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Vorelementierte

Fassadenelemente

Dr.-Ing. Heinz Pape

bauart konstruktions GmbH & Co.KG, Lauterbach

Campo

Bauherr: ABG Frankfurter Holding AG

Wohnanlage in Passivhausbauweise

Stahlbetontragwerk mit

nichttragende Holzrahmenbauaußen-wänden

Bezugsfertig 2009

Mischbauweise

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3

Quelle: Frankfurter Allgemeine Zeitung, 2. Okt. 2008

Neue Bauaufgaben

?

4

Quelle: Focus Nr. 41 – 6. Oktober 2008

Der Gebäudebestand in Deutschland

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Heizwärmebedarf der alten Bundesländer bis 1990 in Mio kWh

Faktor 8-10

Neue Bauaufgaben

?- JA

Energetische Sanierung

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Frankfurt Tevesstraße

• Heizwärmebedarf

– vorher ca. 220 kWh/m²a (22 Liter)

– nachher ca. 18 kWh/m²a (1,8 Liter)

• Außenwanddämmung –WDVS aus Polystyrol

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WDVS

„Mineralwolle, Polystyrol-Hartschaum und Holzweichfaserplatten sind die am häufigsten eingesetzten Wärmedämmstoffe im europäischen Hochbau. Gemeinsam haben sie einen Marktanteil von über 90 %.“

Quelle: Sto.de

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Erfahrungen - Tevesstraße

• Fensterlaibung / bestehender Anschlag

• Witterungseinflüsse

• Qualität der Oberfläche

• Polystyrol - Abhängigkeit von der Dämmstoffindustrie

Die kommende Bauaufgabe

Frankfurt - Rotlinstraße

Bauherr: ABG Frankfurt HoldingArchitekt:Faktor 10, Darmstadt

Tragwerksplanung / Brandschutz:

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Vorkonfektionierte

Vorstellfassaden in

Holzbauweise

-

als Antwort auf Tevesstraße

Fassadensystem - Anforderungen

• Dämmung – möglichst biogene Dämmstoffe

• Passivhausstandard

• einfache Montage

• weitestgehend witterungsunabhängig

� „Vorgestelltes“ vorkonfektioniertes bzw. vorelementiertes Fassadensystems

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Fassadensysteme

Grundlagen

Systemfindung

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Systemvarianten - Träger

BSH- Träger bzw. KVH

U-psi- Träger

FJI- Träger

Systemvarianten - Oberfläche

Bestand

Bluclad Therm mit Putz

Zellulose

Bestand

Zellulose

WDVS mit Putz

Bestand

Zellulose

Heraklith BM mit Putz

Bestand

Zellulose

Plattenfassade

Bestand

Zellulose

Putzträgerplatte mit Putz

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„Geschlossenes System“nur vorelementiert

Bestand

Bestand

Zellulose

Mineralfaser

Bluclad Therm - als Putzträgerplatte

WDVS mit Putz

Bluclad Therm geputzt

Putzträgerplatte

Zellulose

Zellulose

Zellulose

Mineralfaser

EinbauWerkseitige Vorfertigung

„Offenes System“ vorelementiert oder vorkonfektioniert

Bestand

Bestand

WDVS mit Putz

Bluclad Therm geputztBluclad Therm

Zellulose

Zellulose

Werkseitige Vorfertigung Einbau

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Grundprinzip - Detail

eingeblasener Dämmstoff

Witterungsschutz (Plattenfassade auf Hinterlüftungsebene;alternativ: Putzfassade)

Bestand

Holzträger z.B Doppel T-Träger

uneb

ene

Bes

tand

sobe

rfläc

he

Holzwerkstoffplatte / Putzträgerplatte

Dämmstoff:

•Zellulose

Bewertung

Geschlossenes System

+ Stabilität bei Montage

+ kein Dämmen auf der Baustelle

- höherer Materialeinsatz

Offenes System

+ gesicherte Ausdämmung des Hohlraumes

+ Unkritisch gegen Unebenheiten

- Stabilität bei Montage

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Elementierung

und

Montage

horizontale Elementierung (quasi

ballon framing)

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Vertikale Elementierung

bis

16 M

eter

16

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Montage mit Gerüst

Ausbildung eines Elementstoßes möglich!

