Feuerspritzen nebst den dazu gehörigen Geräthschaften, Karlsruhe 1846

2 1. Arbeitsergebnisse im Rahmen der Tagung „Sicherheit und Katastrophenschutz für Museen, Archive und Bibliotheken“, 26. bis 29. Oktober 2006, Leipzig, Seite 20–21

3 Geburtig, Gerd, „Beurteilung bestehender Brandschutztüren“ im FeuerTrutz Spezial – Band 9: Feuerschutzabschlüsse (November 2017)

4 Frank Pieter Hesse, Konversionen: Denkmal – Werte – Wandel: eine Einführung, Jahrestagung der Vereinigung der Landesdenkmalpfleger in der Bundesrepublik Deutschland, Hamburg 2012, Arbeitshefte zur Denkmalpflege in Hamburg Nr. 28

5 Vereinigung der Landesdenkmalpfleger in der Bundesrepublik Deutschland, Fachberatung durch Geburtig, Gerd, 1. Auflage 2014

 

Stephan AppelE

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