DE19842327A1 - Feuerwiderstandsfähiger Raumabschluß - Google Patents

Feuerwiderstandsfähiger Raumabschluß

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Abstract

Eine feuerwiderstandsfähige Wand (2) weist ein mit einer Brandschutz-Glasscheibe (1) versehenes Fenster auf. Die Brandschutz-Glasscheibe (1) ist eine monolithische Glasscheibe aus vorgespanntem Glas mit Sicherheitsglaseigenschaften. An ihren Stoßflächen (4) grenzt sie unter Bildung einer schmalen Fuge unmittelbar in die Leibungsfläche (3) des benachbarten Wandteils an. Sie ist durch Haltevorrichtungen (7), die in Bohrungen (6) in der Glasscheibe (1) eingesetzt sind, an Stützarmen (15) gelagert. Die Haltevorrichtungen (7) sind mit Gelenken (11, 12) versehen, die den im Brandfall auftretenden Auswölbungen der Glasscheibe (1) folgen.

Description

Die Erfindung betrifft eine feuerwiderstandsfähige Wand mit wenigstens einem Brandschutzglas, das an seinen Stoßflächen unter Bildung einer schmalen Fuge unmittelbar an eine Fläche eines benachbarten Wandteils angrenzt und mit Hilfe von in dem Brandschutzglas angebrachte Bohrungen durchdringenden, an Stützarmen angeordneten Haltevorrichtungen befestigt ist.
Während die Glasscheiben in einer feuerwiderstandsfähigen Wand üblicherweise am Rand in einem geeigneten Rahmen befestigt sind, ist aus der EP 0 658 677 B1 eine Wandkonstruktion bekannt, bei der mehrschichtige Brandschutzgläser aus mehreren Glasscheiben und zwischen diesen angeordneten Schichten aus bei Hitze aufschäumendem Material mit Hilfe von in den Eckbereichen angeordneten Klemmbeschlägen über Stützarme an einer im Abstand von der Brandschutzscheibe angeordneten Stütze befestigt sind. Wenn die benachbarten Wandteile ebenfalls aus solchen Brandschutzgläsern bestehen, lassen sich auf diese Weise feuerwiderstandsfähige Wände aus ästhetisch ansprechenden Ganzglaskonstruktionen realisieren. Die im Brandfall erforderliche Abdichtung der Fugen zur Verhinderung des Durchtritts von Feuer und Rauch wird dabei durch die aus den Stoßflächen der mehrschichtigen Brandschutzgläser austretende aufschäumende Masse bewirkt bzw. unterstützt.
Bei dieser bekannten feuerwiderstandsfähigen Wand bildet die zwischen den einzelnen Glasscheiben der mehrschichtigen Brandschutzgläser angeordnete und im Brandfall aufschäumende Masse einen Hitzeschild, der den Wärmedurchgang durch die Brandschutzscheibe stark dämmt. Im Brandfall zerbricht die der Feuerseite zugewandte Glasscheibe des Scheibenpakets in der Regel unter der Wirkung der entstehenden Wärmespannungen. Die der Feuerseite abgewandte Glasscheibe wird dagegen wesentlich geringer erwärmt und erreicht Temperaturen von höchstens etwa 180°C. Sie behält im wesentlichen ihre ebene Form bei und dehnt sich unter der Wärmewirkung allenfalls in ihrer Ebene aus. Zu Auswölbungen der Brandschutzscheibe kann es bei diesen bekannten mehrschichtigen Gläsern mit aufschäumenden Zwischenschichten nur dann kommen, wenn die Glasscheiben über die Haltevorrichtungen mit der Stütze fest verbunden werden, und Stütze und Glasscheibe sich im Brandfall unterschiedlich stark ausdehnen. Um das zu verhindern, sind die die Haltevorrichtungen tragenden Stützarme so an der Stütze gelagert, daß sie entlang der Stütze gleiten können, so daß auf diese Weise Auswölbungen der Glasscheiben vermieden werden.
