Sichere Befestigung von Holzfassaden

Sichere Befestigung von Holzfassaden

Holzfassaden bieten zahlreiche Vorteile, wie eine natürliche Optik, eine große Gestaltungsvielfalt, ökologische Aspekte und sie ermöglichen mithilfe einer Dämmung einen zeitgemäßen Wärmeschutz. Eine Holzbekleidung lässt sich dabei gut mit einer Wärmedämmung kombinieren, zum Beispiel als Teil einer vorgehängten hinterlüfteten Fassade (VHF). Zudem kann eine gezielte Anwendung des Werkstoffs sowohl das ganze Gebäude als auch einzelne Teile bekleiden und so natürliche Akzente setzen. Die richtige Konstruktion, Ausführung und Pflege vorausgesetzt, müssen bei Holzfassaden keine Abstriche bei Langlebigkeit, Widerstandsfähigkeit und Sicherheit gemacht werden. Besonders wichtig ist dabei die sichere Befestigung.

Fassadenbau als sicherheitsrelevante Anwendung

Obwohl die Holzfassade eines Hauses kein tragendes Bauteil im klassischen Sinne ist und somit nicht zur Standsicherheit des Gebäudes beiträgt, ist ihre Konstruktion und Verankerung dennoch ein sicherheitsrelevantes Thema: Versagt die Befestigung der Fassade auch nur in Teilen, können Menschen in Gefahr geraten und erhebliche wirtschaftliche Folgen entstehen. Daher muss sowohl die Konstruktion einer Holzfassade als auch ihre Verankerung in Beton oder Mauerwerk statisch bemessen und nachgewiesen werden. Für die Befestigung von Fassaden dürfen nur Dübel verwendet werden, deren Eignung durch die ETA (Europäisch Technische Bewertung) oder bauaufsichtliche Zulassung (abZ) oder Bauartgenehmigung (aBG) nachgewiesen ist. Alternativ kann die Verankerung der Unterkonstruktion durch eine Zustimmung im Einzelfall (Z.i.E) geregelt werden.

  • Befestigung Holzfassade Bild 1

    Beim Besucher- und Informationszentrum (BIZ) des Nationalparks Schwarzwald sichern fischer Langschaftdübel SXR und Power-Fast Holzbauschrauben die Fassade an den Gebäudeteilen E und F. Quelle: Fischer

  • Befestigung Holzfassade Bild 2

    Auf den Balkonen und Terrassen des neuen Wohnhauses Äril in der schwedischen Hauptstadt Stockholm kommen Holzdielen in skandinavischen Rottönen an der Fassade zum Einsatz.. Quelle: Fischer

Der Baustoff als wichtiger Faktor

Konstruktiv ist es vorteilhaft und heutzutage gängig, die Fassadenbekleidung über eine Unterkonstruktion im Traggrund zu verankern. Vor der Montage gilt es, den Verankerungsgrund zu bestimmen, um die richtige Auswahl von Befestigungsmittel und Bohrverfahren zu treffen. Neben der Art des Baustoffs spielt auch seine Struktur und Festigkeit eine wichtige Rolle bei der Dübelauswahl. So ist Normalbeton beispielsweise ein sehr guter Verankerungsgrund zur Lasteinleitung, da er ein geregelter Baustoff mit genau definierten Eigenschaften ist.

Mauerwerk ist ein Verbundwerkstoff aus Steinen und Mörtel. Die wichtigsten Gruppen sind: Vollsteine mit dichtem Gefüge (z.B. Kalksand-Vollstein, Vollziegel), Vollsteine mit porigem Gefüge (z.B. Porenbeton und Leichtbeton-Vollstein), Lochsteine mit dichtem Gefüge (z.B. Kalksand-Lochsteine), Lochsteine mit porigem Gefüge (z.B. Leichtbeton-Hohlblockstein) und Hochlochziegel (wie z.B. Porotonsteine). Vollbaustoffe, wie etwa Naturstein, Vollziegel oder Kalksandvollstein, haben keine Hohlräume und können bereits bei geringen Verankerungstiefen hohe Lasten abtragen.

