Taktiken zur Brandbekämpfung in mit Aluminium-Verbundplatten verkleideten Hochhäusern

Der Autor stellt einige der sicherheitstechnischen und taktischen Überlegungen vor, die Feuerwehrleute berücksichtigen müssen, wenn Aluminium-Verbundplatten für hohe Gebäude in ihren Bezirken vorgeschlagen werden.

Verkleidungen aus Verbundplatten gibt es schon seit langem, und die meisten von uns haben sie wahrscheinlich schon in ihrer einfachsten Form gesehen – als Ersatz für Schindelverkleidungen an Wohngebäuden. Als Alternative zu herkömmlichen Fassadenverkleidungen ist es wartungsarm und kann sogar bessere thermische Eigenschaften als herkömmliches Holz aufweisen. Im Allgemeinen handelt es sich um Hausverkleidungen aus Polyvinylchlorid (PVC) oder Aluminium. Obwohl es nicht unbedingt brennbar ist, haben viele von uns schon erlebt, welche Unordnung diese Produkte anrichten können, wenn sie Feuer ausgesetzt werden.

Die technologische Entwicklung dieser Materialien in den 1990er und 2000er Jahren hat die Anwendungsmöglichkeiten für Verbundverkleidungen über die der einfachen Schindelverkleidung hinaus erweitert. Verbundplatten gibt es in der Industrie schon seit vielen Jahren und sie werden auch in vielen anderen Bereichen eingesetzt, beispielsweise für Beschilderungen und dekorative Oberflächen. Beim Einsatz in der Beschilderung oder im Ladenbau erreichen die Verbundplatten eine Dicke von bis zu etwa einem Viertel Zoll. Jedes Paneel besteht auf der Vorderseite normalerweise aus Aluminium-, Kupfer- oder Zinkoberflächen, die wiederum innen ein Material auf Polymerbasis einschließen. Die ungefähre Dicke der Metallaußenhaut kann 0,019 Zoll oder etwa 24 Gauge betragen; die Polymerkomponente wäre etwa 5⁄32 Zoll groß. Dadurch kann das erzeugte Blech geformt oder gewalzt werden, wodurch die Metallkosten minimiert und das Gewicht auf ein Minimum reduziert werden, während gleichzeitig gute thermische Eigenschaften erzielt werden (Foto 1).

(1) Eine Aluminium-Verbundplatte kann vertikal in jede beliebige Form gebracht werden und verleiht Neubauten ein modernes Aussehen oder revitalisiert ältere Bauwerke. Dieses Nahaufnahmebild zeigt die glänzende Tafel, die am Eingang eines Autohauses installiert ist. (Foto von Greg Havel.)

In jüngerer Zeit hat die Verwendung des Produkts jedoch, ähnlich wie bei seinem Cousin aus Schindeln, in der Bauindustrie stark zugenommen – als Verkleidung von Außenwänden von Gebäuden. Dies war im Ausland bei vielen Hochhäusern des Typs 1 der Fall. Der vorherrschende Typ sind Aluminium-Verbundplatten (ACP), deren Preis wie bei jedem hergestellten Produkt stark variiert. Dieser Preisunterschied spiegelt sich in der Qualität der Materialien und der grundlegenden Leistung des Produkts unter Brandbedingungen wider.

Möglicherweise haben Sie Aufnahmen von jüngsten Hochhausbränden in Dubai in den Vereinigten Arabischen Emiraten gesehen, die das Vordringen des Feuers außerhalb des Gebäudes über mehrere Stockwerke hinweg zeigten. Ähnliche Brände ereigneten sich in China, Frankreich und Australien; Alle standen im Zusammenhang mit der Verwendung von Verbundplattenverkleidungen.

(2) Brennbare Aluminium-Verbundverkleidung am Forté-Gebäude in Melbourne, Australien. (Foto vom Autor.)

Die zentrale Frage ist das Material, das als Füllung des „Sandwichs“ zwischen den Aluminiumschichten verwendet wird. Nach hohen Standards hergestellte Brandschutzpaneele verwenden einen Kern aus Polyethylen/Mineralfaser; Unter dem Gesichtspunkt der Brandschutzeigenschaften minderwertige Produkte enthalten nur Polyethylen-Polymerfasern.

