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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung für Fassadenelemente, insbesondere für Glasfassaden von Gebäuden, welche an einer Rahmenkonstruktion oder an einer Rohbaukonstruktion der Gebäude zu befestigen sind. Die Erfindung betrifft insbesondere derartige Befestigungsvorrichtungen für Fassadenelemente, welche mit einem Metallrahmen oder Stützelementen versehen sind, die als eine Art vorgefertigtes Produkt zusammen mit den plattenförmigen Fassadenelementen, Glasscheiben, Metallblechen oder ähnlichem an den Gebäuden über Befestigungsmittel entsprechend zur Herstellung der Gebäudefassade montiert werden können.
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Solche Befestigungsvorrichtungen werden insbesondere für die Montage von vorgefertigten Glasfassadenteilen verwendet. Andererseits werden derartige Befestigungsvorrichtungen auch für die Montage von anderen Fassadenelementen von Gebäuden eingesetzt, um an dem Rohbau oder an einer vorgefertigten Rahmenkonstruktion des Gebäudes die jeweiligen Fassadenelemente zum Abschließen der Wetterseite großflächig als eine Außenhaut des Gebäudes zu realisieren. Dabei bestehen Probleme dahingehend, dass zum einen die Glasfassaden oder anderen Fassadenelemente hinreichend sicher und stabil an dem Gebäude befestigt sein müssen. Zum anderen müssen aufgrund der relativ großen Flächen der Glasfassadenelemente die Befestigungsvorrichtungen hinsichtlich der Biegesteifigkeit und Stabilität auch bei starken Windkräften oder ähnlichem ausreichend hohe Festigkeitswerte aufweisen, um den Statikvorgaben für derartige Gebäudekonstruktionen zu genügen. Ein anderes Problem derartiger bisheriger Befestigungsvorrichtungen für Fassadenelemente besteht darin, dass an den Stellen der in der Regel aus Aluminiumprofilen hergestellten Rahmenteilen die Befestigungsvorrichtungen direkte Kältebrücken in der Konstruktion der Fassaden darstellen. Auch wenn hochgradig isolierte Glasflächen mit beispielsweise Dreifachverglasung eingesetzt werden, ist es so, dass die Befestigungsvorrichtungen aufgrund der für die Stabilität erforderlichen metallischen Rahmenteile die Wärmeübergänge zwischen der Außenseite der Fassade und einem Inneren des Gebäudes lokal erhöhen.
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Um diesem Problem zu begegnen, wurden in der Vergangenheit Befestigungsvorrichtungen für Fassadenelemente vorgeschlagen, bei welchen ein Metallrahmen oder metallisches Profilelement als Grundelement der Befestigungsvorrichtung verwendet wurde und welche mit einem in der Wärmeleitfähigkeit reduzierten, im Wesentlichen L-förmigen Halteelement versehen sind, welches die Außenseite der Fassadenteile, wie z. B. Glasflächen, übergreift, wie es beispielsweise in
EP 2 438 248 B1 offenbart ist.
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Diese Konstruktion hat sich für die Montage und Wärmeisolierung derartiger Glasfassaden von Gebäuden bewährt. Da es jedoch zunehmend hinsichtlich der Energieeffizienz und der umweltpolitischen Vorgaben immer strengere Vorschriften hinsichtlich der Wärmedämmeigenschaften derartiger Fassaden von Gebäuden gibt, ist ein Bedarf hinsichtlich einer weiteren Verbesserung der Isoliereigenschaften, der Stabilität und der Wärmedämmwerte derartiger Fassaden-Befestigungselemente gegeben. Ferner ist es bei den bisher bekannten derartigen Befestigungsvorrichtungen ein Nachteil, dass die Einsatzmöglichkeiten insbesondere bei einem Innenausbau der Gebäude mit derartigen Fassaden vergleichsweise eingeschränkt sind, da die nach innen ragenden Metallrahmen den Gebäudeinnenraum an diesen Bereichen bilden oder mit extra Innenrahmenteilen verkleidet werden müssen. Ein weiterer Nachteil der bisher bekannten derartigen Befestigungsvorrichtungen ist, dass die statische Festigkeit und Biegesteifigkeit der Fassaden aufgrund von in mehreren vergleichsweise großen Hohlkammern in den Metallprofilen bereitgestellt werden musste, um den jeweiligen Anforderungen an die Statik und Biegefestigkeit bei beispielsweise sehr hohen Gebäuden wie Wolkenkratzern zu genügen.
