DETAILPLANUNGEN | ARCHITEKTURBÜRO MICHAEL DÖRSTELMANN

Fassaden Kreissparkasse Heinsberg

AMD

aus: Website Fa. Glas-Wagener

Glasfassade macht Heinsberger Kreissparkasse international einzigartig

500m² großes Glassegel fasziniert Bankbesucher

Weltweit erste Glasfassade mit biaxial gekrümmtem Seiltragwerk / Konstruktion seit einem Jahr im Einsatz bewährt / Durch Seilkrümmung sind faszinierende, dreidimensionale Formen möglich / Architektur korrespondiert mit neuem Service-Konzept.

„Ein Lichtblick für Heinsberg“ – unter dieses Motto hat die Kreissparkasse der Stadt zwischen Aachen und Mönchengladbach den Neubau ihrer Filiale gestellt. Der Doppelsinn der Aussage ist berechtigt. Denn neben erweiterten Beratungsmöglichkeiten ist vor allem die neue, helle Glasfassade ein Grund für den Besuch beim Geldinstitut. Die knapp 500 Quadratmeter große, auf Stahlseile gespannte Glaskonstruktion kommt ohne schweres Befestigungsmaterial aus und ist das weltweit erste Beispiel einer Isolier-Glasfassade mit biaxialem Seiltragwerk – die Fassade wölbt sich nach innen und außen (der Fachbegriff für diese Form lautet „parabolischer Hyperboloid“). Die Konstruktion wurde im Juni 2008 fertig gestellt. Ein Jahr später fällt das erste Fazit von Architekt und Glasbauunternehmen äußerst positiv aus.

„Mein Konzept für den Neubau der Kreissparkasse war das eines antiken Finanz- und Handelsplatzes“, erläutert Architekt Michael Dörstelmann, der für die Gestaltung des Gebäudes verantwortlich zeichnet, seine Idee. „Im alten Griechenland zum Beispiel fand der Handel mit Geld direkt am Marktplatz statt, unter freiem Himmel. Mit meinem Plan wollte ich diesem Zustand so nahe wie möglich kommen“. Da das deutsche Wetter dem Freiluft-Banking enge Grenzen setzt, war eine Glasfassade die logische architektonische Umsetzung dieses Gedankens. Doch statt einer senkrechten Pfosten-Riegel-Fassade wie am restlichen Neubau, hat sich der Architekt für eine gekrümmte Seilkonstruktion im Hallenbereich der Sparkasse entschieden: „Die Fassade spannt sich von der Stahlbeton-Tragkonstruktion des Gebäudes nach außen. Dadurch befinden sich fast 50 Prozent der Kundenhalle quasi ‚draußen’, außerhalb der Grenzen der Bankfläche“.

Offenheit als Konzept – außen wie innen

Die architektonische Aussage deckt sich mit der Funktion der Bank. „Auch in der Innenarchitektur wird die Idee der freien Marktfläche wieder aufgenommen. Im Bereich der Kundenhalle gibt es zum Beispiel keine konventionellen Banktresen, sondern eine offenere Anordnung mehrerer Servicepoints. Die klassische Kasse befindet sich diesen gegenüber“, so Dörstelmann.

Die Umsetzung erfolgte in Zusammenarbeit mit den Unternehmen Metallbau Jansen aus Heinsberg und Glas Wagener (Kirchberg / Hunsrück) aus der Arnold Glas-Unternehmensgruppe, spezialisiert in den Bereichen Glasveredelung und innovativer Glasbau. „Glas Wagener war mir bereits als Anbieter von Seilfassaden bekannt. Bei diesem sehr anspruchsvollen Projekt haben wir das Unternehmen schon frühzeitig in die Planung mit einbezogen“, erläutert der Architekt die Zusammenarbeit.

Die Fassade der Kreissparkasse ist nach Süden ausgerichtet. Um die Arbeitsplätze in der Nähe des Glases vor allzu greller Sonneneinstrahlung zu schützen, hat die Fassade auf der Außenseite ein „Gurtsystem“ aus vier Metallriegeln. Die Gürtel enthalten bei Bedarf ausfahrbare Sonnenschutz-Raffstores, die den Servicepoints Schatten spenden. Als Blendschutz dienen innenliegende, ausfahrbare Tuchrollos. Zusätzlich wurde die Fassade mit Sonnenschutzglas (Modell „Solarlux polaris“) von Arnold Glas ausgestattet, welches das Aufheizen der Räume in der warmen Jahreszeit vermindert.

