1. Auflage - ernst-und-sohn.de · Bernhard Weller, Silke Tasche (Hrsg.) Glasbau 2019 1. Auflage Das vorliegende Buch präsentiert in zahl-reichen Beiträgen renommierter Autoren den

Bernhard Weller, Silke Tasche (Hrsg.)

Glasbau 2019 1. Auflage Das vorliegende Buch präsentiert in zahl-reichen Beiträgen renommierter Autoren den aktuellen Stand der Technik im konstruktiven Glasbau. Die Planung und die Ausführung wegweisender Glasarchitektur werden ausführlich erläutert, die Bemessung und die Konstruktion tragender Glasbauteile praxis-gerecht erklärt. Die Optimierung zukunftsfähiger Gebäude-hüllen wird in gleicher Tiefe behandelt wie die energetische Sanierung denkmal-geschützter Fassaden. Nicht zuletzt vermitteln die jüngsten Ergeb-nisse anerkannter Forschungseinrichtungen einen zuverlässigen Einblick in die Leis-tungsfähigkeit des gesamten Glasbaus. Aus dem Inhalt:

Bauten und Projekte Bemessung und Konstruktion Forschung und Entwicklung Bauprodukte und Bauarten Wissenschaftlicher Beirat Prof. Dipl.-Ing. Thomas Auer, Technische Universität München Prof. Dr.-Ing. Prof. h.c. Stefan Böhm, Universität Kassel Prof. Dipl.-Ing. Dr. nat. techn. Oliver Englhardt, Technische Universität Graz Prof. Dr.-Ing. Markus Feldmann, RWTH Aachen Prof. Dipl.-Ing. Manfred Grohmann, Universität Kassel Prof. Dr.-Ing. Harald Kloft, Technische Universität Braunschweig Prof. Dr.-Ing. Jan Knippers, Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Christoph Odenbreit, Universität Luxemburg Prof. Dr.-Ing. Jens Schneider, Technische Universität Darmstadt Prof. Dr.-Ing. Geralt Siebert, Universität der Bundeswehr München Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Werner Sobek, Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Frank Wellershoff, HafenCity Universität Hamburg

Abb. vorläufig

Die Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. Bernhard Weller ist Direktor des Instituts für Baukonstruktionen der Fakultät Bauingenieurwesen an der Technischen Universität Dresden. Er ist Veranstalter der jährlichen Glasbau-Tagung in Dresden. Dr. Silke Tasche ist wissenschaftliche Mitarbeiterin des Instituts für Baukonstruktion an der Fakultät Bauingenieurwesen der Technischen Universität Dresden. Nutzen für Inserenten: Zielgerichtete, langfristige Präsentation Ihrer Produkte und Ihrer Unternehmenskompetenz in einem Praxisbuch für Architekten und Ingenieure – Sie erreichen Planer und Produktentscheider! Zielgruppe: Architekten und Bauingenieure, Bauunternehmen, Glasbaufirmen

Technische Daten: Auflage: 1.500 Exemplare Umfang: ca. 468 Seiten, Broschur Abbildungen: ca. 275 Preis: ca. 39,90 € Erscheint: April 2019 Anzeigenpreise: s. Bestellschein (2. Seite) Anzeigenschluss: 1. Februar 2019 Buchformat: 170 x 244 mm (B x H) Satzspiegel: 140 x 206 mm (B x H) Druckunterlagen: druckfähiges PDF

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Glasbau 2019

ISBN 978-3-433-03260-2 Auflage: 1.500 Exemplare Erscheint im April 2019

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1/2 Seite angeschnitten

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* Sonderfarben HKS, Pantone u.a. auf Anfrage

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Bernhard Weller, Silke Tasche

Glasbau 2019 1. Auflage

Teil A Bauten und Projekte

Teil B Bemessung und Konstruktion

Teil C Forschung und Entwicklung

Teil D Bauprodukte und Bauarten

DETAILLIERTES INHALTSVERZEICHNIS*

Bauten und Projekte

Martin Lutz, Jochen Schindel | DS‐Plan Ingenieurgesellschaft für ganzheitliche Bauberatung und Generalfachplanung GmbH | Stuttgart

Glas aus China... für die Ikone von Ludwig Mies van der Rohe

David Chipperfield Architects haben die Herausforderung, den Spagat zwischen den Modernen, mit ihren Fachingenieuren gemeinsam gelöst. Die Instandsetzung der Neuen Nationalgalerie von Ludwig Mies van der Rohe ist eine Gratwanderung zwischen Erhalt und Erneuerung. Die Sanierung der Fassade ist ein wesentlicher Teil der umfangreichen Baumaßnahmen. Der futuristische Ausstellungsraum wird allseitig von einer Glasfassade gefasst, dies mit in Europa nicht mehr herstellbaren Glasgrößen von 3,43 m breiten Gläsern. Die maximale produzierbare Glasgröße liegt bei bekanntermaßen 3,21 m. Es mussten auch Engineering‐Lösungen gefunden werden, damit sich die Fassade nach der Instandsetzung in einem definierten Rahmen bewegen kann, ohne dass die neuen Einfachgläser nicht nochmals Schaden nehmen.

Stefan Zimmermann, Felix Schmitt | Josef Gartner GmbH | Würzburg

Zwei Stahl‐/Glasdächer in geometrischer Freiform – zwei unterschiedliche Herangehensweisen

Die Duale Hochschule Stuttgart überdacht das Atrium ihres Neubaus mit einem Stahl‐/Glasdach. In New York wird die historische "Tamany Hall" entkernt und renoviert. Auch dieses Gebäude wird mit einem Stahl‐/Glasdach überdacht. Bei beiden Dächern handelt es sich um Stab‐/Knotenkonstruktionen in geometrischer Freiform mit ungefähr gleicher Fläche. Die architektonischen und technischen Ansätze bei Herangehensweise bei beiden Projekte, die sich durch verschiedene gestalterische Kostenrahmen, kulturelle Unterschiede und verschiedene Abwicklungskonzepte in Deutschland und den USA ergeben, werden im Beitrag erläutert und veranschaulicht.

Friedhelm Haas | Haas | Architekten BDA | Berlin

Tropenhalle Balinesischer Garten

Das neue Tropenhaus ist insgesamt 40 x 50 m groß. Das Tropenhaus hat eine Fläche von 1200 m², das Kalthaus 350 m², der Infobereich mit ihrem großzügigen Windfang 250 m².