(3) Das Forté-Gebäude während des Fassadenbrandes im Jahr 2014. Eine auf dem Balkon weggeworfene Zigarette entzündete die Gartenmöbel. Da diese Verkleidung weltweit häufig verwendet wird, sollten Feuerwehrleute darüber nachdenken, ob ihre Abteilung über die Ressourcen verfügt, um ein Ereignis dieser Größenordnung zu bewältigen. In diesem Zusammenhang kann eine übermäßige Abhängigkeit von eingebauten Brandschutzsystemen (Sprinkler usw.) zu unserem Nachteil sein, da das Gebäude und seine Systeme darauf ausgelegt sind, im Gebäude auftretende Brände einzudämmen. (Foto von Wade Savage; Verwendung mit Genehmigung.)

Bei einem Vorfall Ende 2014 in Australien (Fotos 2-3) geriet ein 21-stöckiger Wohnblock in Brand, weil eine weggeworfene Zigarette auf Gartenmöbeln auf einem Balkon im achten Stock zurückgelassen worden war. Das sich entwickelnde Feuer erfasste die freiliegende Wandverkleidung, und das Feuer breitete sich nach außen über 13 Stockwerke in 15 Minuten aus (es stoppte im obersten Stockwerk) und breitete sich bis zu den freiliegenden Stellen auf jedem Balkon aus. Durch das Herabfallen brennenden Materials waren auch Balkonfreiflächen bis in die sechste Etage des Gebäudes betroffen. Glücklicherweise übertraf die Sprinkleranlage des Gebäudes ihre Designstandards und die Bemühungen der Feuerwehrleute verhinderten, dass das Feuer das Gebäude erfasste. Bei der Untersuchung nach dem Brand wurde festgestellt, dass es sich bei dem Wandprodukt um ein billigeres Importprodukt handelte, das nicht die erforderliche Feuerbeständigkeit erfüllte. Als das Produkt von der Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO), Australiens führender wissenschaftlicher Einrichtung, im Labor getestet wurde, musste das Experiment aufgrund der starken Brandentwicklung und der Rauchentwicklung aus der Probe nach 90 Sekunden abgebrochen werden.

In diesem Fall hat die Stadtverwaltung mit Unterstützung der örtlichen Feuerwehr Maßnahmen ergriffen, um eine Wiederholung dieses Ereignisses zu verhindern. Es fanden mehrere Gerichtsverhandlungen und anschließende Berufungsverfahren statt. Das Ergebnis war die erfolgreiche Anordnung, das Gebäude vollständig von dem Produkt zu befreien und es mit einem nicht brennbaren Material neu zu verkleiden. Vertreter der Interessengruppen des Gebäudes stellten Alternativen zum Entfernen der Paneele vor, beispielsweise externe Wanddurchflutungssysteme. In einem hervorragenden Beispiel für die Führungsrolle unserer Branche hat sich die Feuerwehr diesen Alternativen erfolgreich widersetzt, basierend auf vielen Faktoren, einschließlich versteckter Brandschutzwege auf der Rückseite des festen Paneels.1-2

Nicht alle Situationen führen zum Erfolg. Versuche, die Verwendung von ACP in anderen Gerichtsbarkeiten zu verhindern, waren zwar lobenswert, aber nicht so erfolgreich.

Im Gegensatz zu den Vereinigten Staaten gibt es in Australien eine nationale Bauordnung. Die australischen Vorschriften berücksichtigen die Anforderungen an das Brandverhalten. Auf den Kodex wird dann von einzelnen Staaten verwiesen, die den Kodex in unterschiedlichem Maße in den Gesetzen und Vorschriften der Bundesstaaten widerspiegeln.