„Nach dem ersten Winter können wir sagen, dass sich unsere Fassade im Alltag bewährt hat. Witterungsbedingungen wie Schnee oder Wind stellen keinerlei Problem dar, das Isolierglas und der Sonnenschutz auf der Außenseite halten den Innenraum aber auch in der warmen Jahreszeit angenehm kühl und passend belichtet“, fasst Bauingenieur Peter Tückmantel, bei Glas Wagener zuständig für den Bereich „Innovativer Glasbau“, die bisherigen Erfahrungen zusammen.

Zug um Zug – die Grundlagen einer biaxialen Fassade

Die Hauptbestandteile einer seilhinterspannten Fassade sind – neben Glas – Punkthalter (Spider), Tragseile und Spannseile. Die Punkthalter werden über Kontaktelemente – meist aus speziellem, besonders flexiblem Kunststoff – direkt mit den Glasscheiben verschraubt, sie sitzen gewöhnlich an deren Schnittstellen. Zusätzlich enthalten die Punkthalter Seilhalterungen, in die Spiralseile aus Stahl eingezogen werden. In Heinsberg beträgt der Abstand zwischen Glas und Tragseilen 35 Zentimeter – so finden auch Heizkörper gegen Kaltluftabfall innerhalb der Aufhängung Platz. Je Knotenpunkt bilden zwei mal zwei Spannseile mit einem Durchmesser von rund 16 Millimetern sowie ein Tragseil mit 12 Millimetern Durchmesser das Tragwerk.

Seilaufhängungen wurden bislang in der Praxis normalerweise nur in geraden Fassaden eingesetzt. Die gewölbte Fläche mit Seiltragwerk in Heinsberg wurde mit zwei sich gegensinnig krümmenden Seilachsen realisiert – daher die Bezeichnung „biaxial“ – und ist die weltweit erste Konstruktion dieser Art: Die Fassade wird alleine durch den Zug der Seile gehalten. Dieser hält den Beanspruchungen von Eigengewicht, Wind, Temperaturbelastungen, Vorspannung und – im unteren Bereich der Fassade – auch Schnee stand. Das zweiachsige Muster der Seile erinnert an die Bespannung eines Tennisschlägers.

Helle Räume überzeugen auch andere Dienstleister

Die Kreissparkasse Heinsberg ist nicht der einzige Bewohner der neuen Räume – sie belegt etwa zwei Drittel des Platzes. Den Rest teilen sich inzwischen verschiedene Unternehmen aus Einzelhandel, Dienstleistung und Gastronomie.

Info:

Arnold Glas ist einer der innovativsten Glasveredler Europas mit Sitz in Remshalden und Standorten in Merkendorf, Fürstenfeldbruck, Lichtenstein, Kirchberg und Klagenfurt. Das Leistungsspektrum umfasst eine umfangreiche ISOLAR-Isolierglaspalette, Einscheiben- und Verbundsicherheitsglas, Montagezubehör sowie Dienstleistungen von der Vorplanung bis zur Umsetzung.

Glas Wagener, 1956 gegründet, ist ein Spezialist für außergewöhnliche Glasanwendungen und Problemlöser für Architekten und Metallbauer. Zum Produktprogramm gehören u.a. Multifunktionsisoliergläser, Lichtlenk- und Beschattungssysteme, hochdämmende Vakuumpaneele, Structural Glazing und Photovoltaiklösungen.

Kontakt: PR-Kontakt:

Hunsrücker Glasveredelung Wagener ecomBETZ PR

Peter Tückmantel Markus Rahner

Dr.-Fritz-Ries-Str. 1 Goethestraße 115

55481 Kirchberg 73525 Schwäbisch Gmünd

Tel.: 0 67 63 / 93 05-0 Tel.: 0 71 71 / 9 25 29 90

www.glas-wagener.de m.rahner@ecombetz.de

Text- und Bildmaterial liegen für Sie zum Download bereit unter: www.der-pressedienst.de (Suchbegriff: „Kreissparkasse Heinsberg“).