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Der Haupteingang der neuen Tropenhalle ist für die ankommenden Besucher gut sichtbar. Der Infobereich mit einer großzügigen Westterrasse und einer guten Anbindung zum Eingang, lädt die Besucher zum Verweilen ein. Die Primärkonstruktion und die Hülle nehmen sich zurück. Die Pflanzen stehen in der fast stützenfreien Halle im Vordergrund. Die balinesische Atmosphäre steht nicht mit "Architekturzierwerk" in Konkurrenz. Als Konstruktion wird eine kleinteilige Dachform in Anlehnung an ein Venlogewächshaustyp vorgeschlagen. Das Haus ist, in dieser Konstruktionsweise, das höchste Gewächshaus in Europa. Die Wärmeversorgung des Hauses erfolgt über eine innovative Fassadenheizung. Dies ist energetisch sehr sinnvoll, da das Haus somit mit Niedrigtemperaturen gefahren werden kann.

Barbara Siebert | Ingenieursbüro Dr. Siebert | München

TESUTO Omniturm Frankfurt

TESUTO Omniturm Frankfurt ist ein 185 m hohes Gebäude mit einer relativ spannenden Fassade, zumindest von der Architektur. Die Ecken werden als Ganzglasecken ausgeführt, es gibt Brüstungsverglasungen in großer Höhe, es wird relativ viel Glas geklebt. Es mussten daher eine Vielzahl von Zustimmungen im Einzelfall beantragt werden. Der Beitrag erläutert konstruktive Herausforderungen und deren Lösung und veranschaulicht dies in Zeichnungen und Bildern.

Ulrich Huber | Schott AG | Mainz Felix Busse | Metropolitan Kapitel der Hohen Domkirche Köln | Köln

Optimierung der entspiegelten Schutzverglasung am Kölner Dom

Mittelalterliche Glasmalereien und Bleiverglasungen am Dom Köln werden durch außenliegende Schutzverglasungen vor Witterungseinflüssen, UV‐Strahlung und Vandalismus geschützt. Reflexionen auf Floatglasoberflächen von Schutzverglasungen schränken den Blick auf die dahinterliegenden historischen Gläser stark ein. Ein Lösungsansatz sind entspiegelte Gläser. Herkömmliche Antireflexgläser sind in Reflexionsgrad und Restreflexionsfarbe auf einen Betrachtungswinkel von 90° optimiert. Bei spitzem Betrachtungswinkel erhöhen sich Reflexion und Farbintensität. Die exponierte Lage des Kölner Doms sowie Betrachtungswinkel von ca. 45° erforderten die Optimierung des interferenzoptischen Entspiegelungssystems. Im Aufsatz werden die mittelalterlichen Verglasungen am Kölner Dom erläutert, konserva‐torische und restauratorische Ansätze beschrieben, die Notwendigkeit und technische Ausführung des Schutzverglasungssystems sowie die interferenzoptische Entspiegelung von Glasoberflächen beschrieben und Möglichkeiten der Gestaltung aufgezeigt.

Thiemo Fildhuth, Matthias Oppe, Roman Schieber | Knippers Helbig GmbH |

Entwerfen und Konstruieren mit gekrümmtem Glas

Der Wunsch nach kontinuierlich gekrümmten Fassaden und freien Formen in der aktuellen Architektur sowie die stetige Verbesserung der Herstellungsmethoden führen zu einem zunehmenden Einsatz gebogener Gläser. Dauerhafte Krümmung wird dabei durch thermisches Biegen erreicht, während elastisches Kaltbiegen zu reversiblen Glaskrümmungen führt, welche entweder durch Befestigung auf einer Unterkonstruktion oder durch Lamination mit schubsteifen Interlayern stabilisiert werden müssen. Bei der Anwendung im Bauwesen spielen voneinander abhängige Faktoren wie die erreichbare geometrische Form und deren Krümmung, Glasgröße, mögliche residuelle Spannungen, Lastabtragsverhalten, Anwendbarkeit für Isolierglas, Beschichtungsfähigkeit, Oberflächenqualität, Interlayer und die Lagerung eine entscheidende Rolle. Als Beitrag zu einer Entwurfsbasis werden hier daher

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typische Eigenschaften und Grenzen gekrümmten Architekturglases vergleichend aufgezeigt und anhand von Projektbeispielen belegt.

Daniel Arztmann | Schüco International KG | Bielefeld

Shadow Boxes ‐ Erkenntnisse aus technischen Untersuchungen und internationalen Projekten

Im opaken Bereich moderner Glasfassaden spielt die so genannte "Shadow Box" eine besondere Rolle. Von Architekten ästhetisch oft gewollt, stellt sie den Ingenieur und Fachplaner auf Grund ihrer Komplexität häufig vor besondere Herausforderungen. Um die Wirkweise von "Shadow Boxen" zu analysieren, wurden in einem Forschungsprojekt mehrere Prüfmuster erstellt und mit Sensoren zur Messung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit ausgestattet. Die Prüfungen wurden teilweise im Labor mit künstlichem Sonnenlicht und teilweise im Außentestfeld unter realen Bedingungen getestet.

Die experimentellen Untersuchungen lieferten Erkenntnisse, insbesondere zur Wärmeentwicklung und ‐verteilung in unterschiedlichen "Shadow Box" Varianten, die in einem darauffolgenden Schritt zur Entwicklung eines digitalen Simulationstools zur Bewertung von "Shadow Box" Konstruktionen im Projektfall genutzt wurden.

Bemessung und Konstruktion

Geralt Siebert | Universität der Bundeswehr München

Absturzsichernde Verglasungen in Aufzug, Fahrtreppe und Geländer – vergleichende Betrachtungen

Absturzsichernde Verglasungen werden allgemein in DIN 18008‐4 geregelt. Für Aufzüge und Aufzugseinhausungen ist DIN EN 81 anzuwenden, für Fahrtreppen (Rolltreppen) EN 115. Leider weichen nicht nur die konstruktiven Forderungen in den einzelnen Vorschriften voneinander ab, auch die rechnerischen wie auch versuchstechnischen Nachweise für statische wie auch stoßartige Beanspruchungen und die Grenzwerte für ULS und SLS sind nicht einheitlich. Darüber hinaus ist festzustellen, dass wegen unterschiedlicher Zuständigkeiten (bzw. Nicht‐Zuständigkeit) der unterschiedlichen Aufsichtsbehörden quasi identische Bauteile bzw. Bauteile identischer Funktion unterschiedlich betrachtet werden. Eine vergleichende Darstellung soll Gemeinsamkeiten darstellen sowie Regelungslücken und – wegen des andernorts veröffentlichten Stands der Technik – potentielle Planungsrisiken oder Verantwortlichkeiten für die Planenden aufzeigen.

