ASTM E119 Standardprüfverfahren für Brandprüfungen von Baukonstruktionen und Baumaterialien

Die von der American Society for Testing and Materials (ASTM) entwickelte Norm „ASTM E119 Standard Test Methods for Fire Testing of Building Construction and Materials“ beschreibt Prüfverfahren für Verbundbaugruppen aus Mauerwerk und Baumaterialien für Gebäude, einschließlich tragender und anderer Wände und Trennwände, Stützen, Balken, Unterzüge, Decken sowie Verbunddecken- und Balkenbaugruppen für Decken und Dächer. Diese Norm gilt auch für andere Baugruppen und Baueinheiten, die dauerhafte Bestandteile eines fertigen Gebäudes sind.

Die in dieser Norm definierten Klassifizierungen dienen dazu, die Leistung im Vergleich zu bestimmten Brandtestbedingungen während der gesamten Expositionsdauer aufzuzeichnen und sind nicht als Bestimmung der Eignung für die Verwendung unter anderen Bedingungen oder nach Brandeinwirkung auszulegen.

Diese Norm dient der Messung und Beschreibung der Reaktion von Materialien, Produkten oder Baugruppen auf Hitze und Flammen unter kontrollierten Bedingungen, deckt jedoch nicht alle Faktoren ab, die für die Bewertung der Brandgefahr oder des Brandrisikos von Materialien, Produkten oder Baugruppen unter tatsächlichen Brandbedingungen erforderlich sind.

Diese Prüfverfahren schreiben eine Standard-Brandbelastung zum Vergleich der Prüfergebnisse von Baukonstruktionen vor. Die Ergebnisse dieser Prüfungen sind ein Faktor bei der Bewertung des prognostizierten Brandverhaltens von Baukonstruktionen und Baugruppen. Die Anwendung dieser Prüfergebnisse zur Vorhersage des Brandverhaltens tatsächlicher Baukonstruktionen erfordert eine Bewertung der Prüfbedingungen.

Mit diesen Prüfmethoden soll ermittelt werden, wie lange bestimmte Arten von Strukturelementen während einer vorgegebenen Prüfdauer Feuer standhalten, ihre strukturelle Integrität behalten oder beide Eigenschaften aufweisen.

Bei der Prüfung wird ein Prüfling über einen festgelegten Zeitraum einem Standardfeuer ausgesetzt, das kontrolliert auf bestimmte Temperaturen eingestellt wird. Bei Bedarf folgt im Anschluss an die Feuereinwirkung ein festgelegter Standard-Feuerwehrstrahl gemäß ASTM E2226. Die Prüfung liefert ein relatives Maß für die Brandreaktion vergleichbarer Strukturelemente unter diesen Brandeinwirkungsbedingungen. Die Einwirkung ist nicht für alle Brandbedingungen repräsentativ, da die Bedingungen je nach Menge, Art und Verteilung der Brandlast, Belüftung, Größe und Konfiguration des Abteils und den Wärmeableitungseigenschaften des Abteils variieren. Abweichungen, die sich aus den Prüfbedingungen oder der Konstruktion des Prüflings ergeben, wie Größe, Materialien und Montagemethode, wirken sich ebenfalls auf die Brandreaktion aus. Aus diesen Gründen ist es notwendig, die Abweichungen für die Anwendung auf die Struktur vor Ort zu bewerten.

Dieser Standard sieht vor:

• Für Prüfmuster von Wänden, Trennwänden und Böden oder Dächern,
  • Messung der Wärmeleitung
  • Messung der Heißgasdurchlässigkeit durch die Testprobe.
  • Bei tragenden Elementen Messung der Tragfähigkeit des Prüflings während der Prüfbelastung.
• Für einzelne tragende Elemente wie Balken und Säulen: Messung der Tragfähigkeit unter Prüfbedingungen unter Berücksichtigung der Endauflagerbedingungen (d. h. fest oder nicht fest).

Dieser Standard sieht jedoch nicht vor:

• Informationen zur Leistung von Prüfkörpern, die mit anderen Komponenten oder Längen als den getesteten hergestellt wurden.
• Bewertung, inwieweit die Testprobe durch die Entstehung von Rauch, giftigen Gasen oder anderen Verbrennungsprodukten zur Brandgefahr beiträgt.
• Messung des Grads der Kontrolle oder Begrenzung des Durchgangs von Rauch oder Verbrennungsprodukten durch die Testprobe.
• Simulation des Brandverhaltens von Verbindungen zwischen Bauelementen wie Boden-Wand oder Wand-Wand.
• Messung der Flammenausbreitung auf der Oberfläche von Testproben.
• Einfluss herkömmlicher Öffnungen im Prüfling, z. B. Steckdosen oder Sanitärrohre, auf die Feuerbeständigkeit, sofern dies nicht ausdrücklich in der zu prüfenden Struktur angegeben ist. ASTM E814 gilt auch für die Prüfung von Brandschutzvorrichtungen.

