Hochschule Luzern – Technik & Architektur

Moderne Gebäudehüllen – ermöglicht durch Fassadeningenieur*innen

Autor*innen: Andreas Luible, Dr. sc. techn. EPFL, Dipl. Ing. TU/SIA, Leiter Kompetenzzentrum und Dozent,
und Susanne Gosztonyi, Dipl. Ing. TU, Forschungsgruppenleiterin und Dozentin.
Kompetenzzentrum Gebäudehülle und Ingenieurbau  HSLU)

 

Moderne Gebäudehüllen zählen zu den technisch anspruchsvollsten Bereichen eines Gebäudes

Der Fassadenbau hat sich angesichts der multiplexen Anforderungen, nicht zuletzt auch aufgrund der Nachhaltigkeits- und Energieeinsparungsziele, zu einer hochanspruchsvollen Disziplin für Ingenieur*innen gewandelt. Die Planung von modernen Gebäudehüllen ist ohne interdisziplinäres Know-how von Spezialist*innen im Bereich der Gebäudehülle kaum mehr realisierbar. Moderne Gebäudehüllen müssen architektonisch ansprechend sein, unterschiedliche funktionale Materialien miteinander kombinieren, Witterungseinflüssen standhalten, Lasten abtragen und die einwirkenden Kräfte an die Tragstruktur eines Gebäudes übertragen. Sie müssen Personen vor einem Absturz oder vor Explosionen schützen und dahinterliegende Räume mit ausreichend Tageslicht versorgen, aber gleichzeitig auch vor Überhitzung oder Blendung schützen. Und sie müssen klimaregulierend agieren und zur nachhaltigen Energiegewinnung beitragen und dabei alle normativen Vorgaben einhalten. Gebäudehüllen sind zu aktiven Playern in einem nachhaltigen Versorgungssystem der gebauten Umwelt geworden.  

Fassadeningenieur*innen sind gefragt

Die Bauteile und Materialien der Gebäudehülle haben sich in ihrer Funktion verändert: Gläser haben zum Beispiel nicht nur hochwertige bauphysikalische Eigenschaften, sondern werden immer mehr zu anpassungsfähigen Hightech-Produkten. Diese Komponenten müssen sicher und funktional korrekt in das Fassaden- und Gebäudesystem integriert werden. Nur so können Gebäude das enorme Potenzial energieeffizienter und ressourcenschonender Massnahmen umsetzen. Fassaden tragen damit wesentlich zur Energiewende bei. Die hohe Komplexität in der Realisierung erfordert eine ganzheitliche Betrachtung und eine enge Zusammenarbeit mit anderen Fachdisziplinen, wie der Gebäudetechnik und der Architektur.
Um all diesen Anforderungen von der Planung bis zur Ausführung gerecht zu werden, braucht es gut ausgebildete Fassadeningenieurinnen und -ingenieure mit technischem Spezialwissen aus den Bereichen des Ingenieurwesens, der Bauphysik und der Materialwissenschaft – und mittlerweile auch aus dem Sektor der erneuerbaren Technologien.
Die Hochschule Luzern – Technik & Architektur ist die einzige Hochschule in der Schweiz, die solche Spezialistinnen und Spezialisten mit der Studienrichtung Gebäudehülle im Bachelorprogramm des Bauingenieurwesens ausbildet.

