Weller, Bernhard/ Tasche, Silke - Glasbau 2014 by Ernst & Sohn

Vorwort Wer weiß, was Glas kann? Diese treffende Frage stellt Patricia Görg in ihrem jüngsten Buch. Eine lesenswerte Künstlernovelle im klassischen Stil um den Glasmacher Johannes Kunckel und seinen großen Gönner Kurfürst Friedrich von Brandenburg. Patricia Görg stellt fest, dass der Große Kurfürst es wirklich wissen musste, nachdem Kunckel ihm das Kompendium seines gesamten Wissens zugeeignet hatte: Die »Ars vitraria experimentalis oder vollkommene Glasmacher-Kunst«. Von Kunckel wird dieses Buch bescheiden Werklein genannt, wenn er sich an seinen Mäzen wendet. Dies Handbuch, 1679 erstmals erschienen, ist zuerst die deutsche Übersetzung der 1612 von Antonio Neri vorgelegten »L’arte vetraria«. Johannes Kunckel unterzieht dann jedoch alle dort mitgeteilten Angaben der kritischen Überprüfung durch eigene Experimente und erweitert die Aussagen durch den reichen Schatz seiner Erfahrungen als Glasmacher und Naturwissenschaftler. Diese wissenschaftliche Durchdringung und Bereicherung des Werkes mit in der Praxis erprobten und neu gewonnenen Erkenntnissen bildeten die Grundlage für den erheblichen Erfolg des Buches. Die »Ars vitraria« war von Anfang an ein gefragtes Nachschlagewerk aufgrund ihrer Praxisbezogenheit. Die Herausgeber des Glasbau-Jahrbuches treibt eine vergleichbare Motivation. Glasbau 2014 berichtet wieder das aktuelle Wissen zu Planung, Ausführung und Innovation im konstruktiven Glasbau und in der Fassadentechnik. Der Inhalt gliedert sich in drei Abteilungen: »Bauten und Projekte«, »Bemessung und Konstruktion« sowie »Forschung und Entwicklung«. Beiträge mit Bezug zu Energieeffizienz und Nachhaltigkeit sind im Inhaltsverzeichnis farbig gekennzeichnet. Jedem Autor sei für die Erstellung seines Beitrages herzlich gedankt. Ausdrücklichen Dank auch den Mitgliedern des Wissenschaftlichen Beirates, die in bewährter Tradition die Qualität der Veröffentlichung sichern. Ein besonderes Dankeschön gilt dem Verlag Ernst & Sohn, Frau Karin Lang, die das Buch in seiner gedruckten Form ermöglicht hat und sich für die Veröffentlichung der Fachbeiträge auf der Plattform Wiley Online Library einsetzte, sowie Herrn Francisco Velasco, der die Entstehung des Buches betreut hat. Und wir danken sehr Frau Katharina Lohr am Institut für Baukonstruktion in Dresden für ihre von großer Einsatzfreude getragene Mitarbeit. Wesentlicher Dank gebührt dem Bundesverband Flachglas e.V. und dem Fachverband Konstruktiver Glasbau e.V., die Forschung und Entwicklung im Glasbau maßgeblich anregen und vorantreiben. Bundesverband Flachglas e.V. und Fachverband Konstruktiver Glasbau e.V. haben den Druck des Buches entscheidend unterstützt. Prof. Dr.Ing. Bernhard Weller Dr.Ing. Silke Tasche Dresden, März 2014

Geleitwort Seit Jahren unterstützt der BF nun gemeinsam mit dem FKG Fachverband Konstruktiver Glasbau dieses Jahrbuch. Investitionen in die Forschung liegen uns am Herzen; regelmäßig initiieren und begleiten wir Forschungsprojekte, die sich insbesondere mit den Anwendungsmöglichkeiten von Glas im Gebäudebereich beschäftigen. Unsere technischen Arbeitskreise haben es sich darüber hinaus zur Aufgabe gemacht, technische Standards zur Sicherung der Produktqualität zu etablieren. Dazu erarbeiten sie entsprechende Richtlinien und Leitfäden. Wir freuen uns und sind stolz darauf, dass diese große Akzeptanz finden. Im Idealfall halten sie sogar Einzug in die Normung – so geschehen z. B. bei der Definition der „Warmen Kante“ für Isolierglas. Aktuell befassen sich die zuständigen Normenausschüsse mit einer Übernahme der „Richtlinie zur Beurteilung der visuellen Qualität von Glas für das Bauwesen“ in die EN 1279 und des „Leitfadens für thermisch gebogenes Glas im Bauwesen“ in die 18008. Hier wurde Grundlagenarbeit geleistet, die der Branche insgesamt zugutekommt. Natürlich begleiten wir die Normenarbeit auch darüber hinaus. Seine Position als „Sprachrohr der Branche“ hat der BF in den letzten Jahren durch gezielte Lobby- und Netzwerkarbeit gefestigt. Überall dort, wo die Interessen der Branche in der politischen Diskussion von einer Gemeinschaft besser vertreten werden können als von den einzelnen Unternehmen, nimmt sich der Verband der Aufgabe an. Bei unserem Top-Thema im politischen Raum, der Förderung der energetischen Gebäudemodernisierung, arbeiten wir dabei mit anderen Gruppierungen zusammen, um die Kräfte zu bündeln und gemeinsam besser gehört zu werden. Mit Veranstaltungen und internet-gestützten Produktschulungen (Webinaren) informieren wir unsere Mitglieder über technische Entwicklungen. Der BF hat aktuell über 100 Mitgliedsunternehmen mit insgesamt über 200 Betriebsstätten und darüber hinaus rund 50 Fördermitglieder. Mit dem Fachverband Konstruktiver Glasbau FKG verbindet uns eine gute Zusammenarbeit bei etlichen technischen Projekten und ein ständiger, fruchtbarer Austausch. In diesem Sinne haben wir auch in diesem Jahr sehr gerne gemeinsam diese Publikation unterstützt. Wir wünschen ihr den Erfolg in der Fachwelt, den schon die Ausgaben der Vorjahre hatten, und allen Lesern viele nutzbringende Erkenntnisse aus der Lektüre. Jochen Grönegräs Hauptgeschäftsführer Bundesverband Flachglas e. V. Troisdorf, März 2014

