Pfosten-Riegel- und Element-Fassaden − Vergleich und Bewertung

Der Skelettbau, mit seiner konsequenten Trennung zwischen dem Baukörper (als Last abtragende Primärstruktur) und der Außenwand (als den Raum umschließende Sekundärstruktur), bildet die Grundlage „Vorgehängter Fassaden“ oder „Curtain Walls“.

Derartige Fassaden sind dadurch gekennzeichnet, dass sie das Skelett von außen vollflächig umschließen. Damit bestimmen sie das äußere Erscheinungsbild des Gebäudes (Abb. 1). Sie beeinflussen aber auch die Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit des Gebäudes sowie den Schutz von Leben und Sachwerten. Zu ihren wichtigsten Aufgaben zählen die Vermeidung feuchtebedingter Bauschäden und die Sicherstellung eines behaglichen Raumklimas. Es geht dabei insbesondere um die Luft- und Wasserdichtigkeit sowie um den Wärme-, Feuchte- und Schallschutz. Für Vorgehängte Fassaden gibt es zwei Konstruktionsprinzipien, die Tafel- und die Sprossenbauweise. Fassaden in Pfosten-Riegel- und Element-Bauweise lassen sich der zweiten Gruppe zuordnen.

Charakterisierung von Pfosten-Riegel- und Element-Fassaden

Pfosten-Riegel- und Element-Fassaden be­stehen i. d. R. aus einem Raster rechtwinklig zueinander angeordneter waagrechter und senkrechter Sprossen. Es sind in dieser Bauweise jedoch auch schräg zueinanderstehende Sprossen – bis hin zu Dreiecken – realisierbar. Das Raster der Sprossen ist in der Fassade ablesbar. Es gliedert die Fassade und wird dadurch das für die Sprossenbauweise typische Gestaltungsmerkmal. In das Sprossenwerk können sowohl transparente als auch opake Elemente (Brüstungen und Deckenkopfverkleidungen aus Glas, Blech oder Naturstein) sowie bewegliche Einsatz-elemente (Flügel) mit unterschiedlichen Öffnungsarten integriert werden. Die dabei entstehenden Fugen werden i. d. R. durch dauerelastische Gummiprofile abgedichtet. Das Sprossenwerk hat das Eigengewicht der Fassade sowie Wind-, Schnee-, Verkehrs- und Sonderlasten aufzunehmen und an die Primärstruktur abzutragen. Hierfür werden während der Erstellung des Rohbaus im Beton Befestigungsanker (z. B. Halfen-Schienen) angebracht. Alternativ lassen sich nach Fertigstellung des Rohbaus auch Bohrungen ausführen und Dübel einfügen. Noch vor Beginn der Fassadenmontage werden über dreidimensional einstellbare Befestigungen (Konsolen) unvermeidliche Rohbautoleranzen ausgeglichen. Pfosten-Riegel- und Elementfassa-

den unterscheiden sich bezüglich ihres Montageprinzips. Im ersten Fall werden auf der Baustelle einzelne Komponenten, im zweiten Fall vorgefertigte Module montiert.

Pfosten-Riegel-Fassaden

Bei Pfosten-Riegel-Fassaden werden im Extremfall alle Komponenten einzeln an der Baustelle angeliefert. Dazu zählen neben den Sprossen und Füllelementen auch Sonnenschutzvorrichtungen und Sensoren sowie ggf. Antriebe und Steuerungen für bewegliche Fenster- und Fassadenkomponenten. Zunächst erfolgt die Montage der senkrechten Sprossen (Pfosten) am Rohbau über Konsolen, anschließend die Befestigung der waagrechten Sprossen (Riegel) zwischen den Pfosten über spezielle T-Verbinder. Abschließend werden in das Rahmenwerk die Füllelemente und das o. g. Zubehör eingesetzt (Abb. 2). Zur Aufnahme von Bewegun­gen sind die Verbindungen zwischen den Sprossen schiebend ausgebildet. Um unterschiedliche Dehnungen der Fassadenkomponenten zwängungsfrei aufnehmen zu können, schwimmen die Füllelemente im Rahmen des freigelassenen Einbauspiels (Falz) zwischen den Sprossen.