Matthias Kersken, Herbert Sinnesbichler | Fraunhofer‐Institut für Bauphysik IBP | Oberlaindern

g‐Wert Ermittlung innovativer großformatige Fassaden‐ und Membran‐Elemente

Die solaren Wärmegewinne sind ein wesentlicher Einflussfaktor auf das thermisch‐energetische Verhalten von Gebäuden. Die moderne Architektur favorisiert häufig großflächige transparente und innovative Fassadenlösungen, für die es oftmals noch keine ausreichenden Berechnungsvorschriften oder ‐verfahren zur Bestimmung der Produktkennwerte gibt. Zur Unterstützung von Bauherren, Fachplanern und Architekten hat das Fraunhofer‐Institut für Bauphysik IBP mit dem neuen kalorimetrischen Fassaden‐ und Dachprüfstand eine Freiland‐Versuchseinrichtung geschaffen, mit deren Hilfe die energetischen Eigenschaften großformatiger, transparenter Bauelemente unter realer

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Witterung messtechnisch untersucht und auf reproduzierbare, normkonforme g‐Werte zurückgeführt werden können. Dieser Beitrag stellt das Konzept der Prüfeinrichtung und die notwendigen statistischen Auswertemethoden vor. Beispielhaft für durchgeführte Messungen wird dieses Verfahren an ausgewählten Membranprüflingen demonstriert.

Marcus Glaser | Technische Universität Ilmenau Benjamin Schaaf | RWTH Aachen University

Development of a mobile device for the evaluation of the current in‐situ stress condition in glass

Today, glass plays an important role as a load‐bearing structural material and sustainability or resistance against appearing forces becomes increasingly important. Monitoring the load states during the installation process as well as the utilization of glass components and their connecting elements will therefore be of great value. However, to date, there are no generally accepted standard procedures to evaluate the extensive in‐situ stress condition of a built‐in glass. Thus, it is not yet possible to provide a clear short‐term statement regarding a potential irregular stress state. The intention is to address this gap with the aid of the indirect measuring technique of photoelasticity and its synergism with the finite element analysis. A functional model for a mobile device will be developed, with which it is possible to measure the two‐dimensional qualitative stresses in glass in‐situ. Critical stress peaks and transgressions can therefore be pictured and evaluated.

Michael Kraus, Geralt Siebert | Universität der Bundeswehr München Miriam Schuster, Jens Schneider | Technische Universität Darmstadt

Zur normativen Regelung thermomechanischer Untersuchungen polymerer Verbundglaszwischenschichten

In den vergangenen Jahren wurden zahlreiche Erkenntnisse zur thermomechanischen Charakterisierung polymerer Zwischenschichten in laminiertem Verbundglas publiziert. Die Entwurfsfassung der EN 16613 veranlasst eine kritische Auseinandersetzung mit den der normativen Regelung bedürfenden Punkte. Dieser Beitrag greift verschiedene versuchs‐technische Aspekte zur thermomechanischen Charakterisierung polymerer Zwischenschichten von Verbundglas auf und konsolidiert die Erkenntnisse und Erfahrungen der Autoren in diesem Zusammenhang. Neben Vorschlägen zur Durchführung der Versuche sowie theoretischen Modellen zur Auswertung von Steifigkeits‐Temperatur‐Messdaten werden offene Punkte zu den nationalen und internationalen Bemessungsnormen aufgezeigt.

Liane Sonntag, Martien Teich, Peter Eckardt | seele GmbH | Gersthofen

Strukturelle Klebungen im konstruktiven Glasbau

Die Verbindungstechnik im konstruktiven Glasbau hat sich in den letzten zehn Jahren wesentlich weiterentwickelt, und vor allem im "High‐End‐Bereich" ist eine deutliche Tendenz hin zu strukturellen Klebungen zu beobachten. Die Anwendung geht dabei weit über die in der ETAG 002 geregelten Klebungen hinaus, zum Beispiel in Hinblick auf Fugenverhältnis oder Baustellenklebungen. Die jeweiligen Herausforderungen werden in diesem Beitrag an konkreten Projektbeispielen illustriert. Außerdem basieren die Ansätze zur Dimensionierung von Silikonklebfugen in der ETAG auf der Berechnung von nominellen Spannungen, d.h. auf der Annahme, diese seien gleichmäßig verteilt. In der Realität ist die Spannungsverteilung jedoch deutlich komplexer und vor allem bei großen Globalmodellen bietet sich die Modellierung der Silikonfuge mit diskreten Federelementen an. Dieses Berechnungsverfahren wird im Beitrag vorgestellt.

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Gordon Nehring, Geralt Siebert | Universität der Bundeswehr München

Bemessung von ein‐ und zweiachsig kaltgebogenen Schalenstrukturen aus Dünnglas

Räumliche Tragstrukturen werden oft mit Hilfe von aneinandergereihten Stahl‐Glas‐Elementen in Form eines Netzes erstellt. Die installierten Gläser sind eben und weisen eine große Glasdicke auf. Heutzutage ist es möglich, ressourcensparende Materialien durch neue Fertigungstechniken zu verwenden, so z.B. dünnwandiges Verbundsicherheitsglas (tGlas ≈ 2 mm | tFolie = 0,76 mm | tGlas ≈ 2 mm), welches am Montageort auf formgebende Rahmenträger‐elemente kaltgebogen und anschließend linienförmig gelagert wird. Die Verbundglas‐Zwischenschicht wird dabei schubverzerrt. Resultierend stellt sich eine volle Verbundwirkung im kaltgebogenen Laminat ein, die durch den Relaxationsschubmodul G(t,T) beeinflusst wird. Das Ziel gekrümmter Einzelelemente ist es, eine maximale Beanspruchung ERd zu erreichen. Hierzu wurden verschiedene Einflussparameter (z.B. Belastungszeit, Temperatur, Geometrie, und Lagerungsbedingung) untersucht.

