– 13 – Im Blickpunkt: Fassade5/2014

Die großen Glasflächen füh-ren unter anderem auch zu technischen Herausforderun-gen im Bereich des Tragver-haltens eines Gebäudes. Wandbauteile sind in einem Gebäude nicht nur für die Ab-leitung vertikaler Kräfte wie zum Beispiel Eigengewicht, Nutzlasten und Schnee ver-antwortlich, sie gewährleisten auch die Stabilität des Gebäu-des gegen horizontale Einwir-kungen wie zum Beispiel Wind und Erdbebenlasten. Wird eine Wand über weite Teile oder gar zur Gänze durch eine Glasfassade ersetzt, so können vertikale Lasten über Unterzüge und Stützen-systeme abgetragen werden. Eine gebäudeaussteifende Wirkung zum Abtragen von Horizontalkräften ist jedoch nicht mehr gegeben. Entfällt so eine gesamte Gebäudeseite, so entsteht eine ungünstige Exzentrizität zwischen Schei-benschubmittelpunkt und resultierendem Windangriff, was zusätzliche Torsionsbean-spruchungen auf die verblei-benden Wandscheiben bewirkt.

Sollen verglaste Gebäude-fronten noch eine Gebäude-aussteifungsfunktion über-nehmen, so entstehen auf-wendige und teure Konstruk-tionen aus biegesteifen Rah-menkonstruktionen oder

sichtbaren Lösungen mit opti-scher Beeinträchtigung wie zum Beispiel Winddiagonalen.

Geklebte Glasfassaden-konstruktionen werden bereits seit langer Zeit eingesetzt und entsprechen dem Stand der Technik. Bei diesen Lösungen übernimmt das Glas jedoch keine statisch tragende Funk-tion im Gebäude, sondern dient lediglich als Gebäude-hülle.

Der Schluss liegt nahe, dem hochwertigen Werkstoff Glas eine tragende Funktion im Gebäude zuzusprechen und die Scheibentragwirkung der Glasfassaden zur Gebäudeaus-steifung zu nutzen. Glas weist eine hohe Druckfestigkeit bei gleichzeitiger Sprödigkeit und geringer Zugfestigkeit auf. Die Glasscheiben müssen also auf eine schonende Art und Weise mit dem Gebäude verbunden werden, um Spannungsspitzen zu vermeiden und eine gleich-mäßige Krafteinleitung von der Gebäudetragstruktur in die Glasscheibe und umge-kehrt zu gewährleisten. Nur so kann die hohe Leistungsfähig-keit des Glases aktiviert wer-den.

Vorangegangene Projekte zeigen, dass mittels umlaufen-der Verklebung der Glasschei-be ein schonender Lasteintrag in die Glasscheibe erreicht werden kann, um die Leis-tungsfähigkeit des Glassub-strates hinsichtlich ihrer Trag-fähigkeit optimal zu nutzen.

An der Holzforschung Austria wurde in mehreren Forschungsprojekten und 3

Autor:Peter Schober, Christoph HackspielHolzforschung Austria

Holz und Glas im tragenden Verbund

Die moderne Architektur fordert transparente Gebäudehül-len! Ganze Hausfronten sollen durchsichtig gestaltet werden, um die Wohnräume mehr und mehr mit deren Umfeld ver-schmelzen zu lassen.Zusätzlich zu der momentan von der Architektur geforder-ten Transparenz der Gebäude bietet Glas als Gebäudehülle eine einzigartige Eigenschaft. Durch die selektive Transpa-renz des Glases können große solare Wärmegewinne erzielt werden, welche einen großen Anteil an der Energiebilanz eines Gebäudes ausmachen. Moderne Passivhäuser machen sich diesen „Glashauseffekt“ zu Nutze und benötigen au-ßer der solaren Energiezufuhr durch die großen Glasfl ächen kein konventionelles Heiz system mit fossilen Energieträgern mehr. In Zeiten des Klimawandels können so große Mengen an CO2 eingespart werden.

