Prof. Dr.-Ing. Frank Wellershoff
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31.08.2022

Es wurden die wissenschaftlichen Grundlagen für die Weiterentwicklung von Elementfassaden aus hochfesten Laubholzprodukten und kraftschlüssig verbundenen, aber austauschbaren, Verglasungen geschaffen. Auf die Verglasung werden im Werk umlaufend GFK-Profile aufgeklebt, die wiederum mit den Holzprofilen (Pfosten und Riegel) verschraubt werden. Die Elemente sind geschosshoch und können in den üblichen Elementrastermaßen (1,2m bis 1,6m), aber auch in sehr langen Rastermaßen (z.B. 6,0 m) hergestellt werden. Die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Verglasung und den Pfosten bietet zwei wesentliche Vorteile: • Der Pfosten kann sehr schmal ausgeführt werden, ohne dass es bei Biegebelastung infolge Windlasten zum Stabilitätsversagen (Biegedrillknicken) kommt. • Das Fassadenelement kann zusätzlich als Schubfeld dienen. Alle Verbindungspunkte in Gesamtsystem konnten so entwickelt werden, dass hinreichend tragfähige und steife Verbindungen gegeben sind: • Verbindung zwischen Riegel und Pfosten mittels Holzschrauben. • Verbindung von Pfosten zu Pfosten (vertikaler Elementstoß) mittels Stahldorn, Stahlwinkelprofilen und modifizierten Arbeitsplattenverbindern. • Verbindung zwischen Holzprofil und GFK-Profil mittels Senkkopfschrauben. Verbindung zwischen Verglasung und GFK-Profil mittels Polyurethan-Klebstoff. • Verbindung zwischen nicht aussteifendem Element und Geschossdecke mittels Bolzen oder modifiziertem Arbeitsplattenverbinder. • Verbindung zwischen aussteifendem Element und Geschossdecke mittels Stahlknotenpunkt und Anbindung der Riegel und Pfosten mittels Gewindehülsen. Die Elementstöße wurden bauphysikalisch so ausgebildet, dass kein Tauwasser auf den Holzoberflächen ausfällt und zu Schimmelpilzbildung führt. Die grundsätzlichen Bedingungen für Elementfugen im Fassadenbau werden selbstverständlich eingehalten. Die Fugen sind schlagregendicht und unvermeidbares Wasser in der Fuge wird über feuchtebeständige Oberflächen nach außen abgeführt.

Die CO2-Effizienz nachwachsender Bauprodukte liegt auf der Hand. Das Projekt trägt dazu bei, den Anteil heimischer Laubhölzer im Fassadenbau zu erhöhen und eine hochwertige Nutzungsvariante für die wertvollen Hölzer zu schaffen. Elementfassaden aus Holz müssen sich messen lassen an den Varianten aus Aluminium, die den Fassadenbau dominieren, aufgrund ihrer bekannten Stärken. Fassadenbaufirmen, die bereits Pfosten-Riegel-Fassaden aus Holz anbieten, haben es schwer, aus eigener Kraft in den Markt für Holzelementfassaden einzusteigen. Die F&E-Schritte sind kostenintensiv und die Erfolgschancen nicht kalkulierbar. Daher wurden im Projekt die ersten F&E Schritte übergreifend durchgeführt und ohne Schutzrechte veröffentlicht, so dass Unternehmen auf dieser Basis marktreife Systeme weiterentwickeln und vertreiben können. Laubhölzer bieten die werkstofflichen Voraussetzungen für filigrane, tragfähige Verbindungen. Im Projekt wurden die Laubholzprodukte Baubuche und Eichenbrettschichtholz eingesetzt. Die entwickelten Verbindungen sind auf andere Laubhölzer übertragbar. Die erforderliche Breite der Fassadenpfosten wird maßgebend durch die Tragfähigkeit, insbesondere die Biegedrillknickstabilität bestimmt. Durch die kraftschlüssige Verklebung mit der Verglasung wird ein seitliches Ausweichen der Pfosten soweit behindert, dass die reine Biegezugtragfähigkeit maßgebend wird und sehr schmale Holzpfosten möglich sind. Eine kraftschlüssige Verklebung zwischen den Holzprofilen und der Verglasung bietet zusätzlich die Möglichkeit, eine schubsteife Scheibe auszubilden, die zur Aufnahme von Aussteifungskräften in Fassadenebene genutzt werden kann.