Fachinformationen rund um's Kleben von

Structural-Glazing

Glasfassaden kleben für eine homogene Glasoptik

Bauherren und Architekten wünschen sich elegant aussehende Fassaden mit immer dünneren Rahmen- und Fensterprofilen. Denn sie prägen eine moderne, zukunftsorientierte Architektur. Mit leistungsfähigen Klebstoffen bzw. Klebebändern lassen sich heute im Fassadenbau Festigkeiten erzielen, die filigrane, naht- und rahmenlose Ganzglasfassaden bzw. Structural-Glazing-Fassaden höchster Stabilität ermöglichen.

Structural-Glazing (SG) wird die Art der Glasfassaden-Konstruktion bezeichnet, bei der Glasscheiben ganz und gar mittels Verklebungen gehalten werden. Da so äußerliche Befestigungs- sowie Sicherungselemente wegfallen, bestechen Structural Glazing Fassaden mit komplett flächenbündigen Glasflächenoptik aus einem Guss. Die Folge ist ein einheitliches optisches Erscheinungsbild ganz aus Glas mit schmaleren, filigranen Profilansichten des Gebäudes.

Die Glaseinheiten sind dazu beim Structural Glazing meist mit speziellen Silikonklebstoffen oder Hochleistungs-Acrylklebebändern auf stabile Aluminium- oder Stahl-Unterkonstruktionen geklebt. Pressleisten können entfallen. Wind-, Sog- oder auch Erdbebenlasten nimmt die Verklebung auf und in eine verdeckt liegende mechanische Vorrichtung wird die Eigenlast der Scheiben abgetragen. In derartigen Fassaden-Konstruktionen bilden die geklebten Scheibensegmente ein aussteifendes und mittragendes Element der Fassade, was jedoch allerhöchste Ansprüche an das eingesetzte Klebstoff-System stellt.

Konstruktive Umsetzung

Allgemein unterscheidet man zwischen 2-seitig bzw. 4-seitig geklebten Konstruktionen:

  • Bei 4-seitig/allseitig geklebten Konstruktionen (Structural Sealant Glazing – SSG)wird die Glasscheibe an allen vier Seiten auf einen Rahmen geklebt, der dann vor Ort auf die Unterkonstruktion montiert wird. Das Eigengewicht muss durch eine Klotzung aufgefangen werden. In Deutschland muss für diese Ausführungsform eine bauaufsichtliche Erlaubnis oder eine Zustimmung im Einzelfall vorliegen.
  • Bei 2-seitiger Anbindung werden zwei gegenüber liegende Seiten horizontal oder vertikal mit dem Tragwerk geklebt, die anderen beiden Seiten durch eine Vorrichtung zur Befestigung des Tragrahmens an der Fassadenkonstruktion fixiert. Die dynamischen Lasten nimmt die Klebung auf, das Eigengewicht wird hingegen durch eine Auflage zur mechanischen Abstützung aufgenommen.

Ein elastischer Klebstoff überträgt dabei die Lasten großflächig auf die Unterkonstruktion. Vorteil: Ungewünschte Spannungskonzentrationen lassen sich so weitgehend vermeiden. Das Eigengewicht der Verglasung muss jedoch bei allen Systemen von der Verklebung unabhängig mittels Klotzungen auf die jeweilige Unterkonstruktion abgetragen werden.

Die tragenden Systemprofile werden bereits im Herstellerwerk an den Scheibenrändern zwei- oder vierseitig durchgehend mit einem Rahmen aus Metall zu Einsatzelementen geklebt. Im Allgemeinen besitzt die Verklebung in der Fuge eine Dicke von rund 5 mm und eine Breite von circa 15 mm. Zu benachbarten Scheibenelementen beträgt der Fugenabstand in etwa 15 mm. Die vorgefertigten Einsatzelemente werden beim Einbau auf der Baustelle mit Halteklemmen am Tragwerk fest gemacht und die Fugen zum Abschluss mittels witterungsbeständiger Dichtung und Hinterfüllmaterial geschlossen. An einem Adapterrahmen wird die Konstruktion so in der Fassade befestigt.

Geeignete Klebstoffe für Structural-Glazing

Der Temperatur-Einsatzbereich und die Abmessungen eines Bauteils spielen bei der Verklebung von Glas und Metall eine bedeutende Rolle. Gegenüber Metall hat Glas einen deutlich niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten. Dies verursacht eine Scherbeanspruchung bei der Klebung, die als Dehnung vom Klebstoff aufzunehmen ist.

Daher eignen sich als Klebstoffe zur Metall-Glas-Verklebung u.a. flexible Klebstoffe wie, Silikone, Acrylschaumklebebänder oder Polyurethane. Über den E-Modul und die Schichtdicke des Klebstoffes lassen sich dabei Verformungsverhalten und Kraftfluss der Klebeverbindung steuern, sowie Spannungsspitzen minimieren.

Hocheffiziente Klebebänder

Insbesondere Klebebänder gelten daher als eine bewährte, schnelle und einfache Alternative zu üblichen mechanischen Fixierungen oder Silikonklebstoffen. Hier z.B. verbindet das VHB-Acrylschaumklebeband von 3M – ein beidseitig klebendes Band aus einem geschlossenzelligen Acrylschaumklebstoffkern mit enormer Verbundfestigkeit und hoher Viskoelastizität – Glas dauerhaft und zuverlässig mit der Unterkonstruktion aus Kunststoff, Metall oder Holz. Aber auch der Fassadenbauer Zeit: Die Aufbringung der Glas-Fassadenelemente auf die Unterkonstruktion gestaltet sich deutlich schneller als üblich: Die vorgefertigten Glaspanelen müssen lediglich auf die Konstruktion gepresst werden und erreichen schon unmittelbar nach dem Pressvorgang bis zu 80 % der maximalen Verbundfestigkeit.

