Brandwände im Hallenbau: Warum sie alleine stehen müssen

Die Wand muss mechanische Einwirkungen überstehen. Auch dann, wenn angrenzende Bauteile im Brandfall versagen.

Für die Brandwand einer Logistikhalle ergeben sich daraus statische Anforderungen, die weit über die Wahl eines feuerbeständigen Wandelements hinausgehen. Dachbinder, Pfetten, Fassadenriegel, Kranbahnen, Aussteifungsverbände und Installationen erzeugen Schnittstellen. Jede Schnittstelle kann im Brandfall zur Lastumlagerung führen. Die Bemessung muss diesen Zustand abbilden.

„Freistehend" ist deshalb kein Konstruktionsprinzip im wörtlichen Sinn. Die Brandwand darf angeschlossen und ausgesteift sein. Sie darf nur ihre Schutzfunktion nicht verlieren, wenn das angeschlossene Tragwerk versagt.

Das Schutzziel: Raumabschluss und Standsicherheit bleiben gekoppelt

Nach § 33 der Hessischen Bauordnung dienen Brandwände als Gebäudeabschlusswände oder zur Bildung innerer Brandabschnitte. Sie sollen die Brandausbreitung auf andere Gebäude oder Brandabschnitte ausreichend lange verhindern.

Diese Funktion besteht aus vier getrennten Nachweisen:

• Der Raumabschluss begrenzt Flammen, Rauch und heiße Brandgase.
• Die Wärmedämmung begrenzt die Temperaturübertragung auf die brandabgewandte Seite.
• Die Standsicherheit sichert die Wand gegen Eigengewicht, Wind, Verformungen und zusätzliche Brandlasteinwirkungen.
• Die mechanische Widerstandsfähigkeit begrenzt die Folgen einstürzender Bauteile.

Eine Wand mit Feuerwiderstand genügt nicht automatisch als Brandwand. Eine feuerbeständige Trennwand kann unter thermischer Einwirkung den Raumabschluss halten und dennoch durch den Anprall eines herabfallenden Dachbinders versagen. Dann fällt die Brandabschnittsgrenze aus. Die brandschutztechnische Funktion endet mit dem statischen Versagen.

Die hessische H-VV TB verlangt daher ausdrücklich, dass Brandwände auch bei zusätzlichen mechanischen Belastungen standsicher und raumabschließend bleiben. Genannt wird der Anprall versagender Bauteile. Das Regelwerk fordert keinen pauschalen Anprallwert. Die Einwirkung entsteht aus dem Projekt: Spannweite, Bindergewicht, Dachaufbau, Stützenraster, Befestigungsart und möglicher Versagensmechanismus bestimmen den Ansatz.

Die Brandwand trennt nicht nur Brandlasten. Sie trennt Tragwerksrisiken.

Bei Hallen ist diese Trennung schwierig. Das Haupttragwerk läuft häufig über große Längen durch. Pfetten überspannen mehrere Achsen. Dachverbände koppeln Felder. Wandriegel sind an Stützen angeschlossen. In einem gewöhnlichen Bauzustand ist diese Durchbindung wirtschaftlich. Im Brandfall kann sie die Brandwand zum letzten Bauteil machen, das die Instabilität eines ganzen Hallenbereichs aufnehmen muss.

EI 90-M A2-s1,d0: Die Klassifikation ist kein Etikett

Die bauaufsichtliche Zuordnung einer Brandwand lautet EI 90-M A2-s1,d0. Die Bestandteile sind funktional zu lesen.

Das „M" wird in der Planung oft zu spät behandelt. Es erscheint dann als Detail der Wandbefestigung. Das ist falsch. Die Frage betrifft das Gesamtsystem.

Eine Stahlbetonwand mit ausreichender Feuerwiderstandsdauer kann dennoch unzureichend sein, wenn ihre Gründung keine Kippmomente aufnehmen kann. Eine Mauerwerkswand kann ihren Nachweis verlieren, wenn Dachpfetten sie zwängend belasten. Eine Sandwichpaneelwand kann raumabschließend ausgeführt sein, ohne eine Brandwand zu bilden. Entscheidend ist nicht die Produktbezeichnung. Entscheidend ist die nachgewiesene Funktion im eingebauten Zustand.

Das „M" ist dabei kein abstraktes Gütezeichen. Es beschreibt eine nachzuweisende Fähigkeit: Die Wand muss unter Brandbedingungen einer zusätzlichen horizontalen Stoßbeanspruchung standhalten. Diese Stoßlast ist als Anprall eines benachbarten Bauteils definiert, das im Brand versagt. Die Größe der Einwirkung ergibt sich aus Masse, Aufprallfläche und Geschwindigkeit des versagenden Bauteils. Sie hängt damit direkt von der Konstruktion der angrenzenden Hallenstruktur ab.