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Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Befestigungsvorrichtung für derartige Fassadenelemente, insbesondere Glasfassaden von Gebäuden, bereitzustellen, mit welcher zum einen weiter verbesserte Wärmedämmwerte erreicht werden können und zum anderen die statischen Anforderungen hinsichtlich der Biegesteifigkeit und Festigkeit derartiger Fassadenbefestigungen erfüllt sind. Zum anderen soll mit der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung eine im Hinblick auf Umweltaspekte und Nachhaltigkeit optimierte Befestigungsvorrichtung bereitgestellt werden, welche dennoch eine kosteneffiziente Herstellung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird mit einer Befestigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Erfindungsgemäß, wie es in Anspruch 1 definiert ist, wird eine Befestigungsvorrichtung für Fassadenelemente mit einem Metallrahmen, mit einem die Fassadenelemente zur Außenseite hin übergreifenden, im Wesentlichen L-förmigen Halteelement aus einem die Wärmeleitung reduzierenden Material, welches über Befestigungsmittel an dem Metallrahmen lösbar befestigt ist, vorgeschlagen, wobei der Metallrahmen mit mindestens einer Hohlkammer gebildet ist und einen Fassadenhalteabschnitt sowie einen von dem Fassadenelement nach innen hin im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Fassadenelemente weisenden Stützabschnitt umfasst, wobei die Befestigungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass an dem Stützabschnitt des Metallrahmens ein durch Formschluss an mindestens zwei voneinander in einem Abstand vorgesehenen Befestigungspunkten angebrachtes Balkenmodul aus nichtmetallischem Material vorgesehen ist, welches sich über die gesamte Länge des jeweiligen Metallrahmens oder Metallrahmenteils hinweg durchgängig erstreckt und welches derart mit dem Metallrahmen auf einer Innenseite des Fassadenelements gekoppelt ist, dass es im Einbauzustand der Befestigungsvorrichtung durch den Formschluss statisch wirksam ist zur Erhöhung der Biegesteifigkeit und der Verwindungssteifigkeit der Befestigungsvorrichtung. Der Metallrahmen gemäß der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung ist somit nicht mehr ein reiner Metallrahmen, sondern weist an dem auf der Innenseite der Fassade vorgesehenen Stützabschnitt ein aus einem zweiten Material, einem nichtmetallischen Material wie beispielsweise Holz, Kunststoff oder ähnlichem gebildetes Balkenmodul auf, welches für die Stützfunktion, Statik und Stabilität der Befestigungsvorrichtung und damit der Fassade insgesamt ausgebildet ist und konstruiert ist.
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Die Befestigungsvorrichtung ist somit mit einem nichtmetallischen Balkenmodul an der Innenseite der Fassadenelemente versehen, das mit dem Stützabschnitt des Metallrahmens durch einen Formschluss derart befestigt ist, dass es selbst für die Statik wirksam in der Konstruktion mit eingebunden ist. Das Balkenmodul, welches beispielsweise ein Holzbalken sein kann, ist durch einen einfachen Formschluss an den mindestens zwei Befestigungspunkten des Metallrahmens angebracht. Die Anbringung ist dabei so, dass die mindestens zwei Befestigungspunkte in einem Abstand voneinander vorgesehen sind, so dass mit dem Balkenmodul die Steifigkeit und insbesondere Biegefestigkeit des Rahmenteils der Befestigungsvorrichtung deutlich erhöht wird, um eine erforderliche gesamte Biegefestigkeit der Fassadenbefestigung, welche für derartige Fassadenelemente vorgeschrieben ist, zusammen mit dem Metallteil des Stützabschnitts des Metallrahmens zu erreichen.
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Da das zusätzliche, durch Formschluss an die Befestigungsvorrichtung angebrachte Balkenmodul aus einem nichtmetallischen Material besteht, wird so der Wärmedämmwert der Befestigungsvorrichtung deutlich gegenüber rein metallischen derartigen Befestigungsvorrichtungen verbessert. Mit einem im Wärmeleitkoeffizienten deutlich niedrigeren, nichtmetallischen Material wie Holz, Kunststoff oder anderen derartigen Werkstoffen kann die gesamte Wärmedämmeigenschaft an den als Kältebrücken bekannten kritischen Bereichen der Rahmenteile derartiger Fassadenbefestigungen weiter optimiert werden. Es können deutlich bessere Dämmeigenschaften der Wärmeisolierung erreicht werden, welche insbesondere bei hochisolierten Mehrfachverglasungen eine Rolle spielen. Hierdurch werden die Energieeffizienz und die Wärmedämmeigenschaft der Gebäude weiter deutlich mit der Erfindung verbessert. Außerdem kann durch den Formschluss die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung relativ leicht realisiert werden, indem beispielsweise die Balkenmodule und entsprechende Gegenbefestigungspunkte an dem Metallrahmen mit in der Form entsprechenden Nuten oder Aussparungen versehen werden, so dass durch einen reinen Formschluss ohne Notwendigkeit von zusätzlichen Befestigungsmethoden wie Verkleben, Verschrauben etc. eine sichere und in der Statik wirksame Verbindung der Elemente, nämlich des Balkenmoduls und des Metallrahmens der Befestigungsvorrichtung, erreicht wird. In bestimmten Anwendungsvarianten können neben dem reinen Formschluss noch weitere Befestigungsmittel für die Balkenmodule an dem Metallrahmen zusätzlich vorgesehen werden.
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Die Herstellung der Fassadenbefestigung ist damit deutlich vereinfacht. Auch ein Recycling oder ein Abbau der Vorrichtungen ist erfindungsgemäß leicht möglich. Die Balkenmodule können einfach vom Metallrahmen wieder getrennt werden. Nicht zuletzt ist es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch möglich, eine verbesserte Nachhaltigkeit aufgrund der CO2-Neutralität von beispielsweise Holzmaterialien zu erzielen. Die jeweiligen Materialien können wieder sortenfrei im Recycling auseinandergebaut werden, ohne dass es zu Problemen bei der Entsorgung derartiger Baumaterialien kommt.
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Auch lassen sich mit der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung die Gestaltungsmöglichkeiten, die Variantenvielfalt und die Variabilität in der Konstruktion der Innenseite derartiger Fassaden deutlich verbessern: Es können beispielsweise unterschiedliche Materialien und Formen von Balkenmodulen eingesetzt werden, je nach Bedarf der jeweiligen Baukonstruktion. Man ist nicht mehr auf die im Wesentlichen aus Aluminium bestehenden rein metallischen Innenprofile derartiger Rahmenteile von Befestigungsvorrichtungen beschränkt. Nichtsdestotrotz bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung eine gute und thermisch hoch isolierte Abdichtung der Wetterseite nach innen hin bei einer verbesserten Wärmedämmung insgesamt für das gesamte Gebäude an den als Kältebrücken in der Regel kritischen Stellen der Rahmenteile.