Montage ohne Gerüst

• keine Behinderung durch Gerüst – schnelle Montage

• Arbeitssicherheit!SIGEKO ist im TEAM

• niedrige Kranhöhe

• weniger Windbelastung

• Verankerungen für Windlasten im Montagelastfall(oben und unten ausreichend)

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Brandschutz

Brandschutz

• Nichttragende Außenwand

• Gebäudeklasse 5

� W30-B

� Oberfläche B1

• Behinderung der Brandweiterleitung über die Fassade

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Brandschutz - Fassade

vollständige Abschottungim Bereich der Öffnungen

Fassadenteil Fassadenteil

Abschottung imGeschoßstoß

Zusatzmaßnahme imBereich der Öffnungen

Variante I Variante II

Brandüberschlag - GeschossSchnitt - offenes System

Horizontalschott Horizontalschott

Mineralfaser;Schmelzpunkt > 1000 °C

Mineralfaser;Schmelzpunkt > 1000 °C

Schnitt - geschlossenes System Ansicht

"hinterstopft"am Ständer!

• Geringere Anforderungen als bei Mischbauweise

• Vorhanden MW-Wände wirksam

• Durch Schott –> geringe Setzung der Dämmung

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Vermessung der Fassade

Methoden und Verfahren

• Tachymetrie

• Laserscan

• Photogrammetrie

• Händische Aufmass

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Tachymetrie

3D - Laserscan

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Rohpunktwolke (Auflösung < 1 cm)

Nahbereichsphotogrammetrie (PHOTO)

Voraussetzungen:

• kalibrierte Messkamera

• Passpunktmarken am Objekt, eingemessen mit hoher Genauigkeit (evtl. natürliche Punkte)

• Hebebühne / Krankorb / Leiter

• spezielle Auswertesoftware

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Aufnahme eines Bildverbandes

Produkt Fassadenorthophoto (1)

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Drahtgittermodell

Ansicht

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Fassade B1S1

Fazit• Tachymetrie und Laserscan liefern ausreichend

genaue Ergebnisse

• Lokal händisches Aufmaß erforderlich

• Photogrammetrie - ungenau und aufwendig

• Auswertung der Aufwendungen für Messen und Auswerten ist in Bearbeitung

• Genauigkeiten von +/- 1 cm möglich

• Mit wesentlich geringerem Aufwand Genauigkeiten von +/- 1,5 cm realisierbar

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Statik

Verankerung / Bemessung

• Vertikaler Lastabtrag - Eigengewicht

• Horizontaler Lastabtrag – Windlasten

• Montagelastfall / Bauzustände

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Vertikaler Lastabtrag(Eigengewicht)

Zusatzfundament

kontinuierlicheHalterung

~ 40

cm

Am Fußpunkt aufgesetzt Am Fußpunkt aufgesetzt Am Kopf angehangen

Nivellierschwelle

I-ProfilWinkel

Winkel

vertikaler Lastabtrag(Horizontale Elementierung)

"gestapelt"Lastabtrag geschossweise

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Horizontaler Lastabtrag(Windsog- und Winddrucklasten)

MontagekantholzDübelDübel durch die Vorsatzstein

In den Decken

• unabhängig von der Elementierung

Horizontalschnitt

Bestand

Winkel

Gewindestange

Ständer

Dübel

Montageöffnungen(in Deckenebene)

SchnittAnsicht

Brandschutz (MIFA)

Dübel

• Befestigung in Bestandsdecken

• Sicherstellung Brandschutz

• Verschließen – bis auf „Ausblaslöcher“

• Ausdämmen (Einblasen der Dämmung – 65 kg/m³)

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Kastenzarge

/

Fenstereinbau

Die einfachste Lösung !

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Fenstereinbau / -rückbau

Zargenkasten

• werkseitiger Einbau des Zargenkastens

• justieren des Zargenkastens auf Fensteröffnung im Bestand

• verblocken und verschrauben

• Einbau der Fenster

Unterklotzung

Zargenkasten

Schraube

Fenster mit Rahmen- im Kasten montiert -

Hohlraum wird bauseits ausgedämmt(nach Justierung des Kastens!)

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Wenn es doch immer so einfach wäre !

Typischer Einbausituation

Problem: gemauerter Laibungsanschlag

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Variante I

Zargenkasten

Mineralfaser(Brandschutz)

Fensterlaibung(Gipsfaserplatte)

+ einfacher Einbau

- geringe Glasfläche;Verlust bis zu 40%!

Zargenkasten

Mineralfaser(Brandschutz)

Innenbekleidung(z.B. GKF, Holz)

Variante II(Entfernen der Mauerlaibung)

+ kaum Glasflächenverlust

- Entfernen teuer -Abhängig vom MW

- Aufwendige Nacharbeiten- Entmietung notwendig

(hohe Staub und Lärm-

belästigung für Mieter)

ZargenkastenMineralfaser(Brandschutz)

Innenbekleidung(z.B. GKF, Holz)

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Laibungsanschlag

Laibungsanschlag

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Variante III

+ Austausch der Fenster nach „Außen“

+ Einfacher Einbau

+ geringer Glasflächenverlust

Ausführungsplanung

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Modell

Architekturbüro Faktor 10, Darmstadt

0

-5

-10

-15

-20

5

10

15

20

25

-25

[mm]

nach außen gewölbt

(konvex)

(konkav)

nach innen gewölbt

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Ebenheit der Fassade bestimmt den Abstand!

