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Geklebte Holz-Glas-Fassaden - Anwendungsmöglichkeiten für mehrgeschoßige Gebäude unter Berücksichtigung von Doppelfassaden und deren Verhalten im Brandfall

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[Quelle: http://repositum.tuwien.ac.at]

Wachstum und Verdichtung im urbanen Raum erfordern die Entwicklung intelligenter und ressourcenschonender Gebäudesysteme für die "Smart Cities" der Zukunft. Fassadensysteme, die sich der innovativen Bauweise von Holz-Glas-Verbundkonstruktionen (HGV) bedienen, können diesen Anforderungen gerecht werden. Gleichzeitig müssen solche Fassadenkonstruktionen aber vielfältige brandschutztechnische Aspekte erfüllen, wenn sie bei mehrgeschossigen Gebäuden eingesetzt werden. Das wesentliche Konstruktionsmerkmal von Holz-Glas-Verbundfassaden besteht im kraftschlüssigen Verbund zwischen der Verglasung mit einem umlaufenden Rahmenelement. Durch die Schubverklebung zwischen Glasscheibe und Rahmen kann die Glasscheibe nicht nur als raumabschließendes, sondern auch als statisch wirksames Element eingesetzt werden. Dadurch können einerseits Aussteifungselemente wie Wandscheiben oder Auskreuzungen im Bereich der Fassade entfallen und andererseits der Primärenergiebedarf gegenüber konventionellen Aluminium-Glas-Fassadenkonstruktionen um bis zu 50 Prozent reduziert werden. Marktreife patentierte Anwendungen von HGV-Fassaden werden von unterschiedlichen Unternehmen angeboten. Aktuelle Referenzprojekte sind in Österreich und Deutschland jedoch vorwiegend im Bereich des Fenster- und Wintergartenbaus sowie in Form von Pilotprojekten von Einfamilienhäusern zu finden. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten von geklebten Holz-Glas-Fassaden auf mehrgeschoßige Gebäude im urbanen Bereich. Besonderes Augenmerk soll dabei auf den Brandschutz gelegt werden, da es sich dabei zumeist um ein Knock-Out-Kriterium handelt. Geeignete Strategien und Lösungsansätze müssen entwickelt werden, um auch bei Anwendungen mit dieser innovativen Technologie ein adäquates Sicherheitsniveau zu gewährleisten. Auf baurechtlicher Ebene müssen sowohl europäische als auch nationale Gesetzte, Normen und Richtlinien als Beurteilungsgrundlage berücksichtigt werden. Nachdem noch keine Europäische Technische Leitlinie (ETAG) für Zulassungen von HGV-Fassadensystem vorliegt, kann die bestehende ETAG-002 für Structural-Glazing-Systeme in Anlehnung herangezogen werden. Auf nationaler Ebene stellen in Österreich die Richtlinien des Österreichischen Instituts für Bautechnik (OIB) den Stand der Technik dar. des Weiteren sind nationale Standards hinsichtlich der Nachweisführung unterschiedlicher Fassadensysteme (z.B. Vorhangfassaden oder Doppelfassaden) in genormten Prüfanordnungen zu berücksichtigen. Die wesentlichen brandschutztechnischen Leistungsanforderungen an Fassaden von mehrgeschossigen Gebäuden lauten wie folgt: Verhinderung einer Brandweiterleitung auf über dem Brandherd liegende Geschosse; Verhinderung des Herabfallens großer Fassadenteile, Verhinderung der Brandausbreitung über Zwischenräume bzw. Anschlussfugen und Hohlräume im Bereich von Trenndecken, Berücksichtigung des Brandverhaltens des Fassadensystems entsprechend der Gebäudeklasse. Auf Grund der spezifischen Bauweise von HGV-Fassaden sind darüber hinaus weitere Risiken (z.B. Gebäudeaussteifung ohne Feuerwiderstand) zu beachten und gegebenenfalls Zusatzmaßnahmen zu treffen. Im experimentellen Abschnitt dieser Arbeit werden anhand von mittleren und großmaßstäblichen Fassadenprototypen Brandversuche durchgeführt und analysiert. Durch die gewonnenen Erkenntnisse sollen genehmigungsfähige Fassadensystemen entwickelt und dadurch eine Erweiterung des Einsatzbereichs von Fassaden in Holz-Glas-Verbundbauweise im urbanen Raum ermöglicht werden.