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Die Erfindung erlaubt es ferner, dass die Balkenmodule in unterschiedlicher Art und Form sowie Größe und Abmessungen ohne aufwendige Abänderungen eingesetzt werden können, so dass eine große Variabilität in der Konstruktion der Befestigungsvorrichtungen für Fassadenelemente gegeben ist. Unterschiedliche Formen, Größen oder Materialien können so leicht eingesetzt werden, ohne dass die grundsätzliche Bauweise und damit der eigentliche Herstellungsprozess der Befestigungsvorrichtung und die Montage durch den Formschluss aufwendig abgeändert werden müssen.
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Mit der so vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung wird ein Balkenmodul, d. h. ein im Wesentlichen aus einem Vollmaterial bestehendes Element wie beispielsweise ein Holzbalken oder ein Balken aus einem anderen nichtmetallischen Material, vorgesehen, das durch den Formschluss mit dem Stützabschnitt des Metallrahmens im montierten Zustand an mindestens zwei Punkten fest mit der Befestigungsvorrichtung und ihren metallischen Bestandteilen verbunden ist. Hierdurch wirkt das Balkenmodul als ein statisch mit stützendes Teil zusätzlich zu dem stützenden Metallrahmen, der dadurch eine weniger stark ausgeprägte Konstruktion und Form aufweisen muss. Die Befestigungsvorrichtung weist dennoch eine hinreichend hohe Biegefestigkeit auf und ist mit in der Wärmedämmung deutlich verbesserten Materialeigenschaften durch das nichtmetallische Balkenmodul versehen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Stützabschnitt des Metallrahmens im Wesentlichen eine L-Form im Querschnitt entsprechend einer Form und Breite des Balkenmoduls zur formentsprechenden Aufnahme an dem Metallrahmen auf. Das Balkenmodul liegt somit mindestens in zwei Ebenen flächig an den Seitenflächen des Stützabschnitts der Befestigungsvorrichtung an, so dass eine noch bessere statisch wirksame Verbindung zur Erhöhung der Stabilität der Konstruktion an den Verbindungspunkten der Fassadenelemente in zwei Richtungen, nämlich einmal in Richtung der Ebene des Fassadenelements und einmal quer zur Richtung des Fassadenelements, hin erzielt wird. Dadurch wird eine hohe Biegesteifigkeit und Verwindungsfestigkeit der Befestigungsvorrichtung mit der erfindungsgemäßen Lösung erreicht. Mit der Abstützung und flächigen Anlage des Balkenmoduls an dem L-FormAbschnitt quasi in zwei Ebenen nach innen hin und seitlich in der Richtung der Ebene des Fassadenelements wird aufgrund des Formschlusses und nur durch das einfache Aufstecken des Balkenmoduls auf die Befestigungspunkte eine erhöhte Stabilität der gesamten Konstruktion erreicht bei gleichzeitig sehr guten Wärmedämmeigenschaften. Die L-Form muss dabei keine exakte L-Form sein und kann entsprechend den Formen des jeweiligen Balkenmoduls, welches an den Befestigungspunkten angebracht wird, variieren: Die jeweilige Breite und Seitenfläche des Balkenmoduls kann dabei so berücksichtigt werden, dass eine vollständige Abdeckung nach innen hin in den Innenraum durch das Balkenmodul erreicht wird. Mit dem flächigen Anliegen in mindestens zwei Ebenen, vorzugsweise auch in einer quasi S-Form in mehreren Ebenen, kann so eine deutlich erhöhte Stabilität und Biegesteifigkeit der Befestigungsvorrichtung an den Fassadenelementen erreicht werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Balkenmodul mit formentsprechenden Ausnehmungen oder Nuten entsprechend einer Form von Haltestegen oder Fixiervorsprüngen der Befestigungspunkte an dem Metallrahmen bzw. an dem Stützabschnitt des Metallrahmens zum Aufschieben oder Aufstecken des Balkenmoduls versehen. Die Ausnehmungen oder Nuten, welche beispielsweise in einem Holzbalken durch Fräsen leicht eingearbeitet werden können, sind im Wesentlichen über die gesamte Längserstreckung des jeweiligen Balkenmoduls vorgesehen und in einer Form entsprechend zu jeweiligen Haltestegen oder Fixiervorsprüngen der Vorsprünge oder Befestigungspunkte an dem Metallrahmen. Damit kann durch einfaches Aufschieben der Balkenmodule eine formschlüssige und flächenbündige Anbringung der Module an dem Stützabschnitt der Metallrahmen erfolgen. Die Herstellung ist damit relativ einfach und wenig kostenintensiv und kann leicht auch entfernt von der Einbaustelle in einem Fertigungsprozess vorgefertigt werden. Nicht zuletzt ist auch eine Wiederverwertung der Einzelelemente für ein Recycling gut möglich, da die sortenfreie Entsorgung von verschiedenen Materialien durch einfaches Entfernen der Balkenmodule von den metallischen Rahmenteilen ermöglich ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Balkenmodul im Wesentlichen eine L-Form im Querschnitt auf mit einem an der Fassadeninnenseite den Metallrahmen überdeckenden L-Schenkel. Auf diese Weise kann das Balkenmodul auf mehreren Ebenen und in mehreren Richtungen die Metallrahmen vollständig zur Innenseite der Fassade (Gebäudeinnenseite) hin überdecken. Damit ist die metallische Grundkonstruktion der Befestigungsvorrichtung von innen her nicht mehr unbedingt sichtbar. Die Überdeckung mit den Balkenmodulen hat ferner den Vorteil, dass quasi auf mehreren Ebenen und in mehreren Richtungen senkrecht und längs zur Fassadenebene die Anliegeflächen zwischen dem Balkenmodul und dem Metallrahmen bereitgestellt werden, was wiederum die Steifigkeit, Biegefestigkeit und Verwindungssteifigkeit der zusammengesetzten Befestigungsvorrichtung erhöht. Die Befestigungsvorrichtung ist damit noch stabiler als bisher trotz der deutlich verbesserten Werte hinsichtlich einer Wärmedämmung, Nachhaltigkeit (CO2-Neutralität) und der Möglichkeit von Recycling der einzelnen sortenfreien Elemente.