18 / 60
TECHNIK
|
Fachbeitrag
18
FASSADE 1/2018
Der Preis guter U
f
-Werte
Bimetall-Effekt bei wärmegedämmten Fenstern, Türen und Fassaden
Von Dipl.-Ing. Ralf Rache
Als Folge der guten U
f
-Werte der heutigen schubfesten Metall-Kunststoff-Verbundprofile mit
Werten um 0,8 W/m²K ergeben sich große Temperaturunterschiede der Profilschalen; diese führen
zu thermischen Verformungen. Diese Verformungen müssen schadensfrei aufgenommen werden.
Herausforderungen betreffen insbesondere die Themen Trennwandanschlüsse, Funktionalität
öffenbarer Bauteile und Baukörperanschlüsse. Der Beitrag gibt einen Überblick.
Die in der Branche – trotz gleichartiger
Materialität von Innen- und Außenscha-
le – „Bimetall-Effekt“ genannte Verformung
beschreibt die Biegung eines gedämmten
Metallprofils bei unterschiedlichen ther-
mischen Ausdehnungen der beiden Profil-
schalen. Entgegen dem originären Bimetall-
Effekt resultiert die Abweichung der Län-
genänderung nicht aus unterschiedlichen
Wärmeausdehnungskoeffizienten
zweier
Metalle, sondern primär aus der Dämmung
der schubfesten Dämmstege. Zur Abschät-
zung der thermischen Verformung eines
schubfesten Metall-Kunststoff-Verbundpro-
fils wird die Formel des thermisch belaste-
ten homogenen Ein-Feldträgers aus dem
Bereich der Statik (siehe Schneider Bauta-
bellen, WernerVerlag) empfohlen. (Bild 1)
Ein exaktes Berechnungsverfahren steht ge-
mäß Richtlinie für den Nachweis der Stand-
sicherheit von Metall-Kunststoff-Verbund-
profilen des DIBT von 1986 und den Bei-
trägen von Professor Dipl.-Ing. Feldmeier
und Dipl.-Ing Schmidt im Heft „Fenster
Bild 1: Beispiel: Aluminium-Fensterkämpfer aus einem Metall-Kunststoff-Verbundprofil.
Bilder 2a und 2b: Richtige Thermische Lagerung eines Lochfensters.
und sonstige Horizontallasten). Hinter und vor dem Fenster entstehe
die von den Anschluss-Gewerken aufgenommen werden müssen.
Richtige Thermische Lagerung eines Lochfensters.
Die Freiheitsgrade der Verankerungen in Fensterebene
Horizontales Festlager
Horizontal und vertikales Loslager
Vertikales Festlager
Horizontal und vertikales Festlagerlager
Bei der heutigen Verankerungstechnik von einfachen Fensterrahme
5.1.1.2) entstehen durch die konstruktiv notwendigen Anker dyna
lassen sich in diesem Fall einfach mit der umgestellten statischen F
eines Einfeldträgers mit Einzellast abschätzen. Im vorliegende
Trägheitsmoment des Metallverbundprofiles 50 cm³; Stützweite
Verformung f = 0,98 cm; E-modul Aluminium 7000 kN/cm².
„Bimetall-Effekt“ bei wärmegedämmten Fenstern, Türen und Fassaden
Der Preis der guten U
F
-Werte!
Als Folge der guten U
F
-Werte der heutigen schubfesten Metall-Kunststoff-Verbundprofile mit
Werten um 0,8 W/m²K ergeben sich große Temperaturunterschiede der Profilschalen; diese
führen zu thermischen V rformungen. Diese Verformungen müssen schadensfrei
aufgenommen werden. Herausforderungen betreffen insbesondere die Themen
Trennwandanschlüsse, Funktionalität öffenbarer Bauteile und Baukörperanschlüsse.
Die in der Branche, trotz gleichartiger Materialität von Innen- und Außenschale, „Bimetall-
Effekt“ genannte Verformung, beschreibt die Biegung eines gedämmten Metallprofils bei
unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen der beiden Profilschalen. Entgegen dem
originären Bimetall-Effekt resultiert die Abweichung der Längenänderung nicht aus
unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zweier Metalle, sondern primär aus der
Dämmung der schubfesten Dämmstege.
Zur
Abschätzung
der thermischen Verformung eines schubfesten Metall-Kunststoff-
Verbundprofils wird die Formel des thermisch belasteten homogenen Ein-Feldträgers aus dem
Bereich der Statik (siehe Schneider Bautabellen Werner Verlag) empfohlen.
Beispiel:
Aluminium-Fensterkämpfer aus einem Metall-
Kunststoff-Verbundprofil.
Stützweite
ൌ
=267 cm
Profiltiefe
ൌ
=7,6 cm
Wärmeausdehnungskoeffizient Aluminium
ൌ
αT
=0,000024 1/K
Temperatur Differenz nach EN 14024
ൌ ∆
= 35 K
f
(cm)
=
267
2
x 0,000024 x 35
8 x 7,6
= 0,98 cm
Ein exaktes Berechnungsverfahren steht gemäß Richtlinie für den Nachweis der Standsicherheit
von Metall-Kunststoff-Verbundprofilen des DIBT von 1986 und den Beiträgen von Professor Dipl.-
Ing. Feldmeier und Dipl.-Ing Schmidt im Heft „Fenster und Fassade“ aus 1987 zur Verfügung.
Erste Versuche deuten jedoch darauf hin, dass die oben genannte Abschätzung für die
konstruktive Dimensionierung einer Vielzahl von Profil-Geometrien hinreichend ist.
Zwängungsfreie Lagerung von Fenstern
Es ist eine klare Lagerung der Fenster mit Fest- und Loslagern auszubilden. Zwischen-
Verankerungen zur Aufnahme von thermischen Zusatzlasten sind zu vermeiden, da die dabei
entstehenden Zwängungen Knackgeräusche verursachen können. Die thermischen
Verformungen müssen gegebenenfalls durch tiefere R ndprofile r duziert werden. Bei der
Ausbildung der Anschlussfugen sind zu den Toleranzen und Dilatationen in Fensterebene auch
die dynamischen Verformungen quer zur Fensterebene zu beachten. (Bimetall-Effekte; Wind
f
(cm)
=
L² x αT x ∆T 8 x D