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Bücher, Broschüren

Hermann G. Meier, Sylvia Stürmer
Sanierputzsysteme
Planung, Ausführung, Fehlervermeidung
2021, 240 S., 149 Abb. und 12 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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Sebastian Sage
Glasschäden am Bau vermeiden
Kompaktes Wissen rund um den Baustoff Glas.
3., vollst. überarb. Aufl.
2021, 184 S., 117 Abb. u. 24 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Aus der Architektur ist Glas nicht wegzudenken. Es unterscheidet sich aber wesentlich von anderen Baustoffen, denn Glas bricht spontan! Sebastian Sage erklärt, was bei der Verwendung von Glas in Bauwerken beachtet werden muss. Kompakt stellt er den Baustoff Glas und die Einsatzgebiete von unterschiedlichen Fensterkonstruktionen über absturzsichernde und begehbare bis zu Schutzverglasungen vor. In der 3. Auflage wird ein besonderes Augenmerk auf die kritischen Nahtstellen, wo Glas in Fenster und Fenster in Gebäude eingebaut werden, gerichtet. Ein umfangreiches Verzeichnis der geltenden Normen und Richtlinien gibt dem Planer den erforderlichen Überblick, gleichzeitig werden aber auch Schwachstellen in der Normung benannt.

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Glasbau 2020
2020, X, 394 S., 45 SW-Abb., 217 Farbabb., 24 Tabellen. 244 mm, Softcover
Ernst & Sohn

 

 

Das Buch präsentiert in zahlreichen Beiträgen renommierter Autoren den aktuellen Stand der Technik im konstruktiven Glasbau. Die Planung und die Ausführung wegweisender Glasarchitektur werden ausführlich erläutert, die Bemessung und die Konstruktion tragender Glasbauteile praxisgerecht erklärt. Die Optimierung zukunftsfähiger Gebäudehüllen wird in gleicher Tiefe behandelt wie die energetische Sanierung denkmalgeschützter Fassaden. Nicht zuletzt vermitteln die jüngsten Ergebnisse anerkannter Forschungseinrichtungen einen zuverlässigen Einblick in die Leistungsfähigkeit des gesamten Glasbaus.

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Bionisch bauen
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2019, 208 S., 16 b/w and 208 col. ill. 245.00 mm, Hardcover
Birkhäuser Berlin

 

 

Bionik ist ein faszinierendes Grenzgebiet zwischen Grundlagenforschung und praktischer Anwendung, zwischen Architektur und Biologie: Die Analyse biologischer Konstruktionen kann zu verblüffenden technischen Lösungen führen. Das Buch verfolgt an einer Vielzahl von Beispielen den Weg von der Erkenntnis, wie etwas funktioniert, über die Abstraktion in Computermodellen und den Bau erster Prototypen bis zur funktionierenden Fertigung und Produktion.

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Byron Hawes, Oscar Riera Ojeda
Facades
A Visual Compendium of Modern Architectural Styles
2019, 448 S., 400 Farbabb. 242 mm, Hardcover
Prestel

 

 

Die Fassade eines Gebäudes gibt die gesamte Ästhetik vor und erfüllt gleichzeitig eine Vielzahl von Funktionen - angefangen von der Lichtführung bis hin zum Schutz vor den Elementen, vor Temperatur und Lärm. Dieses Buch zeigt an Hunderten von Beispielen interessante und wegweisende Fassaden aus aller Welt. Jede Fassade wird aus unterschiedlichen Perspektiven abgebildet, fundierte Texte erläutern ihre Besonderheiten. Auf diese Weise wird erklärt, wie traditionelle Maschrabiyya in Abu Dhabi geplant werden, damit sie auf Licht reagieren und die Hitze regulieren; wie ein Krankenhaus in Mexiko City aus smogfressenden Ziegeln gebaut wurde; und wie eine Bioreaktorfassade in Deutschland mit Hilfe von Algen Energie und Schatten produziert.

