Aufeinander abgestimmte Anschlüsse

pro publica, Filderstadt | be

Zur realistischen und praxisorientierten Darstellung der Schnittstellen wurde ein existierendes Gebäudeensemble bearbeitet. Es handelte sich dabei um eine Schule mit zwei Baukörpern von 1883/84 und einen Zwischenbau mit Flachdach (Baujahr 1976), der die beiden Hauptgebäude verbindet und hier exemplarisch betrachtet wurde. Die Sanierungsarbeiten aus Teil 1 unserer Serie wurden von Sto (Fassadendämmung und -beschichtungen), Tremco illbruck (Fensteranschlussfugen-Abdichtung) und alwitra (Dachabdichtung) geplant.

In dieser Folge zeigen wir die Vorschläge von Veka für die Fensterrahmen, Interpane sowohl für die Isolierverglasungen als auch für Funktionsbeschichtungen, Wärmedämmung und Sonnenschutz sowie Hilti für die Befestigungstechnik. Dr. Mathias Reuschel vom IFBT Leipzig agierte in der Rolle des Moderators und stellte die im Planungsprozess entstehenden Fragen an die beteiligten Unternehmen. Neben den Produkten wurden so auch die für den Planer zur Verfügung stehenden Serviceleistungen und Werkzeuge (z. B. Software) vorgestellt, aber auch die Grenzen der Leistungen der Industrie im Planungsprozess aufgezeigt.

Für die große Aula im Obergeschoss des Zwischenbaus wurden neue raumhohe, 6,00 m x 3,15 m große Fensterelemente mit Sprossenteilung geplant. Die Anforderungen wurden wie folgt definiert: Uw = 1,4 W/m²K, Schallschutzklasse 2, Beanspruchungsgruppe nach ift-Richtlinien 0–10 m Gebäudehöhe. Mit einer möglichen Einbauhöhe von 0 bis 20 m mussten sie der Beanspruchungsgruppe „B“ nach DIN 18055 entsprechen. Der Schallschutz wurde nach VDI-Richtlinie 2719 in die Klasse 2 eingruppiert, Einbruchschutzmaßnahmen waren nicht gefordert.

Die Fragen, die für die Wahl der Fensterprofile zu klären waren, lauteten: Wie muss die Statik konzipiert sein? Welche Ausdehnungen sind zu erwarten? Wie können die Elemente an ihren Einbauort transportiert werden?

Veka schlug sein Kunststoffprofilsystem Topline AD in Lichtgrau außen und Weiß innen vor, mit dem sich die gewünschte ansprechende Optik und Fenstergeometrie umsetzen ließen. Aufgrund der Elementgröße war eine vertikale Vierteilung sinnvoll, so dass sich das Element gut transportieren und montieren ließ. Es besteht nun aus zwei großen Festverglasungsfeldern von 2 m x 1,89 m, zwölf kleineren feststehenden Feldern sowie zwei Kippflügeln mit flächenversetztem Rahmenprofil. Drei Kopplungselemente gleichen die Ausdehnung unter Wärmeeinfluss mit einer neuen, patentierten Systemkopplung aus, die auf drei Profilen, zwei Armierungen und passenden Polyamid-Abstandhaltern basiert. Knackgeräusche in der Konstruktion werden damit wirkungsvoll vermieden. Darüber hinaus erreicht die neue Systemkopplung einen optimalen Isothermenverlauf, was Bauschäden verhindert.

Dazu trägt auch die Überdämmung der Rahmen bei. Bei der Planung wurden sie für eine schmale Ansicht von 126 mm plus 30 mm Verbreiterungsprofil ausgelegt, so dass der nachfolgende Vollwärmeschutz (Sto) in Verbindung mit der dampfdiffusionsoffenen Abdichtung (Tremco illbruck) die tauwasserfreie Detailausbildung sicherstellt (siehe Teil 1 in bba 6|09).

Das Augenmerk bei der Statik lag neben Eigen- und Verkehrslast vor allem auf der Aufnahme von Windlasten. Für die Dimensionierung der Profile und die Vertikalkopplung wurde der Windlastrechner im Veka-Planungstool verwendet, der die verwendeten Profilquerschnitte mit der erforderlichen Stahleinlage berechnet.

Die Verglasung konnte nun einfach eingesetzt und mit der zum System gehörenden Glashalteleiste befestigt werden. Die Anforderungen für die Konstruktion selbst sind Abschnitt 6.3.2 „Konstruktive Bedingungen für die Anwendung von Tabelle 2 auf linienförmig gelagerte Verglasungen“ der Technischen Regeln für absturzsichernde Verglasungen (TRAV) zu entnehmen. Dazu gehören u. a. die Tragfähigkeit des Rahmens und der Glaseinstand.

Um den geforderten Wärmedurchgangskoeffizienten der Fenster in den Klassenzimmern von Uw=1,4 W/m²K nach DIN EN 10077 zu erreichen, wird eine Verglasung mit mindestens Ug=1,0 W/m²K benötigt. Bei der Umsetzung dieses Ug-Werts wären allerdings deutliche Mehrkosten zu erwarten gewesen. Alternativ kann bei der Verwendung einer „Warmen Kante“, einer Wechselwirkung aus Glas, Abstandhalter und Rahmen (Definition nach DIN EN 10 077 Teil 1: 2006 (D) Anhang E3) der geforderte Uw-Wert

auch mit einer Verglasung mit Ug=1,1 W/m²K erreicht werden.

