Rahmenlose Glaskonstruktion

Düsseldorf

Forschung und Entwicklung, Sonderkonstruktion Leistungen

Architekt

Rahmenlose, selbsttragende und thermisch isolierte Glaskonstruktion

Projekt

In der Regel werden Glasscheiben in Fassadenkonstruktionen ausschließlich als Füllelemente zur Sicherstellung des Raumabschlusses eingesetzt. Der Lastabtrag geschieht über eine Unterkonstruktion. Dies führt zu ressourcenintensiven Konstruktionen, wobei das statische Potenzial der Glasscheiben nicht berücksichtigt wird. Aus diesem Grund wurde im Rahmen des ZIM Forschungsprojektes „Rahmenlose Glaskonstruktion“ ein lineares Verbindungsdetail für horizontale und vertikale Glasschalentragwerke, welche eine strukturelle Aktivierung der Glaselemente und somit zukünftig ressourcenoptimierte Glasschalentragwerke ermöglichen, entwickelt. 2024 wurde auf der Glasstec ein erster Prototyp ausgestellt.

Gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

Der Prototyp demonstriert das neu entwickelte Verbindungsdetail für eine selbsttragende, thermisch isolierte Doppelfachverglasungsschale

KONSTRUKTION

Durch das Laminieren eines dünnen linearen Stahlprofils zwischen den beiden inneren Glasscheiben minimiert das speziell entwickelte Verbindungsdetail den Materialbedarf, während die Lasten teilweise auf das Glas und auf die verbindende PVB-Folie übertragen werden. Punktuelle Schraubverbindungen wurden verwendet, um zwei benachbarte Elemente miteinander zu verbinden und die strukturelle Integrität der Konstruktion zu gewährleisten. An einer Seite der Bolzenverbindung wurde ein Übergroßes Loch eingeführt, um Toleranzen während des Aufbaus zu berücksichtigen und eine flexible Anpassung der Bauteile zu ermöglichen, was die Montage erleichtert.

Ein parametrisches Tool wurde entwickelt, um verschiedene Geometrien digital zu generieren und maßgeschneiderte Designlösungen zu ermöglichen

GEOMETRIE

Das Tool basiert auf den geometrischen Regeln der Translationsflächen, die die Generierung komplexer Geometrien aus planaren Glaselementen ermöglichen. Es verfügt über eine nahtlose Verbindung zur Statikanalyse, die informierte Designentscheidungen erleichtert. Darüber hinaus automatisiert das Tool die Erstellung von 3D-Modellen und Fertigungszeichnungen für die Herstellung aller erforderlichen Teile, einschließlich der Stahlfittings, Glaselemente und Schraubenverbinder. Alle Teile werden automatisch beschriftet, um den Montageprozess zu unterstützen und den gesamten Produktionsworkflow zu optimieren. Das Tool kann für jede Art von Schalengeometrie verwendet werden, was es vielseitig für verschiedene architektonische Anwendungen macht.

Bewertung der strukturellen Integrität von Stahl-Glas-Verbindungen unter thermischer Belastung, um die Haltbarkeit in verschiedenen Klimazonen zu untersuchen

THERMISCHE ANALYSE

Im Rahmen eines Projekts wurden fortgeschrittene thermische Simulationen entwickelt, um die Eignung der Stahl-Glas-Verbindung in verschiedenen Klimazonen zu bewerten. Die Simulationen untersuchen das Verhalten der Verbindung unter Hochtemperaturbedingungen und die Auswirkungen der unterschiedlichen Wärmeausdehnungsraten von Stahl, Glas und der PVB-Folie, die zu Delamination führen könnten. Ziel ist es, zu prüfen, ob die Verbindung ihre strukturelle Integrität und Lastübertragung bei extremen Temperaturen behält, um sichere Anwendungen in Fassaden- und Dachkonstruktionen zu gewährleisten.