Der Code verbietet die Verwendung brennbarer Verkleidungen in Gebäuden der Klasse A (US-Äquivalent, Typ 1); Allerdings mangelte es in Australien zunächst an umfassenden Fassadenprüfungen, und einige Anbieter von Verkleidungen bieten ein Produkt an, das lediglich ein gewisses Maß an qualitativen Tests erreicht hat, ohne dass groß angelegte Brandprüfungen durchgeführt wurden.3 Weniger gewissenhafte Anbieter und Entwickler umgehen Vorschriften in vielerlei Hinsicht bei der Anwendung von Begriffen wie „Brennbarkeit“ und „als befriedigend erachtet“-Vereinbarung. Es ist nicht alles schlecht. Viele namhafte Hersteller verfügen über Testdaten im kleinen Brandmaßstab, die den Grad der Nichtbrennbarkeit eines Produkts in Standard-Brandtests veranschaulichen. Offensichtlich muss noch mehr getan werden. Es scheint, dass minderwertige Produkte mit weniger als minimaler Leistung ihren Weg auf den Weltmarkt gefunden haben.

Insgesamt handelt es sich möglicherweise um einen Fall, in dem sich die Materialtechnologie in einem Tempo entwickelt, das die Codedefinitionen übertrifft, eine Situation, die die Anwendung spezifischer Codes wie National Fire Protection Association (NFPA) 285, Standard Fire Test Method for Evaluation of Fire Propagation Characteristics of, unterstützt Nicht tragende Außenwandbaugruppen mit brennbaren Bestandteilen, die Prüfkriterien für Außenwandbaugruppen festlegen.4

Das Problem von ACP geht über seine feuerbeständigen Eigenschaften hinaus. Die Installation des Paneels als Verkleidungssystem hat großen Einfluss auf die Leistung des Produkts unter Brandbedingungen. Grundsätzlich gibt es zwei Installationsmethoden: Direktstick und Kassette.

Am äußeren Gebäuderahmen wird eine Wettersperre angebracht. Anschließend wird eine Metalltragschiene am Rahmen der Struktur befestigt und doppelseitiges Klebeband auf die Schiene aufgebracht. Die Verbundplatte mit unbearbeiteten Kanten wird mit dem Klebeband am Gebäude befestigt. Vertikale Fugen an jedem Paneel werden abgedichtet und von hinten durch einen auf den Rahmen geklebten Styropor®-Streifen gestützt (Foto 4).

(4) Ein Querschnitt von Paneelen, die mit der Direct Stick-Methode installiert wurden. (Foto vom Autor.)

Bei dieser Methode wird der innere Teil des Paneels dem Flammeneinschlag von einer externen Quelle ausgesetzt. Das Styropor ermöglicht außerdem eine Flammenausbreitung entlang der Plattenkante und zur Rückseite. Unter Brandbedingungen kann der Klebstoff versagen und die Platte kann sich von der Struktur lösen, was die Probleme verschlimmert.

Diese Methode ähnelt der Direct-Stick-Methode, bei der eine Wetterschutzfolie und eine Tragschiene auf den Rahmen aufgebracht werden. Die Hauptunterschiede bestehen darin, dass die Kanten jedes Paneels nach innen um 90° gebogen sind und eine Halterung angebracht ist. Die Halterung wird mit dem Kanal am Bauwerk verschraubt. Anschließend wird die Fuge mit einem mastixartigen Produkt abgedichtet (Foto 5).

(5) Ein Querschnitt von Paneelen, die mit der Kassettenmethode installiert wurden. Beachten Sie, dass die Kanten des Paneels wie ein umgekehrtes „U“ um 90° gebogen sind und dass jedes Paneel durch eine Halterung und eine Schraube sicher befestigt ist. Dies ist eine viel sicherere Methode als der Direct Stick. Allerdings ist das System immer noch anfällig für eine unkontrollierte Brandausbreitung in den Hohlraum auf der Rückseite der Paneele. Bei beiden Methoden ist der Brandschutz unerlässlich. (Foto vom Autor.)

Diese Methode bietet zwei Vorteile: (1) Die Innenkanten jeder Platte sind vor externen Flammenquellen geschützt; und (2) die Platte wird mechanisch mit Schrauben am Gebäude befestigt, wodurch die Wahrscheinlichkeit, dass sie sich im Brandfall vom Gebäude löst, minimiert wird.