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Balkenmodul ein Holzbalken oder ein Balken aus einem Holzwerkstoff, insbesondere einem Holzverbundwerkstoff. Das Balkenmodul kann somit vorteilhafterweise aus einem Holzbalken beispielsweise aus Vollholz gebildet sein oder aus einem durch Holzschichten oder Holzspäne realisierten Material, wie z. B. Spanplatten, MDF oder ähnlichem. Das Balkenmodul kann ebenso ein Holzverbundwerkstoff sein, bei welchem mehrere Holzschichten oder Holzstäbe miteinander verleimt sind, um die Langlebigkeit des Balkenmoduls zu gewährleisten. Auch können Holzmaterialien mit beispielsweise Kunststoffteilen als Verbundwerkstoff verwendet werden. Ein so gebildetes Balkenmodul hat die Vorteile eines Holzwerkstoffs, insbesondere eines deutlich verbesserten Wärmedämmwerts, einer Nachhaltigkeit in der Herstellung, einer leichten Verarbeitbarkeit für die Herstellung des Verbunds mit den Metallrahmen und einer Leichtigkeit insgesamt im Vergleich zu anderen Werkstoffen wie beispielsweise metallischen Werkstoffen. Die Verwendung von verschiedenartigen Materialien wie beispielsweise Holz für das Balkenmodul hat ferner den Vorteil, dass hinsichtlich der Gestaltung des Innenraums weitere Möglichkeiten und Freiheiten in der Konstruktion geboten werden. Auch lassen sich unterschiedliche Räume mit unterschiedlich gestalteten Befestigungsvorrichtungen und unterschiedlich gebildeten Balkenmodulen leicht hierdurch realisieren, da durch einfaches Aufstecken der Balkenmodule ein Austausch einzelner Elemente problemlos zu bewerkstelligen ist. Es wird somit eine vollständige Modulkonstruktion für die Fassadenmontage bereitgestellt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Balkenmodul in einem Abstand zu einer wetterseitigen Dichtung der Befestigungsvorrichtung in Richtung zur Fassadenaußenseite angeordnet. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass das Balkenmodul nicht mit den Einflüssen des Wetters wie Nässe, Kälte oder Hitze von außen her direkt in Kontakt gelangt. Die Außenseite der Fassade und der Befestigungsvorrichtung für die Fassade ist im Wesentlichen durch wetterunkritische Teile, nämlich das Fassadenhalteelement, ein L-förmiges, in der Wärmeleitung reduziertes Halteelement aus Kunststoff und die Glaselemente selbst als Fassadenelemente, realisiert. Das statisch wirksame Balkenmodul selbst, welches ein Holzmodul sein kann, ist jedoch in einem Abstand von der Dichtung nach außen hin zwischen diesen Elementen und der Innenseite der Gebäude angeordnet, so dass keinerlei nachteilige Beeinträchtigungen durch Feuchte, Nässe oder Wetterbedingungen hier an dem Balkenmodul entstehen können.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Balkenmodul durch einen Abschnitt in Form einer Hohlkammer des Metallrahmens in einem Abstand zu dem Fassadenelement selbst angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass gegebenenfalls an der Innenseite, häufig am Rand derartiger Fensterfassaden auftretende Kondenswasser nicht an das Balkenmodul herandringen können. Das Balkenmodul ist so sicher vor einer Durchnässung oder Feuchtigkeitsbildung und damit Beschädigung an diesen für die Wärmedämmung von Glasfassaden kritischen Bereichen geschützt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Balkenmodul im Wesentlichen direkt angrenzend zu dem Fassadenelement oder zu einer Dichtung des Fassadenelements angeordnet. Mit solch einer Ausgestaltung kann die Konstruktion des Metallrahmens vollständig zu der Innenseite hin von dem Balkenmodul überdeckt werden. Dadurch ergeben sich größere statisch wirksame Flächen der formschlüssigen Anbindung zwischen Fassadenelement und dem Balkenmodul, und zwar in mehreren Ebenen. Hierdurch wird die Stabilität und Biegesteifigkeit der gesamten Befestigungsvorrichtung weiter erhöht. Ferner ist so an der Innenseite lediglich das Balkenmodul selbst als Sichtelement erkennbar, und die darunterliegende Konstruktion des Metallrahmens ist von dem Balkenmodul vollständig abgedeckt. Die Materialwahl für einen Innenausbau ist dadurch vergrößert.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens einer der zum Formschluss dienenden Befestigungspunkte der Befestigungsvorrichtung in Form einer Art Schwalbenschwanzverbindung realisiert. Die Schwalbenschwanzverbindung kann beispielsweise in der Form realisiert werden, dass in dem Stützabschnitt des Metallrahmens ein konisch nach außen hin erweiterter Vorsprungssteg vorhanden ist und dass in dem Balkenmodul eine entsprechende konisch nach innen hin erweiterte Nut eingefräst ist. Dadurch lässt sich das Balkenmodul einfach durch Aufstecken fixieren, und mit einem solchen Befestigungspunkt in Form einer Schwalbenschwanzverbindung wird nicht nur eine Fixierung in einer Richtung (senkrecht zur Ebene des Fassadenelements), sondern quasi in zwei Richtungen erreicht, nämlich auch in einer Richtung parallel zur Ebene des Fassadenelements erreicht. Die Schwalbenschwanzverbindung erhöht damit die Stabilität der Verbindung und die Stabilität der Befestigungsvorrichtung insgesamt im Hinblick auf die Biegesteifigkeit, welche für derartige Fassadenelemente ein essentieller Punkt ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens einer der zum Formschluss dienenden Befestigungspunkte in Form einer Nut-/Federverbindung realisiert. Diese Form einer Verbindung für den Formschluss zwischen dem Balkenmodul und dem Metallrahmen hat den