Metall hat längst seinen fixen Platz in der Architektur. In Verbindung mit Glas läuft das vielseitige Material zur Höchstform auf. Neue Produkte und Technologien geben auch bezüglich Energieeffizienz grünes Licht.

Viele moderne Gebäude der großen Architektinnen und Architekten unserer Zeit sind ohne Metallbau undenkbar. Vor allem Stahl gibt als extrem vielseitiger Baustoff große Gestaltungsfreiheit und ermöglicht ungewöhnliche geometrische Formen, riesige Spannweiten und schwebende Konstruktionen.
Das Material besticht durch seine besonderen Eigenschaften: Bei höchster Tragfähigkeit wirken Stahlelemente dennoch leicht und geradezu filigran.

Zudem ist Stahl auch beim Recycling ein Vorbild – als einziger Baustoff lässt er sich am Ende der Nutzungsphase beliebig oft und praktisch ohne Qualitätsverlust wiederverwerten. Nach Abbruch eines Hauses sind 11 % des Altmetalls sofort wieder einsetzbar, 88 % werden im Stahlwerk aufbereitet.
Als die Linzer Eisenbahnbrücke – 1900 vom k.k. Hofschlosser Anton Biró als modernstes Ingenieurbauwerk der gesamten Monarchie errichtet – 2016 abgetragen und ersetzt werden musste, fanden einige der genieteten Fachwerkteile weitere Verwendung.

Aushängeschild

Auch der Werkstoff Aluminium gewinnt immer mehr an Bedeutung. Der »leichtere« Bruder wiegt im Vergleich zu Stahl nur ein Drittel, ist aber ebenfalls sehr stabil. »Die Urbanisierung ist bekanntlich nicht aufzuhalten, die Flächen werden allerdings nicht größer. Die einzige Möglichkeit ist also höher zu bauen und das kommt uns mit dem Werkstoff Aluminium natürlich entgegen«, erklärt Ewald Müller, Geschäftsführer der AluKönigStahl GmbH. Er verweist auf das Projekt Triiiple, »ein Aushängeschild für moderne Stadtentwicklung«, so Müller: »Nicht nur im Hinblick auf die Architektur, sondern auch was Nachhaltigkeit und innovative Technologien betrifft, ist das Projekt ganz vorne mit dabei.«

Das imposante Hochhaus-Ensemble, geplant von Henke Schreieck Architekten, mit über 500 Wohnungen, 12.000 m² Bürofläche und einem Studentenheim entsteht derzeit im dritten Wiener Bezirk nahe dem Grünen Prater. Für die Umsetzung der Aluminium-Glas-Fassaden und Portalkonstruktionen zeichnen die Spezialisten der Firma Sauritschnig aus St. Veit an der Glan verantwortlich – »das bislang größte Projekt in unserer 70-jährigen Unternehmensgeschichte, das wir als Einzelauftrag abwickeln«, freut sich Marko Buxbaumer, Geschäftsführer der Ing. A. Sauritschnig Alu-Stahl-Glas GmbH.

Mit BIM im Vorteil

Durch die Digitalisierung kann der Metallbau seine Vorteile ideal ausspielen. Der hohe Vorfertigungsgrad – schon immer ein wichtiger Faktor – kann mittels CAD-Software noch effizienter gesteuert werden. Auch beim Einsatz von BIM ist die Branche Vorreiter: Die Planungsdaten fließen direkt in die automatisierte Vorfabrikation der Bauelemente ein, was die Produktionsgeschwindigkeit zusätzlich erhöht. Die oft sehr engen Toleranzbereiche werden auf den Millimeter genau eingehalten. Von der Idee bis zur Umsetzung ist es somit nur ein kleiner Schritt. Die einzelnen Teile werden »just in time« zur Baustelle transportiert und ohne unnötige Lärm- oder Verkehrsbeeinträchtigung montiert.

Oftmals genügt ein Wochenende oder eine Nacht, um beispielsweise vorgefertigte Brückenelemente an Ort und Stelle zusammenzubauen.  Bei vielen Bauwerken sind Tragwerke heute meist nicht mehr verschämt im Inneren versteckt, sondern werden von den Planerinnen und Planern als ästhetisches Merkmal einbezogen. Seine volle Wirkung entfaltet Metallbau jedoch in Kombination mit Glas. Transparente Fassaden prägen das Erscheinungsbild moderner Stadtteile. Sie sind nicht selten eine Meisterleistung der Ingenieurskunst.

