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Ankerverbindungen und Glasfassadensysteme: Planung, Anwendung und technische Details

Moderne Gebäude stellen zunehmend hohe Anforderungen an Ästhetik, Energieeffizienz und Langlebigkeit. Aus diesem Grund spielen Glasfassaden- und Vorhangfassadensysteme eine wichtige Rolle in der Architektur. Eine leistungsfähige Glasfassade besteht jedoch nicht nur aus Glas und Aluminiumprofilen. Für die Sicherheit und Langlebigkeit des Systems müssen insbesondere die Ankerverbindungen zwischen der Fassade und der tragenden Gebäudestruktur fachgerecht geplant und ausgeführt werden.

In diesem Beitrag betrachten wir die Funktionsweise von Vorhangfassadensystemen, Ankerverbindungen, verschiedene Glasfassadentypen, den Lastabtrag, Abdichtungs- und Dämmungsdetails sowie wichtige Punkte bei der Montage.

Was ist eine Vorhangfassade?

Eine Vorhangfassade ist ein Fassadensystem, das unabhängig vom primären Tragwerk des Gebäudes funktioniert und sein Eigengewicht sowie äußere Einwirkungen auf die tragende Gebäudestruktur überträgt. Bei einer typischen Glasvorhangfassade erfolgt der Lastabtrag über Glas → Aluminiumprofile → Anker/Halterung → mechanischer oder einbetonierter Anker → Stahlbetonkonstruktion.

Die vertikalen Tragprofile werden üblicherweise als Mullions bezeichnet, während die horizontalen Profile als Transoms bezeichnet werden. Gemeinsam tragen sie die Verglasung und bilden die Fassadenebene.

Warum sind Ankerverbindungen wichtig?

Ein Anker bildet die Verbindung zwischen dem Fassadensystem und der tragenden Gebäudestruktur und sorgt dafür, dass die auf die Fassade wirkenden Lasten sicher in das Gebäude eingeleitet werden.

Bei der Planung der Ankerverbindungen müssen unter anderem das Eigengewicht des Glas- und Aluminiumsystems, Winddruck und Windsog, seismische Einwirkungen, Geschossverformungen, strukturelle Durchbiegungen, Temperaturänderungen und Montagetoleranzen berücksichtigt werden.

Daher sollten Ankerdurchmesser, Abstände und Plattendicken nicht ausschließlich anhand von Profilkatalogen bestimmt werden. Der gesamte Lastabtrag von der Fassade bis zur tragenden Konstruktion muss durch eine entsprechende statische Bemessung überprüft werden.

Wie funktioniert ein Ankersystem bei einer Vorhangfassade?

Eine typische Ankerverbindung besteht aus einer Ankerplatte oder Halterung, Verbindungsschrauben sowie mechanischen oder einbetonierten Ankerelementen zur Befestigung an der Stahlbetonkonstruktion.

Der vereinfachte Lastabtrag erfolgt über Aluminium-Mullion → Verbindungsschraube → Ankerhalterung → Anker → Stahlbetondecke/-träger.

Verstellbare Anker ermöglichen es, die Position der Profile während der Montage horizontal, vertikal und in der Tiefe anzupassen. Dadurch können Fassadenachsen und Lotabweichungen präziser korrigiert werden.

Feste und bewegliche Anker

Bei Vorhangfassaden sollten nicht alle Verbindungen auf die gleiche Weise fixiert werden. Aluminiumprofile reagieren auf Temperaturänderungen, während das Gebäude selbst Bewegungen und Verformungen zwischen den Geschossen aufweisen kann.

Ein fester Anker kontrolliert die Position des Profils an einem bestimmten Punkt und überträgt die entsprechenden Lasten auf die Tragstruktur.

Ein beweglicher bzw. gleitender Anker ermöglicht dagegen Bewegungen des Profils in der vorgesehenen Richtung. Diese Lösung ist insbesondere bei langen Fassaden und großen Temperaturunterschieden von Bedeutung.

Wie werden Vorhangfassaden an Stahlbeton befestigt?

Grundsätzlich kommen zwei Methoden zum Einsatz. Bei nachträglich montierten Ankern wird die Ankerplatte nach Fertigstellung der Stahlbetonkonstruktion mit mechanischen oder chemischen Ankern befestigt. Die typische Verbindung lautet Beton → Anker → Ankerplatte → Schraube → Aluminiumprofil.