Nachträglich montierte Bekleidungen lösen das Problem nicht pauschal. Installationsebenen, Schallschutzvorsätze, Außenwandbekleidungen und Wandbeläge zählen nur dann zum Nachweis, wenn sie wesentlicher Bestandteil der geprüften und zugelassenen Konstruktion sind. Eine Bekleidung vor einer statisch unzureichenden Wand erzeugt keine Brandwand.

Die Tragwerksplanung muss deshalb früh festlegen:

1. Welche Wandachse bildet die Brandabschnittsgrenze.

2. Welche Bauteile dürfen an dieser Achse lasten.

3. Welche Bauteile müssen vor der Wand enden.

4. Welche Kräfte aus Wind und Aussteifung werden eingeleitet.

5. Welche Einwirkungen entstehen beim brandbedingten Versagen der Nachbarstruktur.

6. Wie bleibt die Wand nach diesem Versagen in ihrer Lage.

Erst danach lassen sich Wanddicke, Bewehrung, Fundament und Anschlussmittel bestimmen.

Die kritische Last entsteht meist nicht aus der Wand selbst

Die Eigenlast einer Brandwand ist berechenbar und dauerhaft vorhanden. Kritisch werden die veränderlichen Zustände: Temperaturdehnung, Verlust der Steifigkeit, Ausfall von Zugstäben, Verformung von Rahmen und herabfallende Dachbauteile.

Ein Hallendach aus Stahl reagiert im Brand anders als eine massive Dachdecke. Stahlquerschnitte verlieren mit steigender Temperatur Tragfähigkeit und Steifigkeit. Dadurch ändern sich die Kraftwege. Ein Dachträger kann sich durchbiegen. Ein Rahmen kann horizontal ausweichen. Pfetten können aus ihren Lagern gleiten oder an der Brandwand anstoßen. Ein Anschluss, der im Kaltzustand nur Vertikallasten überträgt, kann im Brandzustand Zwangskräfte erzeugen.

Dabei wirkt die Anpralllast nicht nur als einmaliger Stoß. Die versagende Struktur kann auf der Wand aufliegen bleiben. Damit wird aus der dynamischen Stoßlast eine statische Zusatzlast, die über die gesamte Restbranddauer abzutragen ist. Diese Lastfallkette wird in der Bemessung häufig unterschätzt, weil Prüfzeugnisse üblicherweise nur den Feuerwiderstand und die Stoßbeanspruchung, nicht aber das verbleibende Aufliegen getrennt betrachten.

Die Brandwand darf diese Entwicklung nicht unkontrolliert mittragen. Daraus folgt keine allgemeine Pflicht zur konstruktiv vollständig isolierten Wand. Daraus folgt die Pflicht zur definierten Schnittstelle.

Typische Fehler liegen an vier Stellen:

• Dachauflager an der Wand: Ein aufliegender Binder kann beim Durchbiegen eine horizontale oder vertikale Zusatzlast in die Wand eintragen. Das Detail benötigt einen nachgewiesenen Bewegungs- oder Abwurfmechanismus.
• Aussteifungsverbände: Ein Verband darf die Brandwand nicht als unverzichtbaren Knoten des Hallensystems beanspruchen, wenn sein Brandabschnitt versagt. Die Aussteifung ist abschnittsweise zu ordnen.
• Fassadenunterkonstruktion: Riegel und Schienen können bei thermischer Verformung Zug- und Druckkräfte übertragen. Die Fassadenebene ist von der Brandwandfunktion zu trennen.
• Fundamentanschluss: Die Wand kann aus Anprall und Wind erhebliche Momente erhalten. Ein Streifenfundament ohne ausreichende Einspannung oder Rückverankerung ist kein automatisch tragfähiger Nachweis.

Die Tragwerksplanung bewertet dabei nicht nur den Brandraum. Sie bewertet auch den Bereich außerhalb des Brandes. Die Muster-Industriebau-Richtlinie fordert eine konstruktiv-statische Ausbildung, bei der ein lokaler Brand und das Versagen einzelner Bauteile nicht zum plötzlichen Einsturz des Haupttragwerks außerhalb des Brandbereichs führen.

Das betrifft Rahmen, Stützen, Binder und Aussteifungen. Die Brandwand ist Teil dieser Robustheitsbetrachtung. Sie ersetzt sie nicht.

Der Brandabschnitt endet nicht an der Wandfläche. Er endet erst an den getrennten Kraftwegen.

