Ausgangslage
Die Kombination der positiven Eigenschaften verschiedener Baustoffe in einem neuen Verbundbaustoff, einer Verbundkonstruktion oder in einer Mischbauweise hat maßgeblich zu zahlreichen Innovationen im Bauwesen beigetragen. Ein typisches Beispiel dafür ist die seit Jahrzehnten etablierte Stahl-Beton-Verbundbauweise. Um die klimapolitischen Ziele zu erreichen, gewinnt die Betrachtung des ressourceneffizienten und emissionsarmen Bauens an Bedeutung. In diesem Kontext ist der Werkstoff Stahl nicht nur der Baustoff mit der größten Recyclingquote und der einzige Baustoff bei dem ein Upcycling möglich ist, sondern ermöglicht zudem große Spannweiten ohne Zwischenstützen und damit eine flexible und nachhaltige Gebäudenutzung. Gleichzeitig wird die Anwendung naturbasierter Werkstoffe, wie Holz zur Speicherung und Vermeidung von CO2 immer relevanter. Im Hinblick auf den Geschossbau für wandelbare und flexible Wohnnutzungen sowie für die Büro-, Verwaltungs- und Gewerbenutzung, kann die Stahl-Holz-Mischbauweise all diese Aspekte vereinen.
Für entsprechende mehrgeschossige Gebäude und Nutzungen werden hohe bauaufsichtliche Anforderungen an den Brandschutz gestellt. Eine konsequente und breite baupraktische Umsetzung dieser Bauweise scheitert aktuell jedoch an Wissenslücken und Skepsis bezüglich des brandschutztechnischen Verhaltens und der Nachweisführung solcher Konstruktionen. Zugehörige umfassende Forschungsergebnisse zum brandschutztechnischen Verhalten dieser Misch- bzw. Hybridbauweise liegen aktuell nicht vor. Aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit erwärmt sich ungeschützter Stahl im Brandfall schnell und verliert einen Teil seiner Festigkeit. Er muss daher vielfach, z.B. durch Brandschutzbekleidungen oder durch reaktive Brandschutzsysteme, geschützt werden, wobei aber insbesondere ungeschützte feuerverzinkte Stahlkonstruktionen durchaus einen Feuerwiderstand R30 erreichen können. Holzbauteile weisen hingegen unter Brandeinwirkung einen Abbrand auf und verlieren dadurch einen Teil ihres tragenden Querschnittes. Gleichzeitig schützt die entstehende Holzkohleschicht sowie die geringe Wärmeleitfähigkeit des Holzes das Innere der Bauteile. Durch Kombination der beiden Baustoffe können somit Stahlbauteile vollständig oder teilweise gegenüber Brandeinwirkung geschützt werden.
Allerdings gibt es bis heute für die Stahl-Holz-Mischbauweise keine abgesicherten Nachweisverfahren, die eine geregelte Beurteilung des Feuerwiderstands und der brandschutztechnischen Sicherheit dieser Konstruktionsweise erlauben.