Ein feuerwiderstandsfähiger Raumabschluß dieser bekannten Art ist wegen des komplizierten Aufbaus der mehrschichtigen Brandschutzgläser, die zwischen den Glasscheiben einen wirksamen Hitzeschild aus aufschäumendem Material aufweisen, verhältnismäßig kostenaufwendig.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine feuerwiderstandsfähige Wand der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei deren einfacher aufgebaute Brandschutzgläser zum Einsatz kommen können.
Die erfindungsgemäße feuerwiderstandsfähige Wand zeichnet sich dadurch aus, daß das Brandschutzglas eine Glasscheibe ohne aufschäumende Zwischenschicht ist, und daß die Haltevorrichtungen an den Stützarmen derart beweglich gelagert sind, daß sie den im Brandfall auftretenden Auswölbungen der Glasscheibe folgen.
Im Gegensatz zu den bekannten feuerwiderstandsfähigen Wänden der eingangs genannten Art mit mehrschichtigen Brandschutzgläsern sind die physikalischen Verhältnisse bei Glasscheiben ohne aufschäumende, als Hitzeschild wirksame Zwischenschicht im Brandfall grundsätzlich anders. Während nämlich bei den bekannten mehrschichtigen Gläsern die der Feuerseite zugewandte Glasscheibe wegen der Wärmeausdehnung und der daraus resultierenden in der Fläche wirkenden Spannungen zerbricht, wodurch die Druckspannungen auf dieser Seite abgebaut werden, bleiben beispielsweise bei monolithischen Glasscheiben die Druckspannungen auf der heißen Seite in vollem Umfang erhalten, solange die Brandschutzscheibe ihre Funktion als Raumabschluß erfüllt. Das führt aber zwangsläufig zumindest zeitweise zu einer mehr oder weniger starken Auswölbung der Glasscheibe, da die dem Feuer abgewandte Seite der Glasscheibe infolge Abstrahlung und Konvektionswirkung ständig eine geringere Temperatur als die dem Feuer zugewandte Seite aufweist. Um nun zusätzliche mechanische Beanspruchungen durch die Befestigungsvorrichtungen zu verhindern, durch die die mechanische Festigkeit der ohnehin unter starken Spannungen stehenden Glasscheibe leicht überschritten werden kann, sind die Haltevorrichtungen und/oder ihre Befestigungseinrichtungen erfindungsgemäß nachgiebig gestaltet und passen sich der durch die Auswölbung bedingten Lageveränderung der Glasscheibe an dem jeweiligen Befestigungspunkt an.
Es ist zwar grundsätzlich bekannt, daß es vorteilhaft sein kann, wenn Brandschutzgläser bis zum Rand hin gleichmäßig der Hitzeeinwirkung ausgesetzt sind. Die bisher zur Erreichung einer gleichmäßigen Erwärmung der Glasscheibe bekannten Lösungen haben aber ausschließlich spezielle Rahmenkonstruktionen zum Gegenstand, wie sie beispielsweise in den Druckschriften DE 23 28 737 B2, DE 23 44 459 C3, DE 25 27 134 B2 und DE 26 54 776 C2 beschrieben sind.
Das Brandschutzglas kann eine monolithische Glasscheibe sein, die so beschaffen sein muß, daß sie im Brandfall einerseits unter der Wirkung der entstehenden Spannungen nicht zerbricht und andererseits eine hinreichend hohe Erweichungstemperatur aufweist, damit sie sich nicht aus ihrer Halterung löst. Insbesondere kommen hierfür thermisch vorgespannte Glasscheiben mit den Eigenschaften von Einscheibensicherheitsgläsern zum Einsatz.
Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, wenn für diesen Zweck Glasscheiben mit solchen Eigenschaften verwendet werden, wie sie in der DE 197 10 289 C1 beschrieben sind. Diese Gläser zeichnen sich dadurch aus, daß sie einen Wärmeausdehnungskoeffizienten α20-300 von 6 bis 8,5.10-6 K-1, einen Wärmespannungsfaktor ϕ von 0,5 bis 0,8 N/(mm2.K), einen Erweichungspunkt (Viskosität = 107,6 dPa.s) von 750° bis 830°C und einen Verarbeitungspunkt (Viskosität = 104 dPa.s) von höchstens 1210°C aufweisen. Der Wärmespannungsfaktor ϕ ist diejenige glasspezifische Größe, die sich aus dem Wärmeausdehnungskoeffizienten α, dem Elastizitätsmodul E und der Poisson-Konstante µ nach der Formel ϕ = α.E/(1-µ) errechnet.
Selbstverständlich können als Brandschutzgläser auch Verbundgläser aus zwei thermisch vorgespannten oder teilvorgespannten Glasscheiben und üblichen, nicht als Hitzschild dienenden Zwischenschichten zum Einsatz kommen.
Wenn bei einer erfindungsgemäßen feuerwiderstandsfähigen Wand die Glasscheibe beispielsweise nur in ihren Eckbereichen durch Punkthalter befestigt ist, kann es bei kleineren Scheibenformaten ausreichen, wenn die fest mit der Glasscheibe vorgespannten Punkthalter mit einem Kugelgelenk versehen oder an einem Kugelgelenk befestigt sind, das eine Schwenkbewegung des Punkthalters in beliebiger Richtung erlaubt. Falls, insbesondere bei größeren Formaten, die Glasscheiben außer an ihren Eckpunkten auch an zwischen diesen liegenden Punkten gehalten sind, müssen diese mittleren Befestigungsvorrichtungen so gestaltet sein, daß sie in der Richtung senkrecht zur Scheibenfläche um ein bestimmtes Maß beweglich gelagert sind, wobei sie vorzugsweise zusätzlich schwenkbar gelagert sein sollen.
In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung bestehen die die Fugen zwischen den Stoßflächen der Glasscheibe und den angrenzenden Wandteilen ausfüllenden Materialien aus derart nachgiebigen oder sich ausdehnenden hitzebeständigen Stoffen, daß die durch die Auswölbung der Glasscheibe sich verschiebenden und unter Umständen vergrößernden Fugen während der Feuerwiderstandsdauer der Glasscheibe dicht geschlossen bleiben. Bewährt haben sich hierfür beispielsweise hochtemperaturvernetzende Silikonkautschuke mit einer Shore-A-Härte von 40 bis 60 sowie Profilstränge aus oder unter Verwendung von bei Hitzeeinwirkung aufschäumenden Materialien, nämlich insbesondere Salzen, die bei Hitzeeinwirkung leicht flüchtige Stoffe wie Wasserdampf, Ammoniak, Kohlendioxid usw. bilden. Die Verwendung derartiger Materialien sowie bestimmter keramisierender Hochtemperaturkleber zum Abdichten von Fugen in feuerwiderstandsfähigen Wänden ist grundsätzlich bekannt. Bewährt haben sich auch Dichtungsprofile aus Silikon, die auf einer Seite fest mit der Stoßfläche einer Glasfläche hitzebeständig verklebt und auf der gegenüberliegenden Seite lediglich form- und kraftschlüssig an der Stoßfläche des angrenzenden Wandelements anliegen und während des Wölbevorgangs der Glasscheibe unter dichter Anlage an dieser Fläche entlanggleiten.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert, in denen zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
Von den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 einen Abschnitt einer feuerwiderstandsfähigen Wand mit einer in einer Fensteröffnung eingesetzten Brandschutzscheibe, in einer Ansicht;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1, in vergrößerter Darstellung;
Fig. 3 einen Ausschnitt einer feuerwiderstandsfähigen Wand mit zwei nebeneinander auf Stoß angeordneten Brandschutzscheiben, in einer Ansicht, und
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3, in vergrößerter Darstellung.
Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist ein etwa quadratisches Brandschutzglas 1 in der entsprechenden Fensteröffnung eines feuerwiderstandsfähigen Wandelements 2 angeordnet. Die innere Begrenzungsfläche der Fensteröffnung, das heißt die Fensterleibung 3, bildet eine ebene Fläche und weist keine Rahmenkonstruktion zum Einfassen des Brandschutzglases 1 auf. Die Stoßflächen 4 des Brandschutzglases 1 enden vielmehr in einem Abstand A vor der Fensterleibung und bilden eine Nut, die mit einem feuerbeständigen Dichtmittel geschlossen ist.
Das Brandschutzglas 1 ist eine feuerwiderstandsfähige monolithische Glasscheibe der Feuerwiderstandsklasse G nach DIN 4102 bzw. ISO/DIS 834-1. Beispielsweise kann es sich dabei um eine thermisch vorgespannte Glasscheibe aus üblichem Floatglas handeln. Besonders geeignet für diesen Zweck sind jedoch Gläser mit einem gegenüber üblichem Floatglas erhöhten Erweichungspunkt von etwa 800°C, einem Wärmeausdehnungskoeffizienten α20-300 von 6,5 bis 7,5.10-6 K-1 und einem Wärmespannungsfaktor ϕ von 0,6 bis 0,7 N/(mm2.K). Solche Gläser haben den Vorteil, daß sie einerseits wegen ihres höheren Erweichungspunktes im Brandversuch eine längere Standzeit aufweisen als übliche Floatgläser, andererseits aber sich mit üblichen Vorspannanlagen vorspannen lassen, so daß sie im vorgespannten Zustand neben ihrer besonderen Eignung für den Brandfall auch die Eigenschaften eines üblichen Einscheibensicherheitsglases aufweisen. Selbstverständlich lassen sich aber auch Gläser mit anderen Zusammensetzungen für diesen Zweck verwenden, sofern sie eine entsprechend hohe Erweichungstemperatur aufweisen.
In ihren Eckbereichen ist die Glasscheibe 1 jeweils mit einer Bohrung 6 versehen. In jeder Bohrung ist eine Klemmhaltevorrichtung 7 befestigt. Diese umfaßt grundsätzlich eine äußere Klemmplatte 8 und eine innere Klemmplatte 9, die durch eine Schraube 10 miteinander verspannt sind. Die elastischen Zwischenlagen zwischen den Klemmplatten und der Glasscheibe bestehen selbstverständlich aus nicht brennbaren, hitzebeständigen Materialien, wobei sich beispielsweise Zwischenlagen aus schwerentflammbaren Silikonkautschuken bewährt haben. Mit der inneren Klemmplatte 9 ist eine Kugelgelenkpfanne 11 verbunden, in der die Gelenkkugel 12 gelagert ist. Die Gelenkkugel 12 ist am Ende eines Schraubenbolzens 13 angeordnet, der seinerseits mit Hilfe der beiden Schraubenmuttern 14 an dem Stützarm 15 starr befestigt ist. Der Stützarm 15 ist über Haltelaschen 16 an dem Wandelement 2 befestigt.
Da die Klemmhalterung 7 über das Kugelgelenk 11, 12 gelagert ist, kann sie im Fall einer Auswölbung der Glasscheibe 1 sich um ein bestimmtes Winkelmaß in allen Richtungen verschwenken, so daß dabei durch die Klemmhalterung keine wesentlichen zusätzlichen Biegekräfte auf die Glasscheibe übertragen werden. Selbstverständlich können auch andere Konstruktionen für die gelenkige Verbindung der Klemmhaltevorrichtung mit dem Stützarm zum Einsatz kommen.