Bildmaterial aus: Website „Glas-Wagener“ / Website „SUP Ingenieure“ / Website Zeischrift „Glas“ / Website Zeischrift „glastec“/ Website „der-pressedienst“

SuP Ingenieure

der-pressedienst

aus GLAS online Ausgabe: 05/2010 Seite: 38

der-pressedienst

SuP Ingenieure

aus glastec-online Ausgabe: 24.08.2009

aus GLAS online Ausgabe: 05/2010 Seite: 38

aus glastec-online Ausgabe: 24.08.2009

aus GLAS online Ausgabe: 05/2010 Seite: 38

aus Stahlbau Ausgabe: 03/2010 Seite 22-29

aus Website Prof.Pfeifer und Partner

.xyz

AMD

.xyz

AMD

.xyz

aus Zeitschrift: „GLAS“ Ausgabe: 05/2010 Seite: 38

Isolierglasfassade mit biaxial gekrümmten Flächen
Seilhinterspannte Glasfassade

Bauherrschaft:Kreissparkasse HeinsbergArchitekt:

Michael Dörstelmann, Heinsberg

Gesamtplanung, Ausführung komplette Seilfassade und Dachkonstruktion inkl. Glasproduktiuon:

Hunsrücker Glasveredelung

Glas Wagener, Kirchberg, Wolfgang Wies, Peter Tückmantel

Gutachten Fassade, Glas und Seilklemmen:

SuP Ingenieure GmbH, Darmstadt, Stefan Schleuchardt

Statik inkl. Spannprogramm der Seile:

Professor Pfeifer und Partner, Darmstadt, Silvio Worg

Detailplanung:

Becker Görz Meister, Hagen

Offenheit als Konzept

Die Umsetzung erfolgte in Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Glas Wagener (Kirchberg / Hunsrück), spezialisiert in den Bereichen Glasveredelung und innovativer Glasbau. Die Fassade der Kreissparkasse ist nach Süden ausgerichtet. Um die Arbeitsplätze in der Nähe des Glases vor allzu greller Sonneneinstrahlung zu schützen, hat die Fassade auf der Außenseite ein „Gurtsystem“ aus vier Metallriegeln. Die Gürtel enthalten bei Bedarf ausfahrbare Sonnenschutz-Raffstores, die den Servicepoints Schatten spenden. Als Blendschutz dienen innenliegende, ausfahrbare Tuchrollos. Zusätzlich erhielt die Fassade Sonnenschutzglas das das Aufheizen der Räume in der warmen Jahreszeit vermindert.

Hauptbestandteile einer Seil-Glasfassade

Die Hauptbestandteile einer Seilfassade sind Glas, Punkthalter (Spider), Tragseile und Spannseile. Die Punkthalter werden über Kontaktelemente – meist aus speziellem, besonders flexiblem Kunststoff – direkt mit den Glasscheiben verschraubt, sie sitzen gewöhnlich an deren Schnittstellen. Zusätzlich enthalten die Punkthalter Seilhalterungen, in die Spiralseile aus Stahl eingezogen werden. In Heinsberg beträgt der Abstand zwischen Glas und Tragseilen 38 Zentimeter – so finden auch Heizkörper gegen Kaltluftabfall innerhalb der Aufhängung Platz. Je Knotenpunkt bilden zwei mal zwei Spannseile mit einem Durchmesser von rund 16 Millimetern sowie ein Tragseil mit 12 Millimetern Durchmesser das Tragwerk. Seilaufhängungen wurden bislang hauptsächlich in geraden Fassaden eingesetzt. Die gewölbte Fläche mit Seiltragwerk in Heinsberg wurde mit zwei sich gegensinnig krümmenden Seilachsen realisiert – daher die Bezeichnung „biaxial“. Die Fassade wird alleine durch den Zug der Seile gehalten. Für die Sparkasse in Heinsberg war eine Lösung für eine repräsentative Kundenhalle zu finden. Als Inspiration diente dem Architekten hier das historische Marktgeschehen, das Treffen der Partner auf der Agora. Seriosität, Kontinuität und Transparenz sollten so einen architektonischen Rahmen finden für einen Ort, an dem in vertrauensvoller Atmosphäre das persönliche Gespräch geführt und das Tagesgeschäft erledigt werden kann. Da eine Lösung unter freiem Himmel nur ein idealisiertes Ziel war, wurde die Halle als transparente Erweiterung des Gebäudes, vor diesem liegend, entworfen. Die Halle liegt also nicht im Gebäude sondern öffnet sich weitest möglich, wodurch auch die üblichen „Ränder“ entfallen. Zusätzlich wurde die Fassade des Rohbaus auch geometrisch aufgelöst, die zurückgezogenen Geschossdecken ragen wie Balkone in den entstehenden Luftraum. Dadurch werden Innen und Außen, Büros und Halle, verzahnt. Es wurde eine möglichst leicht wirkende Konstruktion der äußeren „Haut“ gewählt, die sich wie ein Tuch oder Sonnensegel mit einem Abstand vor das Gebäude legt. Um die Trennung vom Gebäude zu betonen, wurde die warme Glasfassade als Kaltfassade an beiden Enden sowie im Dachbereich auskragend verlängert (Bild 3), über den Portalrahmen gezogen. Dadurch geriet diese Glasebene zusätzlich aus der Achse des benötigten Portalrahmens. Die Fassade ist an den Hauptbau über ein Glasdach und verformte Seitenwände angeschlossen. Die etwas konventionelleren Seitenwände sind zurückgesetzte, wodurch die exponierte Lage betont wird. Die entstehende Glasstruktur ist 26,3 m x 16 m groß, inklusive der seitlichen Scheiben sogar 29,5 m x 18,0 m und frei, biaxial gegensinnig gekrümmt .