Dissertationen an der TU-Wien dieses Thema aufgegrif-fen und umfassend bearbeitet (siehe Literatur). Von der Visi-on ein Gebäude nur mit Glas auszusteifen bis zur prakti-schen Umsetzung im Gebäude waren mehrere grundlegende Fragestellungen zu beantwor-ten:

• Welche Klebstoffsysteme sind geeignet?

• Wie schaut eine effiziente Konstruktion aus?

• Welche bauphysikalischen Parameter sind zu beachten?

• Wie hoch ist die statische Leistungsfähigkeit?

• Kann ein Berechnungs-modell erarbeitet werden?

• Ist eine sichere und wirt-schaftliche Umsetzung in Bauwerken möglich?

Nachfolgende Ausführun-gen beziehen sich schwer-

punktmäßig auf das Projekt HGV2 „Weiterentwicklung und Herstellung von Holz-Glas-Verbundkonstruktionen durch statisch wirksame Ver-klebung von Holz und Glas zum Praxiseinsatz im Holz-bau“. An der Holzforschung Austria wurde dazu ein Trag-system entwickelt, in welchem eine umlaufende Koppelleiste auf alle vier Glaskanten ge-klebt wird. Die Verklebung kann hochqualitativ im Werk geschehen. Die Koppelleiste wird dann vor Ort in die Trag-struktur verschraubt (Abbil-dung 1). Das Scheibensystem ist damit austauschbar. Die Koppelleiste kann mit einer Verzahnung ausgeführt wer-den, um eine schmälere An-sichtsbreite (60 mm) zwischen zwei Glasscheiben zu ermögli-chen. Für dieses Konstrukti-onssystem wurde der HFA das Patent Nr. 502470 verliehen.

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– 14 –Im Blickpunkt: Fassade 5/2014

So wirken auf die Klebstoff-fuge eines HGV-Elements Be-lastungenlastungen in drei unterschied-liche RichtungenRichtungen: Schubspan-nungen längs und quer zur nungen längs und quer zur nungen längs und querKlebstofffuge aus der Belas-tung des HGV-Elements in Scheibenebene (Gebäudeaus-steifung und Eigengewicht) sowie Zugspannungen durch die Belastung des HGV-Ele-ments in Plattenebene (Wind-sog).

Betrachtet man die Belas-tungsdauertungsdauer, die auftritt, so tungsdauer, die auftritt, so tungsdauerkann man in drei Einwir-kungszeiträume unterschei-den: Kurzzeitbelastung und zyklische Lasten (z.B. durch Windböen) sowie Dauerlasten(aus Gebäudeschiefstellung und Eigengewicht der Glas-scheibe).

Bei der Beanspruchung der Klebstofffuge unter zyklischer Last wurde auf die Klebstoff-fuge ein Lastwechselzyklus in drei Belastungsrichtungen(Z, SL, SQ) aufgebracht. Der Zyklus entspricht der Vor-gangsweise in ETAG 002. Hierbei werden auf jede Probe 5350 Lastzyklen über einen Zeitraum von etwa 9 Stunden aufgebracht. Die Lastzyklen

Leistungsfähigkeit der Klebstofffuge

MethodikIm Forschungsprojekt HGV2

wurden drei verschiedene Klebstoffe auf ihre Eignung zum Einsatz in HGV-Elemen-ten untersucht. Dabei wurden zwei neutrale, kondensations-vernetzende Silikonklebstoffe (Silikon A und Silikon B) so-wie ein, durch Polymerisation aushärtender Acrylatklebstoff (Acrylat) (alle auf Zweikom-ponentenbasis) untersucht.

Auf die an der Glaskante vierseitig umlaufende Kleb-stofffuge können unterschied-liche Belastungsarten einwir-ken. Zur Quantifizierung der Einflüsse dieser Belastungen wurden Bruchuntersuchungen an Kleinprüfkörpern (Abbil-dung 2 und Abbildung 3) durchgeführt und mit den Re-ferenzwerten des jeweiligen Klebstoffs verglichen. Die Kle-befugendicke wurde dabei nach Herstellerangaben ge-wählt (2–6 mm). Die Klebe-fugenbreite betrug 12 mm. Klebefugendicke Silikon A: 3 mm; Silikon B: 6 mm; Acrylat: 2 mm.