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Forschungsberichte

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Peter Mehrtens
Integration Scan-Basierter-Techniken und Parametrischer-Methoden in einen Prozess zur Verbesserung der Effizienz im Planungs- und Bauablauf komplexer Fassaden
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3158
2020, 12 S., 15 Abb. u. 2 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Projekt untersuchte inwiefern Scan-basierte Techniken (terrestrische 3d-Scans bzw. deren Auswertung) geeignet sind für die Einbindung in parametrische Planungsprozesse für Fassaden. Grundsätzliche Feststellung ist, dass obwohl für die einzelnen Arbeitsschritte des Vermessens und auch der Planung von Fassaden entsprechende digitale Werkzeuge existieren, die bestehenden Werkzeuge aufgrund ihrer jeweiligen Bedienungskonzepte nicht direkt zueinander kompatibel sind. Bei der Auswertung von Punktwolken wird üblicherweise Software verwendet, deren Ergebnis variiert je nach Interaktion des Benutzers mit der grafischen Benutzeroberfläche. Parametrische Planungsmethoden hingegen verwenden möglichst Funktionen, deren Argumente in replizierbarer Art aus vorherigen Schritten abgeleitet werden. Bedarf an weiterführender Forschung in diesem Bereich ist anzunehmen.

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Frederik Ecke, Helmut Fligge, Jan Juraschek, Heike Klussmann
Plotbot/Crawler - Entwicklung eines neuartigen webbasierten und sensorgeführten Bewegungsautomaten für den Auftrag komplexer Schichtsysteme zur Funktionalisierung von Gebäudeoberflächen
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3200
2020, 93 S., 58 Abb., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Projekt PLOTBOT/CRAWLER der Forschungsplattform BAU KUNST ERFINDEN an der Universität Kassel wurde ein neuartiger, webbasierter und sensorgeführter Bewegungsautomat für den Auftrag und die Erneuerung komplexer Schichtsysteme zur Funktionalisierung von Gebäudeoberflächen entwickelt. Mittels einer konsistent verzahnten Werkzeug?Software?Logik werden Oberflächen von Bauelementen beliebiger Geometrie instantan angesteuert oder nach einer zuvor digital erstellten Bearbeitungssystematik beschichtet. Das Forschungsvorhaben bietet in dieser Hinsicht einen eigenständigen und zugleich exemplarischen Ansatz. Neuartig und von Vorteil ist die Zusammenführung und die eindeutige Schnittstellendefinition des Verbunds von "Hightech" (Plotbot/ Crawler) und "Lowtech" (Fassadenelement). Die Entwicklung derartiger Systeme für das Bauwesen ist bislang wenig fortgeschritten.

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Bernd Saß, Sandra Heinrichsberger, Norbert Sack
Erarbeitung eines Bauteilkatalogs zur Ermittlung der Luftschalldämmung von opaken Ausfachungen
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3206
2020, 140 S., 81 Abb. u. 21 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

In der bauakustischen Planung von Gebäuden werden Angaben zur Luftschalldämmung von Außenbauteilen benötigt. Für opake Ausfachungen (Paneele) lassen sich solche Angaben - im Gegensatz zu transparenten Ausfachungen (Verglasungen) - derzeit nur anhand von Messungen im Labor nachweisen. Eine Möglichkeit zur Planung und Nachweisführung über ein Tabellenverfahren existiert nicht. Durch die Erarbeitung eines Bauteilkatalogs für opake Ausfachungen könnten für standardisierte Paneele Angaben zur Luftschalldämmung ohne Messungen nachgewiesen werden. Die so verfügbaren Informationen zu den akustischen Eigenschaften könnten dann genutzt werden, um die Luftschalldämmung des kompletten Bauelementes (Fenster- bzw. Vorhangfassade) zu bestimmen. Die noch vorhandene Lücke (fehlende Eingangsdaten der Luftschalldämmung von Paneelen) bei der Bestimmung der Luftschalldämmung von Vorhangfassaden wäre somit geschlossen. Dadurch reduziert sich der Aufwand zum Nachweis erheblich. Dies beeinflusst sowohl die Kosten als auch den zeitlichen Ablauf in der Planung. Zusätzlich erhöht sich durch eine fundierte Datenbasis die Planungssicherheit.