Biaxiale Geometrie

Durch die in Heinsberg gewählte Ausführung mit Dreiecksscheiben war eine gute Anpassung an die gewünschte Geometrie möglich bei gleichzeitig minimalem Seilanteil. Die Verwendung kleinerer Scheiben hätte das Glasgewicht reduziert. Dies war bei der speziellen Konstruktion mit oben beschriebenem Abstand der Glasebene zur Haupttragebene nicht wünschenswert, da die zusätzlichen Seile zu einer optisch deutlichen Verdichtung der Seilkonstruktion geführt hätten. Kleinere Scheiben hätten jedoch positiv die Dehnungen und Stauchungen in den Fugen reduziert.

Optimierung

Nach der Beauftragung wurde die Geometrie der Fassade optimiert . Die Stahlbetonkonstruktionen zur Rückverankerung der Fassade waren bereits gebaut und konnten nur begrenzte Lasten aufnehmen. So ergab sich als wesentliche Entwurfsvorgabe, die Auflagerkräfte und damit die Vorspannkräfte zu minimieren. In der Regel kann die vom Architekten gewünschte Form bei Freiformflächen nicht vollständig in ein Tragwerk umgewandelt werden. Die Kopplung Form-Kraftfluss ist bei leichten Strukturen nicht zu umgehen, daher muss sich die Form dem Kraftfluss unterordnen. Die Beachtung dieser Kopplung ist bei Seiltragwerken besonders wichtig, da der Kraftabtrag einer Seilkonstruktion immer am relativ stark verformten System und über Zug erfolgt. Ein ebenes Seilnetz kann nur unter großen Verformungen Kräfte senkrecht zur Seilebene abtragen. Die Durchbiegung jedoch sollte nicht zu groß sein, damit die Gebrauchstauglichkeit zu gewährleisten ist. Zu nennen sind hier besonders die Fugenbeanspruchung und die Scheibenbeanspruchung aufgrund von Zwängungen.

Verformungsoptimierung

Diese Durchbiegungen lassen sich durch das Vorspannen der Konstruktion reduzieren. Sinnvoll ist im Allgemeinen die Seile möglichst schon im Tragwerk, also ohne Last und Verformung, gekrümmt auszuführen, denn je größer die Krümmung umso kleiner die Verformung und die resultierenden Kräfte. Wenn eine ebene Fassade gewünscht ist kann dies z.B. hinter der Fassadenebene in Form von Seilbindern geschehen. Ein hyperbolisch gegensinnig gekrümmtes Seilnetz hat ein ähnliches Tragverhalten und trägt sowohl Sog- als auch Drucklasten relativ verformungsarm ab, weshalb es für eine entsprechend gestaltete Fläche gut geeignet ist. Während die Seilbinder und die entsprechenden Konstruktionen jedoch mit einem geraden Rand konstruiert werden können, entstehen bei hyperbolischen Seilnetzen gekrümmte Ränder. Durch den im oberen Drittel fast ebenen Bereich – hervorgerufen durch die „freie“ Entwurfsform des Architekten – ergab sich so das Problem des geringen Stichs der Horizontalseile. Montagetechnisch wäre es erstrebenswert gewesen, nur die Vertikalseile zu spannen und die Horizontalseile dadurch „automatisch“ mit zu spannen, was aber bei der vorgegebenen Form nicht möglich war. Eine besondere Herausforderung stellte die Planung der Spannschritte für die Vorspannung der Fassade dar. Zielsetzung war es mit möglichst wenigen Arbeitsgängen die Fassade vorzuspannen. In Heinsberg wurde das Seilnetz dreiseitig an einen auf Druck und Biegung beanspruchten Portalrahmen verspannt. Dieser besteht aus Stahlrundrohren mit einem Durchmesser von 508 mm bei einer Wandstärke von 20 mm und ist teilweise zweiachsig gekrümmt. Zusätzlich werden die Rahmenstiele seitlich durch jeweils drei Edelstahlseile an den Rohbau rückverankert. Ein möglicher Ausfall dieser Seile, etwa durch eine Brandbeanspruchung, wurde nachgewiesen. Der Rahmenriegel wird durch vier auskragende, vorgespannte Stahlbetondachträger unterstützt.