Diese Methode ermöglicht Anpassungen während der Montage. Dabei müssen jedoch unter anderem die Betonfestigkeit, Verankerungstiefe, Randabstände, Ankerabstände, Betondicke sowie Zug- und Schertragfähigkeit überprüft werden. Auch die Lage der vorhandenen Bewehrung ist zu berücksichtigen.

Bei einbetonierten Ankersystemen wird eine Ankerplatte oder ein Ankerschienen-System bereits vor dem Betonieren in Decke oder Träger eingebaut. Nach dem Aushärten des Betons werden die Fassadenhalterungen daran befestigt.

Diese Methode kann den Bedarf an nachträglichen Bohrungen reduzieren und Möglichkeiten zur Justierung bieten. Allerdings müssen die Anker vor dem Betonieren exakt hinsichtlich Achse und Höhe positioniert werden.

Glasfassadensysteme

Glasvorhangfassaden können nach unterschiedlichen Trag- und Befestigungsprinzipien ausgeführt werden. Zu den gängigen Systemen gehören Deckelsysteme, Structural-Glazing-Systeme und punktgehaltene Glasfassaden.

Deckelsystem

Beim Deckelsystem wird das Glas auf dem Aluminium-Tragprofil positioniert und von außen mit einem Druckprofil und einer Abdeckkappe mechanisch befestigt. Zwischen Glas und Aluminium werden geeignete Dichtungen und Klötze eingesetzt.

Zu den Vorteilen gehören eine zuverlässige mechanische Glasbefestigung, einfache Wartung, Austauschmöglichkeiten für die Verglasung sowie die Kompatibilität mit verschiedenen Glas- und Paneelkombinationen.

Structural-Glazing-Fassade

Bei Structural-Glazing-Systemen werden sichtbare Abdeck- und Druckprofile reduziert, wodurch eine gleichmäßigere Glasfläche entsteht.

Das Glas wird entsprechend der Systemkonstruktion mit strukturellem Silikon an speziellen Kassetten oder Tragkomponenten befestigt. Dadurch kann eine besonders klare und durchgängige Glasoptik erzielt werden.

Die Tragfähigkeit der Silikonverbindung, die Glasabmessungen, die Anschlussgeometrie und die Verarbeitungsbedingungen müssen gemeinsam mit den technischen Vorgaben des Systemherstellers bewertet werden.

Punktgehaltene Glasfassaden

Bei punktgehaltenen Systemen können anstelle durchgehender Aluminiumrahmen Spider-Beschläge, Rotulen, Stahltragwerke und Seilsysteme eingesetzt werden.

Diese Systeme ermöglichen eine besonders transparente Fassadenoptik. Die an den Befestigungspunkten auftretenden Kräfte sowie die Bereiche um Bohrungen und Bearbeitungen im Glas müssen jedoch speziell statisch bemessen werden.

Verbindung zwischen Glas und Aluminiumprofil

Glas sollte nicht direkt auf einer blanken Aluminiumoberfläche aufliegen. Je nach System können EPDM, Neopren oder andere geeignete elastomere Elemente zwischen Glas und Profil eingesetzt werden.

Diese Komponenten tragen zum Schutz der Glaskanten, zur Reduzierung von Vibrationen, zur kontrollierten Lastübertragung und zur Abdichtung bei.

Auch die korrekte Positionierung der Glasauflageklötze ist wichtig. Eine fehlerhafte Verglasung kann zu unerwünschten Spannungen im Glas führen.

Windlasten bei Vorhangfassaden

Wind ist eine der wichtigsten Einwirkungen bei der Bemessung von Glasfassaden. Auf die Fassade können sowohl Druck- als auch Sogkräfte wirken.

Der Lastabtrag erfolgt über Glas → horizontale/vertikale Profile → Anker → Tragstruktur.

Daher müssen neben der Glasdicke auch Profilquerschnitte, Spannweiten, Ankerabstände und Verbindungskapazitäten gemeinsam betrachtet werden. Insbesondere bei Hochhäusern können sich die Windwirkungen abhängig von Gebäudehöhe und Geometrie erheblich verändern.

Erdbebeneinwirkungen und Geschossbewegungen

Auch bei Anwendungen in der Türkei sind seismische Einwirkungen von besonderer Bedeutung. Obwohl eine Vorhangfassade nicht Teil des primären Tragwerks ist, wird sie durch die Bewegungen des Gebäudes während eines Erdbebens beeinflusst.

Geschossverschiebungen können Spannungen in vertikalen Profilen, Ankerverbindungen, Glaskanten, Dichtungen und Silikonverbindungen verursachen. Daher muss das Fassadensystem so ausgelegt werden, dass es die erwarteten Gebäudebewegungen aufnehmen kann.