Aus taktischer Sicht geht es in erster Linie um die Größe der erforderlichen Reaktion, um einen Brand dieser Art in einem hohen Gebäude zu bekämpfen, da viele Stockwerke gleichzeitig betroffen sind. Ein ressourcenintensiver Einsatz der Feuerwehren ist für Folgendes erforderlich:

Stellen Sie bei Feuerwehrleuten, die im Bauwesen und bei der Durchsetzung von Vorschriften arbeiten, sicher, dass ACP, wenn es spezifiziert ist, Ihren Standards entspricht und entsprechend getestet wurde und dass das Material mit den Anforderungen übereinstimmt. Stellen Sie außerdem sicher, dass auf beiden Seiten der Außenhaut Bruch-/Stopppunkte festgelegt sind, um das Risiko einer unkontrollierten Brandausbreitung zu verringern.

Brandschutz/Barrieren zwischen Böden, Brandmodellierung und -analyse sind für dieses Produkt nicht gut etabliert. Akzeptieren Sie keine alternativen Lösungen ohne umfassende Tests oder Risikobewertungen, wie sie beispielsweise in den Standards der Underwriters Laboratories (UL) verfügbar sind. In Nordamerika können Aspekte des International Building Code (IBC) die Interpretation der Verwendung von ACPs erschweren und zu einer falschen Anwendung des Produkts führen. Die Präsenz von Feuerwehrleuten und Brandschutzingenieuren in Normungsgremien wie denen von UL ist unerlässlich.

Offensichtlich ist nichts feuerfest, und ACP-Produkte höchster Qualität enthalten immer noch Polymer und zersetzen sich daher beim Erhitzen immer noch. Das entscheidende Problem besteht darin, dass es bestenfalls schwierig ist, ein minderwertiges Produkt an einem gebauten Gebäude zu identifizieren. In Australien ist nicht bekannt, wie viele Gebäude im Land mit einem minderwertigen Produkt verkleidet sind; Schätzungen der Regierung gehen in die Tausende. Viele andere Länder fangen gerade erst an, das Problem zu spüren. Was ist in deinem Hinterhof, Amerika?

Als ich diesen Artikel recherchierte, hatte es den Brand im Grenfell Tower im Vereinigten Königreich noch nicht gegeben. Während ich diesen Abschnitt schreibe, sieht man auf meinem Fernseher, wie Feuerwehrleute den ausgebrannten Rumpf des 24-stöckigen Wohngebäudes mit 120 Wohnungen durchsuchen. Es war ein Flächenbrand im wahrsten Sinne des Wortes. Im Laufe der Tage schwinden die Hoffnungen der vertriebenen Familien, ihre Angehörigen zu finden, während die Zahl der Todesopfer stetig steigt.

Der Brand stellte die über 5.000 Mitglieder der Londoner Feuerwehr auf eine harte Probe. Mehr als 40 Geräte und 200 Feuerwehrleute versuchten tapfer, das sich schnell ausbreitende Feuer zu stoppen. Die Brandbekämpfung dauerte Tage, und Bedenken hinsichtlich der strukturellen Integrität zwangen die Ressourcen dazu, sich auf Angriffe innerhalb der Reichweite von Luftgeräten zu konzentrieren, während in den obersten Stockwerken der verfügbare Treibstoff erschöpft war und schließlich ausbrannte.

Noch bevor der letzte Apparat den Tatort verließ, hatte der Ermittlungsprozess begonnen und das Ausmaß des Ereignisses wird es noch einige Zeit lang zum Gegenstand intensiver Untersuchungen machen. Es scheint, dass der Brand zunächst in einem defekten Gerät in einer Wohnung im vierten Stock ausbrach. Bedauerlicherweise deuten Berichte darauf hin, dass die bei einer kürzlichen Renovierung des 43 Jahre alten Gebäudes verwendete Außenverkleidung (nicht feuerbeständige Polyethylenkern-Verbundplatte) erheblich zur Geschwindigkeit und Ausbreitung des Feuers im gesamten Gebäude beitrug.