1 Primäres Kriechen: elastisches Nachverformen

der Molekülstruktur2 Sekundäres Kriechen: es lösen sich in diesem

Bereich schwache und starke Molekülbin-

dungen nacheinander, wobei sich jedoch

nach einer Molekülverschiebung wieder neue

zwischenmolekulare Kräfte ausbilden können.

Es herrschen hinsichtlich des Lösens und

Neubildens von Bindungen Gleichgewichts-

zustände.3 Tertiäres Kriechen: In diesem Bereich wird der

Bruch eingeleitet. Der Bruch tritt ein, wenn

die Verformungsmöglichkeit des Werkstoffs

erschöpft ist.

Abb. 3: Die drei unterschiedlichen Belastungs-richtungen an den Kleinprüfkörpern

Abb. 2: Kleinprüfkörper (Holz-Klebstoff-Glas)

beziehen sich auf ein Bezugs-lastniveau und es wurden zum einen ein Bezugslast niveau von Ru,5 / 6 nach ETAG 002 sowie in einer zweiten Ver-suchsserie ein höheres Be-zugslastniveau von Ru,5 / 3 aufgebracht. Ru,5 entspricht hierbei der 5 %-Quantile der Bruchspannung in die jeweili-ge Belastungsrichtung. Die Er-gebnisse einer anschließenden Bruchuntersuchung sollen Aufschluss über die Robust-heit der Klebstofffuge gegen-über wiederkehrenden Belas-tungen geben.

Bei der Beanspruchung der Klebstofffuge unter Dauerlastwurden auf die Klebstofffuge unter zwei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen (20 °C sowie 55 °C) verschie-den hohe Dauerschubspan-nungen aufgebracht und die Verformung über eine Zeit-dauer von 91 Tagen gemessen. Bei diesen Kriechversuchen soll ein linearer Zusammen-hang zwischen der Kriechver-formung und der anliegenden Dauerschubspannung herge-stellt werden (primäres Krie-chen1 und sekundäres Krie-chen2) sowie weiters quanti-fiziert werden, ab welcher Dauerschubspannung ein ter-tiäres Kriechen3 und damit die Einleitung eines Bruches statt-findet.

Weiters beeinflussen durch den Einsatz im Fassadenbe-reich folgende Umweltein-flüsse die Festigkeit der Kleb-stoffe: Temperaturbeanspru-chung (Kälte und Hitze), Feuchte beanspruchung, Rei-nigungsmittelbeanspruchungsowie UV-Belastung.

Die Einflüsse aus Tempera-tur-, Reinigungsmittel- und UV-Belastung wurden bereits in einem weiteren Forschungs-

Abb. 1: Grundprinzip des von der HFA ent-wickelten Holz-Glas-Verbund elements zur Gebäudeaussteifung

– 15 – Im Blickpunkt: Fassade5/2014

zwischen 82 und 112 % der Anfangsverformung.

Unter Wasserlagerung zeigt die Klebung eine Festigkeits-reduktion von 22 %, die bei Rücktrocknung wieder zu-rückgeht. Das Bruchbild zeigt durchwegs einen kohäsiven Klebstoffbruch.

Silikon BBeim Silikonklebstoff B

(Klebstofffugendicke 6 mm) zeigen sich starke Parallelen zum Silikonklebstoff A.

Auch hier ist bei der Dauer-lastuntersuchung durch die zeitabhängige Kriechverfor-mung bis zu einer Dauerspan-nung von 0,04 N/mm² einlinearer Zusammenhang zwi-schen Spannung und Kriech-verformung herstellbar (primä-res und sekundäres Kriechen). Oberhalb dieser Dauerspan-nung treten unkontrollierbare Verformungen auf (tertiäres Kriechen). Die Kriechverfor-mung beträgt je nach Umge-bungstemperatur zwischen 82 und 156 % der Anfangsver-formung. Silikon B zeigt unter warmer Umgebungstempera-tur ein etwas stärkeres Kriech-verhalten als Silikon A.