Hinzu kommt, dass die Oberflächenvorbereitung der Kontaktflächen im Vergleich zu anderen Werkstoffen bei Glas sehr einfach ist, denn die zu klebenden Flächen müssen lediglich fettfrei und trocken sein.

Grundsätzliches zur Bemessung von Structural-Glazing-Fassaden

Die 3M VHB Structural Glazing Tapes B23F und G23F mit Hochleistungs-Acrylatklebstoff haben als einer der wenigen die European Technical Approval – ETA-09/0024 Zulassung. So ist gewährleistet, dass die Fassade zuverlässig Stößen, Wind, Schwingungen und thermischen Ausdehnungen widersteht.

  • Für dynamische Zug- oder Scherbelastungen (wie Windlasten) wird für VHB Structural Glazing Klebebänder eine zulässige Belastung von 85 kPa zu Grunde gelegt. Diese beinhaltet einen Sicherheitsfaktor von mindestens 5.
  • Für statische Zug- oder Scherbelastungen (wie Schneelasten und andere Dauerbelastungen) wird für VHB Structural Glazing Klebebänder eine zulässige Belastung von 1,7 kPa angenommen.

Zur Aufnahme von statischen Lasten  muss im Außenbereich eine Klebfläche von 60 cm2 je kg Last angesetzt werden. Für den Innenbereich gilt eine Klebfläche von 25 cm2 je kg Last.

Einschränkungen hinsichtlich des möglichen Einbau- und Einsatzbereiches der Einzelelemente werden häufig im Rahmen der bauaufsichtlichen Zulassung gemacht. So dürfen u.U einzelne Fassadensysteme meist nur in Bereichen eingesetzt werden, in denen im Eckbereich von Gebäuden die Windsogbelastung unter 2,2 kN/m² liegt.

ETA-Zulassung – die „Eintrittskarte“ für die Verwendung bei geklebten Glaskonstruktionen

In Deutschland ist für SG-Fassaden eine Europäische Technische Zulassung (ETA) notwendig. Wegen potenzieller Risiken, die in einer selbsttragenden Glasfassade stecken können, gilt hier die strenge „Leitlinie für die europäische technische Zulassung für geklebte Glaskonstruktionen“ (ETAG 002). Sie stellt den Fassadenhersteller in den Mittelpunkt, der somit die Hauptverantwortung für Einhaltung der Vorschriften trägt.

Weil das Zusammenspiel aller an einem Bauprojekt Beteiligten wichtig für die Sicherheit ist, muss aber auch der Klebstoffhersteller in diesen Prozess eingebunden werden. Er muss bei einer europäischen technischen Zulassungsstelle (EOTA-Stelle), wie z.B. dem Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) Berlin eine eigene „europäische technische Zulassung“ (ETA) für seinen Klebstoff erwirken. Ohne die, darf der Dichtstoff nicht eingesetzt werden. Nicht nur die Anforderungen an den Klebstoff sind hoch, auch die Aufgaben des Klebstofflieferanten gehen bei einem Fassadenprojekt weit über die reine Bereitstellung des Kleb- und Dichtstoffes hinaus: Der Hersteller muss mit seiner Kompetenz fest in das Bauprojekt einbezogen sein.

Einige hierzulande erhältliche Fassadensysteme verfügen auch über eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung, die den Einsatz solcher Verglasungen bis zu einer Einbauhöhe von 100 Metern gestatten. Fast immer können bei einer Einbauhöhe von acht Metern über Geländeoberkante weitere mechanische Halterungen entfallen. Bei größeren Einbauhöhen ist allerdings eine zusätzliche mechanische Fixierung des Glases am Adapterrahmen notwendig. Hier unterscheidet sich Deutschland von den meisten EU-Ländern sowie den USA.

Insgesamt sind die durchgängigen Glasoptik-Fassaden eine Erfolgsgeschichte: Über 1000 Gebäude wurden in den letzten 15 Jahren mit Structural Glazing Klebebändern errichtet, wie beispielsweise das

  • Klinikum Ludwigshafen
  • Frankfurt „Hoch Vier“
  • Plaza Centenário, Sao Paulo, Brasilien

Elementfassaden

Kebeverbindungen kommen auch bei Elementfassaden zum Einsatz. Diese bestehend aus im Werk vorgefertigten Einzelelementen. Sie sind mindestens Geschosshoch, bilden einen kompletten Raumabschluss und integrieren alle erforderlichen Bestandteile in einem „Element“: Dazu zählen etwa Deckenkopfbekleidungen, Brüstungen und transparente, teilweise öffenbare Felder. Elementfassaden eignen sich vornehmlich für großflächige, einheitlich gestaltete Fassadenflächen etwa bei Hochhäusern und werden vor der Rohbauebene angeordnet. Die Montage erfolgt üblicherweise geschossweise von unten nach oben.

Videobeweis - Pendelschlagversuch nach DIN EN 12600