Vorteil, dass durch einfaches Einfräsen einer geradlinigen Nut über die gesamte Längserstreckung des Balkenmoduls hinweg und durch das Vorsehen eines einfachen vorragenden geradlinigen Stegs an dem Stützabschnitt des Metallrahmens eine sichere Steckverbindung durch Aufstecken oder Einschieben erreicht wird. Der Formschluss kann so mit relativ einfachen Mitteln gewährleistet werden. Die beiden Befestigungspunkte können auch alternative Ausgestaltungen hinsichtlich eines Formschlusses aufweisen, solange sie eine formschlüssige Verbindung und Fixierung zur Erhöhung der Biegesteifigkeit ermöglichen. Es ist beispielsweise auch möglich, anstatt einer Schwalbenschwanzverbindung eine zweiseitig angeordnete Feder-/Nutverbindung zu realisieren. Umgekehrt ist es auch möglich, andere Formen der Verbindung zu realisieren, die eine feste Fixierung des Balkenmoduls erlauben. So sind beispielsweise auch schräg zu einer Längsrichtung des Stützabschnitts verlaufende Stege und entsprechende schräg verlaufende Nuten in dem Balkenmodul denkbar, um eine Abstützung in zwei Richtungen zu erreichen, ohne konische Formen (Schwalbenschwanz) zu erfordern.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Fassadenelement eine Mehrfachglas-Isolierverglasung mit mindestens zwei, vorzugsweise drei Glasscheiben. Der Isoliereffekt der Fassadenelemente wird dadurch weiter erhöht. Die Befestigungsvorrichtung für das Fassadenelement weist zusammen mit der hohen Wärmedämmeigenschaft der Verglasung insgesamt einen verbesserten Wärmedämmwert auf, so dass es insbesondere in den kritischen Eckbereichen der Rahmenteile, die aufgrund des Metalls eine normalerweise niedrigere Temperatur als die Kunststoffteile oder Dichtungen aufweisen, nicht zu kritischen Bereichen mit Nässe, Kondenswasser etc. kommt. Das Fassadenelement kann anstatt einer Mehrfachisolierverglasung auch andere Elemente umfassen, die an Fassaden angebracht werden, beispielsweise Metall oder Steinplatten, Einzelelemente oder ähnliches. Auch bei derartigen Elementen hat die Befestigungsvorrichtung gemäß der Erfindung den Vorteil, dass sie aufgrund des Balkenmoduls an der Innenseite der Befestigungsvorrichtung einen deutlich besseren Wärmedämmwert aufweist als herkömmliche andere derartige Befestigungsvorrichtungen mit einer Rahmenkonstruktion aus im Wesentlichen metallischen Elementen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht das L-förmige Halteelement an der Außenseite der Befestigungsvorrichtung aus einem Kunststoff oder einem Kunststoffverbundmaterial und ist an dem Metallrahmen über im Inneren des Halteelements versenkbare Schrauben lösbar befestigt. Hiermit werden der Aufbau und die Montage der Befestigungsvorrichtungen und Fassadenelemente deutlich erleichtert. Die Fassadenelemente können zusammen mit dem Balkenmodul, dem Metallrahmen und dem Fassadenelement (Verglasung) in einer Fabrik vorgefertigt werden und an Ort und Stelle leicht über die Halteelemente dann fixiert werden. Damit lässt sich eine vollständig automatisierte Vorfertigung realisieren, die zu deutlich geringeren Kosten führt als ein Aufbau der einzelnen Elemente, Stützelemente, Fassadenelemente, Dichtungselemente und Halteelemente etc. vor Ort.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind am Balkenmodul oder am Stützabschnitt des Metallrahmens zur Innenseite der Befestigungsvorrichtung hin abdichtende Dichtungen vorgesehen. Die Dichtungen verhindern zum einen das Eindringen von Staub, Nässe oder dergleichen. Zum anderen ermöglichen die Dichtungen das Stützen und Abfedern von Vibrationen oder Bewegungen zwischen den einzelnen Elementen der Befestigungsvorrichtungen auf der Innenseite, insbesondere im Zusammenwirken mit dem Balkenmodul. Auch verhindern sie weiter ein Eindringen von Kälte in das Gebäudeinnere.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen dem Metallrahmen und dem Fassadenelement Halteklammern aus Metall oder einem Federstahl vorgesehen, welche einen ersten Schenkel zum Übergreifen des Fassadenelements an seiner Vorderseite oder Außenseite aufweisen und einen zweiten Schenkel zum In-Eingriff-Stehen mit oder zum Anlegen an den Halteabschnitt des Metallrahmens aufweisen. Die so gebildeten Halteklammern dienen einer Abfederung und Sicherung der Befestigungsvorrichtung an den Fassadenelementen. Damit werden die manchmal sehr hohen Druckkräfte, Seitenkräfte und Bewegungen der Einzelelemente einer Fassade der Gebäude aufgefangen und effektiv durch die Elastizität der Halteklammern abgefedert. Dadurch weist die Befestigungsvorrichtung eine noch sicherere Festigkeit, eine hohe Stabilität und Biegesteifigkeit auf bei dennoch einer bestmöglichen Abfederung von auftretenden Kräften und Bewegungen der Konstruktionselemente. Die Halteklammern sind eine Art statisch wirksames Bindeglied vom Fassadenelement zur Haltekonstruktion. Durch die so verbesserte mechanische Sicherung wird die Absturzsicherheit der Glaspaneele garantiert.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Merkmale und Aspekte der Erfindung werden im Folgenden mehr im Detail anhand von mehreren Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen zur Veranschaulichung möglicher Realisierungen der Erfindung beschrieben werden. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung mit Balkenmodul am Beispiel einer Dreifachverglasung als Fassadenelement;
- 2 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung mit Balkenmodul und Dreifachverglasung; und
- 3 eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung mit Balkenmodul und Dreifachverglasung.