Studium mit Praxisbezug

Die Studierenden erwerben im Laufe des Studiums die notwendigen ingenieurtechnischen Kompetenzen rund um die Gebäudehülle. Die Basis bildet eine fundierte Ausbildung in den Bereichen Baustatik, Tragwerksplanung, Bauphysik, Energieeffizienz, Konstruktion sowie Materialkunde. Neben dem klassischen Stahl- und Metallbau und dem konstruktiven Glasbau, dem Membranbau und der Bemessung von Seilstrukturen erlernen sie auch den Umgang mit digitalen Konstruktions- und Simulationstools, um die Bauteile dimensionieren, beurteilen und optimieren zu können. Diese Kompetenzen können sie für die Entwicklung einzelner Bauelemente bis hin zu geometrisch komplexen Hochhausfassaden, mehrstöckigen Seilfassaden sowie Stahl-Glas-Fassaden und -Dächern effizient einsetzen. Darüber hinaus können sie Konzepte erarbeiten, die, ausgehend von der Fassade, die Wirtschaftlichkeit und Energieeffizienz eines Gebäudes sicherstellen. So können sie bauphysikalisches Know-how zu Wärmeschutz, Tageslicht, Brandschutz, Akustik sowie Grundlagen für die Energiegewinnung aus der Fassade mit konstruktiven Aufgaben verknüpfen.
Das dreijährige Studium besteht aus Theoriemodulen und parallellaufenden Projektmodulen, in denen das theoretische Wissen an Praxisbeispielen direkt angewendet werden kann. So entwarfen und berechneten Studierende im Herbstsemester 2021 eine 16 m hohe Stahl-Glas-Konstruktion für den Innenhof eines historischen Schlosses (Abb. 1).
Auch in den Bachelor-Abschlussarbeiten werden regelmässig komplexe Themenstellungen aus der Praxis sowie der aktuellen Forschung und Entwicklung bearbeitet. Beispiele dafür sind Anwendungsszenarien des neuen SIA-Merkblatts zur Glasbemessung SIA 2057, die Untersuchung von dünnen, in Verbundglas einlaminierten strukturellen Glasverbindern (Abb. 2) oder die Beurteilung von selektiven Sonnenschutzsystemen (Abb. 3).
In den Projektmodulen arbeiten die Studierenden mit modernsten digitalen Methoden und Softwaretools, mit denen das Tragverhalten, die Geometrien oder bauphysikalische Eigenschaften genau analysiert und optimiert werden können. Auch parametrische Planungstools, wie Rhino und Grasshopper, mit denen komplexe Gebäudehüllengeometrien konstruktiv gelöst werden, kommen zum Einsatz. Einen aktuellen Einblick in laufende Studierendenarbeiten bietet der von Dozierenden der Studienrichtung Gebäudehülle betriebene Blog.

Vorn dabei bei Entwicklungen und Trends

Am Kompetenzzentrum Gebäudehülle und Ingenieurbau, zu dem das akkreditierte Prüflabor und der Fassadenprüfstand gehören, bekommen Studierende bereits während ihrer Ausbildung auch Einblick in neuste technische Entwicklungen und Trends aus der Forschung. Im Prüflabor können sie im Rahmen ihrer Abschlussarbeiten Bauteilprüfungen durchführen oder live miterleben, wie mehrstöckige Fassaden auf Herz und Nieren am Fassadenprüfstand getestet werden.
Die Hochschule Luzern ist Mitgründerin des «European Facade Network», einer Kooperation mit Hochschulen im europäischen Ausland, welches den Studierenden ausserdem die einzigartige Möglichkeit bietet, sich bereits während des Studiums auf die immer wichtiger werdende internationale Vernetzung vorzubereiten.
Die Zukunftsaussichten für Ingenieurinnen und Ingenieure mit einer Spezialisierung Gebäudehülle sind ausgezeichnet. Viele Ingenieurbüros, die bisher ausschliesslich in der Tragwerksplanung oder in der Gebäudetechnik tätig waren, haben den zunehmenden Bedarf an interdisziplinären Ingenieurleistungen für die Gebäudehülle erkannt und bauen eigene Teams mit Fassadenspezialistinnen und -spezialisten auf.  ■

Weitere Information

Studiengang Bauingenieurwesen: Hier  
Blog mit Neuigkeiten aus der Studienrichtung Gebäudehülle: Hier  
Kompetenzzentrum Gebäudehülle und Ingenieurbau: Hier   

Kontakt:
Prof. Dr. Andreas Luible
andreas.luible@hslu.ch