Geleitwort Der Wunsch, die Transparenz des Glases nicht nur als Ausfachung der Gebäudehüllen, sondern als umfassende Lösungen für Dachflächen und Fassadenkonstruktionen einzusetzen, erforderte immer neue Lösungen. Bauteile aus Glas werden seit vielen Jahren zunehmend lastabtragend geplant und ausgeführt – mit den entsprechenden Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit und die Standsicherheit. Diese Entwicklung verlangte eine deutliche Weiterentwicklung der technischen Regelwerke, da die Normung im konstruktiven Glasbau unvollständig war. Fragestellungen hinsichtlich des Tragverhaltens, der konstruktiven Durchdringung, des Werkstoffverhaltens von Glas mussten mit allgemeiner Gültigkeit beantwortet werden. Dies waren die Gründe, die 1996 zur Gründung des Fachverbandes Konstruktiver Glasbau führten. Heute sind über dreißig Unternehmen, Planungsbüros und Forschungseinrichtungen Mitglieder des Fachverbandes. Die aktuellen Fragestellungen werden in den Arbeitskreisen Punkthalterung, Explosionsschutz, Kantenfestigkeit, Kleben, Isolierglas, Verbundglas und Qualitätssicherung bearbeitet. Aufgrund der Vielfalt an Fragestellungen zu Konstruktion und Technik der Gebäudehüllen vor dem Hintergrund neuer Anforderungen ist ein Arbeitskreis Fassadentechnik im Aufbau. Der Fachverband Konstruktiver Glasbau fördert und unterstützt Forschungs- und Entwicklungsvorhaben im Konstruktiven Glasbau. Diese Ziele werden durch ein Bündel an verschiedenen Maßnahmen erreicht: Die Pflege eines intensiven Erfahrungsaustausches mit den Mitgliedern in fachlichen, technischen, wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Fragen sowie die Beratung der Normenausschüsse und anderer bauaufsichtlicher Gremien stehen im Vordergrund. Die besonderen Interessen des konstruktiven Glasbaues gilt es gegenüber Behörden, Verbänden und Organisationen zu vertreten. Nicht zuletzt ist die Öffentlichkeitsarbeit ein Anliegen. Das Glasbuch-Jahrbuch hat sich die regelmäßige Kommunikation aktueller Ergebnisse aus dem konstruktiven Glasbau zum Ziel gesetzt. Deshalb fördert und unterstützt der Fachverband Konstruktiver Glasbau gemeinsam mit dem Bundesverband Flachglas auch die vorliegende Ausgabe des Jahrbuches gern. Wir danken den zahlreichen Autoren und Herausgebern für die umfangreiche, umsichtige Arbeit und wünschen dem Werk wieder eine gute Aufnahme im Fachpublikum. Dipl.-Ing. Thomas Baumgärtner Vorsitzender des Vorstandes Fachverband Konstruktiver Glasbau e. V. Köln, März 2014

Inhaltsverzeichnis Vorwort................................................................................................................ V Geleitwort Bundesverband Flachglas ............................................................. VI Geleitwort Fachverband Konstruktiver Glasbau ............................................ VII

