DE20203831U1 - Rohrförmiger Dachaufbau zur Aufnahme von Antennen und technischen Komponenten - Google Patents

Description

Rohrförmiger Dachaufbau zur Aufnahme von Antennen und technischen Komponenten

Die Erfindung betrifft einen statisch und elektrisch optimierten selbstragenden rohrförmigen Dachaufbau zur Aufnahme von Antennen und technischen Komponenten.

Die unter Dachaufbauten montierten Antennen und deren Systemtechnik sollen dabei nicht ohne weiteres als Antennen bzw. Antennenanlagen identifiziert

werden können.
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Antennenanlagen werden nach zentralen bzw. regionalen Vorgaben standortspezifisch aufgebaut.

Da die erforderlichen Antennenhöhen innerstädtisch in den meisten Fällen mindestens 15m betragen, sind Antennenstandorte hauptsächlich mehrgeschossige Wohnhäuser mit Sattel- oder Flachdächern.

Diese Dächer sind in der Regel für Schnee-, Wind- und Personenlasten konzipiert und daher zur Aufnahme größerer zusätzlicher Lasten nicht geeignet.

Durch den weiteren Ausbau von Mobilfunknetzen kommt es zur stärkeren Belegung vorhandener Mastanlagen. Das bedeutet

• Gewichtserhöhung durch größere Stahlquerschnitte und
größere Windangriffsflächen,

• größere Kraftmomente am Mastfuß und damit

· die Notwendigkeit der Krafteinleitung in tragende Mauern der Bauwerke.

Bei der Erweiterung von Mobilfunknetzen sind derzeit zwei Tendenzen zu beobachten:

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Einmal das Errichten von Zentralmastanlagen mit einer Höhe bis zu 9,90 m über Oberkante Dach und mit einem durchschnittlichen Eigengewicht \/on ca. 600 kg bis 900 kg. Bei derartigen Mastanlagen muss mit einem durch die Windkraft bedingten Moment von ca. 24 KN/m im Mastfuß (bei Belegung mit 3 Sektorantennen und 1 Richtfunkantenne am oberen Mastbereich auf Auslegern) gerechnet werden.

Da die Decke des Bauwerkes diese zusätzlichen Kräfte in aller Regel nicht aufnehmen kann, müssen sie über große Lastverteilungssysteme in die tragende Konstruktion eingeleitet werden. Dieses erfordert neue statische Berechnungen und Genehmigungen.

Die zweite Tendenz ist das Errichten von mehreren kleineren Mastanlagen pro Standort mit einer Höhe zwischen 3,0 m bis 6,0 m.

Aber auch bei diesen kleineren Mastanlagen sind die Gebäudedecken in den meisten Fällen nicht in der Lage, die zusätzlichen Kräfte aufzunehmen. Die Vereinzelung erhöht die Anzahl der funktechnischen Komponenten und erfordert mehrere kleinere konstruktive Planungen für die Krafteinleitungen in die vorhandenen Bauwerke. Diese Vorgehensweise bringt eine Vielzahl von Nachteilen mit sich, nämlich:

• Alle Planungen sind Individualplanungen.

· Es gibt keine Standardisierung von Konstruktionen für Maststandorte.

• Es sind immer statische Berechnungen und Genehmigungen notwendig,

• Mastanlagen bestehen aus vielen Einzelteilen, die an ein zentrales Tragsystem, das Rohr, montiert werden.

• Aufgrund der Größe und des Gewichtes der Mastanlagen müssen diese vor Ort zusammengebaut werden, wenn man auf fahrbare Kransysteme verzichten will.

• Durch die Mastanlagen wird die natürliche Dachlandschaft optisch stark beeinträchtigt.

• Architektonisch - ästhetische Gesichtspunkte, die einen ganzheitlichen Lösungsansatz der technischen Einrichtung und der städtebaulichen

Umgebung im planerischen und ausführenden Sinne vereinen, fehlen gänzlich.

• Standardisierte und vorkonfektionierte Systeme bzw. Teilsysteme sind auf dem Markt nicht verfügbar.

Weiterhin berücksichtigt der Stand der Technik nicht die notwendige wirtschaftliche und ganzheitliche Betrachtungsweise der eingesetzten technischen Lösungen. Durch die beschriebenen Individuallösungen werden die Dachflächen zwar nicht unmittelbar beschädigt, aber in zunehmenden Maße angegriffen. Die monströsen Mastanlagen gestatten es zukünftig nicht mehr, eine Vielzahl von Dachstandorten für den zahlenmäßig sehr hohen Bedarf an Funk- und Sendeanlagen der technologieorientierten Mobilfunknetze der 3. Generation und deren Migration mit den Vorläufernetzen zu erschließen. Die Individuallösungen gestatten es weiterhin aber auch nicht, einen zeitlich raschen Aufbau der Antennenanlagen durchzuführen, da sowohl Engineering als auch der Bau sehr zeitaufwendig sind.

