Die Dübelfibel (12)

Die Konstruktion von Fassaden wird grundsätzlich unterschieden nach ihrem Konstruktionsprinzip bzw. ihrem Aufbau. Wände werden als schwere, massive Wandkonstruktionen errichtet oder als leichte, skelettartige Außenhäute wie bei ein- oder mehrschaligen Fassaden (Doppelfassaden) und kombinierten Fassaden. Letztere vereinen ein- und mehrschalige Prinzipien mit haustechnischen Funktionen.
Massive Außenwandkonstruktionen (schwere Fassaden) sind lastabtragende, raumabschließende Bauteile, die durch entsprechend dicke Wandstärken auch dazu dienen, ein gleichmäßiges Innenraumklima – kühl im Sommer und gemäßigt im Winter – herzustellen. Öffnungen in der Wandkonstruktion waren früher, je nach Bedarf, eher kleinformatig und wurden, abhängig vom Klima, mit Lüftungs- und Sonnenschutzgittern oder mit Verglasungen versehen.
Im Laufe der Jahrhunderte entstanden aufgelöste Wandkonstruktionen wie der Fachwerk- und Holzskelettbau sowie der Stahl- und StahIbetonskelettbau, bei denen die Funktionen Lastabtragung und Raumabschluss getrennt sind. Die Außenwände wurden zu einem skelettartigen Tragwerk aufgelöst, der tragende Anteil reduziert und damit der Übergang zu den jetzt üblichen leichten nicht tragenden leichten Fassadenkonstruktionen vollzogen. Heute verstehen wir darunter in der Regel leichte, großflächige Außenwandkonstruktionen mit hohem Glasanteil, die vor dem tragenden Skelett montiert werden und im Gegensatz zu massiven Außenwänden keine Gebäudelasten abtragen müssen. Die äußere Hülle kann z.B. aus einer Holzverschalung, Naturstein, Schieferplatten, Kunststoffelementen oder Aluminiumblechen bestehen, um nur einige Möglichkeiten zu nennen. Die Unterkonstruktion hinterlüfteter Fassaden nimmt die Kräfte aus Eigengewicht der Fassadenbekleidung und Windbelastung auf und leitet diese über die Verankerung in die tragende Wand ein.
Fassaden sind das gestaltbildende Element eines Gebäudes und stehen im städtebaulichen Kontext mit ihrer Umgebung. Bei der Entwurfs- und Ausführungsplanung müssen mehrere Aspekte berücksichtigt werden: funktionale und architektonische Belange, die Anforderungen der Bauphysik, des Schutzes und der Sicherheit der Bewohner, die konstruktiven Gegebenheiten sowie die Standsicherheit der Fassade. Dabei sind unterschiedlichste Regelwerke zu beachten, die teils europaweit gültig sind, teils nationale Geltung besitzen. Hierzu zählen unter anderem die Eurocodes, die Energieeinsparverordnungen und unterschiedlichste Normenwerke zu Fassadenbekleidungen, Unterkonstruktionen, Schallschutz und Brandschutz.
Zur Vermeidung von Risiken sind die statischen Anforderungen des Objektes zu berücksichtigen. Bei höheren Gebäuden ist besonders das Thema der absturzsichernden Verglasung wichtig. Darüber hinaus spielen Winddruck- und -soglasten sowie in manchen Regionen die seismischen Einwirkungen eine große Rolle. Die Nachweise für all diese Einwirkungen, einschließlich der notwendigen Nachweise der Überlagerung von Einwirkungen, werden heutzutage im Normalfall über die Finite-Elemente-Methode (FEM) und Stabwerksberechnungsprogramme durchgeführt. Die Anbindung an den Baukörper kann auf unterschiedliche Arten erfolgen. Sehr oft kommen sogenannte Einlegeteile zum Einsatz. Dies sind im Normalfall C-Profilschienen mit angeschweißten Kopfbolzenelementen. Diese Einlegeteile werden vor dem Betonieren der Gebäudetragkonstruktion in die Schalung eingelegt und können dann für das Herstellen von Bohrlöchern und für die Anbindung genutzt werden. Ist der Einsatz von Einlegeteilen nicht planbar oder sind diese nicht am richtigen Platz eingelegt worden, kommen Befestigungssysteme wie Stahldübel, Verbundanker oder – bei schweren Fassaden weniger – Kunststoffdübel zur Anwendung. Hierzu bietet z.B. der Befestigungsspezialist fischer den Ankerbolzen FAZ II (Stahldübel), den Superbond FSB (Verbundanker) und den Langschaftdübel SXR (Kunststoffdübel) an.