Abstände zwischen Bestand undBrandschott mind. 2 cm, max. 6 cm

Bestand

Brandschott

Drei passivhaustaugliche

Systemvarianten

im Detail

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• Variante I – BSH

• Variante II – Kamm (BSH/KVH)

• Variante III – FJI

Bei allen Varianten Putzträgeraufbau:Sparschalung / Heraklith BM / Putz

Variante IBSH

Dämmdicke 350 mm

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Variante I - Horizontalschnitt

Bestand

SparschalungHeraklith BMAußenputz

Zellulose

BSH-Träger

Variante I - Vertikalschnitt

Bestand

Brandschott BSH

L-WinkelKraftschlüssige Hinterlegungmit Hartholz

mind. 2 cm max. 6 cm

Mineralfaser

Ankerstange (Dübel)

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Variante IIKamm

(BSH/KVH)

Dämmdicke 310 mm

Variante II - Horizontalschnitt

Bestand

SparschalungHeraklith BMAußenputz

Zellulose

KVH-Träger

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Variante II - Vertikalschnitt

Bestand

mind. 2 cm max. 6 cm

Brandschott BSHMineralfaser

Kraftschlüssige Hinterlegungmit Hartholz

Ankerstange (Dübel)L-Winkel

Variante IIIFJI

Dämmdicke 300 mm

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Variante III - Horizontalschnitt

Bestand

SparschalungHeraklith BMAußenputz

Zellulose

FJI-Träger

Variante III - Vertikalschnitt

Bestand

Brandschott BSH

L-WinkelKraftschlüssige Hinterlegungmit Hartholz

Füllhölzer beidseitig

mind. 2 cm max. 6 cm

Mineralfaser

Ankerstange (Dübel)

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Detail - Eckausbildung

Kraftschlüssige HinterlegungAnkerstange

L-Winkel

Bestand

Brandschott BSH

Füllhölzer beidseitig

FJI-TrägerZellulose

IPE 80 (e= 1,50 - 2,00 m)

KVH

Fassade

Latte

L-Winkel

FJI-Träger

Unterer Abschluss

Latte

Detail - Fußpunkt

KlinkerHohlblockstein

PerimeterdämmungVergussbeton

Mörtelbett

L-WinkelUnterer Abschluss

LatteFJI-TrägerBestand

Zellulose

IPE 80 (e = 1,50 - 2,00 m)

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Detail - Fenstereinbau

FensteröffnungAbb. ohne Fenster

Brandschott BSHMineralfaserStb.Decke Bestand

Querriegel BSHFJI-Träger

Querriegel BSH

Fenstereinbau - Horizontalschnitt

Bestand

Fassade

FutterholzFJI-Träger

Zellulosefaserdämmung

Mineralfaser

Mineralfaser

Fenster

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Fenstereinbau –Vertikalschnitt

Fassade

Purenit

Querriegel BSHMineralfaser

Zellulosefaserdämmung

Fenster

Fassade

Kraftschlüssige Hinterlegung

Querriegel BSH

Ankerstange

Füllhölzer beidseitig

Brandschott BSH

L-Winkel

Zellulosefaserdämmung

MineralfaserBestand

Fensterbank

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Preisentwicklung bei den

Rohstoffen

46

Kalkulation - Referenzfassaden

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Frage und Antwort

• Wer von Ihnen hat schon derartige Fassaden gebaut?

• Was Kostet der m² inkl. Putz und allen Fenster und Türlaibungen?

• Was ist günstiger – „Holz“ oder „Polystyrol“

Passivhaustaugliche Fassade

• WDVS mit 300 mm Polystyrol,

inkl. Putz und allen Laibungen:

105 Euro /m² netto

• Vorelementiertes „HOLZ-System“

inkl. Putz und allen Laibungen

und Befestigungen :

175 - 195 Euro /m² netto

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Was ist zu tun ?

Systemänderungen ?

Systemvereinfachungen ?

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vorelementiert

oder

vorkonfektioniert

?

Variante - vorkonfektioniert

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Zuschnitt auf Baustelle -

auch im Geschosswohnungsbau?

Diskussion

• vorelementieren / vorkonfektionieren

• einfachere Ausbildung im Bereich Brandschott

• Brandschutz nur über Fensterlaibungen– es besteht Forschungsbedarf

• Fenstereinbau / Wärmebrücken

• Passiv um jeden Preis / besteht überhaupt Einsparpotential ?

• Elementverankerungen / Elementmontage

• etc........