Leichtbetonvollstein oder auch Porenbeton weisen dahingegen viele Poren oder Hohlräume auf. Sie haben eine eher kleinere Druckfestigkeit und sind weniger dicht. In Hohlbaustoffen, wie z.B.  Hochlochziegeln, Kalksandlochstein sowie Hohlblockstein aus Leichtbeton (HBL) oder Normalbeton (HBN), sind unterschiedliche Lochgeometrien anzutreffen, die zusammen mit der Festigkeit des Steins letztlich die Last bestimmen, die in den Verankerungsgrund eingeleitet werden kann. Die Tragfähigkeit kann deutlich kleiner sein als in Vollbaustoffen. Das bedeutet für die Verankerung, dass hier Dübel mit langem Spreizteil und unter Umständen auch der Einsatz von Mörtel-Injektionssystemen erforderlich werden.

Unbekannte und ungeregelte Untergründe

In den Zulassungen und Bewertungen der Dübel und Anker sind die jeweils möglichen Verankerungsgründe geregelt. Diesen Baustoffen liegt oftmals eine Norm oder auch – gerade bei Steinen – eine eigene Zulassung zugrunde. In der Praxis bereiten Anwendern jedoch oftmals Mauerwerksarten oder Steine Schwierigkeiten, die nicht geregelt sind. Zudem liegen, insbesondere bei älteren Bauwerken, häufig unbekannte Verankerungsgründe vor. In diesen Fällen ist eine genauere Untersuchung des Baustoffs erforderlich. Neben ersten Anhaltspunkten, wie Probebohrungen und dem Heranziehen eventuell verfügbarer Planunterlagen bei dem Bauherrn oder Baubehörden, sind hier Probennahmen vor Ort eine Möglichkeit. Dabei werden mit einem Kernbohrer Proben entnommen und im Labor untersucht, um weitere Kenntnisse zum Material, insbesondere dessen Güte, zu erhalten. Für sicherheitsrelevante Anwendungen wie Fassadenbefestigungen sind jedoch genaue Angaben zu den maximal in den Verankerungsgrund einleitbaren Lasten Grundlage für die Bemessung und Auslegung der Dübel. Hierzu können Prüfungen auf der Baustelle vor Ort durchgeführt werden, wenn dies in den Regelwerken definiert ist (etwa TR 051 oder dem TR 053). Dies betrifft Rahmendübel und Injektionssysteme im Mauerwerk. Weiterhin muss ein vergleichbarer Baustoff hinsichtlich des Materials und der Art in einer zugehörigen Bewertung enthalten sein. Unter Beachtung der gängigen Regelwerke lassen sich Zugversuche an Dübeln zur Ermittlung der Traglastwerte als Bemessungsgrundlage durchführen.

Für Steine, die nicht geregelt sind oder für die keine Referenzsteine in den Zulassungen zu finden sind, ist keine vollständige Auswertung nach den Regeln der Zulassung möglich. Zugversuche können generell die Grundlage dafür bilden, für ungeregelte Baustoffe und unbekannte Verankerungsgründe eine Zustimmung im Einzelfall (Z.i.E.) zu erhalten und sind hier die Lösung. Bei Beton lassen sich über Zugversuche keine Belastungswerte ermitteln. Hier führt nur die Kenntnis der Betonfestigkeitsklasse zum Ziel. Hierzu sind im Labor die entnommenen Probekörper abzudrücken, um hierdurch die vorhandene Druckfestigkeit zu bestimmen.