Stahl- und Verbunddübel dimensionieren

Bei der Verankerung von Fassadenunterkonstruktionen mit Stahldübeln oder Verbundankern müssen die Konzeption und die statische Auslegung der Fassade beachtet werden. Bei schweren Fassaden ist das statische System meist als Einfeld- oder Zweifeldträger ausgelegt. Dazu kommt, dass bei schweren Stahlunterkonstruktionen und bei Elementbauweisen sehr große Lasten auftreten können, die sicher in das Tragwerk des Bauwerks abgetragen werden müssen. Prinzipiell ist dann bei der Auswahl der Befestigungselemente noch zu unterscheiden, ob es sich bei der Fassadenkonstruktion um ein sogenanntes redundantes System handelt oder nicht. Redundanz bedeutet, dass bei dem Versagen eines Befestigungspunktes am Gebäude die Last von diesem Punkt über die Fassadenkonstruktion auf die benachbarten Befestigungspunkte übertragen werden kann. Dies erhöht die Sicherheit im Gesamtsystem und erlaubt, mit geringeren Dimensionen in der Anbindung an die Gebäudekonstruktion zu rechnen. Für diese Art der Befestigung gelten besondere Zulassungen für die Dübel. Fast zu 100 % sind diese Kunststoffdübel wie der
fischer Langschaftdübel SXR.
Im Normalfall ist bei schweren Fassaden aber davon auszugehen, dass kein redundantes System vorliegt. Dann ist von einer Einzelpunktbefestigung auszugehen. Hierzu sind Stahldübel- oder Verbundanker notwendig, die eine entsprechende Europäische Technische Bewertung ETA (früher Europäische Technische Zulassung) haben. Diese Zulassung sollte im Normalfall die Zulassungsoption 1 haben, d.h. der Dübel darf in allen Bereichen des Stahlbetonkörpers – sowohl in der Zug- als auch in der Druckzone — gesetzt werden.
Essentiell ist bei der Auswahl und anschließenden Bemessung der Befestigungsmittel die richtige Wahl des Produktes und seiner Materialeigenschaften. Stahldübel und Gewindestangen für Verbundanker werden im Bereich Befestigungstechnik in unterschiedlichen Werkstoffen angeboten. Grundsätzlich gilt, dass galvanisch verzinkte Anker und Gewindestangen nur unter den Bedingungen trockener Innenräume eingesetzt werden dürfen. Wenn die Konditionen der Verankerungsstelle nicht als trockener Innenraum angenommen werden können, so sind in diesem Fall Anker aus Edelstahl in A4-Qualität einzusetzen. Die Bemessung der Dübel erfolgt nach den eingeführten Bemessungsstandards. Dies sind aktuell die ETAG 001, Anhang C für Stahldübel und der EOTA, Technical Report TR029 für Verbundanker. Da diese Bemessungsverfahren mittlerweile komplex sind, bieten die Hersteller entsprechende Software zur Bemessung ihrer Produkte an. In der Softwaresuite Fixperience von fischer lassen sich mit dem Modul C-Fix alle gewünschten geometrischen Bedingungen simulieren und über implementierte Optimierungsalgorithmen wirtschaftlich nachweisen.