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Technisches Umfeld
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Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung für die Verankerung von Aufbauelementen wie PV-Anlagen oder Absturzsicherungen auf einer Flachdachkonstruktion, welche aus einem Tragunterbau und einer an der Oberseite des Tragunterbaus angeordneten, mit Dichtungsbahnen überdeckten Dämmschicht besteht.
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Stand der Technik
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Bei Flachdachkonstruktionen mit einer oberhalb eines Tragunterbaus angeordneten Dämmschicht, sog. Warmdächern, wie sie vorrangig bei Industriegebäuden verwendet werden, besteht oftmals die Notwendigkeit, auf der Außenseite des Flachdaches zusätzliche Dachaufbauten, wie z. B. Fahnenmasten, PV-Anlagen, Absturzsicherungen, Werbetafeln oder Beleuchtungskörper anzuordnen.
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Für die Befestigung derartiger Aufbauelemente ist es bislang im Stand der Technik üblich, diese unter Zuhilfenahme von Befestigungszwischenelementen direkt am Tragunterbau der Flachdachkonstruktion zu befestigen. Hierzu ist es notwendig, die an der Oberseite der Flachdachkonstruktion angeordneten Dichtungsbahnen als auch die zwischen den Dichtungsbahnen und dem Tragunterbau befindliche Dämmschicht zu durchtrennen, damit ein Zugriff auf den Tragunterbau möglich ist. Nach der Befestigung des für den Anbau der Aufbauelemente notwendigen Befestigungszwischenelementes ist dann die Dämmschicht sowie die Dichtungsbahn wieder zu schließen, damit keine Feuchtigkeit in die Dämmschicht eindringen kann, was zwangsläufig zur Minderung ihrer Dammwirkung beitragen würde.
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Die geschilderte Vorgehensweise ist naturgemäß mit einer Reihe von sorgfältig vorzunehmenden Arbeitsschritten verbunden, was den Gesamtmontageaufwand und sowie mit damit verbundenen Kosten erhöht.
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Darüber hinaus hat die geschilderte Befestigungstechnik den schwer wiegendern Nachteil, dass eine unisolierte Verbindung zwischen der außerhalb der Dämmschicht liegenden Umgebung und dem Tragunterbau der Flachdachkonstruktion vorhanden ist. Dies kann dazu führen, dass in den Bereichen des Befestigungszwischenelementes Schwitzwasser entsteht, was naturgemäß entweder direkt zu einer Minderung der Dämmwirkung bzw. längerfristig zu einer Schädigung der Dämmschicht führt oder dass das Schwitzwasser auf tiefer gelegene Bereiche wie abgehängte Decken oder dergleichen herabtropft und hier Schäden verursacht.
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Aufgabe der Erfindung
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Ausgehend von den oben geschilderten Nachteilen der aus dem Stand der Technik bekannten Befestigungskonstruktionen von Aufbauelementen an Flachdächern ergibt sich die Aufgabe der Erfindung dahingehend, eine neuartige Befestigungstechnik bereitzustellen, bei der zum einen der Montageaufwand für die Aufbauelemente signifikant reduziert wird und zum anderen die durch die Dämmschicht bereitgestellte Isolationswirkung gegen Wärme und Kälte nicht beeinträchtigt wird.
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Darüber hinaus sollen alle auf die Aufbauelemente von außen, beispielsweise durch Windbelastung, einwirkenden Kräfte wie Zugdruck und Schubkräfte von der neuartigen Konstruktion gemäß der Erfindung aufgenommen und kompensiert werden.
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Lösung der Aufgabe
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß zusammen mit den gattungsbildenden Merkmalen einer Befestigungsvorrichtung für die Verankerung von Aufbauelementen auf einer Flachdachkonstruktion durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 offenbarte technische Lehre gelöst.
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Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Befestigungsvorrichtung einen flächenförmigen Grundkörper zur Auflage auf der Flachdachkonstruktion an der der Dämmschicht abgewandten Oberseite der Dichtungsbahnen aufweist, welcher an seiner Auflageseite zur Flachdachkonstruktion mit mindestens einem über die Oberfläche der Auflageseite vorstehenden Krafteinleitungselement zur Übertragung von Schubkräften vom Grundkörper in die Dämmschicht aufweist.