Dies bestätigte sich dann auch bei der objektbezogenen Überprüfung des Uw-Wertes durch Veka. Gleichzeitig stellte sich die Frage nach dem sommerlichen Wärmeschutz und der Anforderung an die Absturzsicherung. Der Glashersteller Interpane wies zunächst darauf hin, dass bei der geplanten Aufteilung des Fensterelementes die Verglasung die absturzsichernde Funktion erfüllen muss. Eine Lastabtragung der Linienlast in baurechtlich erforderlicher Holmhöhe durch die Fensterriegel ist aufgrund der geringen Bauhöhe nicht möglich. Die Beurteilung einer absturzsichernden Verglasung erfolgt mit den TRAV. Danach ist die Verglasung nach Kategorie A zu beurteilen (höchste Anforderung). Eine Abminderung der Anforderungen wäre zum Beispiel durch einen raumseitig angebrachten Holm möglich, dann wäre die Verglasung nach Kategorie C3 zu beurteilen. Die Anforderungen an die Verglasung sind in einem solchen Fall deutlich reduziert, da die Linienlast durch den Holm abgetragen werden kann. Allerdings muss neben dem Nachweis unter stoßartigen Einwirkungen immer auch der statische Nachweis (Windlasten, Linienlasten usw.) für die Verglasung geführt werden. Die Tabelle 2 der TRAV gibt Standard-Glasaufbauten an, bei denen der Nachweis der Stoßsicherheit nicht mehr geführt werden muss.

Im vorliegenden Fall konnte auf den raumseitig vorgesehenen Holm verzichtet werden, da aufgrund der Größe der Glasaufbau ohnehin nach Kategorie A gewählt werden musste, um eine andere Nachweisführung zu vermeiden.

Alternative Möglichkeiten, einen Nachweis der Stoßsicherheit zu führen, hätte entweder in einer Zustimmung im Einzelfall für das jeweilige Bauvorhaben oder in der Erteilung eines allgemein bauaufsichtlichen Prüfzeugnisses bestanden, das von einer anerkannten Prüfstelle für einen Zeitraum von fünf Jahren unabhängig vom Bauvorhaben verwendet werden kann.

Die Verglasung besteht aus: Innenscheibe (gleichzeitig auch Angriffsseite) 8 mm Einscheibensicherheitsglas, Scheibenzwischenraum von 16 mm, gefüllt mit 90% Argon als Füllgas, und 2 x 6 mm Verbundsicherheitsglas ipasafe mit einer PVB-Folie 0,76 mm. Um die Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz zu erfüllen, wurde auf der Oberfläche der Außenscheibe zum Scheibenzwischenraum eine Sonnenschutzbeschichtung ipasol neutral 70/39 vorgesehen.

In dieser Kombination erreicht der Gesamtenergiedurchlass nur 36% bei einer Lichttransmission von 66%. Der Ug-Wert beträgt wie ermittelt 1,1 W/m²K.

Bei Bau und Ausrüstung von Schulen muss für eine schülergerechte Gestaltung u. a. die Unfallverhütungsvorschrift „Schulen“ GUV-V S1 beachtet werden. Hier wird in § 7 (1) für Aufenthaltsbereiche von Schülerinnen und Schülern gefordert, dass Verglasungen und sonstige lichtdurchlässige Flächen bis zu einer Höhe von 2 m ab Oberkante Standfläche aus bruchsicheren Werkstoffen bestehen oder ausreichend abgeschirmt sein müssen.

Mit dem zuvor genannten Glasaufbau mit einer Innenscheibe aus ESG wird diese Anforderung erfüllt. Als „bruchsicher“ gilt auch VSG.

Als nächstes musste geklärt werden, wie das Fensterelement sinnvoll im Mauerwerk der Aula zu befestigen ist. Die Fensterrahmenbreite beträgt 75 mm, die -tiefe 70 mm. Das Fenster soll bündig mit dem Mauerwerk abschließen und mit einer Fuge von 20 mm sowie einem Randabstand zur Vorderkante Mauerwerk von 40 mm montiert werden. Das Gewicht des Elementes liegt bei 550 kg und die Windlast bei 0,6 kN/m² (Bereich C). Windlasttechnisch liegt es in der Mitte des Gebäudes. Aus diesen Angaben und der Annahme, dass das Eigengewicht des Fensterelementes über die Mauer abgetragen wird, wurde ein Winddruck von 11,3 kN unter Verwendung der neuen DIN 1055 (vereinfachtes Verfahren zum Windsog) ermittelt.

Der Befestigungsspezialist Hilti schlug als individuelle Lösung eine Kombination aus zwei Mauerwerks- und zweimal sechs Betonankern sowie Schrauben mindestens alle 70 cm vor. Die HIT Ankerstangen M8 verteilen die Windlast seitlich ins Mauerwerk, formschlüssig und sehr belastbar verklebt mit dem HIT–HY 70 Injektionssystem. Diese Technik eignet sich sowohl für DIN-Mauerwerk als auch für „nicht definierbares oder schlechtes Mauerwerk“, wie in den vorhandenen Schulbauten aus Kaiser- und DDR-Zeiten. Es werden zusammensteckbare Siebhülsen verwendet, durch die sich der Epoxydharz-Mörtel sicher mit dem Mauerwerk verbindet, und die deutlich längere Schraubtiefen als die üblichen 85 bis 150 mm erlauben.

Die vertikale Lastabtragung aus den Fenstern in die Decken aus Beton erfolgt über HST Durchsteckanker M8. Die HUS-Schrauben dienen zum guten Schluss der konstruktiven Befestigung des Fensterrahmens rundum.