Element-Fassaden

Bei Elementfassaden werden die einzelnen Komponenten der Fassade bereits in der Werkstatt zu (mind. geschosshohen) Modulen zusammengefügt. Je nach gewünschter Flexibilität im Innenausbau, bzw. unter Berücksichtigung der Anforderungen an die Längsschalldämmung, können einachsige oder mehrachsige Module realisiert werden. Die Module werden an ihren Außenkanten umlaufend durch Profile begrenzt (Abb. 3). Die Kopplungsprofile aneinander angrenzender Module werden zur Aufnahme von Fertigungstoleranzen und Bewegungen (verursacht durch Verformungen des Gebäudes und durch Dehnungen der Rahmenprofile) labyrinthartig ineinandergeschoben. Die dabei entstehenden Fugen werden i. d. R. durch Gummiprofile abgedichtet. Die mechanische Vorfertigung und der Modulzusammenbau müssen nicht zwangsläufig mit industriellen Methoden erfolgen. Gerade bei Unikaten oder Kleinserien findet man häufig eine manuelle Fertigung vor (Abb. 4).

Exemplarisch wird der Montagevorgang bei Element-Fassaden für Hochhäuser vorgestellt [1, 2]: Die Fassadenmodule werden mit dem LKW „just in time“ zur Baustelle transportiert. Dort erfolgt die Montage geschossweise von unten nach oben. Das Hochhaus wird über die Höhe in mehrere mehrgeschossige Montageabschnitte unterteilt. Für jeden Montageabschnitt wird ein darüber liegendes Geschoss als Montagegeschoss eingerichtet. Dort wird eine auskragende Arbeitsbühne installiert. Die Fassadenelemente werden per Kran vom LKW auf diese Bühne gehoben und mit einem Spezial-Hubstapler ins Gebäude transportiert. Oberhalb des Montagegeschosses ist eine Montagefahrschiene mit Laufkatze (Monorail) befestigt. Der Stapler fährt das jeweilige Fassadenelement an den Deckenrand, kippt es in die Vertikale und die Monorail transportiert es zum Einbauort. Dort wird es in die Befestigungskonsolen und in die bereits montierten Module eingefahren und fixiert.

Qualitätsaspekte bei Fassaden

Fassaden beeinflussen maßgeblich die Gebäudequalität (Abb. 5). Eine wesentliche Herausforderung besteht darin, praktische und gestalterische Qualität sowie Nutzungsqualität in Einklang zu bringen. Die praktische Qualität von Fassaden lässt sich in bautechnisch-funktionale sowie ökonomische und ökologische Aspekte unterteilen. Ihre gestalterische Qualität ist durch formal-ästhetische sowie soziale und kulturelle Aspekte charakterisierbar. Diese sind auf der Betrachter- bzw. Besitzerebene sinnlich bzw. ge­sellschaftlich wahrnehmbar. Die Nutzungsqualität spielt sich an der Schnittstelle zwischen funktioneller Effizienz und gestalterischer Eleganz sowie zwischen Technik und Mensch ab (Abb. 5). Im Fokus stehen die Perspektiven der Benutzer und Betreiber des Gebäudes.

Man sollte sich darüber im Klaren sein, dass keine Fassade vor dem Älterwerden bewahrt werden kann. Abb. 6 zeigt die Ursachen der materiellen Alterung. Unabhängig davon kann ein Gebäude aber auch immateriell altern. Möglicherweise genügt es nicht mehr den heutigen Komfort- oder Qualitätsansprüchen; vielleicht wird es nicht mehr den aktuellen Vorschriften gerecht. Veränderte Anforderungen können auch aus einer Umnutzung, also einer Änderung der Zweckbestimmung des Gebäudes resultieren.

