Dipl.-Ing. (FH) ift Rosenheim Sie hält und hält und hält Structural Glazing Fassade im Dauertest Was sich daraus für Fenster und Fassaden ableiten lässt 1 Eine Fassade im Rückblick 1985 bis 2012 Als das ift Rosenheim 1985 ein neues Institutsgebäude errichtete wurde der Erker an der Südwestecke des Bürotrakts (Bild 1) über drei Etagen in einer Structural Sealant Glazing (SSG) Konstruktion ausgeführt damals in Deutschland eine absolute Neuerung, da das Kleben bis zu diesem Zeitpunkt vor allem in den USA mit Einfachglas bekannt war. Und nun in Deutschland! Eine Fassade, mit Isolierverglasung hineingeklebt, ohne Eigenlastabtragung und ohne mechanische Sicherungen! Die verantwortliche Bauaufsicht war verständlicherweise sehr skeptisch. Auch deshalb wurde die Herstellung der Klebung akribisch dokumentiert und über die nachfolgenden 5 Jahre mit regelmäßigen Versuchen und über 15 Jahre mit Berichten an die Bauaufsicht begleitet. Diese Skepsis war ein Glücksfall, da jetzt Basisdaten vorhanden sind, die im vergangenen Jahr als Referenz für die wissenschaftliche Untersuchtung dieser Fassade dienten. Die Fassade wurde aufgrund der notwendigen energetischen Sanierung ausgebaut und war zu diesem Zeitpunkt ca. 23 Jahre dem Rosenheimer Klima ausgesetzt. 2 Was kann die Klebung wirklich? 2.1 Welche Festigkeiten hat die Klebung noch im Vergleich zum damals festgestellten Neuzustand? Bild 1 Erker der ift-fassade vor der Sanierung im Jahre 2010 Das seit 1998 relevante Regelwerk für SSG- Systeme ist die ETAG 002-1, Leitlinie für die europäisch technische Zulassung von geklebten Glaskonstruktionen [1], in der eine erwartete Nutzungsdauer von 25 Jahren für geklebte Einsatzelemente gefordert wird. Diese Anforderung soll von einer Klebung dann erfüllt werden, wenn sie nach den im Regelwerk vorgesehenen Alterungsprüfungen noch 75 % der Anfangsfestigkeit vorweisen kann. ift Rosenheim Seite 49 von 171
Somit wurde aus den ausgebauten und zwei Jahre zwischengelagerten Fassadenelementen im Somit wurden aus den ausgebauten und zwei Jahre zwischengelagerten Fassadenelementen im Rahmen einer Bachelorarbeit [2] Proben entnommen, die den Referenzproben im Neuzustand sowie den Proben der folgenden fünf Jahre entsprachen, die aus parallel in situ-gealterten Proben entstammte. Die Ergebnisse sind vergleichbar, da die Herstellung, die Probengeometrie (Bild 2) und das Entnahmeverfahren identisch waren. Bild 2 Probekörper 2012 (links) und 1986 bis 1991 (rechts) Die Veränderung der Festigkeit im Zugversuch über die Zeit zeigt Bild 3. Dabei ist zu beachten, dass die Proben im Neuzustand nur kurzzeitig einer Temperaturbelastung von -20 C, + 23 C bzw + 60 C ausgesetzt waren, während den Realproben 23 Jahre überlagerte und kumulierte Klimabelastungen in den Knochen steckten. Diese Proben wurden zusätzlich einer Kurzzeitklimalast unterzogen, um die fehlenden 2 Jahre zu simulieren und so eine direkte Vergleichbarkeit zu gewährleisten. Bild 3 Veränderung der Werte der Zugspannung vom Neuzustand bis zu 23 Jahren Alterung (Achtung: x-achse nicht maßstäblich!) Seite 50 von 171 ift Rosenheim