Unter Wasserlagerung zeigt der Klebstoff ebenfalls kohäsi-ven Klebstoffbruch.

AcrylatBeim Acrylatklebstoff

(Klebstofffugendicke 2 mm) zeigen sich etwas stärkere Veränderungen des Bruch- und Verformungsverhaltens unter zyklischer Beanspru-chung. Es ist vermehrt ein steiferes Verhalten bemerkbar. Die Festigkeiten bleiben je-denfalls erhalten. Die Bruch-versuche anschließend an die Dauerlastuntersuchung zeigen, dass sich dieses „Versteifen“ des Klebstoffs insbesondere unter warmen Umgebungs-temperaturen noch verstärkt.

Bei der Dauerlastuntersu-chung ist durch die zeitab-hängige Kriechverformung bis zu einer Dauerspannung von 0,04 N/mm² ein linearer Zu-sammenhang zwischen Span-nung und Kriechverformung herstellbar (primäres und se-kundäres Kriechen). Bei 20 °C Umgebungstemperatur wurde

projekt durch Hauer an der HFA untersucht und waren nicht Mittelpunkt der Arbeit in HGV2. Die Einflüsse der Feuchtebeanspruchung wur-den durch einen Wasserlage-rungsversuch nach ETAG 002 durchgeführt. Die Belastung erfolgte hierbei in Zugrich-tung.

ErgebnisZu jedem Klebstoffsystem

(Silikon A, Silikon B und Acrylat) wurden zahlreiche Bruchuntersuchungen an Kleinprüfkörpern durchge-führt. Die unterschiedlichen Einflussfaktoren wurden wie unter dem Kapitel Methodik beschrieben variiert. Insge-samt wurden 270 Bruchunter-suchungen, 90 zyklische Be-lastungsuntersuchungen sowie 207 Dauerlastuntersuchungen im Rahmen des Forschungs-projekts HGV2 durchgeführt.

Zu jeder Versuchsserie wur-den jeweils fünf gleichartige Prüfkörper untersucht und sta-tistisch ausgewertet. Erfasst wurde dabei jeweils die er-reichte Bruchspannung, Bruch-dehnung sowie falls ermittel-bar der Verformungs modul.

Silikon ABeim Silikonklebstoff A

(Klebstofffugendicke 3 mm)zeigen sich keine signifikan-ten Veränderungen des Bruch- und Verformungsverhaltens unter zyklischer Beanspru-chung. Es ist ein etwas steife-res Verhalten bemerkbar, was auf die wiederkehrende, gleich-gerichtete Belastung und der damit verbundenen Ausrich-tung des Klebstoffmolekular-gefüges zurückzuführen ist.

Bei der Dauerlastuntersu-chung ist durch die zeitab-hängige Kriechverformung bis zu einer Dauerspannung von 0,04 N/mm2 ein linearer Zu-sammenhang zwischen Span-nung und Kriechverformung herstellbar (primäres und se-kundäres Kriechen). Oberhalb dieser Dauerspannung treten unkontrollierbare Verformun-gen und in einem Fall Bruch während des Dauerlastver-suchs auf (tertiäres Kriechen). Die Kriechverformung beträgt je nach Umgebungstemperatur

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– 16 –Im Blickpunkt: Fassade 5/2014

bei einem Dauerspannungs-niveau von 17 % der Kurzzeit-festigkeit ein Versagen aller Prüfkörper nach wenigen Ta-gen Untersuchungsdauer be-obachtet. Unter 55 °C trat das Versagen bereits bei einer Dauerspannung von 8 % bei allen Prüfkörpern ein. Es zeigt sich ein starkes Kriechverhal-ten des Klebstoffs je nach Um-gebungstemperatur im Mittel zwischen 285 und 400 % be-zogen auf die Anfangsverfor-mung.

Abb. 4: Großelementuntersuchung; Mess-anordnung

des Verbundelementversagens durchzuführen. Die Festlegung in welchem Fügepartner (Holz, Glas oder Klebstoff) der Bruch stattfindet ist unumgänglich, um eine Bruchhypothese auf-stellen zu können.