Bewertung von Pfosten-Riegel- und Element-Fassaden

Pfosten-Riegel- und Element-Fassaden unterscheiden sich bezüglich ihrer praktischen und gestalterischen Qualität sowie bezüglich ihrer Nutzungsqualität.

Praktische Qualität

Pfosten-Riegel-Fassaden haben den Vorzug, dass man im Vergleich zu Element-Fassaden mit weniger Material und geringerem Werkstattaufwand auskommt. Außerdem können die einzelnen Komponenten leicht transportiert werden, da eine zerlegte Fassade nur geringen Transportraum beansprucht. Die Montage an der Baustelle ist jedoch wetterabhängig. Zudem sind Gerüste erforderlich, die in den höher liegenden Geschossen von Hochhäusern praktisch nicht anwendbar sind. Darüber hinaus fallen auf der Baustelle große Mengen Verpackungsmüll an, der fachgerecht entsorgt werden muss.

Dagegen besteht ein wesentlicher Vorteil von Element-Fassaden darin, dass in der Werkstatt unter kontrollierten Bedingungen ein Höchstmaß an Automatisierung und Präzision erreicht werden kann. Daraus resultiert eine gleichbleibend hohe Qualität. Die Folgen sind ein reduzierter Wartungsaufwand und eine erhöhte Lebensdauer.

Diese Konstruktion erfordert jedoch einen größeren Material- und Werkstattaufwand sowie erfahrene Konstrukteure. Planungsfehler sind nicht ohne weiteres durch handwerkliche Zusatzmaßnahmen korrigierbar. Element-Fassaden sind planungsintensiver und erfordern entsprechende planerische Vorlaufzeiten, was u. a. auch bei Vergaben zu berücksichtigen ist. Bei der Modulmontage wird in kürzester Zeit eine funktionstüchtige Gebäudehülle fertiggestellt, während in den darüber lie­genden Geschossen noch betoniert werden kann. Gerüste sind dabei nicht erforderlich. Aus diesem Grund kommen bei Gebäuden über 50 m Höhe fast ausschließlich Element-Fassaden zum Einsatz. Die Erfahrung zeigt, dass bei allen großflächigen Fassaden letztendlich die Risiken und Kosten – sowohl beim Bauherrn als auch beim Fassadenbauer – reduziert werden.

Pfosten-Riegel-Fassaden weisen jedoch gegenüber Element-Fassaden Vorteile auf, wenn es darum geht, größere Spannweiten zu überbrücken. Sie lassen sich nämlich auch als Stahl-Aufsatzkonstruktionen aufbauen (Abb. 7). Stahl hat im Vergleich zu Aluminium günstigere statische Eigenschaften.

Gestalterische Qualität

Pfosten-Riegel-Fassaden kommen verstärkt bei Gebäuden zur Anwendung, bei denen ein Höchstmaß an Transparenz und damit bei den Sprossen schmale Ansichtsbreiten gewünscht sind. Element-Fassaden sind ihnen diesbezüglich baubedingt unterlegen (Abb. 2 und 3). Bei Fassaden mit additiven Öffnungselementen kann sich der Unterschied relativieren (Abb. 8). Pfosten-Riegel-Fassaden, bei denen der Flügel „praktisch unsichtbar“ in die Pfosten und Riegel integriert wird, bilden formal-ästhetisch gesehen eine reizvolle Alternative (Abb. 9). Ein Höchstmaß an Transparenz lässt sich durch die Kombination schmaler Pfosten-Riegel-Fassaden mit Ganzglasecken erzielen (Abb. 10). Zudem werden am Markt Pfosten-Riegel-Fassaden als Aufsatzkonstruktion mit Holzsprossen angeboten (Abb. 11), die damit raumseitig einen veränderten, „wohnlichen“ Charakter erhalten.