Dachanschluss: Die 0,50-Meter-Regel löst keine Statik

Für Industriebauten sind Brandwände und Wände zur Trennung von Brandbekämpfungsabschnitten mindestens 0,50 Meter über Dach zu führen. Brennbare Dachbauteile dürfen nicht über die Wand hinweggeführt werden.

Die Regel wirkt einfach. Sie betrifft aber zwei getrennte Ebenen: Brandweiterleitung über das Dach und statische Schnittstellen im Dachtragwerk.

Der Überstand verhindert nicht selbsttätig den Anprall eines versagenden Dachbauteils. Er verhindert auch keine Zwängung durch ein durchlaufendes Pfettensystem. Eine Brandwand kann 0,50 Meter über die Dachhaut geführt sein und dennoch durch einen ungeeigneten Dachanschluss ihre mechanische Eigenständigkeit verlieren.

In der Praxis liegt die häufigste Schwachstelle am Wandkopf. Auf der Wand aufliegende Pfetten oder durchlaufende Bitumenbahnen übertragen im kalten Zustand oft nur geringe Schubkräfte. Im Brandfall kann die gleiche Verbindung durch thermische Längung der angrenzenden Binder eine nicht bemessene Druckkraft einleiten. Die Brandwand wirkt dann als Festpunkt für ein ausgedehntes Dachtragwerk. Die Folge sind Risse, Kippen oder das Verschieben ganzer Wandfelder.

Bei zusammenhängenden Dachflächen ab 2.500 Quadratmetern fordert die Muster-Industriebau-Richtlinie Maßnahmen gegen Brandweiterleitung über das Dach innerhalb eines Brandabschnitts. Die konkrete Lösung hängt von der Gebäudekonzeption ab. Dachaufbau, Lichtbänder, Rauchabzug, Trapezblech, Dämmung und Abdichtung sind dabei keine nachgeordneten Gewerke. Sie bestimmen den brandschutztechnischen und statischen Anschluss.

Im Fassadenbereich entstehen ähnliche Konflikte. Eine Brandwand kann durch einen ausreichenden Vorsprung vor der Außenwand oder durch nichtbrennbare Fassadenabschnitte gegen Brandüberschlag gesichert werden. Die dafür erforderlichen Maße sind im Einzelfall mit der Fassadenkonstruktion abzugleichen. Durchlaufende brennbare Bekleidungen benötigen weitergehende Maßnahmen. Der Anschluss darf keine verdeckte Brandbrücke bilden.

Die Reihenfolge der Planung ist eindeutig:

1. Brandabschnitt festlegen.

2. Tragwerksachsen und Aussteifung zuordnen.

3. Dachtragwerk an der Trennachse unterbrechen oder kontrolliert anschließen.

4. Bewegungen und Versagen der Dachbauteile bewerten.

5. Wandkopf, Dachhaut und Fassadenanschluss als gemeinsames Detail nachweisen.

6. Durchdringungen auf die erforderliche Zahl und Größe begrenzen.

Die umgekehrte Reihenfolge erzeugt Nachträge. Erst wird das Raster festgelegt. Dann wird die Brandwand eingezeichnet. Danach kollidieren Pfetten, Entwässerung, Kabeltrassen und Rauchabzüge mit der Wand. Das ist kein Ausführungsproblem. Es ist ein fehlender Systementscheid.

Brandwandersatzwände: Zwei Wände sind nur dann eine Trennung

Die Muster-Industriebau-Richtlinie lässt unter Voraussetzungen einen Ersatz für eine innere Brandwand zu: zwei gegenüberstehende raumabschließende, feuerbeständige Wände aus nichtbrennbaren Baustoffen.

Diese Lösung wird häufig als Vereinfachung verstanden. Statisch ist sie anspruchsvoll. Beide Wände müssen voneinander unabhängig standsicher sein. Auch die unterstützenden und aussteifenden Bauteile müssen die Feuerwiderstandsdauer der tragenden Bauteile des jeweils zugeordneten Brandabschnitts erreichen.

Die Ersatzwandlösung scheitert nicht an der Feuerwiderstandsklasse. Sie scheitert an verdeckten Kopplungen. Gemeinsame Dachverbände, durchlaufende Riegel, übergreifende Leitungsbrücken oder ein nicht getrenntes Fundamentkonzept können die geforderte Unabhängigkeit aufheben.

Ein typischer Konflikt entsteht an Regallagern, die im Brandfall gegen eine der beiden Wände kippen können. Die Wand übernimmt dann nicht nur ihre eigene Last, sondern auch diejenige des einstürzenden Regals. Diese Last war bei der Bemessung des gegenüberliegenden Wandabschnitts nicht vorgesehen. Der rechnerische Vorteil zweier unabhängiger Wände verkehrt sich in einen doppelten Nachweisaufwand.

