Ein Ofen für sichere Holzbauten
Der Holzbau erlebt in der Schweiz eine Renaissance. Mit einem Brandsimulator testen ETH-Forschende auf dem H?nggerberg Holzbauteile für den Bau von Geb?uden jeder Gr?sse. Der massgefertigte Ofen erlaubt die Simulation realistischer Brandverl?ufe.
Ein Hausbrand verl?uft nicht immer gleich. Der brennbare Stoff f?ngt Feuer, die Temperatur nimmt zu, der Brand w?chst und breitet sich aus. Das vorhandene Raumvolumen, die Brandlast, die Temperatur und die Sauerstoffkonzentration im Brandraum beeinflussen dessen Verlauf. Wie sich Holzstrukturen in verschiedenen Brandszenarien verhalten, soll die jüngste Anschaffung des Instituts für Baustatik und Konstruktion am Departement Bau, Umwelt und Geomatik der ETH Zürich zeigen. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse werden wiederum dabei helfen, die Einsatzm?glichkeiten des sicheren und nachhaltigen Baustoffes Holz zu erweitern.
Brandverl?ufe pr?zise simulieren
Der speziell für Brandsimulationen entwickelte Ofen kostete inklusive Umbaumassnahmen rund 2,5 Mio. Franken, sieht robust aus und ist in der Heizzentrale des 澳门美高梅金殿 H?nggerberg untergebracht. Es handelt sich um einen mit Stahltr?gern verst?rkten Metallkubus mit einer Brennkammer, die einen Meter hoch, einen Meter breit und knapp 1,7 Meter lang ist. Befeuert wird sie von 10 Gasbrennern, die je zur H?lfte auf den beiden L?ngsseiten angebracht sind. Sie k?nnen den Ofen auf über 1'400 Grad aufheizen. Mit mehreren Kameras ausserhalb der Brennkammer werden die Tests aufgezeichnet und auch die Zusammensetzung der Brandgase l?sst sich analysieren.
?Wir k?nnen die Temperatur im Ofen und ebenso den Sauerstoffgehalt genau einstellen?, erkl?rt Andrea Frangi stolz. Ausserdem k?nnen die Holzbauteile oder andere g?ngige Baumaterialien w?hrend der Tests mit bis zu 50 Tonnen belastet werden. Der Professor für Holzbau hat die Beschaffung des Brandsimulators initiiert und dessen Spezifikationen mitbestimmt. ?Der Ofen erlaubt es uns, verschiedene Brandverl?ufe zu simulieren und deren Auswirkung auf die Holzstrukturen zu testen.?
Holz als Baustoff ist nachhaltig und sicher
Der Holzbau boomt in der Schweiz. Und die Geb?ude wachsen. In Regensdorf, Zug, Winterthur und Zürich werden derzeit Holzhochh?user mit einer H?he von 75 bis 108 Metern geplant oder befinden sich bereits im Bau. Dass dies überhaupt m?glich ist, liegt auch an jahrzehntelanger Forschungsarbeit, wie sie Frangis Gruppe im Brandsimulator betreibt. Neue Bauprodukte und Technologien zur Verbindung von Holzbauteilen erm?glichen zudem immer gr?ssere und ausgefallenere Konstruktionen.
Bis 2004 waren hierzulande lediglich ein- bis zweist?ckige Geb?ude mit einer Tragstruktur aus Holz erlaubt. Ab 2005 lag die Grenze bei sechs Stockwerken und seit 2015 gibt es faktisch keine Obergrenze mehr. ?Bei den geplanten Hochh?usern handelt es sich sicher um Leuchtturmprojekte?, sagt Frangi. ?Aber bei mittelhohen Bauten hat sich Holz als Baumaterial l?ngst etabliert und überzeugt durch ein gutes Preis-Leistungs-Verh?ltnis, Nachhaltigkeit und Sicherheit?. Letzteres mag erstaunen, aber w?hrend sich Stahltr?ger im Brandfall verformen k?nnen und dadurch instabil werden, k?nnen Holzkonstruktionen l?nger ihre strukturelle Integrit?t behalten.
Die Tragf?higkeit eines Holzbalkens im Brandfall wird im Wesentlichen durch seine Gr?sse bestimmt. Brennt der Balken, werden auf den Seiten, die dem Feuer ausgesetzt sind, pro Stunde rund vier Zentimeter des Holzes in Holzkohle umgewandelt. M?gliche Schwachstellen sind Verbindungselemente und konstruktive Details. Um die Einsatzm?glichkeiten des modernen Holzbaus zu erweitern, will Andrea Frangi mit seinem Team das Abbrandverhalten von Holzbauteilen und Verbindungen unter realistischen Bedingungen weiter erforschen. ?Der Bausektor verursacht einen grossen Teil der klimasch?dlichen Emissionen. Mit unserer Forschung k?nnen wir dazu beitragen, dass noch mehr der nachwachsenden und CO2-speichernden Ressource Holz als Baumaterial verwendet wird.?, ist Frangi überzeugt.