2.2 Erfüllt die Klebung nach 23 Jahren im oberbayerischen Klima noch die Kriterien der ETAG 002? Berücksichtigt man nun für die reale Alterung die Kriterien der ETAG 002-1 für Klebungen, so kommt man zu der Erkenntnis, dass die Zugfestigkeit über die Zeitdauer von insgesamt 25 Jahren (23 Jahre Exposition und 2 Jahren Nachlagerung) bei Prüfung bei 23 C noch bei 79 % des Anfangswertes liegt. Um abschätzen zu können, welchen klimatischen Einflüssen die Fassade in der relevanten Zeitspanne unterlag, wurden Erhebungen mit Hilfe des deutschen Wetterdienstes durchgeführt. Temperaturspannen von -24 C bis +35 C sowie eine kumulierte UV-Einstrahlung pro Jahr von ca. 1100 W/m² (Globalstrahlung) wurden dabei ermittelt. Die Einwirkungen und Anforderungen der ETAG 002-1 erscheinen als Regelwerk somit vernünftig und von dem geprüften System auch in der realen Anwendung erfüllbar zu sein. Ein nach ETAG 002-1 geprüftes System kann die geforderten 25 Jahre in der Fassade erfüllen, auch unter dem Aspekt: Ohne Gürtel und Hosenträger also ohne Eigenlastabtragung und ohne mechanische Sicherung! 3 Was bedeuten die Ergebnisse für die praktische Anwendung? Generell kann man sagen, dass die Ergebnisse die Annahmen des technischen Regelwerkes bestätigen. Die Erfahrungen, auf denen die ETAG beruhte, stammten ja größtenteils aus den USA, wo SSGS sehr viel länger angewandt wird als in Europa. Der Unterschied besteht jedoch darin, dass am ift Isolierglaseinheiten verklebt wurden, die als weitere Belastung für die Klebung die Einflüsse aus den Temperatur- und Luftdruckschwankungen aufnehmen mussten, die aus dem hermetisch abgeschlossenen Luftvolumen des Scheibenzwischenraums resultieren. 3.1 Geklebte Einsatzelemente Für die klassische Anwendung von geklebten Einsatzelementen in der Fassade steht nun wichtiger Baustein zur Verfügung, der dazu beitragen kann, dass SSGS auch in Deutschland soviel Vertrauen gewinnt, dass von bauaufsichtlicher Seite die Forderung nach mechanischen Sicherungen in einer Einbauhöhe > 8 m überdacht wird. Es sind allerdings noch weitere Ergebnisse dieser Art notwendig, um eine statistische Absicherung der ermittelten Werte zu erhalten. 3.2 Geklebte Verglasung im Fensterflügel Ein großer Teil der Klebung im Fensterflügel findet im Glasfalzgrund statt, vor allem im Bereich der Kunststoff-Fenster. Im Glasfalzgrund kommt einer dauerhaften Lastabtragung, die abhängig ist von einer guten Haftung des Klebstoffs zu den Substraten, bei weitem nicht diese Bedeutung zu, da es sich mehr um eine Einspannung durch die dauerelastischen Materialien handelt als um eine lastübertragende Klebung. Für Klebungen auf den Positionen 1 oder 4/6 des Glases zum Überschlag des Fensterflügels vielleicht noch ohne klassische Glashalteleiste gilt ähnliches wie in Abschnitt 3.1. Allerdings ist zu beachten, dass im Fenster durch die Vielzahl der Substrate (PVC, Holz, Metall, ) und Klebematerialien (elastische und weniger elastische Klebstoffe, Klebebänder etc.) eine wesentlich größere Kombinationsvielfalt vorhanden und zu berücksichtigen ist. 3.3 Neue Klebesysteme Für neue Klebesysteme im lastübertragenden Bereich wie z.b. Glas Holz, Glas GFK, die auch zur Aussteifung einer Konstruktion heran gezogen werden, sollte deshalb frühstmöglich auch ein begleitendes Monitoring geplant werden, um die notwendige Sicherheit und Datenbasis für eine mögliche bauaufsichtliche Freigabe zu erlangen. ift Rosenheim Seite 51 von 171