Die Fugen zwischen den Stoßflächen 4 der Glasscheibe 1 und den Leibungsflächen 3 sind mit dauerelastischem Silikonkautschuk 17 gefüllt, wobei die Abdichtung sowohl über eine spezielle Silikon-Naßversiegelung als auch über geeignete Silikon-Profilstreifen oder gegebenenfalls auch über geeignete Metallprofile erfolgen kann. Bewährt hat sich eine Kombination aus Silikonprofil und Naßversiegelung, und zwar derart, daß ein Silikonprofilstreifen auf der einen Seite mit der Stoßfläche der Glasscheibe mit Hilfe eines Silikonklebers verklebt wird, während der Profilstreifen auf der anderen Seite ohne Verklebung an der Leibungsfläche 3 anliegt. Auf diese Weise bleibt die Dichtwirkung des Silikonprofils auch dann erhalten, wenn sich die Glasscheibe unter der Hitzeeinwirkung auswölbt, da das Silikonprofil der Bewegung der Glasscheibe folgt.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung ist zwischen den Silikon-Dichtstoffmassen 17 ein Profilstrang 18 aus einem bei Hitzeeinwirkung aufschäumenden Material angeordnet. Bei den Temperaturen, bei denen sich die Glasscheibe auswölbt, schäumt der Profilstrang 18 auf und sorgt auch bei einer Positionsverlagerung der Glasscheibenkante für eine ausreichende Abdichtung gegen die Leibungsfläche 3.
In Fig. 3 und 4 ist eine großflächige Glaswand innerhalb einer diese umgebenden Wandkonstruktion 20 dargestellt. Die Glaswand wird durch zwei feuerwiderstandsfähige Glasscheiben 21, 22 gebildet, die mit Fugenabstand auf Stoß zueinander angeordnet sind. Beide Glasscheiben 21, 22 werden ausschließlich durch Klemmhaltevorrichtungen 7, 24 gehalten, die den anhand der Fig. 2 beschriebenen Klemmhaltevorrichtungen entsprechen.
Während die in den Eckbereichen der Glasscheiben 21, 22 angeordneten Klemmhaltevorrichtungen 7 jeweils so gelagert sind, daß sie nur eine Schwenkbewegung ausführen können, sind die in der Mitte der Glasscheiben angeordneten Klemmhaltevorrichtungen 24 so konstruiert, daß sie eine zusätzliche Bewegung in Richtung senkrecht zur Glasscheibe ausführen können. Zu diesem Zweck sind, wie Fig. 4 zeigt, die mit der Gelenkkugel 25 verbundenen Bolzen 26 in Führungszylindern 27 gleitend gelagert. Die Führungszylinder 27 sind starr an einem Stützarm 28 angeordnet. Mit dem Stützarm 23 ist über ein Verbindungsstück 29 ein Gleitring 30 verbunden, der entlang der zylindrischen Stütze 31 in axialer Richtung gleiten kann. Auf diese Weise kann unterschiedlichen Wärmeausdehnungen der Stütze 31 und der Glasscheiben Rechnung getragen werden. Die Stütze 31 ist über Konsolen 32 an der Wandkonstruktion 20 befestigt.
Ebenso wie die Stoßfugen zwischen den Stoßflächen der Glasscheiben und den Leibungsflächen der Wand ist auch die Fuge zwischen den einander gegenüberliegenden Stoßflächen der beiden Glasscheiben 21 und 22 durch eine geeignete Silikondichtung 35 abgedichtet. In der Silikonmasse ist ein Profilstrang 36 aus einem bei Hitzeeinwirkung aufschäumendem anorganischen Material angeordnet. Die aufschäumende Masse übernimmt bei hohen Temperaturen, bei denen der Silikonkautschuk sich bereits zersetzt hat, die Dichtwirkung und verhindert so den Durchtritt von Feuer und Rauch durch die Fugen.
Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, bei einer mehrere Brandschutzgläser umfassenden feuerwiderstandsfähigen Wand, beispielsweise bei einer der Fig. 3 entsprechenden Anordnung von zwei auf Stoß zueinander angeordneten Glasscheiben, die Glasscheiben nur entlang den aneinanderstoßenden Kanten durch Punkthalterungen zu lagern, sie jedoch entlang den an die Wandkonstruktion angrenzenden Kanten in bekannter Weise in üblichen Rahmenkonstruktionen einzubauen.