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Die geschilderte Merkmalskombination ermöglicht ohne Beschädigung von Dichtungsbahnen und Dämmschicht eine Auflage des Grundkörpers auf der Außenseite der Dichtungsbahn, wobei der Grundkörper anschließend mit einer zusätzlichen Dichtungsbahn überdeckt werden kann, wobei dieser fester Bestandteil der Flachdachkonstruktion wird.
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Darüber hinaus ist es selbstverständlich möglich, den Grundkörper mittels zusätzlicher Verschraubungen durch die Dichtungsbahn und die Dämmschicht am Tragunterbau zu befestigen.
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Die zum Erfindungswesentlichen gehörenden Krafteinleitungselemente gewährleisten dabei die Einleitung von vorrangig auftretenden Schubkräften in den oberen Bereich der Dämmschicht. Evtl. vorhandene Verschraubungen zwischen Grundkörper und Tragunterbau besitzen entsprechend den einschlägigen wärmetechnischen Rahmenbedingungen keine Gefahr der Entstehung von Schwitzwasser, da die Querschnitte der Verschraubungen vernachlässigbar klein sind.
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Besondere Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich zusätzlich aus den auf den Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüchen.
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Es hat sich insbesondere aus vorteilhaft erwiesen, wenn das Krafteinleitungselement entsprechend einer ersten Ausgestaltungsvariante einen trapezförmigen Querschnitt aufweist, wobei die Kantenlänge der größeren Trapezseitenfläche zur Unterseite des Grundkörpers gerichtet ist. Durch die geschilderte Gestaltung wird die Gefahr einer Beschädigung der Dichtungsbahnen bei Auflage des Grundkörpers auf die Außenseite der Flachdachkonstruktion gemildert.
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Zusätzlich vorteilhaft kann dabei sein, dass das Maß der Höhe des Krafteinleitungselementes, die dieses über die Oberfläche der Auflageseite des Grundkörpers vorsteht, im Bereich von 10 bis 20 mm liegt. Der geschilderte Maßbereich stellt sicher, dass auf den Grundkörper einwirkende Schubkräfte zuverlässig in die unter dem Grundkörper liegende Dämmschicht eingeleitet werden.
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Hinsichtlich der Herstellungskosten für den Grundkörper ist es darüber hinaus vorteilhaft, Grundkörper und Krafteinleitungselement einstückig aus demselben Material herzustellen. Bei der Materialauswahl ist im Hinblick auf die Art der Herstellung Kunststoffmaterial zu bevorzugen.
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Eine zweite Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Lehre sieht darüber hinaus vor, das Krafteinleitungselement im Wesentlichen winkelförmig mit einem Befestigungsschenkel zur Anbindung an den Grundkörper und einem rechtwinklig zum Befestigungsschenkel zur Unterseite des Grundkörpers vorstehend angeordneten, durch die Dichtungsbahn in die Dämmschicht einbringbaren Halteschenkel auszubilden.
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Der Grundkörper mit dem daran befestigten Krafteinleitungselement kann dabei ebenso wie bei der erstbeschriebenen Ausgestaltungsvariante montagetechnisch durch Verschraubung vorbereitet werden. Bei der Auflage des Grundkörpers auf die Flachdachkonstruktion durchstößt der Halteschenkel dabei die Dichtungsbahn und verankert sich in der Dämmschicht. Vorbereitende Maßnahmen sind dabei nicht notwendig.
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Das Eindringen des Befestigungsschenkels kann zusätzlich dadurch erleichtert werden, dass der Halteschenkel an seinem freien Ende mit einer Schneidkante versehen ist. Selbstverständlich kann auch diese Konstruktionsvatiante durch zusätzliche Verschraubungen an dem Tragunterbau befestigt werden. Überdeckt wird der Grundkörper dann – wie oben bereits für die erste Ausgestaltungsvariante geschildert – durch eine zusätzliche Dichtungsbahn. Das winkelförmige Krafteinleitungselement sollte vorteilhafter weise aus Metall hergestellt sein, wobei sich insbesondere Aluminium oder Edelstahl bewährt haben.
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Durch die Wahl der Höhe des Befestigungsschenkels lassen sich auch große Schubkräfte übertragen, wobei gleichzeitig eine thermische Trennung zwischen Außenseite der Flachdachkonstruktion und dem Tragunterbau gewährleistet ist.