Nutzungsqualität

Durch ihre erhöhte Transparenz lassen sich mit Pfosten-Riegel-Fassaden im Vergleich zu Element-Fassaden auch die Ausblicke und Einblicke (z.B. relevant bei Schaufenstern) verbessern. Die Fassadenkonstruktion beeinflusst zudem den Aufwand beim Austausch einzelner Komponenten (im Rahmen von Wartungs- oder Modernisierungsarbeiten) sowie bei der Anpassung und Erweiterung des Gebäudes (bei veränderten äußeren Rahmenbedingun­gen und Nutzeranforderungen). Hier sind Pfosten-Riegel-Fassaden flexibler.

Zielgruppenspezifische Optimierung von Fassaden

Pfosten-Riegel- und Element-Fassaden haben in der Planungs-, Ausführungs- und Nutzungsphase des Gebäudes ihre jeweiligen Vor- und Nachteile. In diesen Phasen hat man sich in der Baubranche mit sehr heterogenen Zielgruppen auseinanderzusetzen. Im Lebenszyklus trifft man auf unterschiedliche Ansprechpartner und Entscheider: Inves-toren, Architekten oder Fachplaner, Generalunternehmer oder Fachfirmen. Zudem muss man sich auf die spezifischen Anforderungen unterschiedlicher Typen von Nutzern und Betreibern des Gebäudes einstellen. Naturgemäß unterscheiden sich bei diesen die Kriterien für die praktische und gestalterische Qualität sowie die Nutzungsqualität. Zudem hat eine zielgruppenspezifische Optimierung den jeweiligen materiellen und immateriellen Kontext zu berücksichtigen:

Materieller Kontext

– Topografie, Klima und gebaute Umwelt

– Infrastruktur

– vor Ort verfügbare Materialien

Immaterieller Kontext

– Emissionen (einschließlich Lärm)

– Gesetze und Bauvorschriften

– verfügbare Technologien und Tools

– Fähigkeiten der Planer, der Handwerker und der Industrie

– Gesellschafts-, Wohn- und Arbeitsformen

– soziale Verhältnisse und Kulturkreis.

Letztendlich ist, mit Blick auf die lange Lebensdauer von Immobilien, zudem die zeitliche Dynamik, der ein subjektiv wahrgenommener Kundennutzen unterliegt, nicht vernachlässig­bar. Insofern kann die Bewertung von Fassaden in Pfosten-Riegel- und Element-Bauweise keine allgemeine Gültigkeit haben. Es hängt vom Einzelfall und dann auch noch von der individuellen Perspektive des Entscheiders ab.

Literatur

[1] Gartner, F.; Heusler, W.: Fassadenkonstruktionen im Hochbau Fassadentechnik 01/96, Verlagsges. R. Müller GmbH & Co. KG, Köln, Januar 1996, Seite 27-31; Fassadentechnik 02/96, Verlagsges. R. Müller GmbH & Co. KG, Köln, März 1996, Seite 33-35; Fassadentechnik 03/96, Verlagsges. R. Müller GmbH & Co. KG, Köln,  Mai 1996, S. 40-44;

[2] Österle, E.; Lieb, R.-D.; Lutz, M.; Heusler W.: Doppelschalige Fassaden – Ganzheitliche

Planung; Callwey Verlag (1999)

[3] Gros J.: Sinnliche Funktionen im Design, in: form, Zeitschrift für Gestaltung, 1. Serie Nr. 74, 2. Serie Nr. 75 (1976)

[4 Steffen D.: Design als Produktsprache – Der “Of-

fenbacher Ansatz” in: Theorie und Praxis. Verlag form, Frankfurt/Main (2000)

[5] Ritter F.: Lebensdauer von Bauteilen und Bau- elementen - Modellierung und praxisnahe

Prognose; Dissertation TU Darmstadt (2011)

Weiterer passender Beitrag: "Was die Fassade leisten kann"

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