Teil A – Bauten und Projekte Licht in der Schule von Hans Scharoun ......................................................... 1 Oskar Spital-Frenking, Andrea Ewers Louvre Lens – Einfachheit und Komplexität .................................................. 17 Daniel Pfanner, Manfred Grohmann, Klaus Bollinger Fassaden, Glasbauplanung in China .............................................................. 29 Martin Lutz, David Schenke Höherfeste Silikonverklebungen am Beispiel einer Glas-Fin-Anwendung......................................................................................... 47 Florian Doebbel, Daniela Neubauer, Bernhard Rudolf, Werner Wagner Tottenham Court Road Station ........................................................................ 57 Josef Ludwig Glas-Beton-Konstruktion – Glasdach mit neu entwickelter Lastabtragung ................................................................................................... 65 Thomas Baumgärtner 10 Jahre Stuttgarter Glasschale – eine Zwischenbilanz . .............................. 77 Lucio Blandini, Werner Sobek Innovative Glaskonstruktionen im historischen Kontext, Schloss Grimma ................................................................................................ 87 Katharina Voit, Peter Tückmantel, Felix Nicklisch, Wolfgang Kahlert Umnutzung eines Denkmales – Ästhetik und Funktionalität der Verglasung .................................................................................................. 101 Ulrich Huber, Christoph Thomas, Sebastian Rücker Photovoltaik als funktionale oder gebäudeintegrierte Fassadenelemente ............................................................................................................. 113 Cedrik Zapfe (Beiträge mit Bezug zu Energieeffizienz und Nachhaltigkeit sind im Inhaltsverzeichnis farbig gekennzeichnet)

Aviary: Interaktive Lichtstelen in Dubai – Tragfähigkeit bei stoßartiger Beanspruchung ................................................................................................. 123 Thorsten Helbig, Hauke Jungjohann, Sebastian Schula, Jens Schneider

Teil B – Bemessung und Konstruktion Nutzerorientierte Aspekte bei der Anwendung von Glas in Fassaden ........ 137 Winfried Heusler Modell für den nachgiebigen Randverbund von Mehrscheiben-Isoliergläsern . .............................................................................................................. 149 Frank Ensslen, Heinz-Rainer Becker, Wolfgang Wittwer Kunststoffe für den Einsatz als hochbelastbares Klotzungsmaterial .......... 171 Jan Ebert, Bernhard Weller Stabilitätsanalysen im Konstruktiven Glasbau .............................................. 183 Maria Pankratz, Robert Simmert, Jörg Hildebrand Spannglasträger – Glasträger mit vorgespannter Bewehrung ..................... 193 Bernhard Weller, Michael Engelmann Brandfallverhalten von VSG-Scheiben mit PVB-Folie im Überkopfbereich . .............................................................................................................. 205 Christoph Heinemeyer, Katharina Langosch, Markus Feldmann Energetische Sanierung Hypo Hochhaus – Gebogene 3-fach Isolierverglasung der neuen Doppelfassade ............................................................ 217 Barbara Siebert, Tobias Herrmann Glas im Hochwasserschutz von Innenstädten ............................................... 229 Frank Heyder, Franziska Paulu

Teil C – Forschung und Entwicklung Untersuchungen zum Resttragverhalten von Verbundglas: Through-Cracked-Tensile Test ......................................................................... 241 Johannes Franz, Jens Schneider, Johannes Kuntsche, Jonas Hilcken Untersuchung der zyklischen Ermüdung von thermisch vorgespanntem Kalk-Natron-Silikatglas ..................................................................................... 253 Jonas Hilcken, Kaja Boxheimer, Jens Schneider, Johann-Dietrich Wörner, Johannes Franz Dünne Barriereschichten auf Floatglas .......................................................... 267 Paul Rüffer, Andreas Heft, Bernd Grünler

Gründe für optische Verzerrungen in Gläsern ............................................... 277 Jürgen Neugebauer Dehnungsmessung in gekrümmten Glaslaminaten mit faseroptischen Sensoren ............................................................................................................ 289 Thiemo Fildhuth, Jan Knippers Aussteifende Holz-Glas-Fassaden – Aussteifungssysteme und Nachweise .................................................................................................. 301 Alireza Fadai, Wolfgang Winter Parametrisches Fassadensystem . .................................................................. 313 Andreas Fuchs, Michael Pelzer Rechnerische Bestimmung der solaren Strahlungseinwirkung auf Gebäudehüllen ............................................................................................ 323 Bernhard Weller, Jan Wünsch, Sebastian Horn, Marc-Steffen Fahrion Flüssigkristallbasierte Verglasung zur Regelung des Licht- und Energieeintrags in Gebäude .......................................................................................... 337 Walter Haase, Marzena Husser, Werner Sobek, Eberhard Kurz, Lothar Rau, Norbert Frühauf Autorenregister.................................................................................................. 349 Schlagwortverzeichnis...................................................................................... 351 Keywordverzeichnis........................................................................................... 353