Jürgen Neugebauer | FH‐Joanneum | Graz (A)

Starre, bewegliche und adaptive Dünnglaskonstruktionen

Fassaden spielen eine wichtige Rolle bei der Kontrolle des Energieflusses und des Energiever‐brauchs in Gebäuden, da sie die Schnittstelle zwischen der Umgebung und dem Innenbereich darstellen. Eine Reihe von beweglichen Fassaden wurden in der Vergangenheit realisiert, aber die Verwendung von dünnem Glas mit einer Dicke kleiner 2 mm eröffnet ein völlig neues Forschungsfeld, in dem mit der Geometrie der Außenhaut experimentiert werden kann. In beweglichen Fassaden ermöglicht die hohe Flexibilität von dünnem Glas neue Optionen hinsichtlich der Änderung von Größe und Position durch Biegen von Elementen, anstatt Scharniere zwischen faltbaren starren Paneelen zu implementieren. Einige auf den oben genannten Theorien basierende Konzepte, wie z.B. die Theorie der "abwickelbaren Flächen" wurden erstellt, um einige Prinzipien zu erklären und ihre Anwendbarkeit zu diskutieren. Parametrische Studien in Kombination mit Strukturanalysen zeigen das Potenzial solcher Strukturen aus dünnem Glas.

Martin Botz, Michael Kraus, Geralt Siebert | Universität der Bundeswehr München

Untersuchungen zur thermomechanischen Modellierung der Resttragfähigkeit von Verbundglas

Derzeit existiert kaum ein mechanisches Modell zur Berechnung der Resttragfähigkeit von gebrochenem Verbundsicherheitsglas (VSG). Im Rahmen dieser Arbeit werden sowohl thermomechanische Überlegungen als auch experimentelle Untersuchungen vorgestellt, um das zeit‐ und temperaturabhängige mechanische Verhalten von gebrochenem VSG, bestehend aus vorgespanntem Glas mit Standard‐PVB, zu modellieren. Die Grenzen der linearen Viskoelastizität hinsichtlich der Verzerrung sowie der Zeit werden anhand von Versuchen an der reinen Zwischenschicht ermittelt, anschließend werden die Unterschiede zu Versuchen an gebrochenen VSG‐Proben untersucht und dargestellt. Die Ergebnisse der Versuche am gebrochenen VSG können zudem verwendet werden, um eine praxisnahe Einstufung der Haftung der Glasfragmente an der Zwischenschicht zu erhalten.

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Pietro Di Biase, Markus Feldmann | RWTH Aachen University

Robustheit und Schadenstoleranz von primär tragenden Bauteilen aus Glas

Der Einsatz von primär tragenden Bauteilen aus Glas (Glasstützen, Glasträger, Schubfelder aus Glas), ist derzeit nur über Zustimmungen im Einzelfall möglich. Obwohl deutliche Fortschritte in Hinblick auf die Berechnung und Bemessung von insbesondere stabilitätsgefährdeten Bauteilen erzielt wurden, ist die Überführung der Bemessungsvorschläge in deutsche oder europäische Normen behindert. Hier fehlen Regeln für die Ausbildung von „robusten“ bzw. „schadenstoleranten“ Querschnitten und Bauteilen in primär tragenden Einsätzen. Denn im Gegensatz zu sekundären Glasbauteilen, die i.a. keine Tragfunktionen oder Lasten aus übergeordneten Bauteilen übernehmen, müssen primär tragende Bauteile aus Glas so ausgebildet werden, dass auch nach Beschädigung des Glasbauteils die tragende Funktion für das Gesamttragwerk erhalten bleibt. Dieser Artikel zeigt die durchgeführten Versuche an primärtragenden Bauteilen aus Glas und die bei Bruch einer (Schutz‐)Glasschicht stattfindende plötzliche dynamische Lastumlagerung auf den Restquerschnitt, welcher mit einer dynamischen Stoßreaktion vergleichbar ist.

Michael Kraus, Geralt Siebert | Universität der Bundeswehr München Navid Pourmoghaddam, Jens Schneider | Technische Universität Darmstadt

Statistische Auswertung und Vorhersage des Bruchbildes von thermisch vorgespanntem Glas

Im Rahmen dieses Artikels wird ein stochastisches Modell zur Vorhersage des Bruchbildes von vorgespanntem Glas vorgestellt. Basierend auf Überlegungen der linearen elastischen Bruchmechanik werden die Fragmentgrößenparameter mit Ansätzen aus der stochastischen Geometrie kombiniert, um die 2D‐Bruchstruktur von vorgespanntem Glas vorherzusagen. In diesem Beitrag wird das gesamte Verfahren zur Erfassung und Verarbeitung der Bruchbilder von großformatigen Proben, die Kalibrierung des statistischen Modells sowie die Vorhersage von statistisch identisch verteilten Bruchbildern demonstriert. Daneben werden im Rahmen einer Parameterstudie die statistischen Eigenschaften von 2‐D Voronoi‐Tesselationen von bestimmten zufälligen räumlichen Punktprozessen bestimmt. Die so gefundenen Zusammenhänge der gewonnenen Statistiken werden mit bruchmechanischen und weiteren ingenieurtechnischen Überlegungen im Zusammenhang mit der Resttragfähigkeit von gebrochenem Verbundsicherheitsglas korreliert.

Forschung und Entwicklung

Christian Louter | TU Delft (NL) Adaptive und Verbund‐Dünnglaskonzepte für architektonische Anwendungen

Dünnes Glas – wie es häufig für Displays und Touchscreens auf elektronischen Geräten wie Smartphones und Tablets verwendet wird – bietet interessante Eigenschaften für architektonische Anwendungen. Aufgrund seiner hohen Festigkeit und geringen Dicke lässt sich das Glas leicht in architektonisch ansprechende Krümmungen biegen, während die geringe Dicke des Glases eine deutliche Gewichtsreduzierung gegenüber traditionellen Fensterverglasungen bietet. Dieser Beitrag untersucht das Potenzial von Dünnglas für architektonische Anwendungen und berichtet über zwei neu entwickelte Dünnglaskonzepte. Das erste Konzept betrifft flexible und adaptive Dünnglasscheiben, die ihre Form als Reaktion auf externe Parameter verändern können. Das zweite Konzept betrifft dünne Glasverbundplatten, bei denen Dünnglas mit (3D‐gedruckten) Kernelementen kombiniert

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wird, um starke, steife und dennoch leichte Glasfassadenplatten herzustellen. Von den ersten Entwurfsuntersuchungen bis hin zum Prototyping zeigte sich, dass beide Konzepte sehr vielversprechend und für weitere eingehende Untersuchungen geeignet sind.

