Zürcher ETH heizt in neuem Brandsimulator Holzbauteile ein

Die ETH Zürich hat in ihrer Heizzentrale auf dem Campus Hönggerberg für 2,5 Millionen Franken einen speziellen Ofen installiert: Er dient als Brandsimulator für Holzbauteile und soll die Einsatzmöglichkeiten von Holz als Baustoff erweitern.

«Wir können die Temperatur im Ofen und den Sauerstoffgehalt genau einstellen.» Dies sagt Holzbau-Professor Andrea Frangi in einer Mitteilung der ETH vom Donnerstag.

Zudem könnten die Holzbauteile während eines Tests mit bis zu 50 Tonnen belastet werden. «Der Ofen erlaubt es uns, verschiedene Brandverläufe zu simulieren und deren Auswirkung auf die Holzstrukturen zu testen.»

Diese Forschung ist wichtig für die Bauwirtschaft, wie die Entwicklung der vergangenen Jahre zeigt: Bis 2004 waren aus Sicherheitsgründen in der Schweiz nur Gebäude mit einer Tragstruktur aus Holz zugelassen. Dies, wenn sie nicht mehr als zwei Stockwerke aufwiesen.

Ab 2005 waren bis zu sechs Etagen erlaubt, seit 2015 besteht an sich keine Obergrenze mehr. Derzeit werden mehrere Holzhochhäuser mit Höhen von bis zu 108 Metern unter anderem in Zug, Winterthur und Zürich geplant. Einige davon sind bereits im Bau.

Die Forschung zeigte etwa, dass Holz bezüglich Sicherheit gut abschneidet: «Während sich Stahlträger im Brandfall verformen können und dadurch instabil werden, können Holzkonstruktionen länger ihre strukturelle Integrität behalten.» Dies heisst es in der Mitteilung.

Die Tragfähigkeit eines Holzbalkens werde im Wesentlichen durch seine Grösse bestimmt. Brenne ein Balken, würden auf den Seiten des Feuers, pro Stunde rund vier Zentimeter des Holzes in Holzkohle umgewandelt. Mögliche Schwachstellen seien im Brandfall etwa Verbindungselemente und konstruktive Details.

Beim neuen Ofen für die Holzforschung handelt es sich um einen mit Stahlträgern verstärkten Metallkubus. Dessen Brennkammer ist je einen Meter hoch und breit sowie knapp 1,7 Meter lang. Sie kann – befeuert von zehn Gasbrennern – auf über 1400 Grad aufgeheizt werden. Mehrere Kameras zeichnen die Tests auf, weitere Geräte analysieren die Zusammensetzung der Brandgase.

Im neuen Brandsimulator will Frangi mit seinem Team nun das Abbrandverhalten von Holzbauteilen und Verbindungen unter realistischen Bedingungen weiter erforschen. So sollen auch grössere und ausgefallenere Holzkonstruktionen ermöglicht werden.

Mit ihrer Forschung könnten sie dazu beitragen, «dass noch mehr der nachwachsenden und CO₂-speichernden Ressource Holz als Baumaterial verwendet wird.»