Brandversuche mit Verglasungen, wie sie den beschriebenen Ausführungsbeispielen entsprechen, zeigten, daß die Glasscheiben länger als 30 Minuten dem Feuer standhalten und daher der Feuerwiderstandsklasse G30 entsprechen.

Claims (11)

1. Feuerwiderstandsfähige Wand mit wenigstens einem Brandschutzglas, das an wenigstens einer Stoßfläche unter Bildung einer schmalen Fuge unmittelbar an eine Fläche eines benachbarten Wandteils angrenzt und mit Hilfe von in dem Brandschutzglas angebrachte Bohrungen durchdringenden, an Stützarmen angeordneten Haltevorrichtungen befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Brandschutzglas (1, 21, 22) eine Glasscheibe ohne aufschäumende Zwischenschicht ist, und daß die Haltevorrichtungen (7, 24) an den Stützarmen (15, 28) derart beweglich gelagert sind, daß sie den im Brandfall auftretenden Auswölbungen der Glasscheibe (1, 21, 22) folgen.
2. Feuerwiderstandsfähige Wand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brandschutzglas (1, 21, 22) eine monolithische Glasscheibe ist.
3. Feuerwiderstandsfähige Wand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brandschutzglas (1, 21, 22) eine Verbundglasscheibe ist.
4. Feuerwiderstandsfähige Glasscheibe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die monolithische Glasscheibe oder die die Verbundglasscheibe bildenden Einzelglasscheiben vorgespannten Glasscheiben mit Sicherheitsglaseigenschaften sind.
5. Feuerwiderstandsfähige Wand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Brandschutzglas (1, 21, 22) aus einem Silikatglas mit einem Erweichungspunkt (Viskosität = 107,6 dPa.s) von 750° bis 830°C, einem Verarbeitungspunkt (Viskosität = 104 dPa.s) von höchstens 1190°C, einem Wärmeausdehnungskoeffizienten α20-300 = 6 bis 8,5.10-6 K-1 und einem Wärmespannungsfaktor ϕ = 0,5 bis 0,8 N/(mm2.K) besteht.
6. Feuerwiderstandsfähige Wand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnete daß die Haltevorrichtungen (7, 24) mit die Glasscheibe (1, 21, 22) einspannenden Klemmplatten (8, 9) und mit einem Gelenk (11, 12) versehen sind, das eine Schwenkbewegung der Glasscheibe (1, 21, 22) gestattet.
7. Feuerwiderstandsfähige Verglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtungen (24) eine bezogen auf die Fläche der Glasscheibe senkrechte Bewegung zwischen der Glasscheibe (21, 22) und dem zugehörigen Stützarm (28) erlauben.
8. Feuerwiderstandsfähige Verglasung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtungen (24) mit einem Führungsbolzen (26) versehen sind, der in einem am Stützrahmen (28) angeordneten Führungszylinder (27) gleitend gelagert ist.
9. Feuerwiderstandsfähige Wand nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fugen zwischen den Stoßflächen (4) der Glasscheiben (1) und den Leibungsflächen (3) der angrenzenden Wandelemente durch eine mit einem Profilstrang (18, 36) aus einem anorganischen, bei Hitzeeinwirkung aufschäumenden Material kombinierte Dichtung aus Silikonkautschuk abgedichtet sind.
10. Feuerwiderstandsfähige Wand nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fugen zwischen den Stoßflächen der Glasscheiben und den Stoßflächen der angrenzenden Wandelemente durch Silikonprofile abgedichtet sind, die auf einer Seite mit der Stoßfläche der Glasscheibe mit einem feuerbeständigen Kleber verklebt sind und auf der gegenüberliegenden Seite form- und kraftschlüssig an der Stoßfläche des angrenzenden Konstruktionselements anliegen.
11. Feuerwiderstandsfähige Wand nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasscheiben (1, 21, 22) wenigstens auf einer Seite mit einer pyrolytisch aufgebrachten wärmestrahlenreflektierenden Schicht versehen sind.
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