Bild oben: Ewald Müller, AluKönigStahl: »Der Trend von großen Glasflächen und schmalen Profilen wird sich weiter fortsetzen.«

Für die Konstruktion des gläsernen Dachs über dem Innenhof des Reichstagspalais in Berlin zog das Architektenbüro Brenne die TU Dresden bei, um die dafür notwendigen statischen Voraussetzungen von Glas und Stahl auszuloten. Die Druckkräfte des gewölbten Dachs ruhen nun ausschließlich auf dem Glas, während die Zugkräfte von der darunterliegenden Stahlkonstruktion übernommen werden. Zur Überbrückung großer Spannweiten entwickelte das Forscherteam spezielle Spannglas-Tragsysteme, die sich ähnlich wie Spannbeton durch duktiles Tragverhalten und hohe Resttragfähigkeit auszeichnen.

»Nur wenige Produkte haben so ein hohes Innovationspotenzial wie Glas, denn es vereint unzählige Eigenschaften in unüberbietbarer Qualität. Begleitet wird dies durch immer größere Formate und schlaue Befestigungssysteme«, sagt Bernhard Feigl, Geschäftsführender Gesellschafter der Glas Marte GmbH. Das Vorarlberger Unternehmen vertraut bei der Umsetzung individueller Projekte auf bewährte Partner: »Wer sich mit zeitgerechten Lösungen beschäftigt braucht ein gutes Netzwerk, stabile Partner und Lieferanten und Zugriff auf innovative Produkte in hoher Qualität.«

360-Grad-Ansatz

Im Zuge der Diskussion um Klimawandel und Energieeffizienz in Verruf geraten, hat die Glasindustrie rasch nachgerüstet und die energetischen Eigenschaften optimiert. Die Fassade der Zukunft ermöglicht eine dezentrale Regelung von Heizung, Kühlung und Lüftung über die Gebäudehülle. Diese Faktoren zählen zu den größten Energiefressern in Gebäuden – eine multifunktionale Fassade kann dynamisch auf wechselnde Umweltbedingungen reagieren und die Räume stets auf idealer Temperatur halten.

Über in die Glasfassade integrierte Photovoltaik lässt sich sogar Energie gewinnen.
Genau in dieser Kombination unterschiedlicher Produkteigenschaften liegt die Zukunft, meint Glas Marte-Chef Feigl: »Der Kunde will den Genuss der Funktion, wie zum Beispiel Wärmeschutz, Schallschutz, Absturzsicherheit bis hin zum Virenschutz, jedoch das Produkt selbst soll den Nutzer in seiner Lebensweise nicht einschränken oder behindern. Glas kann das.« 

Bild oben: Im dritten Bezirk in Wien entsteht der Gebäudekomplex Triiiple, der Büros, Wohnungen und ein Studentenheim beherbergen wird. 

Die notwendigen Voraussetzungen gibt es bereits. Sicherheits-, Wärmeschutz- und Sonnenschutzgläser erfüllen die hohen Anforderungen für energieeffiziente Gebäude. Für großflächige Glasfassaden bieten sich neben Blendschutz und Verschattungssystemen spezielle Sonnenschutzgläser an, die sich durch elektrische Spannung verdunkeln und somit die Sonneneinstrahlung reduzieren. Leistungsstarke Mehrfach-Isoliergläser erreichen inzwischen hervorragende Dämmwerte und sind durch gehärtetes Dünnglas nicht schwerer als herkömmliche Glasplatten.

»Wir verfolgen einen 360-Grad-Nachhaltigkeitsansatz, der über die bloße Energieeffizienz – beispielsweise mit hochwärmegedämmten Öffnungselementen in Fassaden oder mit Spezialgläsern – hinausgeht«, betont Ewald Müller. Bei Schüco, Lizenzpartner von AluKönigStahl, ist es das »Cradle to Cradle«-Designkonzept. Produkte mit C2C-Zertifikat stehen für kontinuierliche Kreislaufwirtschaft und Materialien, die für Mensch und Umwelt unbedenklich sind, und erhalten zusätzliche Punkte in den Gebäudezertifizierungssystemen DGNB und LEED. Eine mögliche spätere Anpassung wird bereits in früher Planungsphase berücksichtigt.