Videoaufnahmen vom Anfang des Vorfalls zeigen, wie sich das Feuer schnell über die Außenseite des stadteigenen Gebäudes ausbreitet. Da es sich um eine Stahlbetonkonstruktion handelt, lässt sich nur darauf schließen, dass die Verbundverkleidung dies trägt. Eine genauere Betrachtung zeigt, dass die vertikale und horizontale Flammenausbreitung mit der Position des Panels korrespondiert. Zum jetzigen Zeitpunkt ist nicht bekannt, ob auf der Rückseite der Verkleidung Dämmstoffe angebracht wurden, um die thermischen Eigenschaften des Gebäudes zu verbessern. Während des Brandes ist ein Herabfallen der brennenden Täfelung zu erkennen; Die Aufnahmen nach dem Vorfall veranschaulichen auch die enorme Menge an Tropfen, die in die Umgebung fallen. Glücklicherweise waren Sekundärbrände und das Expositionsrisiko minimal.

Abgesehen von der inhärenten Brandgefahr der Verkleidung des Grenfell Tower werden einige spezifische Fragen aufgeworfen:

Diese Fragen, die auf den im Kampf gewonnenen Erkenntnissen basieren, wurden von Menschen vor uns immer wieder in verschiedenen Zusammenhängen gestellt. Die Dunns, Brannigans und Mittendorfs auf der ganzen Welt haben mehrfach über die Gefahren von Gebäuderenovierungen und -modifikationen sowie einer Nutzungsänderung geschrieben und darüber, wie diese sich bei Bränden auf die Gebäudeleistung und die Sicherheit der Bewohner auswirken können.

Die im Jahr 2016 durchgeführte Sanierung des Grenfell Tower umfasste die Modernisierung der Versorgungseinrichtungen im Inneren und die Verbesserung der optischen Annehmlichkeiten des Gebäudes von außen, um das Gebiet aufzuwerten. Obwohl die Untersuchungen noch andauern, wurde vermutet, dass die verwendete Verkleidung keine Brandschutzklasse hatte und der Unterschied bei der Aufrüstung auf ein feuerbeständiges Produkt bei dem 11-Millionen-Dollar-Projekt etwa 6.500 US-Dollar mehr betragen hätte.

Laden Sie unter http://www.mfb.vic.gov.au/News/Publications/Reports.html/ ein PDF des Post-Incident-Berichts über den Lacrosse-Brand der Metropolitan Fire Brigades (Melbourne, Australien) herunter.

Die Medienmitteilung der Fire Protection Association of Australia mit dem Link zur Berufungsentscheidung finden Sie hier: http://www.fpaa.com.au/news/news/2017/01/bab-lacrosse-determination.aspx.

Eine hervorragende Videopräsentation (einschließlich Brandentwicklungsanimation) der Post-Incident-Analyse, ebenfalls von den Metropolitan Fire Brigades (Melbourne, Australien), finden Sie unter https://www.youtube.com/watch?v=dH1YiB3767k/.

Philip Paff, AFSM, MIFireE, CFO, ist seit 22 Jahren Mitglied und Kapitän bei Fire and Rescue Queensland und ist der Station 48 zugeordnet. Er ist Mitglied der Australia TF 1 USAR. Er hat einen Bachelor-Abschluss in Rettungsdiensteinsätzen. Paff wurde für seinen Beitrag zur Rettung mit der Australian Fire Service Medal ausgezeichnet.

1. Fire Protection Association of Australia 2017, „Sicherheit steht für Lacrosse-Bewohner an erster Stelle.“ Gesehen am 1. Februar 2017, http://www.fpaa.com.au/news/news/2017/01/bab-lacrosse-determination.aspx

2. Metropolitan Fire Brigades 2014, „Post Incident Analysis – Lacrosse Docklands“, aufgerufen am 29. Dezember 2016, http://www.mfb.vic.gov.au/News/Publications/Reports.html

3. National Fire Protection Association Standard 2014, Brandgefahren von Außenwandbaugruppen, die brennbare Komponenten enthalten.

4. National Fire Protection Association 2012 „NFPA 285: Standard-Brandtestverfahren zur Bewertung der Brandausbreitungseigenschaften von nicht tragenden Außenwandbaugruppen, die brennbare Komponenten enthalten.“

Verwandte Ausbildung:

http://www.fireengineering.com/articles/2017/07/construction-concerns-combustible-cladding.html

http://www.fireengineering.com/articles/pt/2017/07/flammable-cladding-used-in-us-buildings.html

http://www.fireengineering.com/articles/2017/06/after-the-grenfell-fire-brits-order-evacuation-of-other-high-rise-cladding-buildings.html