Es wurden daher am Silikon A und am Acrylatklebstoff an insgesamt 18 Wandscheiben mit HGV-Elementen 1,25 x 2,50 m mit 8 mm Floatglas im Statikprüffeld Steifigkeits- und Bruchuntersuchungen (Abbildung 4) an Anlehnung an EN 594 durchgeführt.

Dabei wurden sowohl die aufgebrachte Horizontalkraft als auch die globalen Verfor-mungen der Wandscheibe so-wie die lokalen Verformungen in Schrauben- und Klebstoff-ebene erfasst. Zur Klärung, welchen Einfluss das Längen-Höhen-Verhältnis der HGV-Elemente, die Klebstoffartund Klebefugengeometrieoder die Serienschaltungmehrerer HGV-Elemente hin-tereinander auf das Trag- und Verformungsverhalten des Bauteils hat, wurden entspre-chende Variationen im Statik-prüffeld untersucht.

Die Resttragfähigkeit bei einem Bruch der Glasscheibe, z.B. durch Vandalismus, zur Vermeidung eines plötzlichen Gebäudekollapses wurde be-reits durch andere Forschungs-projekte behandelt und war nicht Inhalt der Arbeit von HGV2.

ZusammenfassungDie im diesem Projektteil

erarbeiteten Grundlagen zur Leistungsfähigkeit der Kleb-stofffuge zeigen deutlich, dass die wesentlich höheren An-fangsfestigkeiten und -steifig-keiten des Acrylatklebstoffes unter Feuchtigkeits- und Tem-peraturbelastungen sowie starkem Kriechverhalten des Klebstoffs unter Dauerlast reduziert werden. Die Beob-achtungen konnten in Versu-chen an den Fassadenproto-typen unter Klimabelastungen reproduziert werden. Die bei-den Silikonklebstoffe zeigen durch ihre Robustheit ein we-sentlich gleichbleibenderes und damit leichter berechen-bares Verhalten. Darüber hin-aus ist auch das Langzeitver-halten von Silikonklebstoffen durch den jahrzehntelangen Einsatz in Structural Glazing Fassaden weitgehend bekannt. Zur Zeit werden von der HFA auf Basis der Ergebnisse für HGA-Elemente „nur“ Silikon-klebstoffe zugelassen.

Ermittlung der statischen Leistungsfähigkeit vonHGV-Elementen

MethodikFür den Einsatz von gebäu-

deaussteifenden HGV-Elemen-ten im Hochbau ist deren Trag-fähigkeit und Verformbarkeit von Interesse. Als Grundlage einer rechnerischen Prognose der Traglast ist es dabei not-wendig, eine Charakterisierung

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– 17 – Im Blickpunkt: Fassade5/2014

ErgebnisMit zwei Klebstoffarten (Si-

likon A und Acrylat) wurden mehrere Bruchuntersuchun-gen an Wandscheibenelemen-ten (1,25 x 2,50 m) durchge-führt. Die unterschiedlichen Einflussfaktoren wurden wie unter dem Kapitel Methodik beschrieben variiert. Insge-samt wurden an 18 HGV-Ele-menten Bruchuntersuchungen im Rahmen des Forschungs-projekts HGV2 durchgeführt. Die Auswertung erfolgte hin-sichtlich erreichter Bruchlast sowie der Last bei einer Kopf-verschiebung von h / 500 zur Einhaltung der Gebrauchs-tauglichkeit.

Silikon ANebenstehendes Diagramm 1

zeigt die maximal erreichten Bruchlasten bei horizontaler Belastung der silikonverkleb-ten HGV-Elemente sowie die jeweils erreichten Lasten bei einer Kopfrippenverschiebung von 5 mm (h / 500). Bei allen fünf gleichartigen Untersu-chungen trat stets kohäsiver Klebstoffbruch auf, es wurde kein Glasbruch provoziert.Es zeigt sich bei allen gleich-artigen Untersuchungen mit Silikonklebstoff ein reprodu-zierbares Ergebnis hinsicht-lich Steifigkeit und erreichter Bruchlast.