Dünn, leicht, flexibel

An der FH Joanneum in Graz wird an konstruktiven Anwendungen für Dünnglastechnologie im Bauwesen geforscht. Dünnglas besteht aus Kalk-Natron-Glas oder Aluminium-Silikat-Glas und ist zwischen 0,5 und zwei Millimeter dick. Im Gegensatz zu normalem Glas ist es flexibel und lässt sich im kalten Zustand leicht biegen. Üblicherweise kommt Dünnglas bei Bildschirmen von Laptops, Tablets oder Smartphones zum Einsatz. Im konstruktiven Ingenieurbau eröffnen sich dadurch innovative Möglichkeiten, vor allem bei Stützen, Trägern oder speziellen Arten von Fassadensystemen. Dünnglas zeigt gegenüber herkömmlichen Baumaterialien ein völlig anderes Verhalten mit extrem hoher Flexibilität.

Bild oben: Jürgen Neugebauer leitet seit 2017 das Josef-Ressel-Zentrum für Dünnglastechnologien an der FH Joanneum.

»Spezielle Formen werden aus ebenen Dünnglasplatten ausgeschnitten, die billiger und umweltschonender produziert werden können als gebogenes oder voluminöses Glas. Durch die Biegsamkeit kann man beim Zusammenkleben das Glas besonders formen«, erklärt Jürgen Neugebauer, Leiter des Josef-Ressel-Zentrums für Dünnglastechnologie. Gemeinsam mit Studierenden entwickelte FH-Professor Neugebauer faltbares Glas, das sich wie eine Ziehharmonika zusammenschieben lässt und sich zum Beispiel für Glasjalousien oder bewegliche Vordächer eignet.

Die äußere Hülle der zweischaligen Fassade des Science Tower in Graz wurde 2017 mit Dünnglasplatten verkleidet – damals eine Weltpremiere. Ursprünglich ging man von 120 Kilo pro Glasscheibe (1 x 3 Meter) aus, die Montage hätte einen Kran erfordert. Die schließlich eingesetzten Dünngläser wogen nur 30 Kilo und konnten von zwei Arbeitern getragen werden. »Die Montage ging schneller und war wesentlich kostengünstiger«, sagt Neugebauer. Die Glasplatten wurden in St. Marein produziert, der steirische Fassaden- und Anlagenbauer SFL Technologies fungierte als Bauherr.

Transparente Zukunft

Auch die Verbindung großformatiger Glaselemente steht im Mittelpunkt weltweiter Forschungsaktivitäten. Mittels 3D-Druck können auf Basis eines digitalen Modells Glasbauteile additiv gefertigt werden, die entweder als Verbindungskomponenten dienen oder die Glasfläche stabilisieren. Durch den schichtweisen Materialauftrag ist es möglich, zusätzliche Funktionen wie Verschattung oder Tageslichtlenkung zu integrieren. Untersucht werden auch dauerhafte Klebstoffe für Ganzglasanlagen, bei Bauwerken oder etwa im Schiffsbau.

Bild oben: Bernhard Feigl, Glas Marte, vertraut bei der Umsetzung auf ein Netzwerk aus bewährten Partnern.

Damit die Fassade wie aus einem Guss wirkt, müssen die einzelnen Glasplatten miteinander verklebt und über mechanische Halterungen oder Anschlusspunkte am Bauwerk befestigt werden. Zwischen den Glaselementen sind bei dieser, »Structural Glazing« genannten Technik nur schmale Fugen sichtbar. Die Entwicklung völlig transparenter Silikonklebstoffe, mit der auch diese Fugen zu einer einheitlichen Optik verschwimmen, scheint recht vielversprechend.

»Der Trend von großen Glasflächen und schmalen Profilen wird sich weiter fortsetzen. Die Verschmelzung von Form und Funktion ist neben Energieeffizienz heute Grundvoraussetzung für die Realisierung moderner Gebäudehüllen«, meint AluKönigStahl-Chef Ewald Müller. »Das erklärte Ziel sind minimierte innere und äußere Ansichtsbreiten, die architektonische Anforderungen ganzheitlich erfüllen. Basis dafür sind perfekt aufeinander abgestimmte Systemeigenschaften: flächenbündige innere Flügelprofiloptik und minimierte Dichtungsansichten sowie höchste Transparenz.«