4 Normen- und Literaturverzeichnis [1] ETAG 002-1: 1998 Leitlinie für die europäisch technische Zulassung von geklebten Glaskonstruktionen Veröffentlichung im Bundesanzeiger Nr. 92a 20.05.1999 [2] Beständigkeit von SSGS Materialorientierte experimentelle Untersuchung und statistische Auswertung einer real gealterten ift-fassade in Anlehnung an EOTA ETAG 002-1, N. Graf, 2012 [3] ift-richtlinie VE-08/2 Beurteilungsgrundlage für geklebte Verglasungssysteme ift Rosenheim, Holzforschung Austria, Berner Fachhochschule Architektur, Holz und Bau; Rosenheim 9/2011 [4] ift-richtlinie DI-01/1 Verwendbarkeit von Dichtstoffen Teil 1 - Prüfung von Materialien in Kontakt mit dem Isolierglas-Randverbund ift Rosenheim; Rosenheim 2/2008 [5] ift-richtlinie DI-02/1 Verwendbarkeit von Dichtstoffen, Teil 2 Prüfung von Materialien in Kontakt mit der Kante von Verbund- und Verbundsicherheitsglas ift Rosenheim; Rosenheim 3/2009 Wissenswertes in Kürze Man nehme... 1 eine 22 Jahre alte Fassade in Structural Sealant Ausführung ohne mechanische Lastabtragung und mechanische Sicherungen. 2 einen fähigen Ingenieur zur Analyse der Restfestigkeiten der tragenden Klebung und zur Sichtung der vorhandenen Daten unter Anleitung der Prüfstelle. 3 die statistische Betrachtung der Messwerte aus einer real gealterten Fassade und die Ergebnisse aus 15 Jahren Prüftätigkeit auf der Basis von ETAG 002. Man rühre diese Masse kräftig um und sortiere sie nach den Ergebnissen und der Aussage für die Klebung im Bereich Fenster und Fassade und erhalte: 1 eine Steigerung des Vertrauens in geklebte Einsatzelemente in der Fassade, die auf Basis der Vorgaben der ETAG 002 nachgewiesen und mit qualitätssichernden Maßnahmen begleitet wurden. 2 eine Möglichkeit, diese Erkenntnisse auf die Klebung im Fensterbau und somit auf andere Substrate zu übertragen, basierend auf der Erkenntnis, dass auch hier ein Basisnachweis erforderlich ist und eine Klebung ohne geregelte werkseigene Produktionskontrolle (WPK) nicht sinnvoll sein kann. 3 Methoden, um die Klebung im Holzbereich verstärkt einzuführen, um Holz durch eine wasserresistente Außenhaut zu schützen (Glas, Aluminium u.a. Materialien) und Holz so wieder verstärkt als Konstruktionswerkstoff für Fenster und Fassaden einzusetzen. Seite 52 von 171 ift Rosenheim
Dipl.-Ing. (FH) Geboren in Erlangen 1983 1989 Diplomstudium im Fach Holztechnik an der Fachhochschule Rosenheim seit 1989 Mitarbeiterin am ift Rosenheim, Aufgabenbereich: Prüffeld Baustoffe (Isolierglas, Dichtstoffe, Metall- Kunststoff-Verbundprofile, Klebstoffe) seit Nov.2003 Leiterin des Prüffelds Glas und Baustoffe seit Juni 2005 Stellvertretende Leiterin der akkreditierten Prüfstelle für Glasprodukte am ift Rosenheim seit Mai 2010 Leiterin des Geschäftsbereichs Baustoffe und Halbzeuge seit Aug. 2011 Prüfstellenleiterin der akkreditierten Prüfstelle für Glasprodukte am ift Rosenheim ift Rosenheim Seite 53 von 171