Die Bemessung und Ausführung von Installationstechnik zur Befestigung von technischer Gebäudeausstattung muss auch im Brandfall eine ausreichende Sicherheit gewährleisten. Besonders in Flucht- und Rettungswegen von stark frequentierten Gebäuden wie beispielsweise Schulen, Büros oder Krankenhäusern gilt es die Stabilität der Installationstechnik auch im Brandfall zu gewähren, um eine sichere Evakuierung zu gewährleisten und Personenschäden zu minimieren. Zwar bietet der Eurocode 3 eine Bewertung des Feuerwiderstands von Stahlbauteilen jedoch zeigen experimentelle Untersuchungen, dass die Nachweisführungen mit Eurocode 3 zur Bewertung dünnwandiger Installationstechnik mit Einschränkungen verbunden sein können. Im nachfolgenden Artikel soll auf die Berechnung und Konstruktion von Befestigungslösungen eingegangen werden, sowie der Eurocode 3 dem FIRA-Bemessungsmodell von Hilti gegenübergestellt werden.
 
Grundlegende Definitionen für Flucht- und Rettungswege
Während in der Praxis häufig zwischen Fluchtwegen, die der Selbstevakuierung dienen, sowie Rettungswegen, die zur Rettung durch Dritte beispielsweise Einsatzkräfte dienen, unterschieden wird, sieht das Technische Regelwerk für Arbeitsstätten (ASR A2.3: 08-2007 (Ziff. 3.1)) folgende Definition für Fluchtwege vor:
•      „Fluchtwege sind Verkehrswege, an die besondere Anforderungen zu stellen sind und die der Flucht aus einem möglichen Gefährdungsbereich und in der Regel zugleich der Rettung von Personen dienen.
•      Fluchtwege führen ins Freie oder in einen gesicherten Bereich.
•      Fluchtwege im Sinne dieser Regel sind auch die im Bauordnungsrecht definierten Rettungswege, sofern sie selbstständig begangen werden können.“
Auch in der Musterbauordnung (§36 Abs. 1 MBO 2016) gilt für einen „notwendigen Flur“ eine ausreichend lange Sicherstellung der Nutzung zu gewährleisten. Dass diese Nutzung sichergestellt werden kann, gibt es sowohl Anforderungen an die Durchführungen, etwa durch entsprechende Brandschutzabschottungen, als auch an die Befestigung der technischen Gebäudeausstattung.
 
Besondere Anforderungen an die Befestigungen in Flucht- und Rettungswegen
Im §40 der Musterbauordnung sind die Anforderungen an die Befestigungen in Rettungswegen im Brandfall geregelt. Diese sieht vor, dass eine Leitungsanlage nur zulässig ist, wenn eine entsprechende Nutzungsdauer im Brandfall gewährleistet ist. Konkretisiert wird diese Anforderung in der MLAR-2016, welche in der MVVTB A 2.2.1.8 verankert ist. Die jeweilige Nutzungsdauer der Rettungswege ist dabei von der Gebäudeklasse der jeweiligen Gebäude anhängig:
 

Aufgrund der hervorragenden Medienverlegungsmöglichkeiten werden Flure bei der Gebäudeplanung häufig für die Verlegung der gesamten technischen Gebäudeausstattung genutzt. Oftmals kommen in Fluren feuerhemmende Brandschutzdecken zum Einsatz. Diese geprüften Systeme koppeln den Zwischendeckenbereich, in dem alle Installationsleitungen verlegt sind, vom begehbaren Teil des Flurs ab. Im Falle eines Brandes im Zwischendeckenbereich wird somit die Nutzung des Flucht- und Rettungsweges ermöglicht. Hierfür muss jedoch sichergestellt werden, dass die abgehängten Zwischendecken keinen zusätzlichen mechanischen Belastungen, beispielsweise durch herabfallende Kabel, Teiles des Tragsystems oder Durchbiegung, unterliegen.
 
Wie konstruiert man Halterungen, sodass sie eine ausreichend lange Nutzungsdauer des Rettungsweges gewähren?
In der Regel wird in der Entwurfsphase viel Aufmerksamkeit auf die Gestaltung von Strukturen, Abteilungen, Brandschutzklappen und aktiven Brandschutz gelegt. Der korrekten Auslegung der Installationstechnik in Flucht- und Rettungswegen, um im Brandfall eine entsprechende Nutzungssicherheit zu gewährleisten, wird jedoch wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Andererseits gibt § 3.5.3, Satz 3 der MLAR vor, dass die besonderen Anforderungen hinsichtlich der brandsicheren Befestigungen im Zwischendeckenbereich verlegter Leitungen beachtet werden müssen. [1]
Bezugnehmen auf den baulichen Brandschutz und die Sicherstellung der Betriebssicherheit gilt es daher diese Anforderungen an modulare Tragsysteme zu beachten und einen entsprechenden bautechnischen Nachweis zu erbringen. [2]
Neben dem Nachweis von originalmaßstäblichen Brandversuchen eignet sich hierfür die Nachweisführung auf Basis der Europäischen Bewertungsdokuments EAD 280016-00- 0602 [3].
Wie eingangs erwähnt bietet zwar auch der Eurocode 3 [4] eine analytische Berechnungsmethode zur Bewertung des Feuerwiderstands von Stahlbauteilen an. Laborversuche zeigen jedoch, dass besonders bei Installationssystemen, die im Allgemeinen aus kaltgeformten, dünnwandigen Profilen (1,5 bis 3 mm) bestehen, die tatsächliche Verformung bei Temperaturen über 600° C deutlich größer sein können als diese nach den Eurocode-3-Formeln berechnet werden (siehe Abbildung 3). Um die mechanische Belastung auf Unterdecken durch Durchbiegung der Tragsysteme zu vermeiden bedeutet genau dies einen Widerspruch.