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Eine dritte Ausgestaltungsvariante der Erfindung sieht darüber hinaus vor, den Halteschenkel entsprechend der oben geschilderten zweiten Ausgestaltung bogenförmig auszubilden. Die bogenförmige Ausgestaltung beinhaltet, dass das äußere freie Ende des Halteschenkels im Wesentlichen parallel beabstandet zum freien Ende des Befestigungsschenkels angeordnet ist. Durch diese Variante der Konstruktion lassen sich auch Vertikalkräfte in die Flachdachkonstruktion einleiten, so dass separate Verankerungselemente entfallen können.
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Die geschilderte konstruktive Gestaltung erfordert es, das Krafteinleitungselement vor dem Aufsetzen des Grundkörpers durch die Dichtungsbahn hindurch in die Dämmschicht einzubringen. Nach Beendigung dieses Montageschrittes befindet sich der Befestigungsschenkel zur Anbindung an den Grundkörper parallel zur Oberfläche der Dichtungsbahn auf dieser aufliegend, so dass anschließend der darüber anzuordnende Grundkörper mit dem Befestigungsschenkel, beispielsweise durch Verschraubung, verbunden werden kann.
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Abschließend wird der Grundkörper wiederum mit einer Dichtungsbahn abgedeckt. Auch bei dieser Ausgestaltungsvariante kann eine zusätzliche Verschraubung mit dem Tragunterbau erfolgen, ohne dass die thermische Trennung – wie oben bereits geschildert – beeinträchtigt wird.
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Allen drei konstruktiven Vatianten der Befestigungsvorrichtung ist gemeinsam, dass nach dem Aufbau des Grundkörpers auf der Außenseite der Flachdachkonstruktion an diesem wiederum die gewünschten Aufbauelemente, wie Absturzsicherung oder dergleichen, festgelegt werden können.
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Figurenbeschreibung
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Nachfolgend werden die oben geschilderten Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigt dabei:
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1 eine Schnittdarstellung einer ersten Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung,
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2A eine Schnittdarstellung durch eine zweite Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung,
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2B Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie B/B aus 2A,
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3A Schnittdarstellung durch eine dritte Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung während des Montagevorgangs und
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3B Schnittdarstellung durch die Ausgestaltungsvariante der 3A nach Beendigung der Montage.
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Die in der 1 dargestellte erste Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung ist auf einer insgesamt mit 1 bezeichneten Flachdachkonstruktion aufgesetzt. Die Flachdachkonstruktion 1 besteht im Wesentlichen aus einem Tragunterbau 2, der im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Metall-Trapezblech besteht.
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Selbstverständlich sind in diesem Zusammenhang auch andere Tragunterbauten denkbar. An der Oberseite des Tragunterbaus ist eine aus üblichem Dämmmaterial bestehende Dämmschicht 3 angeordnet. Die Dämmschicht 3 wiederum ist durch eine mit 4 bezeichnete Dichtungsbahn abgedeckt. Um auf die Flachdachkonstruktion 1 Aufbauelemente wie beispielsweise Antennen, Absturzsicherungen, Werbetafeln, PV-Anlagen und dergleichen anzuordnen, die auch bei widrigen Wetterverhältnissen an ihrem Platz verbleiben müssen, ist auf der dem Tragunterbau abgewandten Oberseite der Dichtungsbahn 4 eine Befestigungsvorrichtung aufgesetzt, an der mittels geeigneter Verschraubungen die o. g. Aufbauteile festgelegt werden können.
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Die Befestigungsvorrichtung besteht dabei aus einem Grundkörper 5, welcher flächenförmig ausgebildet ist und somit als Kunststoff- oder Holzplatte hergestellt sein kann. An der Unterseite dieses Grundkörpers 5 befindet sich im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Krafteinleitungselement 6, welches über die Oberfläche der Unterseite des Grundkörpers 5 hervorsteht.
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Der Querschnitt des Krafteinleitungselementes 6 ist trapezförmig gestaltet, wobei die Kantenlänge der größeren Trapezseitenfläche zur Unterseite des Grundkörpers 5 gerichtet ist. Grundkörper 5 und Krafteinleitungselement 6 bilden im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Einheit und sind aus fertigungstechnischen Gründen aus Kunststoff hergestellt.