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Katarzyna Zdanowicz, Michael Hansen
Chemische Vorspannung von textilbewehrten Sichtbetonbauteilen mit Quellbeton
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3197
2020, 87 S., 90 Abb. u. 12 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Ziel dieses Forschungsprojekts lag in der Entwicklung von dünnen Fassadenbauteilen in Sichtbetonqualität. Dafür sollte die chemische Vorspannung von textilbewehrtem Beton untersucht werden, die durch Zugabe von Quellmitteln zur Betonrezeptur entsteht. Dafür wurden Betone mit unterschiedlichen Rezepturen analysiert, wobei ihr Quellen und das damit verbundene Vorspannverhalten an Betonprobekörpern mit Betonstahl- und Textilbewehrung untersucht wurde. In dem Forschungsprojekt wird aufgezeigt, dass chemisch vorgespannte dünne Betonelemente mit Carbontextilbewehrung viele Vorteile im Bereich der Tragfähigkeit und insbesondere der Gebrauchstauglichkeit aufweisen. Durch die Vorspannung infolge einer kontrollierten, durch innenliegende Bewehrung behinderten Ausdehnung des Betons sind keine zusätzlichen mechanischen Vorspannvorrichtungen oder -verankerungen erforderlich. Insbesondere für die Fertigteilindustrie wäre die chemische Vorspannung mit wirtschaftlichen Vorteilen verbunden, da sich die Produktion der Fertigteile durch den Einsatz von Quellmitteln verkürzen würde.

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Oliver Fischer, Christopher Bert
Tragverhalten von Sandwichfassaden unter mechanischen und thermischen Einwirkungsgrößen
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3114
2019, 161 S., 55 Abb., 27 Tab. u. 77 Diagr., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Sandwichwände werden bisher üblicherweise aus Stahlbeton mit Vorsatzschalendicken zwischen 70 und 100 mm hergestellt. Durch Einsatz korrosionsbeständiger Textilbewehrung ist es möglich, die äußere Deckschicht signi?kant in ihrer Dicke zu reduzieren. Im Hinblick auf diese Entwicklungen und den Forschungsbedarf ist das Ziel des Vorhabens, die für die Bemessung maßgebenden Temperaturgrößen und -gradienten sowohl numerisch als auch experimentell nachzuweisen. Das behandelte Forschungsprojekt entstand aus der Intention heraus für neuartige innovative Bauweisen mit ?ligranen textilbewehrten Vorsatzschalen maßgebende klimatische Einwirkungsgrößen herzuleiten und den als Stand der Technik zu bezeichnenden Lastansatz nach DIBt 1995/5 um derartige Anwendungsfälle zu erweitern. Im Zuge der Forschung konnte diese Notwendigkeit jedoch nicht nur für neuartige Vorsatzschalensysteme, sondern auch für die üblicherweise angewendeten Stahlbetonsysteme mit Vorsatzschalendicken zwischen 70 und 100 mm ermittelt werden. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, dass der Lastansatz nach DIBt 1995/5 keine Querschnittsabhängigkeit aufweist. Auch veränderte klimatische Verhältnisse mit immer extremeren Witterungsbedingungen sind dabei als Begründung zu nennen.

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Zeitschriftenartikel

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Arnold, Kilian; Luible, Andreas
Fassadenprüfstand der Hochschule Luzern - mit neuer Prüf- und Messtechnik. Hochschule Luzern
Fassade, Facade, 2021

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Röthenmund, Michael
Gute Architektur ist die beste Medizin. Neubau Spital Grabs
Fassade, Facade, 2021

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Brandstätter, Gerald
Fassade aus 1565 Terracotta Elementen. Schulanlage Grossmatt in Hergiswil
Fassade, Facade, 2021

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Wax, Jürgen; Freitag, Joachim; Arnold, Carsten
The Circle: Zürichs gläserne City ohne Lärm. Geneigte und gebogene Closed Cavity Fassaden mit hohem Schallschutz
Fassade, Facade, 2021

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Kotzan, Holger
Maximale Recyclingfähigkeit. Wohnhaus in Pfaffenhofen (kostenlos)
Baukultur, 2021

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