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In 1 bis 3 sind verschiedene Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtungen 10 für Fassadenelemente 2 im Bereich von Glasfassaden oder anderen Fassadenteilen für Gebäude dargestellt. Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel in einer Querschnittsansicht, wobei sich die beiden anderen Ausführungsbeispiele der 2 und 3 nur in einigen Konstruktionsdetails unterscheiden, so dass die Beschreibung der Ausführungsbeispiele mit Ausnahme der Unterschiede gemeinsam anhand der gleichen Bezugszeichen der Elemente erfolgt. Die Befestigungsvorrichtung 10 dient zur Montage und Anbringung von Fassadenelementen 2 mit einem Metallrahmen 1. Die Fassadenelemente 2 sind vorzugsweise Glasfassadenelemente, wie z. B. mit der Dreifachverglasung einer festen Isolierverglasung mit drei Glasscheiben 3 auf der rechten Seite in 1 bis 3 eingezeichnet. Die Befestigungsvorrichtung 10 dient jedoch zur Befestigung und Montage von verschiedenartigen Fassadenelementen 2 und kann beispielsweise auch für die Befestigung von nichtfixierten Fensterelementen 20 zum Öffnen oder anderen plattenförmigen Fassadenelementen 2 als Glasfassaden dienen. Die Befestigungsvorrichtung 10 gemäß der Erfindung umfasst im Wesentlichen einen Metallrahmen 1, welcher aus einem an der Seite des Fassadenelements 2 vorgesehenen Fassadenhalteabschnitt 12 in Form von mindestens einem oder mehreren Hohlkammern 14 eines Metallprofils realisiert ist. Der Metallrahmen 1 ist ferner auf der Innenseite des Gebäudes, d. h. auf der nach innen weisenden Seite ausgehend von dem Fassadenelement 2, mit einem Stützabschnitt 13 gebildet, welcher für die Halterung und Stabilität der Befestigungsvorrichtung 10 zusammen mit einem Balkenmodul 4 im eingebauten Zustand dient. Derartige Befestigungsvorrichtungen 10 werden beispielsweise an Rahmen einer Rohbaukonstruktion oder an dem Rohbau selbst von Gebäuden montiert und dienen vorzugsweise zur großflächigen Ausbildung der gesamten Außenfassade zum Schutz gegenüber der Wetterseite des Gebäudes.
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Die Befestigungsvorrichtung 10 nach der Erfindung ist mit einem an dem Metallrahmen 1 angebrachten, im Wesentlichen L-förmigen Halteelement 5 versehen, das über Schrauben 11 an dem Fassadenhalteabschnitt 12 des Metallrahmens 1 lösbar befestigt werden kann, wobei ein Schenkel des L-förmigen Halteelements 5 nach außen hin das Fassadenelement 2, bei diesen Beispielen eine Glasfassade, haltend übergreift. Die Befestigungsvorrichtung 10 umfasst ferner verschiedene Dichtungen auf Seiten der Halterung des Fassadenelements 2 sowie eine auf der Wetterseite im Innenbereich der Befestigungsvorrichtung 10 vorgesehene stegartige Dichtung 6. Ferner ist eine Dichtung 9 an der nach innen weisenden Seite am Ende des Stützabschnitts 13 des Metallrahmens angebracht. Die Dichtung 6 dient einem Abdichten nach außen hin, damit keine Feuchtigkeit in das Innere der Befestigungsvorrichtung und das Gebäude eindringen kann. Die an der Innenseite am Ende des Stützabschnitts 13 vorgesehenen fakultativen Dichtungen 9 dienen zum Abdichten gegenüber Schmutz, Staub und dergleichen. Erfindungsgemäß ist die Befestigungsvorrichtung 10 an dem Stützabschnitt mit einem über Formschluss an dem Stützabschnitt 13 befestigten Balkenmodul 4 versehen. Das Balkenmodul 4 ist vorzugsweise ein Balkenmodul 4 aus Holz oder einem Holzwerkstoff, kann jedoch auch andere, nichtmetallische Werkstoffe beinhalten.