Michael Kraus, Geralt Siebert | Universität der Bundeswehr München Jens Schneider | Technische Universität Darmstadt

Künstliche Intelligenz und Maschinelles Lernen im Kontext der Forschung im Konstruktiven Glasbau

Der Einsatz Künstlicher Intelligenz (KI) erfährt aufgrund zunehmender Datenerfassungs‐ und Verarbeitungsmöglichkeiten eine große Verbreitung. Ein gesellschaftlicher und wirtschaftlicher Wandel wird von zahlreichen Unternehmensleitern, Politikern und Forschern vorhergesagt. Maschinelles Lernen (ML) ist eine Unterkategorie der KI, welche bereits heute weltweit in zahlreichen Anwendungen genutzt wird. In diesem Artikel wird der Hintergrund von KI und ML vorgestellt, wobei auf die spezifischen Besonderheiten bei der Anwendung des ML auf Probleme im Ingenieurkontext eingegangen wird. Ferner werden die Potenziale von ML einerseits für die Materialparameteridentifikation polymerer Zwischenschichten von Verbundglas gezeigt und andererseits die Anwendung von ML zur Auswertung und statistischen Vorhersage von Bruchmustern thermisch vorgespannter Gläser untersucht. Schließlich findet eine erste Bewertung der möglichen Anwendbarkeit von ML Techniken auf Forschungsfragen im Konstruktiven Glasbau statt.

Christian Hammer, Thorsten Weimar | Universität Siegen

Verbund in Glas‐Hartschaum‐Beton‐Sandwichelementen

Wärmedämmverbundsysteme im Massivbau sind als Sandwichelemente möglich, die sich aus einer lastabtragenden Tragschale, der Wärmedämmschicht und einer Vorsatzschale zusammensetzen. Der Verbund zwischen den einzelnen Schichten erfolgt durch mechanische Verbindungsmittel. Ein Verzicht dieser Verbindungsmittel zeigt wirtschaftliche Vorteile hinsichtlich Materialeinsparung und Fertigungsaufwand sowie einen verbesserten Wärmewiderstand bei geringerer Bauteildicke. Dieser Ansatz soll auf neuartige Verbundkonstruktionen aus Polyurethanhartschaum mit Beton und Glas übertragen werden. Ziel des Projekts ist die Realisierbarkeit eines Sandwichelements ohne zusätzliche Verbindungsmittel sowie die experimentelle Beurteilung der Haft‐ und Scherfestigkeit in der Verbundfuge zwischen Polyurethanhartschaum und Beton beziehungsweise Glas. Die Ergebnisse zeigen, dass die geforderten Festigkeitswerte entsprechend der europäischen Richtlinie für Wärmedämmverbundsysteme erreicht werden können.

Alireza Fadai, Alex Müllner | Technische Universität Wien (A)

Ressourceneffiziente Holz‐Holzleichtbeton‐Glas‐Fassaden: Entwicklung und Bewertung

Die wachsende Bedeutung von großflächigen Glaselementen in modernen Fassaden veranlasst die Untersuchung von möglichem Optimierungspotential durch den Einsatz von Glaskomponenten in Verbindung mit anderen Werkstoffen. Durch eine entsprechende Kombination von unterschiedlichen Materialkomponenten besteht die Möglichkeit ökologische und ökonomische Vorteile in der Gebäudenutzung und ‐herstellung zu generieren, wodurch eine gesteigerte Ressourceneffizienz der Gesamtkonstruktion erzielt werden kann. Zur Bewertung dieser Aspekte werden verschiedene Varianten von Holz‐

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Holzleichtbeton‐Glas‐Fassaden entwickelt und konventionellen Fassaden gegenübergestellt. Dieser Vergleich erfolgt einerseits hinsichtlich der Materialwahl auf Bauteilebene, sowie darüber hinaus anhand von Simulationsmodellen hinsichtlich des Heizwärmebedarfes und der operativen Raumtemperatur auf Gebäudeebene, wodurch eine maßstabsunabhängige Bewertung der entwickelten Fassadentypen möglich wird.

Laura Vuylsteke, Thorsten Weimar | Universität Siegen

Entwicklung innovativer Mehrscheiben‐Isoliergläser mit Angriffhemmung

Die aktuellen Vorgaben in der Energieeinsparverordnung (EnEV 2014) an den Wärmeschutz führen zu einem erhöhten Bedarf an Dreischeiben‐Isoliergläsern in der Gebäudehülle. Mit einem zusätzlichen Scheibenzwischenraum wird ein deutlich verbesserter Wärmedämmwert erzielt, allerdings steigt auch mit zunehmender Anzahl der Glasschichten das Eigengewicht der Verglasung. Der Einsatz von Polycarbonat im Querschnitt führt zu einem geringeren Eigengewicht, einer günstigeren Wärmeleitfähigkeit und einer verbesserten Angriffhemmung. Der Aufsatz beschreibt die Entwicklung von Mehrscheiben‐Isoliergläsern aus Glas‐Polycarbonat‐Verbundtafeln unter den drei Aspekten der Gewichtsreduzierung, Energieeinsparung und Angriffhemmung. Die angriffhemmende Wirkung liegt bei dem neuartigen Verglasungsaufbau nicht nur in einer Schicht mit einer relativ großen Nenndicke, sondern verteilt sich auf alle Schichten im Mehrscheiben‐Isolierglas. Dadurch entstehen besonders leichte und robuste Verglasungsaufbauten.