Diagramm 1: Bruchlast und Gebrauchslast der Wandscheiben-untersuchungen, Silikon A

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Diagramm 2: Bruchlast der Wandscheiben-untersuchungen, Acrylat

– 18 –Im Blickpunkt: Fassade 5/2014

FedermodellStarrer Pfosten / Riegel EI = ∞Rahmenecken ideal gelenkigSteifi gkeit der Klebefuge k

u=k

w(Federsteifi gkeit) längs und quer gleich

Abb. 5: Randbedingungen der beiden Rechenmodelle

FEM-Modell (RFEM)Steifi gkeit Pfosten / Riegel EI = 288.000 kN·cm²Rahmenecken ideal gelenkigSteifi gkeit der Klebefuge mit FE mo-delliert

Abb. 6: Vergleich der Berechnungsmodelle mit dem Realversuch

Prognosemodell desHGV-Elementes

MethodikZur rechnerischen Prognose

der Verformbarkeit und Trag-last von HGV-Elementen musste als nächster Schritt ein Rechenmodell entwickelt wer-den, das mit ausreichender Sicherheit eine Bemessung von HGV-Elementen unter-schiedlicher Dimension mög-lich macht. Dieses Rechen-modell war mit den Groß-versuchen zu validieren und gegebenenfalls zu kalibrieren. Im Rahmen des Forschungs-projekts HGV2 wurde ein ei-gens entwickeltes numerisches Rechenverfahren nach der FE-Methode sowie ein bestehen-des analytisches Modell (Fe-dermodell) nach Kreuzinger / Niedermaier angewendet(siehe Abbildung 5 und Abbil-dung 6).

ErgebnisAus den Materialkennwerten

des Klebstoffs (aus den Unter-suchungen an den Klein-prüf-körpern) sowie den Last- und Verformungsmessungen der Wandscheibenversuche konn-ten zwei Berechnungsmodelle angewendet werden, welche für den Silikonklebstoff die re-alen Versuchswerte mit ausrei-chender Genauigkeit reprodu-zieren konnten. Ein Berech-nungsmodell wurde eigens im Forschungsprojekt entwickelt und basiert auf einer numeri-schen Finite Elemente-Berech-nung. Das zweite Berech-nungsmodell beruht auf einer analytischen Berechnungsme-thode mittels Federmodell.

Ein Vergleich der beiden Rechenmethoden (Abbildung 6) zeigt eine gute Übereinstim-mung der Ergebnisse hinsicht-lich der Verschiebung der Kopfrippe (uglob) sowie den auftretenden Schubspannun-gen im Klebstoff:

Das Rechenmodell prognos-tiziert hinsichtlich der Verfor-mungen stets ein weicheres Verhalten der Wandscheibe als im Versuch festgestellt und liegt damit bis zu 23 % auf der sicheren Seite. Die Prognose der Bruchlasten liegt teilweise bis zu 12 % auf der unsicheren

AcrylatDiagramm 2 (siehe S. 17)

zeigt die maximal erreichten Bruchlasten der acrylatver-klebten HGV-Elemente. Bei vier der sechs Untersuchungen trat Glasbruch auf. Bei einem Prüfkörper wurde duktiles Schraubenversagen beobach-tet. Bei einem weiteren Prüf-körper versagte die Zugveran-

kerung der Wandscheibe im Prüfstand. Es zeigt sich durch die unterschiedlichen Versa-gensglieder ein komplexer Versagensmechanismus mit großen Streuungen im Ergeb-nis. Dennoch liegen die Werte durchschnittlich 289 % über den Wandscheibenuntersu-chungen mit Silikonklebstoff.

5/2014

Abb. 7: Forschungsgebäude Holzforschung Austria

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Seite. Diese Abweichungen wurden in dem entwickelten Bemessungsvorschlag in den Teilsicherheitsbeiwerten be-rücksichtigt.

