Die ETH simuliert Brände

Forschung Das welthöchste Holzwohnhaus soll rund hundert Meter hoch werden. Geplant ist es in der Lokstadt in Winterthur. Das Projekt «Rocket» umfasst 32 Geschosse. Aber was passiert, wenn ein solches Hochhaus in Brand gerät?

Forscher des Instituts für Baustatik und Konstruktion am Departement Bau, Umwelt und Geomatik an der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) am Hönggerberg wollen das herausfinden. Sie haben einen neuen Ofen, in dem sie reale Brandszenarien nachahmen können. 2,5 Millionen Franken kostete der Brandsimulator inklusive Umbauarbeiten am Gebäude. In der Mitte des Raumes steht ein Metallkubus, verstärkt mit Stahlträgern, darin die Brennkammer – einen Meter hoch, einen Meter breit und knapp 1,7 Meter lang: der Brandsimulator. An der Vorderseite oder von oben können die Forscher Holzelemente montieren. Diese sind dann auf einer Seite dem Feuer ausgesetzt.

Der Ofen erreicht bis zu 1400 Grad Celsius durch zehn Gasbrenner im Innern. Des Weiteren kann die ETH Sauerstoff in den Ofen einspeisen. Die Temperatur können die Forscher während des Tests variieren.

Der Brand im Labor

Bei einer Brandsimulation wird der Ofen stetig erhitzt. Zwischenzeitlich senken die Forscher die Temperatur, da dies bei einem natürlichen Brand auch der Fall wäre. Ein Test dauert zwei Stunden. Die ETH überwacht den Versuch mit Kameras. Nach dem Test entfernen die Forscher das Holzelement und löschen das Feuer.

Nun kann nachgemessen werden, wie viel Holzkohle sich gebildet hat und wie viel Holz unverändert blieb (siehe Foto links). Im Schnitt verbrennen 0,7 Millimeter Holz pro Minute. Nach zwei Stunden bildet sich eine acht Zentimeter dicke Schicht aus Holzkohle. Aus solchen Angaben lässt sich berechnen, wie massiv die tragenden Holzelemente bei einem Hochhaus sein müssen, damit ein Gebäude aus Holz über ausreichend Stabilität verfügt.

Eine Brandsimulation kostet zwischen 5000 und 15 000 Franken. Wenn das Holz nach mehreren Versuchen identisch reagiert hat, genügen zwei bis drei Versuche.

Der Klebstoff ist wichtig

Bäume werden in Scheiben geschnitten und zusammengeklebt. Eine Wand besteht aus mehreren Schichten Holz. Bei einem Brand ist der Klebstoff entscheidend. Idealerweise verhält sich dieser identisch zum Holz.

Wenn Holz brennt, entsteht Holzkohle. Das Feuer wandert langsam weiter und trifft auf den Klebstoff. Wenn der Kleber schlecht ist, fällt die bereits gebildete Holzkohle ab und das Feuer wandert schneller weiter. Ein Kleber, der bei grosser Hitze die Holzbretter zusammenhält, ist sehr wichtig.

Jan Gubser