Luft- und Wasserdichtheit

Bei Vorhangfassaden ist neben der mechanischen Festigkeit auch die Luft- und Wasserdichtheit von großer Bedeutung.

Außendichtungen, Glas-Profil-Anschlüsse, Entwässerungskanäle und innere Abdichtungselemente arbeiten gemeinsam in einem kontrollierten Entwässerungssystem.

Blockierte Entwässerungsöffnungen oder eine fehlerhafte Silikonabdichtung können die Wasserableitung beeinträchtigen. Deshalb sollten bei geeigneten Projekten neben der Sichtprüfung auch Prüfungen der Luft- und Wasserdichtheit durchgeführt werden.

Wärmedämmung und Wärmebrücken

Da Aluminium eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt, ist die Kontrolle von Wärmebrücken bei Vorhangfassaden besonders wichtig.

Profilgeometrie, thermische Trennungen, Glaseigenschaften und Ankerdetails beeinflussen die energetische Leistungsfähigkeit des Systems. Auch die Ankerverbindungen müssen so geplant werden, dass die Kontinuität der Dämmebene möglichst nicht beeinträchtigt wird.

Korrosionsschutz

Ankerplatten, Schrauben und andere metallische Verbindungselemente können Feuchtigkeit und äußeren Umwelteinflüssen ausgesetzt sein. Daher müssen Materialauswahl und Korrosionsschutz bereits bei der Fassadenplanung berücksichtigt werden.

Bei Kontakt zwischen unterschiedlichen Metallen ist außerdem das Risiko galvanischer Korrosion zu bewerten. Dies ist insbesondere in Küstenregionen und Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit relevant.

Brandschutz

Der Zwischenraum zwischen Vorhangfassade und Geschossdecke kann einen möglichen Weg für die Ausbreitung von Feuer zwischen Geschossen darstellen. Daher müssen auf Höhe der Geschossdecken geeignete Brandsperren und Abschottungsdetails vorgesehen werden.

Diese Details sind gemeinsam mit dem Fassadensystem im Rahmen des gesamten Brandschutzkonzepts des Gebäudes zu planen.

Kontrolle bei der Montage

Bei der Montage einer Vorhangfassade sollten Betonfestigkeit, Baumaße, Ankertyp und Material, Ankerdurchmesser, Verankerungstiefe, Randabstände, Zug- und Schertragfähigkeit, die Position fester und beweglicher Verbindungen sowie der Korrosionsschutz überprüft werden.

Darüber hinaus sind die Achsgenauigkeit und Lotstellung der vertikalen Profile, die Höhen der horizontalen Profile, die Bewegungsdetails zwischen den Geschossen, Glasart und Glasdicke sowie die korrekte Positionierung von Verglasungsklötzen und elastomeren Elementen zu kontrollieren.

Auch EPDM-Dichtungen, Silikonanschlüsse, Entwässerungskanäle, Entwässerungsöffnungen, die Kontinuität der inneren und äußeren Abdichtung sowie Brandsperren auf Geschosshöhe sollten während der Montage überprüft werden.

Normen und technische Referenzen

Die für ein Vorhangfassadenprojekt geltenden Normen sollten entsprechend dem Projektumfang und den aktuellen gesetzlichen Anforderungen überprüft werden.

Zu den wichtigen Referenzen gehören TS EN 13830 – Vorhangfassaden, TS 498 – Bemessungslasten für Bauwerke, TS 825 – Wärmedämmung in Gebäuden und TBDY 2018 – Türkische Erdbebenverordnung für Gebäude.

Darüber hinaus sollten die relevanten Normen und technischen Unterlagen der Hersteller für Dübel, chemische Anker, Silikone, Glas und Aluminiumprofile berücksichtigt werden.

Fazit

Bei Glasvorhangfassaden müssen Tragfähigkeit, Sicherheit der Ankerverbindungen, Gebäudebewegungen, Abdichtung, Wärmeschutz, Korrosionsschutz und Brandsicherheit als zusammenhängendes System betrachtet werden.

Insbesondere die Ankerverbindungen bilden kritische Lastübertragungspunkte zwischen der Fassade und der tragenden Gebäudestruktur. Daher müssen sie unter Berücksichtigung von Windlasten, Eigengewicht, Erdbebeneinwirkungen und strukturellen Bewegungen fachgerecht geplant werden.

Das richtige Glas + das richtige Profil + der richtige Anker + kontrollierte Bewegungen + fachgerechte Montage = eine sichere und langlebige Vorhangfassade.

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