Insgesamt zeigen die Untersuchungen, dass beide Rechenmodelle mit ausrei-chender Genauigkeit eine Reproduktion der Versuchser-gebnisse hinsichtlich auftre-tender Spannungen und Ver-formungen im Tragsystem erlauben. Dies liefert zusam-men mit der Definition von geeigneten Teilsicherheitsbei-werten die Grundlagen für die Bemessung und damit dem serienmäßigen Einsatz von HGV-Elementen mit Silikon-klebstoff im Holzhausbau.

Darauf aufbauend konnte die TU-Wien im Forschungs-projekt HGV3 ein allgemein gültiges Bemessungsmodel für HGV-Elemente entwickeln.

ZusammenfassungUnter Berücksichtigung der

geeigneten Teilsicherheitsbei-werte für den Klebstoff (wel-che im Projekt als Vorschlag definiert wurden) kann die statische Leistungsfähigkeit von HGV-Elementen mit ge-bäudeaussteifender Wirkung quantifiziert werden.

Vergleichsrechnungen zei-gen, dass mit silikonverkleb-ten HGV-Elementen die Aus-steifung von bis zu zweige-schossigen Gebäuden möglich wird. Bei ungünstigen Grund-rissgeometrien werden Sekun-därtragsysteme wie beispiels-weis tragende Innenwände mit Beplankungen aus Holz-werkstoffplatten notwendig, welche aber in den meisten Fällen im Holzhausbau ohne-hin vorhanden sind und durch ein ähnliches Steifigkeitsver-halten eine gute Ergänzung bieten.

Umsetzung in Bauwerken

Im Rahmen des HFA For-schungsprojektes HGV2 wurde ein Handbuch für die im Pro-jekt beteiligten Wirtschafts-partner und Lizenznehmer des HFA-Patentes entwickelt. Es bietet die Möglichkeit, unter Einhaltung genau definierter Randbedingungen für das Gebäude sowie des Tragsys-tems, HGV-Elemente zum Ein-satz im Hochbau zu projektie-ren. Hinsichtlich der einzu-setzenden Materialien sowie Produktion und Montage wer-den genaue Anforderungen definiert sowie Hilfestellungen gegeben. Ein Bemessungsvor-schlag bietet die Möglichkeit, HGV-Elemente nach einem Sicherheitskonzept mit Teilsi-cherheitsbeiwerten zu dimen-sionieren und ihnen eine tra-gende Funktion im Gebäude zuzuweisen. Detaillösungen zur Erfüllung der baurechtli-chen Randbedingungen sowie zur bautechnisch richtigen Einbindung des Fassadensys-tems in das Gebäude und eine Checkliste zur Bemessung von HGV-Elementen wird dem Planer und Ausführenden zur Verfügung gestellt.

Im Rahmen des Forschungs-projekts konnten zwei Gebäu-de mit dem HGV-Fassaden-system unter Mitarbeit der im Projekt beteiligten Wirtschafts-partner errichtet werden. Ein Forschungsgebäude der Holz-forschung Austria (Abbildung 7) in Bungalowbauweise mit einer nord- und einer südge-richteten Glasfassade zeigte die praktikable Montage und

– 20 –Im Blickpunkt: Fassade 5/2014

Abb. 8: Prototypenfassade in zweigeschossi-gem Einfamilienhaus

Abb. 9: Beispiele von Gebäuden mit Holz-Glas-Verbundelementen

Herstellung des Fassadensys-tems und bietet Einblicke über die Dauerhaftigkeit und das Langzeitverhalten.

Ein zweites Gebäude ist ein zweigeschossiges Einfamilien-haus (Abbildung 8) in der Umgebung von Wien. Auch hier konnte die realitätsnahe Produktion und Montage un-ter Beweis gestellt werden. Die weitere begleitende Kontrolle des Fassadensystems durch die Holzforschung Austria schafft Grundlagen für die Serien-produktion.

Angeregt durch die geschaf-fenen Grundlagen des For-schungsprojekts wurden wei-tere Prototypen- und Serien-Gebäude (siehe Abbildung 9)

durch die Wirtschaftspartner umgesetzt. Aktuell wurde eine ABZ in Deutschland beantragt.