Louvre Lens – Einfachheit und Komplexität Daniel Pfanner1, Manfred Grohmann1, Klaus Bollinger1 1 Bollinger + Grohmann, Westhafenplatz 1, 60327 Frankfurt, Deutschland Die Gebäudehüllen des Louvre Lens in Nordfrankreich vereinen nicht nur höchste gestalterische und materielle Anforderungen, sondern reagieren auch auf die strukturellen und bauphysikalischen Besonderheiten der schlanken, eingeschossigen Museumsbauten. Insbesondere die hohen Herausforderungen in der Planung der verglasten Gebäudehüllen werden beschrieben und die während des siebenjährigen Prozesses entwickelten Lösungsansätze erläutert. Louvre Lens – Simplicity and Complexity. The building envelopes of the Louvre museum in Lens in Northern France combine highest aesthetic and material requirements. They respond to the structural and physical characteristics of the slender single-storey buildings. The façade engineering of the envelopes will be described with regard to the high requirements and to the seven year process from scratch to inauguration, with main focus on the glazed parts. Schlagwörter: großformatige Verglasung, Fassadenplanung, schlankes Tragwerk, Minimalismus Keywords: jumbo-sized glazing units, façade engineering, slender structural design, minimalism

Einführung

Der Neubau für die Dependance des Pariser Louvre-Museums in der nordfranzösischen Stadt Lens wurde im Jahr 2005 als internationaler Wettbewerb ausgeschrieben. Gemeinsam mit den japanischen Architekten Kazuyo Sejima und Ruye Nishizawa (SANAA) aus Tokio, Japan traten Bollinger + Grohmann Ingenieure als Fachplaner für Tragwerks- und Fassadenplanung in diesem Wettbewerb an. Im Gegensatz zu den üblichen Wettbewerbs- oder Gutachterverfahren in vielen anderen europäischen Ländern handelte es sich nicht um einen reinen Architekturwettbewerb. Vielmehr ist es in Frankreich bei öffentlichen Bauprojekten üblich, die gesamte Planungsleistung als Teamwettbewerb auszuschreiben. Beim Louvre Lens gehörten zu den zu erbringenden Planungsleistungen des Planer-Teams neben der Objektplanung die Museografie, Landschaftsplanung, Lichtplanung, Bauphysik, Nachhaltigkeit, Klimadesign, Brandschutz, Haustechnik, Tragwerksplanung sowie die Planung der Gebäudehüllen. Für die beiden letzten Aufgabenbereiche waren vom Wettbewerb bis zur Bauüberwachung Bollinger + Grohmann Ingenieure verantwortlich: Dies umfasste die Leistungen der fassadentechnischen Beratung und die Planung der gesamten Unterkonstruktionen von Dach und Fassaden. Während des Wettbewerbs und der Vorplanung wurden Bollinger + Grohmann Ingenieure für die Konzeptplanung der Dachstrukturen von SAPS (Sasaki and Partners) aus Tokio unterstützt. Der außergewöhnliche Entwurf der flachen Baukörper (Bild 1-1) mit ihren leicht geschwungenen Fassaden versprach bereits in den ersten Planungspha-

Louvre Lens – Einfachheit und Komplexität

sen höchste Ansprüche an die Ausführung der Details in der Gebäudehülle. Zusätzlich erwies sich auch die Umsetzung der reduzierten Architektur von SANAA in einem Land wie Frankreich als zusätzliche Herausforderung. Bereits seit den 90er Jahren ist in unserem Nachbarstaat eine Nachhaltigkeitszertifizierung für öffentliche Gebäude verpflichtend (HQE – Haute Qualité Environmentale, [1]) und just im Jahr des Wettbewerbs war eine neue Energieeinsparverordnung auf Basis der EU-Gebäuderichtlinie verbindlich eingeführt worden. (Regulation Thermique 2005, [2]).

Bild 1-1 Luftbild, von links nach rechts: Scène (Tagung und Veranstaltung), Galerie des Expositions Temporaires, Hall d‘accueil, Grande Galerie, Pavillon de Verre. Photographie © Iwan Baan.

So bestanden die Hauptaufgaben der Tragwerks- und Fassadenplanung darin den filigranen und entmaterialisierten Entwurf der Architekten zu erfassen und in einen europäischen Planungs- und Normenkontext zu übersetzen, ohne die Identität des Entwurfs zu verleugnen. Eine weitere Besonderheit in der Planung öffentlicher Bauvorhaben in Frankreich ist das vorgegebene Budget, welches zwingend einzuhalten ist. Bereits im Wettbewerb ist daher ein Experte für Baukostenermittlung (Économiste) Teil des bereits erwähnten Planungsteams. Dieser ermittelt fortlaufend aktuelle Kosten des geplanten Projekts und bereits nach Abschluss der Entwurfsphase (Avant Projet Détaillé), das heißt zwei Planungsphasen vor der eigentlichen Ausschreibung ist eine verbindliche Kostenermittlung vorzulegen, die vom Bauherren freigegeben werden muss. Für die Gebäudehüllen des Louvre hieß dies, dass selbst über den vierjährigen Planungs-, bzw. siebenjährigen Planungs- und Ausführungszeitraum das Originalbudget eingehalten werden konnte.