Vlad Alexandru Silvestru | Technische Universität Graz Oliver Englhardt | &structures | München Jens Schneider | Technische Universität Darmstadt

Tragverhalten von Silikonverklebungen zwischen ausgewählten Metalloberflächen unter Schubbelastung

Silikonklebstoffe, die üblicherweise bei Structural Sealant Glazing Systemen zum Einsatz kommen, werden zunehmend auch für Verbindungen von tragend eingesetzten Glaselementen verwendet. Ein Beispiel hierfür sind die unteren und oberen Anschlüsse von tragenden Glaswänden von Pavillons zur metallischen Konstruktion, wo der Klebstoff hauptsächlich auf Schub beansprucht wird. Für drei verschiedene Silikonklebstoffe (Dow Corning 993, Dow Corning 3363 und Sikasil SG‐550) werden zweischnittige Zug‐Scher‐Versuche an Verbindungen zwischen ausgewählten, für Fassadenprofile üblichen Metalloberflächen bis zum Bruch durchgeführt. Unbehandelte und geschliffene Edelstahloberflächen sowie auch unbehandelte, pulverbeschichtete und eloxierte Aluminiumoberflächen werden untersucht. Im Rahmen dieses Beitrages werden die Ergebnisse dieser experimentellen Untersuchungen vorgestellt und diskutiert. Dabei wird vor allem auf das Verformungsverhalten sowie auf das Versagen der Verbindungen eingegangen.

Christopher Brokmann, Marcel Berlinger, Peer Schrader | Technische Hochschule Mittelhessen | Gießen

Fraktalographische Bruchspannungs‐Analyse von Acrylglas

Durch fraktografische Analysen der Bruchflächen spröder Werkstoffe, ist es anhand der im Versagens‐ursprung entstehenden Bruchspiegel möglich, eine Aussage über die Bruchspannung zu treffen. Im vorliegenden Artikel wird diese Methodik auf nicht‐ideal‐spröde Werkstoffe am Beispiel von PMMA (Plexiglas) angewendet und eine Vorgehensweise zur Bestimmung der materialabhängigen Bruchspiegelkonstante vorgestellt. Hierzu werden an über 70 Zugproben die Bruchspiegelradien vermessen und ausgewertet. Mittels lokaler

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Grauwertanalyse wird das nichlineare Spannungs‐Dehnungs‐Verhalten von PMMA ermittelt und daraus die zugehörige Versagensspannung bestimmt. Zur Validierung der Bruchspiegelanalyse an PMMA wird die resultierende statistische Bruchspannungsverteilung mit der Verteilung aus den Zugversuchen verglichen. Das vorgestellte Verfahren erlaubt es, die Versagensspannung auch für komplexe Bauteilgeometrien unter mehrachsiger Belastung zu ermitteln.

Christian Popp | Technische Universität Dresden Matthias Beyersdorffer | blue energy systems GmbH | Rösrath

Fassadenintegration eines lastabtragend geklebten PVT‐Systems

PVT‐Kollektoren verbinden Photovoltaik (PV) und Solarthermie in einem Modul. Dadurch kann das System zeitgleich Wärme und Strom erzeugen und erzielt eine flächen‐spezifisch höhere Ausnutzung der solaren Strahlung, verglichen zur separaten Integration von PV und Solarthermie‐Modulen. Die Kühlung der PV durch einen Wärmeübertrager ermöglicht zudem höhere elektrische Erträge. Um Fassadenflächen für diese Form der Energiegewinnung nutzbar zu machen, wird ein modulares PVT Fassadensystem entwickelt. Mittels lastabtragender Klebungen auf der Rückseite der PV‐Module sollen hohe gestalterische Ansprüche und Möglichkeiten zur Revision der PV‐Module erreicht werden. Die konstruktive Entwicklung des PVT‐Fassadensystems erfolgt in einem iterativen Prozess, da sich die Geometrien von Wärmeübertrager, Klebefuge, Befestigungssystem und PV‐Modul gegenseitig beeinflussen und aufeinander abgestimmt werden müssen. Dadurch werden konstruktive, energetische und gestalterische Zielstellungen erreicht.

Martin Kahlmeyer, Andreas Winkel, Stefan Böhm | Universität Kassel

Schadensdetektion in strukturellen Glasverbindungen über mikroverkapselte Farbstoffe

Einer der Hauptgründe für den zurückhaltenden Einsatz der Klebtechnik zum Fügen sicherheitsrelevanter Baugruppen im strukturellen Glasbau sind Alterungsprozesse. Der Einfluss dieser Vorgänge ist in der Regel schwer abschätzbar und führt in den meisten Fällen zu einer Schwächung oder – im Extremfall – zu einem Versagen der Verbindung. Durch eine neu entwickelte Qualitätssicherungsmaßnahme können mechanische Schädigungen, hervorgerufen durch kritische Spannungszustände, greifbar gemacht werden. Dazu werden mit Farbstoffen gefüllte Mikrokapseln in Klebstoffe eingebracht. Bei Überbeanspruchung des Klebstoffs führen entstehende Spannungen und Risse innerhalb der Polymermatrix zu einem Aufbrechen der Kapseln und zu einem Austritt des farbigen Kernmaterials. Voraussetzung für den erfolgreichen Einsatz ist die Anpassung der Mikro‐kapseln an konkrete Belastungsfälle. Der Zustand transparenter Glasverklebungen kann auf diese Weise von außen zerstörungsfrei überprüft werden.

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Johannes Giese‐Hinz, Felix Nicklisch, Bernhard Weller | Technische Universität Dresden

Experimentelle Untersuchung von Klebverbindung zwischen lackiertem Glas und Holzwerkstoffen

Im Rahmen eines abgeschlossenen Forschungsprojektes zu einer Glas‐Hybridbrüstung wurde eine lastabtragende Silikonklebung zwischen lackiertem Glas und einem Holzwerkstoff sowie einem modifizierten Kiefernholz untersucht. Dafür wurden verschiedene Klebstoffe und die zu verklebenden Oberflächen charakterisiert und anschließend die Anfangsfestigkeiten sowie die Restfestigkeiten nach künstlichen Alterungen in Haftversuchen ermittelt. Die Bewertung der Ergebnisse erfolgt mit der Leitlinie für europäische technische Zulassungen für geklebte Glaskonstruktionen. Diese regelt lastabtragenden Silikonklebungen zwischen Glas und anodisiertem Aluminium oder nichtrostendem Stahl im konstruktiven Glasbau. Obwohl die ETAG 002 daher keine Gültigkeit für den hier gezeigten Untersuchungsgegenstand hat, wird sie, auf Grund Ihrer wichtigen Stellung im konstruktiven Glasbau, genutzt. Die gewonnenen Ergebnisse erfüllen alle gestellten Anforderungen und zeigen einmal mehr, dass der Anwendungsbereich der Leitlinie eingeschränkt ist.

