Vielgestaltig

Dipl.-Ing. Stefan Heeß / r.

Beton gilt als einer der vielseitigsten Baustoffe überhaupt.

Die Möglichkeit der individuellen Gestaltung sowie die überaus zahlreichen konstruktiven Eigenschaften vereinen sich zu einer idealen Kombination. Dies gilt auch für die Konstruktion von Betonfertigteil- und Betonwerkstein-Fassaden.

Fassaden aus Betonfertigteilen oder Betonwerkstein werden aus einzelnen Fassadenelementen zu einer homogenen Einheit zusammengefügt, die dem Bauwerk die beliebige Form und das gewünschte Aussehen verleihen.

Bei der Planung einer Fassade aus Beton stehen grundsätzlich drei verschiedene Konstruktionsprinzipien zur Auswahl: Sandwichplatten, großformatige, vorgehängte Betonfertigteile sowie kleinformatige, vorgehängte Betonwerksteinplatten.

Jede Betonfertigteilfassade besteht in der Regel aus drei oder vier Schichten:

Die Vorsatzschicht gibt der Fassade ihr „Gesicht“, wobei der Phantasie und Kreativität wahrlich kaum Grenzen gesetzt sind: Eine Pigmentierung des Zements in Verbindung mit der breiten Farbpalette der Gesteinskörnung erlaubt eine in allen Nuancen gewünschte Farbgebung.

Profilierungen durch Strukturmatrizen und eine Formgebung beleben die Flächen zusätzlich. Und nicht zuletzt bieten verschiedenste Arten der Oberflächenbearbeitung die Möglichkeit, mit Lichteinfall, Glanz, Helligkeit und Farbschattierung an der Betonfassade „zu spielen“.

Zwischen der Vorsatzschicht und der Tragschicht befindet sich die Luftschicht und die Wärmedämmschicht.

Zur Wärmedämmung eignet sich expandierter oder extrudierter Hartschaumkunststoff gemäß DIN 18 164 wie auch Faserdämmstoff gemäß DIN 18165.

Nach heutigen Erfordernissen beträgt die Dicke der Wärmedämmung im Allgemeinen mindestens 8 cm.

Mit der Vorsatzschicht verbunden muss schlussendlich die Tragschicht den statischen Erfordernissen und Lasten der Konstruktion gerecht werden. Vorsatz- und Tragschicht werden mittels geeigneter Befestigungssysteme verbunden.

Sandwichplatten vereinen in der Regel alle drei beschriebenen Schichten in einem vorgefertigten Element. Gelegentlich wird auch zwischen der Vorsatzschicht und der Wärmedämmung noch eine Luftschicht vorgesehen.

Für die Herstellung der Sandwichelemente gibt es drei unterschiedliche Verfahren:

Bei der sogenannten Negativ-Fertigung entsteht auf dem Schaltisch zunächst die Vorsatzschicht aus farbigem Beton. Nach Einbringen der Sandwichplattenanker und der Wärmedämmschicht auf der Vorsatzschale wird die Tragschicht aus grauem Beton entsprechend der Festigkeitsklasse betoniert.

Der Gegensatz zur Negativ-Fertigung ist die nur noch sehr selten praktizierte Positiv-Fertigung. Die Fertigung der Vorsatzschicht steht dabei am Ende des Herstellverfahrens. Das Problem ist hier die gleichmäßige Optik der Platten, die nicht in jedem Fall gewährleistet ist.

Die Vorsatzplatte kann auch in einem dritten Verfahren als verlorene Schalung bereits im Fertigteilwerk betoniert und anschließend auf der Baustelle eingebaut werden. Die Tragschicht wird in diesem Fall als Ortbeton hergestellt.

Da die Lasten aus der Betonkonstruktion von der Tragschicht der Sandwichplatte abgeleitet werden, unterliegt diese einer mitunter enormen Gewichtsbelastung. Eines der Hauptaugenmerke der Planung gilt daher den statischen Erfordernissen sowie spezieller Verankerungstechniken an den Tragelementen. Diesbezüglich bieten Sandwichelemente im Vergleich zu vorgehängten Fassadenkonstruktionen den Vorteil, dass die Herstellung der kompletten Tragkonstruktion inklusive der Fassadenelemente in der Regel aus einer Hand kommt und so das Risiko unplanmäßiger Beanspruchungen geringer ausfällt.

Die Montage großformatiger, vorgehängter Betonfassaden erfolgt nachträglich am Ortbetonbauwerk. Hierbei sichern spezielle Ankersysteme die Tragfähigkeit.