Tragwerk

Der untere Rand der Fassade wurde durch Stahlkonsolen auf der Stahlbetondecke stehend gelöst. Diese Auflösung des unteren Randes ist eine wirtschaftlich, technisch und gestalterisch überzeugende Lösung. Die Tragstruktur gliedert sich in zwei Ebenen. Die Tragseilebene übernimmt weitestgehend die Windlasten. Sie liegt in der Achse des Rahmens und besteht aus kreuzweise angeordneten, vorgespannten Seilpaaren mit Durchmesser 16 mm je Glasachse. Da die Glasebene aus gestalterischen Gründen, sowie um Heizung und Blendschutz in das Seilnetz zu integrieren, 380 mm vor der Tragebene liegt, wurden direkt hinter der Glasebene vertikale Seile d =12 mm und horizontale Seile d = 8 mm angeordnet. Das Vertikalseil trägt die Scheibeneigengewichte ab und das Horizontalseil dient der Stabilisierung der Glasebene. Die beiden Ebenen sind durch einen Bolzen mit Durchmesser 25 mm und Klemmplatten (siehe unten) verbunden. Im unteren Drittel der Fassade wird dieser Bolzen nach außen verlängert und dient der Befestigung eines äußeren Sonnenschutzes. Innen sind zusätzliche Elemente (z.B. Verschattung, Heizung) befestigt.

Verglasung

Die Verglasung besteht aus dreieckigen Scheiben, die die komplexe Fassadenoberfläche bilden. Die Scheiben haben eine Breite von ca. 2,15 m x 1,40 m. Im Randbereich wurden Stufengläser mit Emaillierung ausgeführt. Die Isoliergläser haben den Aufbau ESG-H 12 mm mit Sonnenschutzbeschichtung Solarlux polaris (g-Wert 36%, Lt = 65%), SZR 14 mm als warme Kante mit Edelstahlabstandhalter und Argonfüllung, VSG 16 aus 2 x 8 mm TVG und 1,52 mm PVB-Folie. Der Randverbund wurde UV-beständig ausgeführt.

Resttragfähigeit

Die zulässige Verformung der Einzelscheibe wurde auf 1/100 des freien Glasrandes begrenzt, um die Dichtigkeit des Randes bei dieser weichen Tragkonstruktion zu gewährleisten. Die maximale Verformung der Fassade beträgt ca. 170 mm – also ca. L/90. Die Glasscheiben wurden mittels einer FE-Berechnung statisch nachgewiesen, die Rest- und Stoßtragfähigkeit durch ein Gutachten belegt. Die Glashalterung erfolgt gegen Winddruck und Sog punktuell in den Ecken der Glasscheibe durch einen Klemmhalter, Durchmesser 200 mm, der die Fuge durchdringt. Die Glashalter gewährleisten auch die Resttragfähigkeit der teilweise im Überkopfbereich liegenden Scheiben und wurden so entworfen, dass sie in einheitlicher Optik ausgeführt werden konnten. Die innere Klemmplatte und Konsolen sind jedoch für jeden Punkthalter entsprechend der jeweils anderen Situation als Einzelhalter ausgeführt. Dies liegt daran, dass die Einzelscheiben immer unter verschiedenen Winkeln zusammengeführt werden müssen. Die Seile sind an den Klemmhaltern über dreiteilige Seilklemmen (Innen, Mitte, Außen) aus Stahl S355 mit Korrosionsschutzbeschichtung befestigt. Zur Fugendeformation wurden umfangreiche Berechnungen angestellt. Zum Versiegeln wurde ein Silikon eingesetzt, dessen zulässige Bruchdehnung und Fugenbeweglichkeit wesentlich größer sind als die zu erwartenden. Die Verträglichkeit aller Materialien (z.B. Fugenprofil, Silikon, Randverbund, PVB der Gläser, Kontaktmaterialien) ist sichergestellt.

Peter Tückmantel

Presse