Bild 1-2 Hinten links: Pavillon de Verre, Mitte: Hall d’accueil, rechts: Galerie des Expositions Temporaires. Photographie (c) Hisao Suzuki.

2 Projektanforderungen und Planungsprozess

Projektanforderungen und Planungsprozess

Die Haupterscheinungsmerkmale des realisierten Bauwerks ließen sich bereits im prämierten Wettbewerbsentwurf deutlich ablesen. Fünf lange rechteckige Baukörper staffeln sich auf einer Länge von 600 m über die Tiefe einer Parklandschaft. Galerie- und Ausstellungsräume sind um ein zentrales Eingangsgebäude angeordnet. Deren diffus reflektierenden Fassaden verschmelzen optisch mit ihrer Umgebung (Bild 1-1 und 1-2). Angesichts eines Planungs- und Bauprozess über einen Zeitraum von sieben Jahren wurden selbstverständlich eine Reihe von Lösungen diskutiert, optimiert oder auch verworfen. So stand zum Beispiel der Anteil der verglasten Bereiche aller Gebäude zur Disposition. Eine Vollverglasung und -verschattung der Dächer der Ausstellungsräume schied bereits recht frühzeitig aus energetischen Bedenken und Kostengründen aus. Eine Vollverglasung der Fassaden und Dachfläche des Foyer-Gebäudes wäre hingegen mit Zugeständnissen an das Innenraumklima durchaus denkbar gewesen. Selbst der Auftraggeber hätte sich gewissermaßen eine Pufferzone zwischen Innen und Außen vorstellen können. Letztendlich schied diese Möglichkeit jedoch aus arbeitsplatzrechtlichen Gründen aus. Die Preisgabe der zarten, nahezu textil erscheinenden Dachkonstruktion hatte hingegen architektonische Gründe. Ungeachtet der geschilderten Hintergründe stellten sich aber in allen Variantenuntersuchungen die gleichen zentralen Aufgabenstellungen heraus: – die Umsetzung des Tageslichtkonzepts in den Galeriegebäuden – die Ausbildung aller vertikalen Glas- und Aluminiumfassaden – die Reaktionen der Glasfassade auf die schlanke Konstruktion der Eingangshalle. 3

Tageslichtdächer der Galerien

Die beiden Galeriegebäude schließen unmittelbar an das Eingangsgebäude an. Während der eine Raum Platz für spezielle Sonderausstellungen bietet, beherbergt der zweite die Dauerausstellung „Grande Galerie“. Beide bis zu 26 m breiten und bis zu 120 m langen Galerien verfügen über eine Höhe von sechs bis sieben Metern. Von Beginn an waren Stützenfreiheit und eine steuerbare Tageslichtnutzung über die Dachfläche Hauptanforderungen an die Planung. Diese Ansprüche mussten zudem an eine möglichst geringe Bauhöhe des Dachpakets angepasst werden. Ausgeschriebenes Ziel war eine ausgewogene aber diffuse Synthese aus filigraner Struktur und Licht statt eines vielschichtigen üppigen Dachaufbaus, in dem die einzelnen Funktionen unter abgehängten Flächen in gesonderten Ebenen versteckt werden müssen. Ursprünglich sollte das Dach als vollverglaste Fläche ausgeführt werden. Schon in der ersten Planungsphase wurden die Konsequenzen dieser Anforderung von Bollinger + Grohmann erarbeitet. Sie betrafen neben einer Dreifachverglasung für den winterlichen Wärmeschutz auch die notwendige außen liegende Verschattung für den sommerlichen Wärmeschutz. Mögliche technische Varianten und deren optische Qualitäten wurden neben der Detaillierung in 2D auch in

Louvre Lens – Einfachheit und Komplexität

3D visualisiert, um dem Bauherrn eine ausgewogene Entscheidungsvorlage zu bieten. Schnell wurden auf diese Weise auch weitere Anforderungen identifiziert: So galt es eine minimale Dachneigung von zwei Grad in keinem Fall zu unterschreiten. Andernfalls wäre für das Dachsystem eine französische Zustimmung im Einzelfall (ATEx: Appréciation Technique d'expérimentation, [3]) erforderlich geworden, da allgemein bauaufsichtlich zugelassene Produkte für Glasdächer die zwei Grad Neigungsgrenze einhalten müssen, um eine problemfreie Entwässerung des Daches zu gewährleisten. Auch fehlte zum damaligen Zeitpunkt für die meisten Dreifach-Isolierglaseinheiten im horizontalen Einsatz die französische Isolierglas-Zertifizierung CEKAL. Für die Dachstruktur der Galerien waren in dieser Vorentwurfsphase unterspannte Träger vorgesehen. Aber statt des typischen High-Tech Charakters solcher Konstruktionen sollte ein feines Seilnetz die Unterspannung bilden, welches dem Dach stattdessen einen schwebenden textilen Anschein verleihen sollte (Bild 3-1).

