_ Mit großformatigen Scheiben, ob als Festverglasung, Fensterelemente oder für Türen und Schiebeelemente, muss sich die Branche zunehmend auseinandersetzen. Das ist eine Entwicklung, die nicht mehr zurückzudrehen ist.
Doch wie lassen sich optisch leicht wirkende Glasfassaden und Überdachungen umsetzen, wenn möglichst auf Stützkonstruktionen und Glashalter verzichtet werden soll?
Der gläserne Kubus von Apple auf der New Yorker 5th Avenue ist dafür ein Beispiel: Bestand die ursprüngliche Konstruktion im Jahr 2006 noch aus 18 VSG-Scheiben pro Würfelseite, wurde der Glaswürfel 2011 nochmals umgebaut und zeigt heute lediglich drei VSG-Scheiben pro Seite. So erhält der gläserne Würfel eine beispiellose Transparenz mit wenigen, unscheinbaren Titanfittings als Stützkonstruktion.
Ein weiteres Beispiel ist das Ausstellungsgebäude der Fondation Louis Vuitton in Paris. Keine der 3600 Einzelscheiben gleicht der anderen. Die unterschiedlichen Biegeradien – von plan bis zu einem Radius von 3 m– verlangten eine spezielle Verarbeitung.
Die Folie macht‘s möglich
Struktursteife Zwischenlagen mit hoher Steifigkeit verbessern die mechanischen Eigenschaften von (großformatigen) Scheiben aus VSG und ermöglichen leistungsstärkere Lösungen für Glasfassaden.
Die Vorteile des verbesserten Biegeverhaltens und der höheren Festigkeit, die mit dem Einsatz steiferer Zwischenlagen verbunden sind, ermöglichen längere, dünnere und größere Glasscheiben mit erhöhter Tragfähigkeit. Hier ist es jedoch erheblich, um welchen Folien-Typ es sich dabei handelt. So bieten insbesondere schubsteife Folien gegenüber herkömmlichen PVB-Folien entscheidende Vorteile.
Hierzu ein kurzer Rückblick: Verbundglas-Zwischenlagen aus Standard-Polyvinybutyral (PVB) sorgen seit rund 50 Jahren für eine gewisse Stabilität nach Glasbruch. Weiter tragen sie dazu bei, dass das Glas nach einem Bruch in seinem Rahmen bleibt, allerdings mit eingeschränkter Resttragfähigkeit nach Bruch aller Glasschichten. Dies wird auch in Zukunft so sein.
In Fassaden, Vordächern, Schaufensterfronten, vorgehängten Fassaden oder Dachverglasungen erfüllen PVB-Folien in VSG-Elementen auch weiterhin zuverlässig ihren Dienst. Standard-PVB wurde in der Vergangenheit auch für große Scheibenformate eingesetzt, aber aufgrund der Weichheit dieser Folien müssen die Verbundscheiben bei gleicher Belastbarkeit dicker ausgeführt werden als monolithische Gläser.
Seit rund 10 Jahren allerdings ermöglichen neue Generationen von Kunststoff-Folien auch statische Eigenschaften. Durch den Einsatz solcher Folien-Formulierungen wird die Glasscheibe am Bau zum statisch tragenden Element.
Schubsteife Folien schaffen hochbelastbare Gläser
In den 1990ern kam die Ionoplast-Zwischenlage namens SentryGlas auf den Markt, um die Anforderungen an die Sicherheit von Verglasungen in Hurrikan gefährdeten Regionen zu erfüllen. Diese Folie wird heute von Kuraray vertrieben.
Ionoplast ist 100-mal steifer als Standard-PVB und die Reißfestigkeit ist fünfmal höher. Dank dieser Eigenschaften werden damit die Einzelscheiben eines Verbundglases effektiver miteinander verbunden. Es entsteht ein steiferes Laminat mit einem guten Resttragverhalten und Rückhaltevermögen nach einem Glasbruch.
Seit rund zwei Jahren steht zudem eine spezielle PVB-Folie mit schubfesten Eigenschaften von Kuraray zur Verfügung: Trosifol ES. Der Einsatz dieser Folie empfiehlt sich dann, wenn eine besondere strukturelle Festigkeit gefordert ist, die über die Eigenschaften von Standard-PVB hinausgeht.
SentryGlas und Trosifol ES ergänzen sich in ihren Einsatzmöglichkeiten, sodass eine Herstellerberatung über die richtige Verwendung empfohlen wird. Denn die Zwischenlagen zeigen ein differenziertes Temperaturverhalten und aufgrund der unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung auch ein anderes Verhalten im Randbereich.
Konstruktionen und Lastannahmen
Doch nicht nur im Objektbau werden große Scheibendimensionen verwendet, auch im privaten Wohnbau hält der Trend zu großen Gläsern Einzug. Hier wächst das gehobene Wohnbaus-Segment und dort sind Gestaltungslösungen mit Scheibenformate von 2600 x 4000 mm keine Seltenheit mehr. Der 3-fach-Aufbau bei solchen Isolierglasformaten ist fast schon selbstverständlich. Das gilt gleichermaßen für Festverglasung sowie für Flügel- und Schiebelemente.