Auch die Betriebsplanung greift ein. Öffnungen in inneren Brandwänden sind nur in erforderlicher Zahl und Größe zulässig. Sie benötigen feuerbeständige, dicht- und selbstschließende Abschlüsse. Bleiben Abschlüsse aus betrieblichen Gründen offen, benötigen sie Feststellanlagen, die bei Raucheinwirkung selbsttätig schließen. Eine breite Logistiköffnung ist damit keine reine Frage des Türtyps. Sie verändert Wandstatik, Sturz, Lastumlagerung und Betriebsablauf.

Der Abstand von 40 Metern ist keine Hallengeometrie

Die Hessische Bauordnung nennt für ausgedehnte Gebäude grundsätzlich innere Brandwände in Abständen von höchstens 40 Metern. Für Industriebauten kann jedoch die Muster-Industriebau-Richtlinie maßgeblich sein. Dort hängen zulässige Brandabschnittsflächen und Nachweiswege unter anderem von Sicherheitskategorie, Geschossigkeit, Feuerwiderstand des Tragwerks, Rauchableitung und Löschanlagen ab.

Der Wert von 40 Metern ist deshalb kein Rastermaß für jede Logistikhalle. Ebenso wenig ersetzt eine Sprinkleranlage automatisch eine Brandwand. Löschanlagen, Rauchabzug, Lagerhöhe und Brandlast können die brandschutztechnische Bewertung beeinflussen. Die statische Eigenständigkeit der vorhandenen Trennkonstruktion bleibt eine separate Aufgabe.

Besonders kritisch werden hohe Lagerbereiche. Oberhalb von 7,5 Metern Lagerguthöhe sind selbsttätige Feuerlöschanlagen anzuordnen. Regallager mit brennbarem Lagergut über 9 Metern können weitergehende Anforderungen auslösen. Diese Werte betreffen nicht unmittelbar die Wandbemessung. Sie verändern jedoch das Brandszenario, die Branddauer und die Anforderungen an das Gesamtkonzept.

In der Praxis verschiebt eine automatische Löschanlage zudem das Risikoprofil, nicht das Sicherheitsziel. Eine Sprinkleranlage reduziert die Brandausbreitung und kann die Bemessungsbranddauer verkürzen. Sie macht die Brandwand nicht überflüssig. Die Wand muss weiterhin für den Fall funktionieren, dass die Löschanlage ausfällt, gewartet wird oder den Brand nicht in der vorgesehenen Zeit unterdrückt. Diese Robustheitsannahme gehört in jede Statik der Brandwand.

Die Brandwand ist daher nicht aus einem Katalog auszuwählen. Sie entsteht aus der Überlagerung von Nutzung, Brandabschnitt, Tragwerk und Detailplanung.

Die Bemessung beginnt vor dem Wandquerschnitt

Eine belastbare Planung beantwortet zuerst die Systemfrage: Welcher Teil des Gebäudes darf im Brand versagen, ohne die Trennfunktion zu zerstören?

Danach folgen die Einwirkungen. Eigengewicht und Wind reichen nicht aus. Es sind thermische Verformungen, mögliche Anpralllasten, Ausfall von Aussteifungen und die Stabilität des Fundaments zu untersuchen. Die konkrete Wanddicke, Bewehrung, Gründung und Verankerung ergeben sich erst aus dieser Kette.

Werkstoffwahl und Querschnitt folgen am Ende. Eine 240 mm breite Mauerwerkswand kann rechnerisch eine Brandwand sein, wenn Anschlüsse und Gründung die mechanische Beanspruchung im Brandfall aufnehmen können. Eine 200 mm dicke Stahlbetonwand kann rechnerisch ausreichen, wenn der Wandkopf sauber vom Dachtragwerk getrennt ist und das Fundament die Anprallmomente ableitet. Die Umkehrung gilt ebenfalls: Ein dicker Querschnitt mit gekoppelten Anschlüssen ist keine Brandwand.

Die Formulierung „Die Brandwand muss alleine stehen können" bleibt als Planungsregel brauchbar, wenn sie technisch gelesen wird. Nicht jede Verbindung ist unzulässig. Unzulässig ist jede Verbindung, deren Versagen die Wand aus ihrer Funktion bringt.

Eine Brandwand trennt nur dann zuverlässig, wenn die Lastabtragung auf beiden Seiten beherrscht bleibt. Feuerwiderstand ohne statische Eigenständigkeit ist keine Brandwand.