Korrosionsschutz: Brandschutz durch die Schicht

Die Feuerverzinkung dient nicht nur der Erhöhung der Lebensdauer einer Stahlkonstruktion. Auch die Wirkung für den Brandschutz ist inzwischen wissenschaftlich nachgewiesen. Wie Stahlbauer mit der Schicht brandschutztechnische Eigenschaften verbessern können, erfahren Sie im Beitrag.

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Das Cruise Center Baakenhöft ist eine eingeschossige Stahlhalle mit R30-Brandschutz durch Feuerverzinken. Foto: André Lenthe

Ein 2019 abgeschlossenes Forschungsvorhaben hat belegt, dass durch Feuerverzinken eine Brandschutzdauer von dreißig Minuten vielfach möglich ist. Heute, rund ein Jahr später, gibt es bereits eine Fülle von gebauten oder im Bau befindlichen Projekten, die auf die Brandschutzeigenschaften der Feuerverzinkung setzen. Dabei handelt es sich beispielsweise um Einzelstützen, Treppen, Brandschutzwände, Hallenkonstruktionen, Laubengänge oder Geschossbauten in Stahlbauweise. Die realisierten Beispiele zeigen die Anwendungsvielfalt von feuerverzinktem Stahl, aber auch das hohe Interesse des Marktes an der neuen Allzwecklösung für Stahl.

Schützen Sie Ihre Stahlkonstruktionen doppelt

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Hallenkonstruktion in Stahlskelett-Bauweise mit R30-Brandschutz durch Feuerverzinken. Foto: Institut Feuerverzinken

Ein zentrales brandschutztechnisches Ziel für Tragwerke ist die Gewährleistung der Standsicherheit im Brandfall. Tragende Stahlkonstruktionen sind besonders zu schützen, da eine Erwärmung der Bauteile mit einer Verringerung der Festigkeit und Steifigkeit einhergeht. Für eine Feuerwiderstandsdauer ab bereits dreißig Minuten (R30) wurden bisher zumeist passive Brandschutzsysteme wie intumeszierende (aufschäumende – d. Red.) Anstriche oder Umhüllungen mit Brandschutzplatten verwendet. Diese führen jedoch zu Kostenerhöhungen der Stahlbauweise und nicht selten zu einer
Bevorzugung anderer Werkstoffe. Im Rahmen eines umfangreichen Forschungsprojektes der Technischen Universität München wurde nachgewiesen, dass eine Feuerverzinkung zu einer langsameren Erwärmung von Stahlbauteilen beiträgt. Durch ein Rechenmodell wurde dieser Effekt für die stahlbaupraktische Anwendung quantifizierbar macht.

Nutzen Sie die Bemessungsvorteile

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Für feuerverzinkten Baustahl mit einer Stahlzusammensetzung gemäß Kategorie A und B nach DIN EN ISO 14713-2 beträgt die Emissivität bis zu einer Temperatur von 500 Grad Celsius nur 0,35. Grafik: Institut Feuerverzinken

Die langsamere Erwärmung von feuerverzinktem Stahl basiert auf einer verringerten Emissivität. Emissivität ist ein Maß dafür, wie stark ein Material Wärmestrahlung mit seiner Umgebung austauscht. Feuerverzinkter Stahl mit einer Stahlzusammensetzung gemäß Kategorie A und B nach DIN EN ISO 14713-2 weist bei Brandeinwirkungen bis zu einer Temperatur von 500 Grad Celsius eine Emissivität auf, die um fünfzig Prozent geringer ist. Gerade in der Anfangsphase eines Brandes führt dies zu einer deutlich verzögerten Erwärmung der Bauteile und kann insbesondere bei Bauteilen mit einer ausreichenden Massivität wesentlich dazu beitragen, einen Feuerwiderstand von R30 zu erreichen. Ein direkter Vergleich am Beispiel von dreiseitig beflammten HEB-Trägern in feuerverzinkter und nicht-feuerverzinkter Ausführung zeigt sehr anschaulich den positiven Effekt der Feuerverzinkung auf den Feuerwiderstand nach einer Branddauer von dreißig Minuten. Es werden durch Feuerverzinken Festigkeitssteigerungen von bis zu 98,5 Prozent erreicht. Die Erwärmung der feuerverzinkten Träger liegt bis zu 103 Grad Celsius unter der Temperatur der nichtverzinkten Träger.

Bedienen Sie sich des einfachen Praxistransfers

Für die praktische Umsetzung wurde eine Toolbox erarbeitet. Die Tools erlauben den Nachweis gängiger Querschnitte (Rund-, Quadrat-, Rechteck-Rohre sowie Träger mit H- und I-Profil) sowohl für feuerverzinkte als auch für nicht verzinkte Bauteile nach fünfzehn beziehungsweise dreißig Minuten unter Einheitstemperaturkurven-Einwirkung.
Seit kurzem hat „mb AEC Software“ als erster professioneller Bausoftware-Hersteller das Feuerverzinken als neue Brandschutz-Option in ein Statik-Modul integriert. Mit dem neuen Modul S855.de „Stahl-Querschnitte, Nachweise im Brandfall“ können feuerverzinkte Stahlprofile hinsichtlich ihrer Tragfähigkeit unter Brandbeanspruchung nachgewiesen werden und es erfolgt durch die Software eine vollständige, prüffähige Ausgabe des Nachweises der Tragfähigkeit unter Brandbeanspruchung.

Praxisbeispiel: Cruise Center Baakenhöft

Das Mitte 2020 fertiggestellte Cruise Center Baakenhöft in der Hamburger Hafen-City ist ein temporäres Ausweichterminal für Kreuzfahrtschiffe und eine multifunktionale Veranstaltungsstätte. Der als eingeschossige Halle in feuerverzinkter Stahlskelettbauweise ausgeführte Bau verfügt über eine Grundfläche von rund 1.050 Quadratmetern. Sein Stahltragwerk besteht aus einer Reihung von zehn Rahmenelementen mit Stützen aus HEM 240- beziehungsweise HEM 280-Profilen und HEM 280-Riegeln, die jeweils mittels vier HEB 200-Profilen verbunden wurden. Alle Außenwände des Gebäudes wurden mit Metallkassetten bekleidet. Aufgrund der unmittelbaren Wassernähe und der Lage im Überschwemmungsgebiet Hafen-City ergaben sich hohe Anforderungen an den Korrosionsschutz, die zwangsläufig zu einer Entscheidung für das Feuerverzinken führten. Dadurch konnten zudem für das Stahltragwerk die R30-Brandschutzanforderungen mitabgedeckt werden ohne zusätzliche Kosten zu verursachen. Der R30-Nachweis für das Projekt wurde mittels Heißbemessung durch „hhpberlin - Ingenieure für Brandschutz“ geführt.

Fazit: Setzen Sie auf den Markteinfluss
Durch seine zusätzlichen Brandschutzeigenschaften ist der Korrosionsschutz durch Feuerverzinken zu einer Allzwecklösung für Stahl geworden. Die Tatsache, dass sich innerhalb kürzester Zeit eine Fülle von Projekten mit R30-Brandschutz im Bau befinden oder bereits realisiert wurden, zeigt das hohe Interesse und die hohe Akzeptanz bei Bauherren und Planern an dieser innovativen Lösung.

Autor: Holger Glinde ist Referatsleiter Marketing und Betriebswirtschaft beim Institut Feuerverzinken in Düsseldorf und Chefredakteur der internationalen Fachzeitschrift Feuerverzinken.

Letzte Aktualisierung: 01.12.2020