Felix Nicklisch, Silke Tasche, Bernhard Weller | Technische Universität Dresden

Netzwerk KLEBTECH – Qualitätssicheres und schadenstolerantes Kleben im Bauwesen

Das Kleben ist ein effizientes Fügeverfahren mit großem Potenzial für materialeffiziente Konstruktionen. Bereits heute wird die Technologie in fast allen Industriezweigen eingesetzt. Allerdings hat die Bauindustrie noch enormen Nachholbedarf, wenn es um tragende Klebeverbindungen geht. Der Glas‐ und Fassadenbereich bietet ein ideales Anwendungsfeld für das Kleben, da die Vorfertigung und die industrielle Automatisierung im Herstellungs‐prozess weit verbreitet sind. Mehrere Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette eines Verbundglasbaus und Forschungseinrichtungen haben das KLEBTECH‐Netzwerk gegründet, um die Klebetechnologie für vielversprechende Produktinnovationen zu nutzen. Um die Klebetechnik im Glas‐ und Fassadenbau stärker zu etablieren, wird das Netzwerk das individuelle Know‐how bündeln, Synergieeffekte nutzen und die komplexen Heraus‐forderungen, die sich aus dem speziellen Verfahren des Klebens ergeben, gemeinsam bewältigen. Das Papier stellt die Ziele des Netzwerks und die mit den Netzwerkpartnern ausgehandelte F&E‐Strategie vor. Das Netzwerk hat mehrere Schlüsselthemen für die weitere Forschung identifiziert ‐ alle bezogen auf die Vision, bestehende Hürden und Vorbehalte in der Klebetechnik abzubauen, die aufgrund mangelnder Erfahrung immer noch fest in den Köpfen von Bauherren, Planern und Auftraggebern verankert sind.

Bauprodukte und Bauarten

Winfried Heusler, Ksenija Kadija | Schüco International KG | Bielefeld

Fassaden im digitalen Wandel ‐ Entwurf, Entwicklung, Planung, Herstellung und Betrieb

Modulare Fassadenstrukturen mit eingebetteten elektronischen Komponenten stellen in Verbindung mit Lean Construction eine effiziente Methode dar, die Komplexität individueller Lösungen zu beherrschen. Das Ergebnis ist eine spürbare Kostensenkung,

Glasbau 2019, S. 11


Prozessbeschleunigung und Qualitätssteigerung. Dann eröffnet die Digitale Transformation in Entwurf, Entwicklung und Planung sowie in der Herstellung und im Betrieb von Fassaden völlig neue Möglichkeiten, die Gestaltung, Funktionsweise und Funktionstüchtigkeit zu optimieren. Künstliche Intelligenz unterstützt die Beteiligten bei der Beurteilung der Situation und Entscheidungsfindung. Es gilt, aus historischen, digitalen Daten zu lernen und das Gelernte anzuwenden. Im Zentrum der Methode stehen technologische Machbarkeit, wirtschaftliche Tragfähigkeit und menschliche Erwünschtheit. Letztendlich läuft es auf einen Digitalen Zwilling, ein abstrahiertes, virtuelles Abbild des realen, physischen Gebäudes, hinaus.

Michael Elstner, Steffen Schäfer, Michaela Polakova | AGC Interpane | Plattling

Analyse von thermisch induzierten Spannungen in Glas ‐ eine grundsätzliche Betrachtung

Neben der Einhaltung typischer bauphysikalischer Vorgaben und Bautechniken und einer beispielsweise ausreichend bemessenen Glasdicke, sollten auch immer auch die Beständigkeit des verwendeten Glases gegenüber thermischer Spannung sowie die Temperaturverteilung der Glas‐ und Fassadenkomponenten berücksichtigt werden. Diese Thematik ist nicht neu, da sie seit der Entstehung von in der Masse eingefärbtem Basisglas diskutiert wird. Moderne Konstruktionen erfordern jedoch die Berücksichtigung spezieller Details und einen detaillierteren Blick auf die Konstruktion. Dieser Aufsatz behandelt grundlegenden Methoden, um die Beständigkeit von Verglasungseinheiten gegenüber thermischer Spannung zu analysieren. Es wird auch der Einfluss der Randbedingungen betrachtet. Es wird auch der Effekt einer detaillierten 2D FE‐Analyse beschrieben, mit welcher kritische Stellen in Vorhangfassaden, wie z.B. sog. Shadow Boxes oder Brüstungselemente, gezielt analysiert werden können.

Stephan Schreiber | Fachverband Baustoffe und Bauteile für vorgehängte hinterlüftete Fassaden e. V. (FVHF) | Berlin

FVHF‐Leitlinie Brandschutztechnische Vorkehrungen für vorgehängte hinterlüftete Fassaden (VHF) nach DIN 18516‐1

Diese Leitlinie präzisiert und interpretiert die Muster‐Liste der Technischen Baubestimmungen (MLTB) mit ihrer Anlage 2.6/43 als technische Regel zum Einbau von Brandsperren als eine mögliche Vorkehrung im Sinne der MBO § 28 und § 30. Sie soll die Anwendung ihrer Regelungen erleichtern und diese verständlicher darstellen. Die Leitlinie dient dem objektbezogenen Abstimmungs‐ und Planungsprozess im Hinblick auf den baulichen Brandschutz. Diese Leitlinie steht jedermann zur Anwendung frei. Durch die Anwendung dieser Leitlinie entzieht sich niemand der Verantwortung für eigenes Handeln.

Glasbau 2019, S. 12


Stephan Schreiber | Fachverband Baustoffe und Bauteile für vorgehängte hinterlüftete Fassaden e. V. (FVHF) | Berlin

FVHF‐Leitlinie zur Planung und Ausführung von Vorgehängten Hinterlüfteten Fassaden (VHF)

Die FVHF‐Leitlinie Planung und Ausführung von Vorgehängten Hinterlüfteten Fassaden ist ein praxisorientierter Handlungsleitfaden für Bauherren, Planer und Verarbeiter. Die Leitlinie ist eine wichtige Erkenntnisquelle für die fachgerechte Planung und Ausführung von Regelkonstruktionen. Sie kann nicht alle möglichen Sonderfälle erfassen, in denen weitergehende oder einschränkende Maßnahmen geboten sind. Durch die Anwendung dieser Leitlinie entzieht sich niemand der Verantwortung für sein Handeln.

