Schadenfall

Pfosten-Riegel-Fassade klappert

Text und Bilder: Dipl.-Ing. Architekt Frank Kammenhuber

Bei der Fassade handelt es sich um eine verglaste Pfosten-Riegel-Konstruktion aus Aluminiumstrang-Pressprofilen eines Systemherstellers. Die Konstruktion ist komplett aussen vor die Gebäudestruktur montiert und an der Geschossdecke zwischen dem Erdgeschoss und dem Obergeschoss sowie oben am Randsparren der Dachkonstruktion verankert. Unten stehen die Pfosten auf Konsolen, und der von aussen gesehen linke Seitenpfosten ist mehrfach an der senkrechten Gebäudestütze befestigt. Alle Verankerungen binden die Fassadenkonstruktion starr ohne Gleitmöglichkeit an das Gebäude an.
Die Profile des langen Mittelpfostens und des freitragenden Riegels über dem grossen Glasfeld im Obergeschoss sind durch Stahlrohr-Einschubprofile verstärkt. Die zwei senkrechten Pfosten über dem grossen Glasfeld sind auf dem stahlverstärkten Riegel aufgestellt.
Das Stahleinschubprofil ist in der Profilkammer durch die Verschraubungen der auf den Riegel geschraubten T-Verbinder für die aufgesetzten Pfosten fixiert. Das Einschubprofil im Pfosten ist nur an den drei Verankerungspunkten über die Konsolverschraubungen in der Profilkammer befestigt. Dadurch steht das Stahlprofil im Obergeschoss über eine Länge von etwa 5,4 Metern frei in der Hohlkammer des Aluminiumpfostens. Die Stahleinschubprofile sind daher statisch nicht kraftschlüssig mit den Aluminiumprofilen verbunden.
Alle Profilverbindungen sind ebenso wie alle Verankerungspunkte zum Gebäude starr (ohne definierte Verformungs- oder Gleitmöglichkeit) ausgeführt.

 

Achten Sie auf Knackgeräusche

Das Klappern bei Sturm war in der Hohlkammer des langen Pfostenprofils als Einzelschläge hörbar. Ursache war mit grosser Wahrscheinlichkeit das Schlagen des über eine Länge von 5,4 m verbundlos und über die beiden Profilverankerungen im Gebäude nur locker befestigten Stahlrohrs. Das Rohr schlug bei Sturm an die Profilwandung des sich unter dem Winddruck verformenden Aluminiumprofils.
Ausserdem führten thermisch und lastbedingte Profilverformungen durch die starren Gebäudeanschlüsse zu Spannungen in den Verankerungen. Diese können ebenfalls Knackgeräusche verursachen.
Der statische Nachweis belegte eine ausreichende Tragfähigkeit der Fassade mit den Anforderungen an die Mindestverformungen je Glasfeld in der Windlastzone 3. Die Bewegung des stark belasteten Knotenpunkts zwischen dem raumhohen freitragenden Pfosten und dem freitragenden langen Riegel über dem grossen Glasfeld im Obergeschoss war mit maximal 31 mm nach innen (Winddruck) nachgewiesen. Diese Verformung konnte jedoch von den starren Pfostenauflagern nicht spannungsfrei aufgenommen werden. Die obere Verankerung am Randsparren des Dachs war weicher als die untere starrere Verankerung am Rand der Betondecke über dem Erdgeschoss. Daher wirkten oben die Verformungen ohne definiertes Gleitlager auf die Anschlusskonsole und den Randsparren ein und konnten bei starken Sturmböen ebenfalls zu Knackgeräuschen führen.
Insgesamt lag ein statisch unbestimmtes System ausschliesslich mit Festpunkten vor. Die Verformungen führten unweigerlich zu Spannungen in den Profilquerschnitten, den Profilverbindungen und den Verankerungspunkten zum Gebäude.
Ausserdem war das Verformungsverhalten des Randsparrens der Dachkonstruktion durch die anteilige Horizontalbelastung der Fassade und der Decke über dem Erdgeschoss unbekannt. Der Sachverständige fand in den Unterlagen auch keine entsprechende Schnittstellenprüfung zwischen den beiden Standsicherheitsnachweisen Gebäude und Fassade.   

 

Ertüchtigen Sie die Konstruktion

Als Massnahmen zur Ertüchtigung der Fassade machte der Sachverständige folgende Vorschläge. Die Verankerung des langen Pfostens am Dachfirst sollte mit einem durchgesteckten Bolzen über Distanzhülsen in Langlöchern im Pfostenprofil mit dem Stahleinschubrohr vertikal verschieblich hergestellt werden.
Der stark belastete Knotenpunkt zwischen dem raumhohen freitragenden Pfosten und dem freitragenden langen Riegel war durch einen in den Stahleinschubrohren befestigten Kreuzglasträger auszusteifen. Dieser fixierte ausserdem das Stahleinschubrohr im langen Pfosten zusätzlich in Feldmitte.
Diese Massnahmen sollten geeignet sein, die Klappergeräusche zu verhindern. Ausserdem konnten nun die Verformungen des langen Mittelpfostens durch die vertikale gleitende Verankerung am Kopfpunkt spannungsfrei aufgenommen werden.
Für eine fachgerechte Anbindung der Fassadenkonstruktion am Gebäude im Sinne eines statisch bestimmten Systems und zur Vermeidung von unzulässigen Spannungen in den Pfostenprofilen müssten die sechs Verankerungspunkte an der Geschossdecke sowie die beiden Verankerungen der Pfosten an der Randpfette noch vertikal verschieblich ausgeführt werden.
Vertikallasten könnten dann über diese Verankerungen jedoch nicht mehr abgeleitet werden. Aufgrund der erheblichen Eigenlast der grossen Glasscheibe müssten daher gesonderte Verankerungen zur Lastableitung in den unteren Ecken des grossen Glasfeldes vorgesehen werden. Dies wäre jedoch wie die Herstellung von vertikal verschieblichen Verankerungen am Randsparren mit erheblichem Aufwand auch von Fremdgewerken verbunden. Der Sachverständige empfahl daher, auf diese Massnahme zu verzichten, wenn es nicht zu thermisch bedingten auffälligen Knackgeräuschen käme und die Durchbiegungen vom Randsparren sowie des Deckenrands zwischen Erd- und Obergeschoss gering wäre. Dies wäre in der Gebäudestatik zu prüfen.
Abschliessend war auf das unbekannte Verformungsverhalten der Dachkonstruktion bei anteiliger Horizontallasteinleitung durch die Fassadenkonstruktion hinzuweisen. Auch diesbezüglich wäre die Gebäudestatik zu prüfen.
Die Schnittstellenprüfung zwischen den beiden Standsicherheitsnachweisen Gebäude und Fassade sollte noch erfolgen. ■