Abbildung 3: Darstellung der Einheitstemperaturkurve (links), Deformierung der Installationstechnik auf Basis experimenteller Untersuchungen

 (mittig) sowie Bilder aus den experimentellen Untersuchungen (rechts)

 
Neue EAD ermöglicht eine realitätsnahe Heissbemessung von modularen Tragsystemen
Vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) und der Europäischen Organisation für Technische Bewertung (EOTA) wurde daher für die Erstellung einer europäisch harmonisierten Spezifikation ein ganzheitlicher Bewertungsansatz verfolgt und erarbeitet. Die EAD-280016-00-062 (wobei EAD für European Assessment Document steht) die unter dem Titel „Produkte für Installationssysteme für technische Gebäudeausstattung wie Rohre, Kanäle, Leitungen und Kabel“ veröffentlicht wurde, gibt vor:
-      wie Hersteller eine Prüfung durchführen sollten.
-      welche Berechnungsmethoden und -verfahren Anwendung finden.
-      wie Tragsysteme konstruiert werden müssen, um den Betrieb des Systems im Brandfall zu gewährleisten.
-      welche Methoden zur Bestimmung der Last-Dehnungs-Kurve herangezogen werden können.
Bewertet werden sowohl isolierte Komponenten als auch Bausätze. Diese stellen beispielsweise
-      an Decken montierte Schienen,
-      mit Gewindestangen abgehängte Schienen,
-      U-Joch Konstruktionen,
-      frei auskragende Konsolen,
-      mit Gewindestangen abgehängte Konsolen,
-      sowie Einzelbefestigung von Rohrschellen dar.

Abbildung 4: Konfigurierte Bausätze zur Anwendung in Flucht- und Rettungswegen

 
Die EAD-280016-00-062 sowie die Nachweisführung von Brandbemessungen sind im Fachartikel „Brandschutz in der Gebäudetechnik: Nachweisverfahren für modulare Tragsysteme“ [5] im Fachjournal Almanach ausführlich aufgezeigt.
 
Ein Praxisbeispiel
Betrachten wir ein modulares Tragsystem, durchgeführt mit der Installationsschiene MQ 41-3, das eine Spannweite von 1300 mm aufweist, 1 Rohr mittig führen, und einem erwarteten Feuerwiderstand R30 entsprechen soll.
Anhand des nachstehenden Tabellenausschnittes (siehe Tabelle 1), D8 der ETA-18/0119 des MQ-Schienensystems, der dem Handbuch "Europäisch technische Bewertung für SHK Unterkonstruktionen unter Brandbeanspruchung" entnommen wurde, beträgt die Höchstlast für ein modulares Tragsystem mit MQ 41/3-Schiene in der im Prüfzeugnis gezeigten Konfiguration 249,91 N und der Mindestabstand zur Decke muss 104,42 mm betragen um zu verhindern, dass die Verformung der Schiene innerhalb dieser 30 Minuten die darunter liegende Decke belastet und beschädigt.
 

Tabelle 1: Auszug aus Tabelle D8 ETA-18/0119 - Berechnungsbasierte Verformung bei erhöhten Temperaturen für die Installationsschiene MQ-41-3

Schlussfolgerung
Der Bemessung von modularen Tragsystemen in Flucht- und Rettungswegen gilt es besondere Betrachtung zukommen zu lassen. Zwar bietet der Eurocode 3 eine analytische Bewertungsmethode zur Bewertung des Feuerwiderstands von Stahlbauteilen an. Laborversuche zeigen jedoch, dass besonders bei dünnwandiger Installationssystemen mit Einschränkungen verbunden sein können. Auch Markttrends zeigen auf, dass die Bedeutung zugelassener und CE-gekennzeichneter Installationstechnik immer wichtiger wird.
Auf Basis der EAD-280016-00-062 hat Hilti bereits 2018 eine ETA für das MQ-Schienenportfolio unter Heissbemessung erwirkt, sodass Hilti Ihnen für Befestigungslösungen in Flucht- und Rettungswegen standardisierte, getestete modulare Tragsysteme, zur Verfügung stellen kann.
 
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Weiterführende Informationen
 
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[1] Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an Leitungsanlagen (Muster-Leitungsanlagen-Richtlinie MLAR) – Fassung Februar 2015.
[2] Kommentar zur Muster-LeitungsanlagenRichtlinie (MLAR): Anwendungsempfehlungen und Praxisbeispiele zu MLAR, MSysBör und EltBauVO – 12. November 2018; M. Lippe, K. Czepuck, F. Möller.
[3] EAD 280016-00-0602: Products related to installation systems supporting technical equipement for building services such as pipes, conduits, ducts and cables; European Organisation of Technical Assessment, Februar 2018.
[4] Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-2: Allgemeine Regeln – Tragwerksbemessung für den Brandfall; Deutsche Fassung EN 1993-1- 2:2005 + AC:2009.
 [5] BTGA Almanach 2019: Technische Trends und Normung, Brandschutz in der Gebäudetechnik: Nachweisverfahren für modulare Tragsysteme.