Bild 3-1 Glasdach, Planung im Vorentwurf (100 % verglast mit Seilnetz-Unterspannung).

Schließlich führten Kostengründe zur Aufgabe der Idee eines vollverglasten Ausstellungsdachs. Mittlerweile hatte man in Tageslichtanalysen auch nachweisen können, dass der notwendige Tageslichtkomfort in den Ausstellungsräumen bereits durch eine sechzigprozentige Verglasung zum Erfolg führt. So fokussierten sich die Planungen im Folgenden auf die Detaillierung dieser Variante. Wobei sich die Anforderungen an die Glaskomposition selbst als eine besondere Aufgabe herausstellen sollten. Angesichts der Reduzierung der Glasflächen war eine Verwendung von Zwei- statt Dreifachverglasung gewünscht. Um nun den U-Wert möglichst gering zu halten, waren hoch effiziente Low-e Beschichtungen notwendig, die aber wiederum die visuellen Merkmale des Glases beeinflussen. Angesichts der strengen Anforderungen des Museums an die Farbechtheit des einfallenden Tageslichts, verständigte man sich letztlich auf den minimal erforderlichen Farbwiedergabeindex von 95 %, welcher schließlich von im Markt verfügbaren Low-e Beschichtungen erzielt werden konnte. Die zweiseitig linienförmig gelagerten Isolierglas-Scheiben wurden zusätzlich zu den nationalen Richtlinien gemäß TRLV bemessen und haben den folgenden Aufbau (von innen nach außen): 2 x 8 mm VSG Float Weißglas, 16 mm SZR, 10 mm ESG Weißglas. Im Anschluss wurden nun an Architekturmodellen, Simulationsstudien der Lichtplaner und den Strukturmodellen der Tragwerksplanung verschiedene Varianten der Tageslichtöffnungen erprobt. Das Er-

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gebnis bestand aus einer regelmäßigen Abfolge aus 90 cm breiten Bahnen, welches damit auch die Linearität der Dachstruktur unterstreicht. Der neue Entwurf sah ursprünglich „tuchähnlich“ flächige Träger vor, die im Optimalfall nur aus einem stehenden Steg gebildet werden sollten. Diese konnten schließlich in einem langwierigen Optimierungsprozess als 55 cm (Wandauflager) bis 110 cm (Mitte) hohe T-Träger freigeben werden. Die Träger setzen sich aus einem 12 mm dicken Steg und einem 25 mm dicken Flansch zusammen, welcher sich in den Dämmpaneelen zwischen den Gläsern versteckt. Das komplette System konnte aber erst dadurch realisiert werden, indem die ursprüngliche Sekundärkonstruktion zur Aufnahme der Glasprofile als Horizontalhalterung des Trägerobergurtes herangezogen wurde, um dessen seitliches Ausweichen zu verhindern (Bild 3-2).

Bild 3-2 Dachträger im Bauzustand (links), Dachträger mit Glasdach (mitte) und Innenansicht der Grande Galerie (rechts). Photographie rechts © Iwan Baan.

Trotz des Tageslichtkonzepts sollte, entsprechend eines angemessenen Objektschutzes sowie der guten Sichtbarkeit der Exponate, unter keinen Umständen direktes Sonnenlicht in die Ausstellungsräume finden. Darüber hinaus erwartete das Museum die Möglichkeiten der steuerbaren Verdunklung. So mussten Verschattung und Verdunklung getrennt voneinander betrachtet werden: Die außen liegende Verschattung wird aus Gitterrosten mit speziell geneigten Gitterstäben gebildet, welche zur Reinigung aufgestellt werden können. Für die Verdunklung sind unterseitig der Verglasung motorisierte Lamellen montiert. So konnte ein hoch effizientes flexibles System zur Tageslichtregulierung in einem noch nicht einmal 30 cm dicken Dachaufbau untergebracht werden. 4 4.1

Glasfassaden Eingangshalle – Hall d‘accueil

Die Realisierung der hohen Glasfassaden des Eingangsgebäudes (Bild 4-1) stellte durch alle Planungsphasen hinweg eine ganz besondere Herausforderung an die Fassadenplanung. In der ersten Anfangsphase war die Idee des Foyers noch als vollständig verglaster Baukörper auf das Wesentliche reduziert: Ein extrem flaches Glasdach sollte auf schmalen Rundstützen mit einem Durchmesser von 140 mm getragen werden, die ver-

Louvre Lens – Einfachheit und Komplexität

glasten, 7,50 m hohen Ganzglasfassaden förmlich lediglich an das Dach angelehnt. Außerdem sollten Vakuumleitungen in den Stützen zur Entwässerung des Dachs die schlanke Bauweise unterstützen.

Bild 4-1 Ansicht der Glasfassade des Foyers. Photographie (c) Hisao Suzuki.

