Technologien: Hinterlüftete Fassaden - tragenden Struktur

Hinterlüftete Fassaden - tragenden Struktur

02-12-2009

Die Funktionselemente einer belüfteten Fassade sind:

Tragwerk (Mauer)
Kann einschichtig sein, bestehend aus einer einzigen Materialschicht, oder mehrschichtig und im Wesentlichen aus mehreren Materialschichten bestehen. Je nach benutztem Material beeinflusst das Tragwerk entscheidend das Gesamtverhalten des Systems durch die verschiedenen Verformungskoeffizienten, denen die es bildenden Elemente unterliegen.

Ausgleichsschicht
Normalerweise vorhanden als gleichmäßig auf dem Mauerwerk angebrachte Mörtelschicht (Mörtelputz mit einer Stärke von 1-2 cm) mit der Funktion, die Unregelmäßigkeiten der darunter liegenden Schicht auszugleichen. Um die Wärmedämmung richtig auf dem Tragwerk anbringen zu können, muss eine sorgfältige Analyse dessen Oberfläche unter geometrischem und physischem Gesichtspunkt ausgeführt werden.

Wärmedämmung
Die normalerweise für die belüfteten Fassaden benutzten Dämmplatten haben eine Stärke zwischen 3 und 8 cm und werden mit Klebstoffen und/oder mechanischen Elementen direkt auf dem Mauerwerk angebracht. Die Wahl der Befestigungsmittel ist vom Zustand des Gebäudes abhängig. Die mechanische Befestigung eignet sich besonders dort, wo mit Fassadenrenovierung gearbeitet wird, da der Klebstoff nicht in der Lage ist, eine perfekte Haftung auf unregelmäßigen oder von Witterungseinflüssen beeinträchtigten Flächen zu garantieren. Bei Verwendung von Spreizdübeln für die Befestigung ist darauf zu achten, dass Kunststoff verwendet wird, um Wärmebrücken zu vermeiden. Bei neu errichteten Konstruktionen können die beiden Befestigungsmethoden beliebig angewandt werden.

Belüftungsebene
Die Belüftungsschicht ist der Zwischenraum zwischen der Oberseite der Wärmedämmung und der Innenseite der Bekleidung, mit einer Stärke, die zwischen 3 bis 5 cm variieren kann. Die Bemessung dieser Schicht ist wichtig, um eine gute Luftzirkulation zu garantieren und damit es zum Kamineffekt kommen kann (Abzug der warmen Luft nach oben). Die wichtigste Aufgabe des Luftzwischenraums ist es also, eine aufsteigende Bewegung der Luft zu gestatten, was Wärmekomfort bietet. Die Funktion einer solchen Schicht hängt natürlich von den Bedingungen der Luftzirkulation in deren Inneren ab, weshalb keine Einschränkungen des Luftstroms vorhanden sein dürfen (Einengungen durch Struktur- oder Ankerelemente, unregelmäßige Oberfläche der Dämmschicht und des Verkleidungsmaterials usw.). Um eine natürliche Belüftung im Inneren des Luftraums zu gewährleisten, müssen Belüftungsgitter mit angemessenem Querschnitt unten und auf der Spitze des Bauwerks vorgesehen werden.
Wenn alle diese Bedingungen eingehalten werden, hat die Präsenz des Luftzwischenraumes die folgenden Vorteile:

Verdampfung der Wassermenge, die sich beim Bau im Mauerwerk abgesetzt hat;
Austritt des Wasserdampfs, der im Winter von Innen kommt;
Kühlung der Gebäudehülle im Sommer durch Effekt der aufsteigenden Luft;
Abschwächung des Wärmeflusses, der im Sommer von der Außenseite eines Gebäudes nach innen dringen will;
Abbremsung der Wärmestrahlung von Innen nach außen durch die Abwesenheit von Wärmebrücken.

Verankerungssystem
Besteht aus einem integrierten Ganzen von Elementen mit statischer Funktion zur Befestigung der Außenverkleidung an den Gebäudestrukturen. Diese müssen die Lasten aushalten, die auf sie wirken, vor allem die Windlast.
Das Verankerungssystem kann bestehen aus:

Elementen "Local Fixing"
einem Verankerungsgebälk "Spead Fixing"

Im ersten Fall verliert man allerdings die Hauptvorteile der belüfteten Fassade, da es bei Verwendung punktueller Ankerelemente, vor allem für kleinere Fassadenverkleidungstücke, zu einer großen Anzahl von Wärmebrücken kommt, was zu einem deutlichen Anstieg der Wärmeabstrahlung führt.
Die heute für die Anker benutzten Materialien sind rostfest oder sind mit Antikorrosionsverfahren behandelt, wie Edelstahl (AISI 304 und 316) oder Aluminiumlegierungen. Im zweiten Fall besteht das "Gebälk" aus vertikal angeordneten Metallprofilen (primäres Gebälk) die mit Platten oder Dübeln an den Betonringen der Dachböden verbunden sind, mit verschiedenen Regelsystemen zum Ausgleich ggf. vorhandener Lotfehler des Gebäudes.
An den vertikalen Elementen werden die horizontalen Elemente befestigt (sekundäres Gebälk), die die Verkleidungsplatten tragen. Sei es, dass man mit punktuellen Ankerelementen (Bügeln) arbeitet, sei es, dass man durchgehende lineare vertikale und/oder horizontale Elemente benutzt, es muss die Befestigung der Fassadenstruktur mit der Unterkonstruktion erfolgen. Zu diesem Zweck werden Verbindungselemente benötigt, die ebenfalls punktueller Art sein können (mechanische Spreizdübel, Chemiedübel) oder auch linearer Art (geformte Profile).
Die optimale Lösung des Verankerungssystem ist in jedem Fall mit einer Reihe von Bedingungen verbunden, die vom Materialtyp des für das Tragwerk benutzten Produktes bis zur Stärke und Dimension der Platten gehen, von der Höhe des Gebäudes bis zu dessen Lage und nicht zuletzt auch mit den zur Verfügung stehenden finanziellen Mitteln.