Langschaftdübel für die Verankerung von Unterkonstruktionen für Holzfassaden

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    Der Langschaftdübel fischer FUR vereinfacht mit asymmetrischen Lamellen eine Montage auch im schwierigen Untergrund. Quelle: Fischer

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    Der Langschaftdübel fischer SXR mit einem kurzen Spreizelement und einer geringeren Verankerungstiefe von 50 mm eignet sich für Vollbaustoffe besonders gut, spart Montagezeit und reduziert den Bohrerverschleiß. Quelle: Fischer

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    Dank seiner besonderen Geometrie mit keilförmiger Oberfläche ermöglicht der Langschaftdübel SXRL eine ausgewogene Lastenverteilung im Bohrloch, hohe Lastwerte und die Verwendbarkeit in allen Baustoffen. Quelle: Fischer

Aufbau der Holzfassade

Eine Holzbekleidung wird im Normalfall auf einer Unterkonstruktion aus Holz angebracht. Anders als bei Metallunterkonstruktionen müssen Planer und Fassadenbauer hier kein vorgegebenes Lochspiel von Fest- und Loslagern einplanen. Bei Holzunterkonstruktionen können alle Dübel punktgenau befestigt und die Lasten auf alle Befestigungspunkte gleichmäßig verteilt werden. Der bauphysikalische Aufbau einer Holzunterkonstruktion sieht in der Regel mehrere Lattungslagen, eine Wärmedämmung plus Schutzschicht und eine Hinterlüftung vor. Exemplarisch könnte der Aufbau so aussehen: Die erste Lattung wird direkt im Untergrund mit den zugelassenen Befestigungssystemen verankert. Die Abstände der Dübel sollten 80 cm nicht überschreiten und ergeben sich aus der Fassadenbemessung. Die Ausrichtung der ersten Lattungslage kann sowohl senkrecht als auch waagrecht erfolgen. Die folgenden Lagen werden in der Regel quer zu der vorherigen Lage verlegt und kreuzweise verschraubt (in seltenen Fällen genagelt). Zwischen den Kanthölzern der ersten und zweiten Lattung werden Dämmplatten montiert. Auf der Wärmedämmung wird eine Schutzschicht (diffusionsoffene Schutzfolie) angebracht. Grundsätzlich sollte der gesamte Wandaufbau aus bauphysikalischer Sicht überprüft werden, um Schäden durch Tauwasserausfall zu verhindern. Die dritte Lattung sorgt für die Hinterlüftung. Zuoberst wird dann entweder eine weitere Traglattung oder direkt die Holzschalung befestigt.

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    Der fischer Langschaftdübel SXRL aus Nylon ist eine hochwertige, sichere und zugelassene Lösung zur Verankerung von Fassadenunterkonstruktionen. Seine nominellen Verankerungstiefen von 50, 70 oder 90 mm sind für Porenbeton sowie Voll- und Lochbausteine geeignet und zugelassen. Quelle: Fischer

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    Eine Holzbekleidung wird im Normalfall auf einer Unterkonstruktion aus Holz angebracht. Dabei können alle Dübel punktgenau befestigt und die Lasten auf alle Befestigungspunkte gleichmäßig verteilt werden. Quelle: Fischer

Die Holzbaunorm unterscheidet zwischen belasteten und unbelasteten Rändern. Bei einer vertikalen Lattung sind die beiden seitlichen Ränder als unbelastet zu sehen. Anders ist das bei einer horizontalen Lattung, bei welcher der obere Rand durch das Gewicht der Konstruktion belastet wird. Somit wird ein etwas größerer Randabstand und damit eine größere Lattenbreite erforderlich. Da die Ausrichtung jeder Lage in der Regel quer zur vorigen Lage erfolgt, werden diese durch die gewünschte Ausrichtung der Holzverschalung, also des sichtbaren Teils der Fassade, bestimmt. Dies muss schon im Vorfeld der Planung der Unterkonstruktion berücksichtigt werden.