Zusammenfassung

Ziel der Forschungstätigkeit an der HFA war die Entwick-lung eines praktisch anwend-baren, statisch berechenbaren, wirtschaftlich herstell- und montierbaren, baurechtlich vertretbaren Wandscheiben-Element aus Holz und Glas im statisch wirksamen Verbund durch Verklebung.

Voraussetzung zum Errei-chen dieser Ziele ist die Schaf-fung wissenschaftlicher Grundlagen zur Leistungs-fähigkeit der Klebstofffuge, zur Optimierung des HGV-Systems hinsichtlich bau physikalischer und statischer Problempunkte sowie zur Ermittlung der stati-schen Leistungsfähigkeit mit-tels Bemessungsmodell.

Die gewonnenen wissen-schaftlichen Erkenntnisse ha-ben es ermöglicht, der Wirt-schaft ein Werkzeug für eine Serienproduktion von tragen-den Holz-Glas-Fassaden zur Verfügung zu stellen.

In weniger als 10 Jahren ist es der Holzforschung Austria mit Unterstützung des wissen-schaftlichen Beirates (TU-Wien, TU-München und FH-Rosenheim) sowie lang-jährigen Wirtschaftspartnern gelungen, die Vision ein Ge-bäude nur mit Glas auszu-steifen umzusetzen. �

Wesentliche Literatur zum Thema Holz-Glas-Verbund

HGV 1: Statisch wirksame Holz-Glas-Verbundkonstruktionen zur Aus-steifung von HolzbautenTechnisch-wissenschaftlicher Endbe-richt der HFA 2005; Edl, Schober

Diss. TU: Entwicklung von wand-artigen verklebten Holz-Glas-Verbun-delementen und Beurteilung des Trag-verhaltens als AussteifungsscheibeDissertation von Thomas Edl vom Sept. 2008

HGV 2: Weiterentwicklung und Herstellung von Holz-Glas-Verbund-konstruktionen durch statisch wirksa-me Verklebung von Holz und Glas zum Praxiseinsatz im HolzbauTechnisch-wissenschaftlicher End-bericht der HFA 2008; Neubauer, Schober

Diss. TU: Entwicklung und Bemes-sung von statisch wirksamen Holz-Glas-Verbundkonstruktionen zum Ein-satz im FassadenbereichDissertation von Georg Neubauer vom Jan. 2011

HGV 3: Holz-Glas-Verbundkons-truktionenBand 1: Berechnungs- und Bemes-sungskonzepteBand 2: Ausgewählte Arbeiten aus den Fachbereichen Architektur Band 3: Leitfäden zur Berechnung und Bemessung von Scheiben, Träger und PlattenAbschlussbericht der TU-Wien; Hoch-hauser, Winter, Kreher; Sept. 2011

Diss. TU: Ein Beitrag zur Berech-nung und Bemessung von geklebten und geklotzten Holz-Glas-Verbund-scheibenDissertation von Werner Hochhauser vom Juni 2011

HGV 4: Entwicklung und Langzeit-untersuchungen von Holz-Glas-Ver-bundkonstruktionen mit gleichzeitiger Verklebung und VerklotzungUrban Wood, Wood based construc-tion for multi-storey buildings. The Potential of Application of Timber-Glass Composite Structures for Buil-ding Constructions in Bearbeitung

Forschungsbericht: Grundlagen zur Entwicklung einer neuen Holzfenster-konstruktionEndbericht der HFA; Schober, Anderl, Grüll; Feb. 2009

Patenturkunde Nr. 502470 vom 15.8.2007 der HFA – Verbundelement aus GlasPatenturkunde Nr. 511373 vom 15.05.2013 der TU-Wien – Verbund-konstruktion aus einer Glasscheibe und einer Rahmenkonstruktion

Handbuch für den Einsatz von Holz-Glas-Verbundelementen für Lizenznehmer der HFA, 11/2008

Richtlinie: Beurteilungsgrundlage für geklebte Verglasungen, HFA-ift-BFH, Juni 20011