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Das Balkenmodul 4 ist erfindungsgemäß über einen Formschluss an mindestens zwei Befestigungspunkten 7, 8 mit dem Stützabschnitt 13 des Metallrahmens 1 verbunden, d. h. durch die formentsprechenden Elemente und Ausnehmungen an dem Balkenmodul 4 an den jeweiligen Befestigungspunkten 7, 8 ist das Balkenmodul durch einfaches Aufschieben oder Aufstecken auf den Metallrahmen 1 montiert. Der Formschluss ist derart gewährleistet, dass das Balkenmodul 4 ferner an den Flächen des im Wesentlichen L-förmigen Stützabschnitts 13 in entsprechender Form und Ausgestaltung in zwei zueinander senkrechten Ebenen anliegt. Wie es in 1 bis 3 zu erkennen ist, ist das Balkenmodul 4 bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls im Wesentlichen L-förmig gebildet, so dass es an dem Endabschnitt an der Innenseite des Fassadenelements 2 den Metallrahmen 1 leicht übergreift. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 ist das Balkenmodul 4 ferner so gebildet, dass es auch in Richtung zu dem Fassadenelement 2 hin in Form der drei Glasscheiben 3 bis an die Glasscheiben 3 bzw. eine Dichtung von ihnen heranragt - also quasi eine Doppel-L-Form zum flächigen Formschluss aufweist. Damit wird noch eine größere Fläche des Formschlusses zwischen dem Balkenmodul 4 und dem Metallrahmen 1 und damit eine höhere statische Wirksamkeit des Balkenmoduls 4 erreicht.
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Während der Metallrahmen 1 aus einem metallischen Werkstoff wie beispielsweise Aluminium im Strangpressverfahren hergestellt ist, wird die zusätzliche Stabilität und Biegesteifigkeit der Befestigungsvorrichtung 10 mit einem über Formschluss angebrachten Balkenmodul 4 aus einem nichtmetallischen Werkstoff erreicht. Erfindungsgemäß ist damit eine bessere Wärmedämmeigenschaft erreichbar bei dennoch ausreichend hoher Biegefestigkeit, die für derartige Fassadenelemente oder Befestigungsvorrichtungen 10 ein wesentlicher Faktor ist. Die Biegesteifigkeit ist gewährleistet, indem das Balkenmodul 4 mit dem Stützabschnitt 13 des Metallrahmens 1 formschlüssig an mindestens zwei voneinander in einem Abstand vorgesehenen Befestigungspunkten 7, 8 jeweils montiert ist. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen der 1 bis 3 ist der Befestigungspunkt 7 mit einem Formschluss nach Art einer Schwalbenschwanzverbindung realisiert, indem an dem Metallrahmen 1 ein nach außen sich erweiternder Haltesteg (1) oder ein konisch erweiterter Haltesteg aus Vollmaterial (2 und 3) und am Balkenmodul 4 eine in der Form entsprechende Nut vorgesehen sind. An dem Befestigungspunkt 8 zwischen dem Balkenmodul 4 und dem Stützabschnitt 13 des Metallrahmens 1 ist bei den gezeigten Ausführungsbeispielen eine einfache Feder-/Nutverbindung vorgesehen. Diese kann dadurch hergestellt werden, dass in dem Balkenmodul 4 eine sich über die gesamte Länge hin erstreckende durchgängige Nut entsprechend der Form und Abmessung des vorstehenden Stegs am Befestigungspunkt 8 des Metallrahmens 1 ausgearbeitet wird.
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Die Formen und die Art von verschiedenen möglichen Formschlussverbindungen an den Befestigungspunkten 7, 8 können jedoch erfindungsgemäß variieren. Auch können mehr als zwei Befestigungspunkte 7, 8 zwischen dem Metallrahmen 1 und dem Balkenmodul 4 vorgesehen werden, solange die Verbindung und Montage über einen Formschluss erfolgt. Die Balkenmodule 4 sind beispielsweise als Holzelemente realisiert, so dass sie eine hohe Nachhaltigkeit, CO2-Neutralität und sehr gute Wärmedämmeigenschaften zusätzlich zu der Wärmedämmung durch das aus nichtwärmeleitendem Material hergestellte L-förmige Halteelement 5 für die Befestigungsvorrichtung 10 insgesamt bieten. Auch auf der Gebäudeinnenseite ist damit ein verbesserter Wärmedämmwert erzielbar, wie es bisher bei rein metallischen derartigen Rahmen 1 von Befestigungsvorrichtungen 10 nicht möglich war.
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Nicht zuletzt bietet die Erfindung weitere Vorteile hinsichtlich der verbesserten Recyclingfähigkeit. Durch die Kombination mit sortenreinen Materialien, wie z. B. Holz für das Balkenmodul 4 und Aluminium für den Metallrahmen 1, können die Einzelteile der Befestigungsvorrichtung 10 bei der Entsorgung ohne großen Aufwand leicht umweltschonend wiederverwertet werden. Die Nachhaltigkeit bei der Verwendung von Holz als Material für das Balkenmodul 4 ist darüber hinaus sehr hoch, und eine CO2-Neutralität, die auch im Baugewerbe immer mehr von Relevanz ist, kann deutlich verbessert werden. Die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung weist dennoch die für derartige Glasfassaden notwendigen Festigkeitswerte, insbesondere eine hohe Verwindungssteifigkeit und Biegefestigkeit, auf. Mit den Festigkeitswerten kombiniert von dem Balkenmodul 4 und dem Metallrahmen 1 werden vergleichbare Festigkeitswerte bei nur leicht größeren Abmessungen erzielt wie mit rein metallischen derartigen Befestigungsvorrichtungen. Dies wird insbesondere erfindungsgemäß dadurch erzielt, dass mit einem Formschluss die Balkenmodule 4 an dem Metallrahmen 1 derart angebracht sind, dass die Balkenmodule 4 selbst auch statisch mit wirksam sind aufgrund der Formschlussverbindung an den beiden Befestigungspunkten 7, 8.
