Stahlkonstruktionen sind von Natur aus stabil, aber bei Weitem nicht so gut, was den Brandschutz angeht, insbesondere Cortenstahl, den man häufig in Containergebäuden findet. Das Material leitet Wärme ziemlich schnell mit etwa 45 W/mK, was bedeutet, dass sich die Temperaturen im metallischen Tragwerk rasch erhöhen können. Was passiert dann? Die Festigkeit beginnt abzunehmen, sobald es wärmer wird. Bei etwa 400 Grad Celsius verliert Stahl ungefähr 20 % seiner normalen Festigkeit. Wenn die Temperaturen 550 °C erreichen, ist bereits die Hälfte der ursprünglichen Festigkeit verloren. Die meisten ungeschützten Stahlteile beginnen innerhalb von 15 bis 20 Minuten eines standardisierten Brandversuchs zu versagen, da sich das Material meist stark verzieht, sobald die Temperaturen die Marke von 600 °C annähern. An dieser Stelle kommen schwellende Beschichtungen zum Einsatz. Diese speziellen Lacke bilden schützende Kohleschichten, die den Wärmeeintrag um 70 % bis 90 % reduzieren und den Konstruktionen dadurch wertvolle zusätzliche Zeit verschaffen. Für alle, die feuerfeste Containerhäuser errichten möchten, macht eine korrekte thermische Absicherung den entscheidenden Unterschied zwischen standfester Struktur und vorzeitigen Einsturz, bevor die Menschen sicher evakuiert werden können.
Stahlrahmen bieten definitiv eine gute strukturelle Unterstützung, aber jene abnehmbaren Teile bringen erhebliche Brandgefahren mit sich, die viele übersehen. Nehmen Sie beispielsweise Sperrholz-Unterböden, die in etwa 80 % der modularen Gebäude vorkommen. Diese entzünden sich bei rund 270 Grad Celsius und setzen zwischen 15 und 20 Megajoule pro Kilogramm an Wärmeenergie frei, was die Ausbreitung von Flammen innerhalb der Konstruktion erheblich beschleunigt. Die Polymerdichtungen zwischen verschiedenen Modulelementen beginnen bei Temperaturen zwischen 200 und 300 Grad Celsius zu zerfallen und verwandeln so im Grunde genommen, was eigentlich Brandschutzbarrieren sein sollten, in versteckte Kanäle für Rauchausbreitung. Wandverkleidungen aus Vinyl und anderen Synthetikmaterialien neigen dazu, sich nahezu sofort zu entzünden, sobald die Temperaturen über 350 Grad Celsius steigen, und setzen beim Brennen giftiges Blausäuregas (Wasserstoffcyanid) frei. All diese Materialien zusammen können die eigentliche Zeit, bis ein Feuer innerhalb einer Modulareinheit gefährlich wird, um bis zu 40 % gegenüber reinen Stahlkonstruktionen verkürzen. Um dieses Problem zu beheben, müssen die Bauvorschriften feuerbeständige Holzbehandlungen gemäß ASTM E84 Klasse A, Keramikfaserdichtungen, die bis zu einer glühenden Temperatur von 1260 Grad standhalten, sowie nicht brennbare Mineralwolldämmung vorschreiben. Diese Verbesserungen sind absolut unerlässlich, wenn wir im heutigen modularen Bauen eine ordnungsgemäße Brandabschottung sicherstellen wollen.