Eine Herausforderung sind bei diesen großen Scheibenformaten die bewegten Gewichte: Rollenlagerungen und mechanische, zum Teil auch elektrische Antriebe müssen deshalb vorher geplant werden. Ebenso spielen die Gewichte beim Einbau für das Montageteam eine „gewichtige“ Rolle.
Nicht untypisch für Konstruktionen in Küstennähe oder in exponierten höheren Lagen wird für die äußere Scheibe eine Windlast von 1,2 KPa (Klasse 3 / DIN EN 12210) angenommen. Handelt es sich um ein Gebäude ohne nennenswerten Publikumsverkehr (private Anwendung), sollte die Holmlast 0,5 KN/m betragen.
Empfohlen wird bei solchen Konstruktionen stets die äußere Scheibe als VSG auszuführen, um Schutz vor Verletzungen beim Anprall zu bieten, z. B. für spielende Kinder, Fahrradfahrer usw.
Gleichzeitig erhält der Bauherr einen erhöhten Einbruchschutz und einen erhöhten Schutz vor Sturmschäden; zudem wird die Erfüllung höherer Schutzklassen einfacher möglich. So ausgerüstet zeigt eine hochwertige VSG-Zwischenlage eine lange Haltbarkeit ohne Defekte (Delamination) bei einer typischen Systemlebensdauer einer ISO-Einheit von 20 bis 30 Jahren.
Auswirkungen auf Konstruktion und Statik
Neben den statischen Unterschieden zwischen Ionoplast-Zwischenlagen und Standard-PVB-Folien zeigen die Auswirkungen durch den Einsatz weitere Unterscheidungsmerkmale.
Bei den angenommenen Voraussetzungen und einer vierseitigen Lagerung, wie sie im Wohnbau üblich ist, reduziert sich das Gesamtgewicht der Scheibe zum Teil erheblich. Bei einer Konstruktion mit Standard-PVB sollte eine solche Scheibe folgende Merkmale aufweisen, wie die nachfolgende Tabelle zeigt:
Ersetzt man in der oben angegebenen Konstruktion die Glaszwischenlage durch eine Ionoplast-Folie, wie z. B. SentryGlas, erhält man folgende Werte:
Bei gleichen Voraussetzungen und gleichen Zieldefinitionen lässt sich mit einer Ionoplast-Zwischenlage eine Glasdicke von 8 mm einsparen (2 x 4 mm pro Scheibe). Das entspricht einem Gewichtsvorteil beim angenommenen Scheibenaufbau von über 200 kg pro Isolierglas.
Überträgt man die Ergebnisse auf die Konstruktion einer Glasfassade zeigt sich schnell der Vorteil, den diese Konstruktion auf die Auslegung der Glashalterungen und der Stützkonstruktion hat: Der Bauherr erhält bei gleichen Anforderungen an die Eigenschaften eine höhere strukturelle Festigkeit, also einen schubsteifen Verbund gegenüber Standard-PVB.
Gleichzeitig wird das Gewicht der jeweiligen Glaseinheit deutlich niedriger. Ein Vorteil, über den sich nicht nur die installierenden Handwerker freuen dürften. Zudem können sich so die Gesamtkosten einer Konstruktion senken lassen.
Überträgt man den Versuchsaufbau auf eine zweiseitig gelagerte Isolierglaseinheit, wie sie z. B. in Schaufenstern zum Einsatz kommt, erhält man beim Einsatz von Standard-PVB im VSG diese Ergebnisse:
Und vergleicht man diesen Aufbau mit einer zweiseitig gelagerten Variante, bei der Ionoplast-Zwischenlagen im VSG zum Einsatz kommen, ergibt sich folgendes Bild:
Für das VSG wird beim Aufbau mit Ionoplast-Folien Floatglas von lediglich 2 x 8 mm benötigt (statt 2 x 12 mm beim Aufbau mit Standard-PVB). Zusätzlich reicht ein 10-mm-ESG für die innere Scheibe (statt 12 mm ESG beim Aufbau mit Standard-PVB).
Das ergibt einen Gewichtsvorteil von über 250 kg pro Isolierglaseinheit beim Aufbau mit Ionoplast-Glaszwischenlagen. Abgesehen davon, dass man mit diesem Aufbau eine statisch tragende Scheibe erhält.—
Neben dem Objektbau werden große Scheiben und Türen zunehmend im gehobenen privaten Wohnbau eingebaut, wie hier bei einem Haus in der Schweiz. Dort kommen Systeme von Sky-Frame zum Einsatz.
Eine Herausforderung sind die Gewichte von großen Glasformaten, wenn diese in Schiebetüren eingesetzt werden. Hier müssen Rollen und Antriebe entsprechend abgestimmt werden, wie das bei den hier verwendeten Sky-Frame-Systemen der Fall ist.