Befestigungsmittel für Holzfassaden

Die erste Lage der Holzunterkonstruktion wird mit Dübeln im Beton oder Mauerwerk verankert. Über diese Verankerung können die Lasten aus dem Eigengewicht der Fassade und die Windlasten aufgenommen und in die tragende Wand eingeleitet werden. Die Dübel, die in der Regel im Fassadenbau benutzt werden, sind Langschaft- oder Rahmendübel, wie beispielsweise der fischer SXR, der fischer SXRL oder der fischer FUR. Grundsätzlich gilt: Der Einbau von zugelassenen Dübeln muss auf der Basis der beiliegenden Montageanleitung erfolgen.

Da sich Holzfassaden im Außenbereich befinden, müssen galvanisch verzinkte Schrauben der Dübel abgedichtet werden, um eine feuchtigkeitsbedingte Korrosion zu vermeiden. Dafür eignet sich ein Spray auf Bitumenbasis, wie z.B. das fischer Korrosionsschutzspray FTC-CP, das auf den Schraubenkopf aufgebracht wird. Alternativ können Langschaftdübel mit einer Schraube aus Edelstahl verwendet werden. Die erforderliche Korrosionswiderstandsklasse (CRC I bis -V) kann nach DIN EN 1993-1-4 bestimmt werden. Diese ergibt sich in Abhängigkeit von der erwarteten Beanspruchung durch regionale Umweltbedingungen (Stadt/Land, Meeresnähe, Luftverunreinigungen durch Chlorid oder Schwefeldioxid etc.).

Bemessung von Befestigungslösungen im Fassadenbau

Bei der Fassadenbemessung spielen folgende Parameter eine Rolle: Die Maße des gesamten Gebäudes und der zu bekleidenden Wand, der Untergrund, die Unterkonstruktion (Aufbau, Dimensionierung, Holzgüte und Gewicht), die Wärmedämmung (Anordnung und Stärke) und die Holzbekleidung (Beschaffenheit und Gewicht). Ausschlaggebend sind außerdem die Lasteinwirkungen. Die Windlasten können anhand der Windlastzone (abhängig vom Ort, oder allgemein wie z. B. Binnenland oder Küste sowie Höhe über dem Meer) und des Geschwindigkeitsdrucks sowie den entsprechenden aerodynamischen Beiwerten bestimmt werden. Zusätzlich stellt sich die Frage: Welche Zug- und Querlasten ergeben sich aus den Faktoren Fassadeneigengewicht, Breite und Auskragung der Fassade sowie Dämmung? Die Tragfähigkeit der Verankerung hängt außerdem vom rechnerischen Lastangriff auf den Dübel und den Untergrund ab.

Diese Faktoren beeinflussen die Beanspruchungen, insbesondere die Biegebeanspruchung, der Verankerung. Bei schweren Fassaden und großen Holzdicken ergeben sich rasch unwirtschaftliche Dübelabstände oder kleine Lattungsabstände. In diesen Fällen sollte dann ein Dübel mit größerem Nenndurchmesser (z.B. fischer Langschaftdübel SXRL 14) verwendet werden. Die Biegetragfähigkeit steigt deutlich an, je größer der Durchmesser des Dübels ist.

Die abschließende Dübelberechnung bei der Verankerung von Holzfassaden in Beton und Mauerwerk basiert normalerweise auf einer Mehrfachbefestigung (redundantes System): Versagt ein Befestigungspunkt, wird die Last auf benachbarte Verankerungen übertragen. Damit ist die Standsicherheit und Tragfähigkeit des gesamten Systems nicht beeinträchtigt. Für die zulassungskonforme Bemessung von Fassadenunterkonstruktionen aus Holz an Außenwänden ist das Modul FACADE-FIX innerhalb der fischer Bemessungssoftware FiXperience ideal. Mit dem Tool lassen sich die Befestigungen von Holzfassaden mit Holz-Unterkonstruktionen komplett mit allen erforderlichen Nachweisen nach den geltenden Richtlinien bemessen.

Autor:

Dipl.-Bauing. (FH) Andreas Cardinal ist Anwendungstechniker bei der Unternehmensgruppe fischer

Keyvisual und Teaserbild: Fischer

 

9. November 2021

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