Passive Brandschutzsysteme mit mehreren Schichten bilden die Grundlage für dauerhafte, feuerbeständige Containerhäuser. Wenn die Temperaturen etwa 200 Grad Celsius erreichen, können schwellende Beschichtungen auf das Fünfzigfache ihrer ursprünglichen Dicke anschwellen und so eine schützende Kohleschicht bilden, die verhindert, dass Stahl innerhalb von sechzig bis neunzig Minuten unter den Bedingungen gemäß ASTM E119 verformt. Auch die Mineralwolldämmung leistet hervorragende Arbeit, besonders wenn sie mit einer Dichte von über 100 Kilogramm pro Kubikmeter eingebaut wird. Branchentests zeigen, dass sie die Wärmeübertragung durch Wände um etwa siebzig Prozent reduziert. Bei Calciumsilikat-Platten für den Brandschutz halten diese Materialien bei korrekter Befestigung an tragenden Strukturen extremer Hitze von 1000 Grad Celsius zwei volle Stunden lang stand. Um das Beste aus diesen Systemen herauszuholen, empfehlen Fachleute, Oberflächen mit mindestens einer halben Millimeter dicken schwellenden Grundbeschichtung zu versehen. Installateure sollten außerdem darauf achten, die Fugen der Mineralwolle versetzt anzubringen und während der Montage geeignete Dampfsperren einzubauen. Und vergessen Sie auch die Abstandsanforderungen nicht – befestigen Sie die feuerbeständigen Platten mit rostfreien Befestigungselementen im Abstand von höchstens 30 Zentimetern entlang des Rahmens.
Gute Raumaufteilung beruht nicht nur darauf, Wände zwischen Bereichen zu errichten. Es erfordert funktionierende passive Brandschutzsysteme, die zusammenwirken. Nehmen wir beispielsweise feuerbeständige Türen. Solche mit Keramikfaserkern können ihre Integrität etwa 90 Minuten lang aufrechterhalten. In Kombination mit speziellen Dichtungen aus intumeszierendem Material am Rand, die sich ab einer Temperatur von etwa 150 Grad Celsius ausdehnen, verschließen diese Türen automatisch Spalte von bis zu 15 Millimetern Breite. Bei Lüftungsanlagen sind Brandschutzklappen wesentliche Bestandteile. Diese benötigen Schmelzsicherungen, die exakt auf einen Temperaturwert von 72 Grad Celsius eingestellt sind. Dadurch wird der Sauerstofffluss durch die Kanäle gesteuert und die Gefahr von Flashover-Ereignissen verringert. Für die Sicherheit der Belüftung ist sicherzustellen, dass alle Außenluftansaugöffnungen mindestens 1,5 Meter über dem Bodenniveau angebracht sind. Ebenso wichtig sind Funkenabschneiderabdeckungen an Abluftöffnungen, die den Anforderungen gemäß BS 476-20 entsprechen. So bleibt ein sicherer Luftaustausch gewährleistet, während Brände in festgelegten Bereichen enthalten bleiben.
Bei Verwendung von leichten Innenmaterialien in umgebauten feuerfesten Schiffscontainern tritt der Flashover viel schneller ein als erwartet. Gegenstände wie synthetische Wandverkleidungen, Schaumstoffdämmung und Kunststoffmöbel können Wärme mit einer Rate von über 3 Megawatt pro Quadratmeter erzeugen. Dadurch verkürzt sich das Zeitfenster bis zum Flashover auf weniger als fünf Minuten, im Vergleich zu etwa 29 Minuten oder mehr in herkömmlichen gemauerten Gebäuden. Das Problem verschärft sich, da etwa zwei Drittel der lokalen Bauvorschriften auf veralteten Materialstandards aus Jahrzehnten beruhen. Diese Standards berücksichtigen nicht, wie schnell moderne synthetische Materialien brennen, wenn sie in modularen Umbauten verwendet werden. Ein weiterer Faktor, der die Sicherheit beeinträchtigt, sind die engen Zwischenräume zwischen den Containern. Rauch neigt dazu, sich tiefer abzusetzen, und Hitze baut sich in diesen schmalen Durchgängen schneller auf, wodurch der Flashover etwa 40 Prozent früher eintritt als bei herkömmlicher Bauweise. Viele Brandschutzexperten empfehlen, die Baunormen zu aktualisieren, um leistungsbasierte Bewertungen einzubeziehen, wie sie beispielsweise in den NFPA-286-Prüfprotokollen vorgesehen sind. Dieser Ansatz betrachtet die tatsächlichen Branddynamiken statt nur eine Aufstellung der Materialien vorzunehmen und liefert so ein realistischeres Bild davon, wie sich diese umgebauten Räume im Brandfall tatsächlich verhalten.
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