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Die Balkenmodule 4 müssen auch nicht über andere aufwendige separate Befestigungselemente, wie z. B. Schrauben oder Verklebungen, an dem Metallrahmen 1 montiert werden. Die Verwendung von Schrauben als Befestigungsmittel würde ohnehin zu einer unerwünschten Schwächung des Materials und des Kerns der Balkenmodule 4 führen, die wiederum schlecht sind für eine Montage von beispielsweise vergleichsweise dünnen Holzelementen als Balkenmodule 4. Dadurch sind erfindungsgemäß neben der Statik auch die Gestaltungsmöglichkeiten für die Innenräume derartiger Gebäude deutlich erhöht. Unterschiedliche Formen von Balkenmodulen können je nach Bedarf eingesetzt werden, ohne von innen her Befestigungsmittel wie Schrauben einzusetzen, um beispielsweise eine Holzinnenausstattung der Gebäude zu realisieren. Dabei kann wie bei dem Beispiel der 3 das in Holzform ausgebildete Balkenmodul 4 auch vollständig den Metallrahmen 1 an der Innenseite bis angrenzend zu dem Fassadenelement 2 überdecken. Dadurch wird der Metallteil des Metallrahmens 1 quasi vollständig von innen her abgedeckt und ist damit unsichtbar. Nicht zuletzt können auch weitere Anbringungen von Elementen an den Balkenmodulen 4 erfolgen, die bei bisherigen aus reinem Metall bestehenden Befestigungsvorrichtungen 10 so nicht leicht möglich waren. Beispielsweise können an der Innenseite an dem Balkenmodul 4 weitere Funktionen und Bauteile oder Elemente leicht mit angebracht werden, ohne aufwendige Verschraubungen oder dergleichen zu erfordern.
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Die Herstellung der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung 10 erfolgt durch einfaches Ausfräsen von in der Form zu den Befestigungspunkten 7, 8 entsprechenden Nuten in dem Balkenmodul 4 und durch Strangpressen oder Stranggießen von beispielsweise aus Aluminium bestehenden Metallprofilen für den Metallrahmen 1 in entsprechender Form der Formschlussverbindungselemente an den Befestigungspunkten 7, 8. Anschließend kann das Balkenmodul 4 in entsprechender Länge zu dem Metallrahmen 1 einfach durch Aufschieben an der Befestigungsvorrichtung 10 fest montiert werden und ist direkt einsatzbereit und statisch wirksam in dem fertiggestellten Gebäude. Die Befestigungsvorrichtungen 10 gemäß der Erfindung lassen sich so sehr gut auch in Serie in einem Herstellungsprozess vorbereiten und müssen an Ort und Stelle dann nur noch auf herkömmliche Art und Weise aufgebaut werden, nämlich durch die Montage und Fixierung an einem Rahmen der Rohbaukonstruktion oder an dem Rohbau des Gebäudes selbst.
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Nach den Ausführungsbeispielen der 1 und der 2 ist das Balkenmodul 4 in einem Abstand zu der Innenseite des Fassadenelements 2 durch einen Abschnitt des Fassadenhalteabschnitts 12 in Form einer Hohlkammer 14 angeordnet. Durch diese Beabstandung kann vermieden werden, dass etwaige Restfeuchte, welche an den Eckbereichen von Glasfassaden von Fassadenelementen 2 häufig auftritt, an die beispielsweise in Holzform realisierten Balkenmodule 4 herangelangt. Dadurch wird eine langfristige Haltbarkeit und Festigkeit des Materials der Balkenmodule 4 gewährleistet. Die Balkenmodule 4 können alternativ auch aus anderen Materialien als Holz oder Holzverbundwerkstoffen hergestellt werden: Beispielsweise können Balken aus Kunststoff, Stein, Glas oder anderen Recycling-Produkten verwendet werden, um je nach Bedarf die Innengestaltung des Gebäudes zu variieren. Vorzugsweise sind die Balkenmodul 4 jedoch aus einem Material mit einer besseren Wärmedämmeigenschaft im Vergleich zu Metall und sind beispielsweise aus einem Kunststoff oder aus Holz, beispielsweise Vollholz, realisiert. Derartige Balkenmodule 4 lassen sich leicht an den Stützabschnitten 13 der Metallrahmen 1 durch Formschluss mit entsprechenden Nut-/Federverbindungen, Schwalbenschwanzverbindungen oder anderen formschlüssigen Verbindungsmethoden anbringen. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist ferner eine Halteklammer 15 an dem Fassadenhalteabschnitt 12 des Metallrahmens 1 auf der Seite des Fassadenelements 2 angebracht, wobei letzteres von der Halteklammer 15 außen übergriffen wird und eine Federwirkung an einer Seite des Metallrahmens 1 bzw. des Halteelements 5 bietet. Die Halteklammern 15 weisen eine leicht geknickte V-Form auf uns sind z. B. als Edelstahl-Blattfedern realisiert. Dadurch lassen sich die Kräfte auch bei starken Windböen oder ähnlichem besser auffangen, und die Festigkeit und Stabilität der Befestigungsvorrichtung 10 ist weiter erhöht. Auch ist eine Absturzsicherheit der Fassadenteile durch diese zusätzliche mechanische Sicherung gewährleistet.
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Das im Querschnitt im Wesentlichen L-förmige Halteelement 5, welches an der Außenseite des Fassadenelements 2 an dem Metallrahmen 1 mit versenkten Schrauben 11 angebracht wird, besteht vorzugsweise aus Kunststoff. Kunststoff hat eine geringere Wärmeleitfähigkeit als Metall, so dass hier auch weiter die Entstehung von Kältebrücken verhindert wird und eine noch bessere Wärmedämmeigenschaft auch an dem Bereich der Befestigungsvorrichtung 10 geboten werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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