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Natürlich ist im Zusammenhang mit der Ausgestaltung entsprechend der 1 auch eine zweiteilige Ausführungsform denkbar, die beispielsweise aus einer Holzplatte als Grundkörper 5 und Krafteinleitungselementen 6 aus Kunststoff oder Holz bestehen kann. Selbstverständlich sind bei größeren Ausdehnungen des Grundkörpers 5 und größeren Schubkräften, die auf die Gesamtkonstruktion wirken, auch eine Vielzahl von Krafteinleitungselementen 6 denkbar.
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Darüber hinaus ist selbstverständlich denkbar, dass die Befestigungsvorrichtung ergänzend mit Verschraubungen versehen sein kann, die vom Grundkörper 5 durch die Dichtungsbahn 4 und die Dämmschicht 3 bis zum Tragunterbau 2 reichen.
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Aus der 1 wird ergänzend deutlich, dass der Grundkörper 5 an seiner der Dämmschicht 3 abgewandten Oberseite mit einer Dichtungsbahn 7 überdeckt ist, die an den Seitenbereichen des Grundkörpers 5, welcher in diesem Bereich vorzugsweise unter einem Winkel von 45 Grad abgeschrägt ist, mit der Dichtungsbahn 4 verschweißt ist. Durch diese Maßnahme ist eine vollständige Abdichtung der Flachdachkonstruktion 1 gewährleistet, so dass das Eindringen von Feuchtigkeit, welches zwangsläufig zu einer Schädigung der Dämmschicht 3 führen würde, ausgeschlossen ist.
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In den 2A und 2B ist eine weitere Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung dargestellt, die sich hinsichtlich der Ausgestaltung des Krafteinleitungselementes 6 von derjenigen der 1 unterscheidet. Sowohl die Flachdachkonstruktion 1 mit ihrem Tragunterbau 2, der Dämmschicht 3 und der Dichtungsbahn 4 als auch die Gestaltung des Grundkörpers 5 der Befestigungsvorrichtung entsprechen derjenigen Konstruktionsvariante, die in der 1 dargestellt ist. Aus diesem Grunde wird auf eine detaillierte Beschreibung an dieser Stelle verzichtet, da aus der Bezifferung der 2A und 2B im Vergleich zu 1 die Übereinstimmungen klar hervorgehen.
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Das Krafteinleitungselement 6, welches wiederum an der Unterseite des Grundkörpers 5 über dessen Oberfläche hervorsteht, ist entsprechend dem zweiten Ausgestaltungsbeispiel winkelförmig ausgebildet und besteht aus einem am Grundkörper 5 mittels einer Verschraubung 9 festgelegten Befestigungsschenkel 8 sowie einem rechtwinklig zum Befestigungsschenkel 8 angeordneten Halteschenkel 10.
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Der Halteschenkel 10 durchstößt im montierten Zustand der Befestigungsvorrichtung die Dichtungsbahn 4 und ist in der Dämmschicht 3 gehalten. Der Halteschenkel 10 weist, wie dies der 2b zu entnehmen ist, im Wesentlichen eine rechteckförmige Gestaltung aus und ist an seinem freien unteren Ende mit einer Schneidkante 11 versehen. Diese Schneidkante 11 erleichtert während der Montage das Einbringen des Halteschenkels 10 durch die Dichtungsbahn 4 in die Dämmschicht 3.
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Aus den 2A und 2B ist klar ersichtlich, dass durch die schwertförmige Gestaltung des Halteschenkels 10 eine hervorragende Einleitung von Schubkräften in die Dämmschicht 3 ermöglicht wird.
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Selbstverständlich kann der Grundkörper 5 auch im zweiten Ausgestaltungsbeispiel zusätzlich durch geeignete Verschraubungen mit dem Tragunterbau 2 verbunden sein. Darüber hinaus können selbstverständlich eine Vielzahl von Krafteinleitungselementen 6 in winkelförmiger Gestaltung an der Unterseite des Grundkörpers 5 befestigt sein. Der Grundkörper 5 kann dabei vollständig vorkonfektioniert werden, da der Anbau des Krafteinleitungselementes 6 vor dem Auflegen der Befestigungsvorrichtung auf die Außenseite der Dichtungsbahn 4 erfolgen kann.