Im Laufe der Entwurfsplanung wurde auch für diese extremen Anforderungen ein umsetzbarer Lösungsvorschlag entwickelt. Jedoch ergab sich durch die bereits erwähnten energetischen, klimatechnischen und kostenbedingten Anforderungen die Überarbeitung des Daches zu einer gedämmten und abgehängten Struktur mit wenigen Oberlichtern. Zum Einsatz kam eine einfache Trägerroststruktur, in der die Entwässerungsrinnen und -leitungen innerhalb des Dachaufbaus verlegt werden konnten. Aber damit war die größte Herausforderung an den Entwurf der etwa 4000 m² großen Eingangshalle noch nicht bewältigt: Das komplette Gebäude besitzt weder aussteifende Wandscheiben noch andere vertikale Bauteile zur Aufnahme und Ableitung von Horizontallasten (Bild 4-2). Zweifelsohne kommen die 140 mm schlanken Stützen für diese Aufgabe nicht in Frage, was die Untersuchung alternativer Lösungen nötig machte.

Bild 4-2 Innenansicht des Foyers. Photographie (c) Hisao Suzuki.

Schlussendlich entschied man sich, die einzigen möglichen Verbindungspunkte der Eingangshallen zu den benachbarten Galerien zur Aussteifung heranzuziehen. Aus diesem Grund musste die Dachkonstruktion im Bereich der Durchgänge an die angrenzenden Stahlbetonwände angeschlossen werden. Somit ist das gesamte Eingangsgebäude in der horizontalen Ebene nur an seinen zwei Eckpunkten gehalten. Natürlich zog das

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eine intensive Untersuchung der möglichen Verformungszustände unter sämtlichen Wind- und Temperaturlastbeanspruchungen nach sich, wobei die Anbindung der sechs Meter hohen Glasscheiben mit ihrer extrem schlanken Unterkonstruktion an den auskragenden Dachrand besonders im Zentrum der Betrachtung stand. Hier wurde schlussendlich eine zwängungsarme Konstruktion vorgeschlagen, die eine freie Verdrehbarkeit jeder einzelnen Glasscheibe am Fußpunkt ermöglichte. Als Unterkonstruktion kommen mit poliertem Aluminiumblech verkleidete Stahlschwerter zum Einsatz, die auf Grund Ihrer geringen Abmessungen (120 x 30 mm) einer Lösung mit Glasschwertern vorgezogen wurden (Bild 4-3). Die Isolierglasscheiben spannen horizontal zwischen den im Abstand von 1,50 m stehenden Stahlschwertern und sind als SG-Verglasung gemäß französischer Richtlinie (Cahier CSTB No. 3488, [4]) für Glas-Klebeverbindungen konzipiert (2 x 8 mm VSG Float Weißglas, 16 mm SZR, 10 mm ESG Weißglas). Auf den vertikalen Glasrand ist dabei werkseitig ein Aluminium-Adapterprofil aufgeklebt, das dann vor Ort mit der Unterkonstruktion verschraubt wird. Eine Besonderheit in Frankreich ist, dass selbst bei der geringen Höhe der Fassaden und bei starkem Publikumsverkehr mechanische Klemmhalter auf der halben Höhe der Scheibe erforderlich waren; selbst durch eine Zustimmung im Einzelfall hätte diese Regel zum damaligen Zeitpunkt nicht durchbrochen werden können. Inzwischen wurde die Normung diesbezüglich etwas gelockert. Energetische Gründe erforderten für die Fassaden der Eingangshalle Isolierglaseinheiten mit einen Ug-Wert in Glasmitte von 1,1 W/m²K. Dies hatte zur Folge, dass neben einer Wärmeschutz-Beschichtung auch eine Gasbefüllung des Scheibenzwischenraums zum Einsatz kommen sollte. Dies brachte zum damaligen Zeitpunkt die meisten Isolierglashersteller an die Grenzen der Machbarkeit, wobei sich speziell die Veredelung (Thermische Vorspannung und Laminierung) sowie die Beschichtung von Glasscheiben für die geplante Scheibenabmessung von 1,50 m x 7,50 m als besonders schwierig herausstellte. Während in der reinen Floatglasherstellung Herstelllängen von bis zu acht Meter möglich waren, galt zum damaligen Zeitpunkt in der industriellen Fertigung von Architekturgläsern das ungeschriebene Maximalmaß von sechs Metern, welches sich aus den verfügbaren Maximal-Abmessungen in den unterschiedlichen Fertigungsschritten für Isolierglaseinheiten ergab: – – – –

Heizöfen im Vorspannprozess zu Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG) Autoklaven zum Herstellen von Verbundsicherheitsglas (VSG) Beschichtungsanlagen für das Aufbringen geeigneter Wärmeschutzbeschichtungen. Vorrichtungen in automatisierten Isolierglas-Fertigungsstraßen.

Louvre Lens – Einfachheit und Komplexität

Bild 4-3 Vertikalschnitt Fassade Hall d‘accueil mit Fußpunkt und Dachrand.