Fassadenbekleidung
Dient zum Schutz des Gebäudes vor Witterungseinflüssen und Repräsentationszwecken unter architektonischem Gesichtspunkt. Das für die Fassadenbekleidung benutzte Material muss die folgenden Anforderungen erfüllen:

hohe mechanische und Temperaturlastfestigkeit (Stoßfestigkeit, Wärmeschwankungsfestigkeit usw.)
Wasserdichtheit
Feuerfestigkeit
physikalische und ästhetische Standfestigkeit
Windlastfestigkeit (Druck und Unterdruck)
einfache Verlegung
Wartung

Bei Fassadenbekleidungen aus Naturstein, Keramik, Terrakotta, Kunststoff- und Metallmaterialien, sind die folgenden Parameter von besonderer Bedeutung:

Plattengewicht
Plattendimensionen

Das Planungsprinzip der belüfteten Fassade liegt in der statischen Autonomie jeder einzelnen Platte der Bekleidung und auf der Beseitigung des Fixiermörtels.
Da sie nicht direkt auf dem Tragwerk aufliegt, kann sich die Bekleidungsplatte frei nach ihrem eigenen Dehnungskoeffizienten bewegen, unabhängig von den Bewegungen des Tragwerks und kann außerdem dank der Elastizität der Verankerungen den Setzungen und Schwankungen der tragenden Strukturen folgen.
Die Aufnahme und Dämpfung der elastischen Bewegungen des Tragwerks wird allgemein durch die Fugen gelöst, die die freie Dehnung gestatten, ohne dass sich die Platten untereinander berühren.

Verbindungssystem (Fugen)
Die Fuge ist nichts anderes als der Raum, der die Plattenränder voneinander trennt und hat die spezielle Aufgabe, die freie Bewegung der Platten zu gestatten, die von ggf. vorhandenen Wärmeschwankungen oder Setzungen des Tragwerks oder der Unterkonstruktion verursacht werden.
Es gibt geschlossene und offene Fugen:

Als geschlossen
Als geschlossene Fugen werden diejenigen bezeichnet, die, obwohl sie die Bewegung der Platten gestatten, einen Abstand von 2/3 mm aufweisen. In der Vergangenheit wurde der Großteil der Marmorbekleidungen mit geschlossener Fuge hergestellt. Die Anwendung dieser Art von Fuge gestattet allgemein die Verlegung von dicken Platten mit kleinen Dimensionen.
Die Tendenz, die Plattenstärke mehr und mehr zu reduzieren und die höhere strukturelle Elastizität der heutigen Gebäude, die keine Toleranzen bei Setzungsbewegungen zulassen, machen aus dem Verlegeschema mit geschlossener Fuge eine nicht optimale Lösung, auch wenn die Entwicklung der Verankerungstechnologien es ermöglicht, die statische Autonomie jeder Platte zu erhalten und von daher mehr Sicherheitsspielraum gewährt. Diese Technik empfiehlt sich nur für begrenzte Verkleidungen von mäßiger Höhe. Es ist nicht möglich, geschlossene Fugen auf der gesamten Fassade zu benutzen, da die unvermeidlichen Bewegungen der Struktur, das elastische Nachgeben der Befestigungen und die thermischen Verformungen zum Bruch der Platten und zur Überlastung der Ankerbügel führen können.
Die Lösung mit geschlossener Fuge kann trotzdem auch in den anderen Fällen angewandt werden, unter der Voraussetzung, dass die Fugen auf der Höhe der Sohle offen gelassen werden (15 oder 20 mm). In diesem Fall können die Stützbügel nur für die erste Platte über der offenen Fuge vorgesehen werden, während für die restlichen Platten, bis hin zur nächsten offenen Fuge, nur Haltebügel benutzt werden können.

Offene Fugen
Als offene Fugen werden diejenigen definiert, die den Platten mehr Bewegung zustehen, einen Abstand von 6 bis 7 mm aufweisen und die Verlegung von mittelgroßen Platten ermöglichen.
Bei offenen Fugen können sich auf allen Seiten der Platten die Setzungen und Bewegungen durch die Wärmedehnung frei entwickeln, ohne dass es zur Berührung zwischen anliegenden Platten kommt. Vorteil der Lösung mit offenen Fugen ist die geringere Präzision, die beim Anbringen der Verankerungen und Schneiden an den Plattenkanten erforderlich ist, da Ungenauigkeiten durch den höheren Platz zwischen den anliegenden Platten, normalerweise 6 mm, behoben werden können. Die Tendenz, die Plattendicke immer mehr zu reduzieren und die höhere Elastizität der heutigen Gebäudestrukturen machen aus dem Typ mit offenen Fugen die optimale Lösung. Zusammenfassend hier die wichtigsten Merkmale, die die Lösung der offenen von den geschlossenen Fugen unterscheidet:

Maßtoleranzen;
einfachere Arbeiten bei der Herstellung der Aufnahmen für die Ankerbügel (Löcher, Slots, Kerf);
Einsatz von mehr abdichtenden Materialien (Neopren und Silikon-Composite).

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