Kurz gesagt: Der ASTM E119-Brandtest ist ein standardisiertes Prüfverfahren zur Bewertung der Feuerbeständigkeit von Bauteilen und Baugruppen. Als einer von vielen Brandteststandards misst dieser Test die Fähigkeit eines Baumaterials, wie z. B. einer Wand, Trennwand, eines Daches oder eines Bodens, einer Feuereinwirkung für einen bestimmten Zeitraum standzuhalten. Die Ergebnisse der Brandtests liefern wertvolle Informationen für Bauaufsichtsbehörden, Architekten, Ingenieure und Baufachleute.

Durch Prüfungen wird sichergestellt, dass Bauteile und Baugruppen die erforderlichen Brandschutznormen erfüllen und im Brandfall ein gewisses Maß an Schutz für Bewohner und Eigentum bieten. Sie unterstützen die Planung und den Bau feuerbeständiger Gebäude und ermöglichen die Entwicklung wirksamer Strategien zur Brandverhütung, Eindämmung und Evakuierung.

Bei diesem Test werden mehrere Bauteile gleichmäßig dem Feuer ausgesetzt. Dabei werden Temperaturen und Brandbedingungen berücksichtigt, die ein reales Brandszenario simulieren. Der Test bewertet zwei wichtige Leistungskriterien:

• Feuerbeständigkeit: Rückhaltung von Feuer und Hitze
• Strukturelle Integrität: Fähigkeit, während des Tests Lasten zu tragen

Die Dauer der Brandeinwirkung beträgt je nach geprüfter Feuerwiderstandsklasse typischerweise 45 Minuten bis mehrere Stunden. Das zu prüfende Material wird auf Faktoren wie Flammendurchdringung, Temperaturanstieg auf der exponierten Seite, strukturelle Stabilität und Integrität der Brandschutzbarriere überwacht. Die Dauer des Widerstands bis zum ersten kritischen Versagen wird ebenfalls bewertet.

Bei der Brandprüfung nach ASTM E119 wird die Feuerbeständigkeit eines Bauteils anhand von Pass/Fail-Kriterien bewertet. Diese Kriterien spielen eine entscheidende Rolle bei der Beurteilung der Leistung des geprüften Materials und der Sicherstellung seiner Konformität mit den Brandschutznormen.

Die folgenden zeitkritischen Ereignisse werden während der Prüfung nach ASTM E119 aufgezeichnet. Als Bestanden/Nicht bestanden (die Lebensdauer der Baugruppe) gilt der Zeitpunkt, zu dem das erste dieser Ereignisse eintritt:

• Die Temperatur steigt im Durchschnitt aller nicht freiliegenden Thermoelement-Oberflächenpositionen auf 121 Grad über die Umgebungstemperatur.
• An jeder nicht freiliegenden Thermoelement-Oberflächenstelle steigt die Temperatur auf 153 Grad über die Umgebungstemperatur.
• Bei Baugruppen mit Baustahlelementen übersteigt die maximale Temperatur am Baustahlelement 593 Grad.
• Jegliche Flammenbildung wird auf der unbelichteten Oberfläche der Testprobe beobachtet.
• Die Rauch- und Gasemissionen sind heiß genug, um Baumwollabfälle zu entzünden, die auf die nicht exponierte Oberfläche der Probe aufgetragen werden.
• Die Belastung lasttragender Baugruppen kann während der Belastung nicht gehalten werden. In den meisten Fällen erfordert die Prüfung nach ASTM E119 eine zusätzliche Bewertung, bei der die Baugruppe einem Wasserstrahltest unterzogen wird, um ihre Feuerwiderstandsklasse zu bestimmen.

Komponenten, die die Kriterien erfolgreich erfüllen, weisen nach, dass sie der Feuereinwirkung für die angegebene Dauer standhalten können, ohne ihre Integrität zu beeinträchtigen oder zur Brandausbreitung beizutragen. Die spezifischen Kriterien für das Bestehen/Nichtbestehen können jedoch je nach geprüfter Feuerwiderstandsklasse und geltenden Bauvorschriften variieren.

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