Christian Scherer, Thomas Scherer, Wolfgang Wittwer, Ernst Semar | Kömmerling Chemische Fabrik GmbH | Pirmasens

Ködispace 4SG, der Schlüssel für energieeffiziente kaltgebogene Structural‐Glazing Fassaden

Auf dem schmalen Grat zwischen Form und Funktion müssen Glasfassaden heute scheinbar unumstößliche physikalische Grenze sprengen. Transparente, lichtdurch‐flutete Gebäude mit der Energiebilanz eines Passivhauses und einer Architektur mit gewagt fließenden Glasfassaden werden zunehmend mehr verlangt. Dass sich diese vielfältigen und anspruchsvollen Anforderungen realisieren lassen zeigt eindrucksvoll das über 7.000 m² große geschwungene Glas‐Stahl‐Dach der Shopping‐Mall Chadstone in Melbourne. Die dreidimensionale Form der Dachkonstruktion wurde dabei mit kaltgebogenen IGUs mit dem thermoplastischen Abstandhalter Ködispace 4SG realisiert. Dass dieses elastische System die dabei auftretenden Deformationen wesentlich besser im Vergleich zu einem konventionellen Abstandhalter kompensieren kann, wurde durch FE‐Simulationen gezeigt. Zur Berechnung des Randverbundes wurden dabei nichtlineare Werkstoffmodelle verwendet, die das zeit‐ und temperaturabhängige Werkstoffverhalten abbilden.

Steffen Bornemann, Jasmin Weiß, Kristin Riedel, Nishanth, Thavayogarajah | Folienwerk Wolfen GmbH | Bitterfeld‐Wolfen

Verbundfolien für den Einsatz in Fassadenanwendungen in klimatisch anspruchsvollen Regionen

Im Rahmen eines vom Land Sachsen‐Anhalt geförderten Forschungsprojektes stand die Entwicklung von Materialien zur Fertigung von Verbundgläsern für Fassaden‐elemente im Blickpunkt, die extremen klimatischen Anforderungen in Regionen des globalen Sonnengürtels genügen. Ausgangspunkt für diese Forschungsarbeiten stellten EVA‐basierte Polymerfolien für die Herstellung von Verbundglaselementen dar, deren Anwendung in der Gebäudeintegration bereits erwiesen ist. Klimazonen im globalen Sonnengürtel zeichnen sich durch eine hohe solare Einstrahlung, hohe Tag/Nacht‐Temperaturunterschiede sowie einer starken Nebelkondensation in den Morgen‐stunden aus. Ausgehend von den bereits vorliegenden Zertifizierungen der evguard®‐

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Verbundfolie wurden im Projekt Laminierfolien mit verbesserter Stabilität gegenüber klimatischen Einwirkungen entwickelt.

Martin Rauhut, Leonie Scheuring, Bernhard Weller | Technische Universität Dresden

Intelligente Verglasungen ‐ Bewertung des Einflusses auf die Energieeffizienz

Intelligente Verglasungen als Teil der Gebäudehülle bergen das Potential, die Energieeffizienz von Gebäuden in Klimaregionen mit stark variierenden klimatischen Verhältnissen zu verbessern. Über unterschiedliche Impulse, wie zum Beispiel das Anlegen einer elektrischen Spannung, sind intelligente Verglasungen in der Lage, ihre Eigenschaften entsprechend des vorherrschenden Klimas zu verändern. Damit kann der Energiedurchlassgrad der Verglasung so gesteuert werden, dass bei hohen Außenlufttemperaturen die solare Einstrahlung begrenzt und gleichzeitig bei niedrigen Außenlufttemperaturen die solare Einstrahlung zur Nutzung als passive Energiequelle maximiert wird.

In diesem Beitrag werden die energetischen Auswirkungen elektrochromer Verglasungen, als Teil der intelligenten Verglasungen, integriert in ein Lamellenfenster, auf einen Büroraum untersucht. Wesentlicher Planungsaspekt für die Steigerung der Energieeffizienz des Büroraums sind die angesetzten Regelungsstrategien zur Verdunklung der elektrochromen Verglasung. Untersuchungen zu den Regelungsstrategien werden in diesem Beitrag aufgeführt und anhand von dynamisch‐thermischen Gebäudesimulationen wird das Potential elektrochromer Verglasungen in unterschiedlichen Regionen dargelegt.

Frank Schneider | Okalux GmbH | Marktheidenfeld

Freie Fassadengestaltung mittels 3D‐Druck

Der 3D‐Druck wird sich zu einer Schüsseltechnologie für das produzierende Gewerbe entwickeln. Heute werden bereits tragende Bauteile aus Titan, Keramik oder faserverstärkter Kunststoffe gedruckt. Auch Beton, Ton und Glas kann mittels 3D‐Druck verarbeitet werden. Auch die Drucktechnologie und die Druckgeschwindigkeit entwickeln sich rasant weiter. Hierdurch wird der 3D‐Druck z.B. für die Herstellung funktionaler Einlagen im Scheibenzwischenraum interessant. Das Design der Einlage kann digital frei gestaltet werden. Über ein mögliches online‐Design‐Tool könnte der Architekt seine Fassade nach individuellen Anforderungen gestalten. Zudem könnten beliebige organische Formen aus der Natur zuerst 3D‐gscannt, digitalisiert, bearbeitet und in einer beliebigen Größe gedruckt werden. Sämtliche Prozesse bis zur Herstellung der Einlage lassen sich digitalisieren. Dadurch entsteht ein Sonnenschutz mit freier Gestaltungsmöglichkeit. Design, Architektur und Funktionalität lassen sich neue Weise vereinen.

(Änderungen vorbehalten)

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1. Auflage - ernst-und-sohn.de · Bernhard Weller, Silke Tasche (Hrsg.) Glasbau 2019 1. Auflage Das vorliegende Buch präsentiert in zahl-reichen Beiträgen renommierter Autoren den