Das großformatige Betonfertigteil hängt dabei im Prinzip an zwei Tragankern, die bereits im Fertigteilwerk einbetoniert werden. Die Befestigung an der Ortbetonkonstruktion erfolgt durch das Einsetzen von Dübeln oder mittels Einbetonieren geeigneter Einlegeteile. Eine weitere Befestigungsvariante ist die Ankerschiene, die eine größere Varianz bezüglich der Plattenanpassung und des Fugenbildes ermöglicht. Voraussetzung für eine solche Konstruktion ist, dass die Fassade gleichzeitig mit der Ortbetonkonstruktion detailliert geplant und gezeichnet wird.

Die Entscheidung für eine Betonfassadenkonstruktion schließt automatisch die Berücksichtigung aller auftretenden Lasten in die Planungs- und Konstruktionsphase mit ein.

Horizontale Verstiftungen und Windanker müssen in Abhängigkeit den zu erwartenden Lasten – wie beispielsweise ständige Lasten, Windlasten, Eislasten etc. – eingeplant werden.

Entsprechende Lastfälle müssen der Bemessung der Befestigungssysteme zugrunde liegen, um qualitativ hochwertige und langlebige Fassaden zu schaffen. So benötigen beispielsweise Attika- und Brüstungsplatten speziell hierfür konzipierte Traganker.

Befestigungssysteme, die auf die entsprechenden Traglasten ausgerichtet sind, stellen eine wichtige Voraussetzung für ein langlebiges Betonfertigteilsystem dar. Die Berücksichtigung der Abmessungen des Betonelements in Abhängigkeit von dessen Dicke gewährleistet ebenfalls eine optimale Statik der Konstruktion.

Kleinformatige Betonwerksteinplatten liegen im Größenbereich zwischen 0,2 – 1,0 m².

Sie werden entsprechend gleichformatiger Natursteinfassaden nach der DIN 18516 bemessen und verankert. Ihre Mindestdicke liegt in der Regel bei 4 cm. Als Blockbeton hergestellt und anschließend aufgegattert, erfolgt im Vergleich zu großformatigen Fertigteilen in der Regel keine Bewehrung der Platten. Der eingesetzte Stein muss je nach Anforderung der DIN 18500 (Abmessungen, Biegezug, Wasseraufnahme) entsprechen.

Da das Material im Außenbereich den dort auftretenden Witterungs- und Klimaschwankungen unterliegt, ist die Beimischung von Gesteinskörnungen mit entsprechendem Frost- bzw. Frost-Tausalz-Widerstand gemäß der Angaben von DIN 4226 erforderlich. Zusätzlich müssen, wie bei Naturstein auch, die Ausbruchslasten am Ankerdorn ermittelt werden. Der Vorteil einer Fassadengestaltung mit kleinformatigen Betonwerksteinplatten liegt vor allem darin, die Platten sowohl in Beton als auch in Mauerwerk verankern zu können. Dies ermöglicht Planern speziell bei einem bereits bestehenden Mauerwerk flexible Lösungen für die Gestaltung.

Dabei stehen drei Verankerungsmöglichkeiten zur Auswahl: Einzelanker in Mörtel gesetzt, Einzelanker mit Dübel befestigt und Hängeschienen als Unterkonstruktion.

Den Fugen kommt aus gestalterischen Gründen eine besondere Bedeutung zu, denn das optische Erscheinungsbild wird hier in ganz entscheidendem Maße von dem entstandenen Fugenbild der Fassade geprägt.

Eine frühzeitige Auseinandersetzung mit der gezielten Gliederung der Fassade in Verbindung mit einer Beratung ist Aufgabe des Architekten und stellt eine wichtige Voraussetzung für die optische Wirkung dar.

Weiterhin sind mit der Fuge entsprechende statische und konstruktionstechnische Aspekte verknüpft. So definiert beispielsweise die Größe der verwendeten Betonwerksteinplatten die jeweilige Mindestfugenbreite.

Die Fugenbreite der kleinformatigen Betonwerksteinfassaden sollte mindestens 8 mm betragen. Außerdem ist die Fugenbreite von der Ankerstegdicke und den Grenzabmaßen der Betonwerksteinplatten abhängig.

Eine zusätzliche Bewegungstoleranz muss jedoch berücksichtigt werden.

Die Fugen können im Rahmen der Fertigstellung offen bleiben oder abgedichtet werden. Spezielle Dichtungsbänder und eine darauf abgestimmte Fugendichtungsmasse gewährleisten in letzterem Fall die Fugenabdichtung.

Weitere Informationen

Betonfertigteil- und Beton-werkstein-Fassaden bba 542