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Den 2A und 2B ist ergänzend zu entnehmen, dass der Grundkörper 5 auch in diesem Ausführungsbeispiel an seiner Oberseite mit einer Dichtungsbahn 7 überdeckt ist, die analog dem ersten Ausführungsbeispiel an den Seitenbereichen des Grundkörpers 5 mit der Dichtungsbahn 4 der Flachdachkonstruktion 1 verschweißt ist.
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Durch die Überdeckung des Grundkörpers 5 mit der Dichtungsbahn 7 und der seitlichen Verschweißung mit der Dichtungsbahn 4 ist gewährleistet, dass die Verletzung der Dichtungsbahn 4 unter dem Grundkörper 5 im Bereich des Krafteinleitungselementes 6 durch den Halteschenkel 10 keinerlei negative Auswirkung hat, da ein Eindringen von Feuchtigkeit durch die Überdeckung der Dichtungsbahn 7 ausgeschlossen ist.
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Krafteinleitungselement 6 und Grundkörper 5 sind in diesem Ausgestaltungsbeispiel vorzugsweise aus unterschiedlichen Materialien hergestellt, da sich die winkelförmige Gestaltung des Krafteinleitungselementes 6 besonders einfach mittels eines Metallwinkels vorzugsweise aus Edelstahl realisieren lässt. Aus einem solchen Material lassen sich geringe Schenkeldicken von beispielsweise 1 mm realisieren und hier ist auch die Ausbildung der Schneidkante 11 am freien Ende des Halteschenkels 10 problemlos möglich.
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In den 3A und 3B ist eine dritte Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung dargestellt, die sich konstruktiv an diejenige der zweiten Ausgestaltungsvariante anlehnt.
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Auch hier besteht das Krafteinleitungselement 6 aus je einem Befestigungsschenkel 8 und einem rechtwinklig dazu angeordneten Haltewinkel 10. Die Besonderheit der 3a und 3b ergibt sich dadurch, dass der Halteschenkel 10 hier bogenförmig ausgebildet ist.
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Die bogenförmige Ausgestaltung sieht vor, dass das äußere freie Ende des Haltewinkels im montierten Zustand im Wesentlichen parallel beabstandet zum freien Ende des Befestigungsschenkels angeordnet ist. Durch diese Variante der Konstruktion lassen sich auch Vertikalkräfte in die Flachdachkonstruktion einleiten, so dass separate Verankerungselemente entfallen können. Auch an diesem freien Ende kann zur Erleichterung des Einbringens des Halteschenkels durch die Dichtungsbahn 4 in die Dämmschicht 3 eine Schneidkante angebracht werden.
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Die Montage entsprechend der dritten Ausgestaltung sieht vor, dass das Krafteinleitungselement zunächst ohne den Grundkörper 5 auf die Dichtungsbahn 4 aufgelegt wird und durch geeignete Werkzeuge von seiner in der 3A dargestellten Position in die Position entsprechend der 3B gebracht wird. Nach dieser Positionierung ist der Befestigungsschenkel 8 parallel zur Oberfläche der Dichtungsbahn 3 angeordnet und liegt auf dieser ggf. auf.
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Nunmehr wird der Grundkörper 5 der Befestigungsvorrichtung im Bereich des oder der Krafteinleitungselemente 6 auf die Oberseite der Flachdachkonstruktion 1 aufgesetzt und mit dem Befestigungsschenkel 8 des Krafteinleitungselementes 6 verschraubt. Anschließend wird, wie auch in den anderen Ausführungsbeispielen, der Grundkörper 5 mit einer Dichtungsbahn 7 überdeckt, die auch hier im Seitenbereich des Grundkörpers 5 mit der ursprünglichen Dichtungsbahn 4 verschweißt wird.
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Somit ist auch hier ein Eindringen von Feuchtigkeit in die Dämmschicht 3 infolge der Verletzung der Dichtungsbahn 4 im Bereich des Halteschenkels 10 zuverlässig ausgeschlossen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Flachdachkonstruktion
- 2
- Tragunterbau
- 3
- Dämmschicht
- 4
- Dichtungsbahn
- 5
- Grundkörper
- 6
- Krafteinleitungselement
- 7
- Dichtungsbahn
- 8
- Befestigungsschenkel
- 9
- Verschraubung
- 10
- Halteschenkel
- 11
- Schneidkante
- 12
- Verschraubung