Hier ergaben sich durch intensive Kooperationen mit Vertretern der europäischen Glasindustrie schließlich verschiedene Lösungswege, um Isolierglasscheiben in dieser Größe zu produzieren. Schlussendlich wurden dann aber doch gegen Ende der Detailplanung, kurz vor der Ausschreibung die Dimensionen auf sechs Meter reduziert, um sich nicht in die Abhängigkeit einiger weniger Hersteller zu begeben und stattdessen den Wettbewerb offen zu halten. Heute, fünf Jahre später, gestaltet sich die Herstellung solcher Isolier-Gläser mit einer Länge von bis zu acht Metern auch noch nicht problemlos, jedoch steht die Machbarkeit außer Frage und es gibt mehrere Glasproduzenten, die diesen Anforderungen gerecht werden können. Dies stellt die Entwicklung der Fertigungsmöglichkeiten während der vergangenen fünf bis zehn Jahre bemerkenswert unter Beweis.

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4.2

Pavillon de Verre

Am östlichen Ende des Projekts befindet sich der Pavillon de Verre, der einzige in den Fassaden vollverglaste Ausstellungsraum des Museums. Für dieses Gebäude mit Abmessungen von ca. 52 m x 21 m waren ungleich höhere thermische Anforderungen zu erfüllen als im Foyer, um für die Ausstellung konstante Innenraumtemperaturen gewährleisten zu können. Aus diesem Grund wurde für dieses Gebäude vom Klimadesigner eine natürlich belüftete Doppelfassade mit Sonnenschutz-Raffstoren im Fassadenzwischenraum konzipiert (Bild 4-4).

Bild 4-4 Vertikalschnitt Fassade Pavillon de Verre mit Fußpunkt und Dachrand.

Louvre Lens – Einfachheit und Komplexität

Die horizontalen Strukturverformungen des Teilgebäudes infolge Beanspruchungen aus Temperatur waren wesentlich geringer als im Foyer, so dass hier auf die gelenkige Auflagerung der Einzelglasscheiben verzichtet werden konnte. Die Unterkonstruktionen der beiden Schichten der Doppelfassade wurden unabhängig voneinander konzipiert, wobei die Stahlschwerter für beide Schichten jeweils zum Fassadenzwischenraum weisen, so dass auf der Innenseite gewissermaßen eine Umkehrfassade zum Einsatz kommt, wobei die Schlagregenbeanspruchung aufgrund der Außenhülle vernachlässigbar ist. Auf Grund der unterschiedlichen anzusetzenden Windlasten konnte für die Innenhülle ein wesentlich kleineres Pfostenprofil gewählt werden. Letztlich entschied man sich aber für einheitliche Profile an allen Fassaden, weshalb auf beiden Seiten der Doppelfassade dasselbe Profil wie an der Fassade der Eingangshalle zum Einsatz kommt. Auf der Innenseite kommt für die Verglasung eine Zweifach-Isolierverglasung (2 x 8 mm VSG Float, 16 mm SZR, 10 mm ESG) zum Einsatz, auf der Außenseite eine VSG Einfachscheibe (2 x 10 mm VSG Float) als Wetterschutz. 5

Aluminiumfassaden

Die größte Anforderung an die Aluminiumfassaden bestand in der Umsetzung der diffus reflektierenden Oberfläche. Von Beginn an hatten die die Architekten eine exakte Vorstellung des visuellen Effekts formuliert, handelsübliche verfügbare Produkte konnten dieser Idee nicht entsprechen. Schließlich konnten auch hier in enger Zusammenarbeit mit den Herstellern unterschiedliche Anodisierungstiefen im Eloxalverfahren erprobt werden. Es stellte sich heraus, dass der gewünschte diffus schimmernde Effekt auch in solch großen Paneel-Abmessungen machbar war, wobei die große Stückzahl nur unter Anpassung der industriellen Fertigungsprozesse unter wirtschaftlichen Bedingungen denkbar war. Hierfür wurden visuelle Prototypen im Maßstab von 1:1 vorgefertigt, die in der Ausschreibung für diese Fassadenelemente als Teil der Leistungserbringung definiert worden waren (Bild 5-1).

Bild 5-1 Ansicht Aluminiumfassaden Galerien. Photographie © Iwan Baan.

6 Literatur

Literatur

[1]

Association HQE: HQE Performance - Premières tendances pour les bâtiments neufs. Paris, 2010.

[2]

République Francaise, Ministère de l’emploi, de la cohésion sociale et du logement: Réglementation Thermique 2005. Paris, 2005.

[3]

CSTB: Appréciation Technique d'Expérimentation (ATEx). Marne la Vallée cedex 2, 2011.

[4]

CSTB: Cahier des prescriptions techniques No. 3488- Vitrages extérieurs collés. Cahiers du CSTB, 2003.

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