Die Mastanlagen mit ihrem stark ausgeprägten Unterbau fügen sich außerdem nicht ästhetisch in die architektonische Umgebung eines städtebaulichen Charakters ein. Wirtschaftliche Aspekte des Bauens und der Revision der Antennensysteme werden in ungenügendem Maße berücksichtigt.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein vollständig anderer Lösungsansatz gewählt, der folgende Aufgaben lösen soll.

Schaffung der Möglichkeit, auf Gebäuden mit beliebiger Dachform Funk- und Sendeanlagen aufzubauen und damit den Mobilfunkbetreibem die notwendige Anzahl von Standorten zum Aufbau der technologieorientierten Mobilfunknetze der 3. Generation und deren Migration mit den Vorläufernetzen zu sichern.

Die neue Lösung soll zu einer Reduzierung der Baukosten für den

beschriebenen Aufbau der Mobilfunknetze führen.
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Die bisherigen technischen Lösungen, bestehend aus Stahlmast, Antennenträgern, Antennen, Kabeln und ergänzenden technischen Komponenten sollen abgelöst werden und durch einen vollständig neuartigen Antennen-Dachaufbau, auch mit farblicher Anpassung an die Gebäudestruktur, ersetzt werden.
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Aufwendungen zur Durchführung von Revisionen des mechanischen und elektrischen Teils der Antennenanlagen sollen erheblich zu reduziert werden.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Schutzanspruch 1 angegeben, Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nach der Konzeption der Erfindung ist der rohrförmige Dachaufbau als statisch und elektrisch optimiertes selbsttragendes Zylindersystem ausgeführt, das nach dem Baukastenprinzip aufgebaut ist und deren Teile leicht montiert und demontiert werden können.

Zum Zylindersystem gehören die folgenden Bauteile:

• ein äußerer Spezialzylinder, nachfolgend als Spezialzylinder-Außen bezeichnet,

• eine Unterkonstruktion zur klappbaren Ausführung des Spezialzylinders-Außen, die Montage- und Revisionsarbeiten erleichtern soll,

• ein innerer Spezialzylinder, nachfolgend als Spezialzylinder-Innen bezeichnet, der in Wechselwirkung mit der Unterkonstruktion zur Fixierung und Versteifung des Zylindersystems dient,

• eine im oberen Teil des Spezialzylinders-Außen über dem Spezialzylinder-Innen untergebrachte Kartusche, die zur Halterung der Antennen dient.

Der Spezialzylinder-Außen von maximal 400 mm Durchmesser nimmt alle not-

wendigen technischen Komponenten, wie Antennen, Kabel und die ergänzenden technischen Einrichtungen auf. Er kann wahlweise bis zu Höhen von 9,9 m aufgebaut werden. Dieser Spezialzylinder-Außen hat dabei drei Funktionen.
Erstens: Statische Optimierung der Gesamtanlage durch erhebliche Reduzierung der Windangriffsflächen auf WA < 50 cm/m und der Gesamtbelastung auf < 0,75 KN/m.

Zweitens: In dem Längenbereich, in dem die Antennen untergebracht sind, soll der Spezialzylinder-Außen durch einlaminierte Mikrowellenfenster optimal für die abgestrahlte Frequenz durchlässig sein.

Drittens: Durch seine stelenartige Form und farblicher Gestaltung bzw. Fortführung der Farbgestaltung des Gebäudes soll der Charakter einer rein funktionsorientierten Funk- und Sendeanlage eliminiert werden.

Der Spezialzylinder-Außen wird mit seinem unteren Ende auf eine Unterkonstruktion aufgeschoben, mit der seine Standfestigkeit gewährleistet wird. Die Unterkonstruktion besteht aus einer mittels Scharnieren klappbaren symmetrisch aufeinanderliegenden Doppelplatte, die an der von der Scharnierseite abgewandten Seite kraftschlüssig arretierbar ist. Dadurch wird das Gesamtsystem klappbar.

Auf der Befestigungsplatte ist ein Befestigungsstahlfuß mit vertikal stehendem Rohransatz angebracht, der so dimensioniert ist, dass der Spezialzylinder-Außen formschlüssig über dem Rohransatz gestülpt werden kann. Der Befestigungsstahlfuß kann auf dem beweglichen Schenkel der Doppelplatte sowohl angeschweißt als auch angeschraubt werden und hat Revisionsöffnungen im Rohransatz für Aufnahme und Zugang zu Verbindungselementen für Kabelanschlüsse und andere technische Einrichtungen.
Die Höhe des vertikalen Rohransatzes ist von der Gesamthöhe des Spezialzylinders-Außen abhängig und kann bis zu maximal 1,0 m betragen.

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In den Mastfuß des Spezialzylinders-Außen wird ein zweiter Zylinder als Spezialzylinder-Innen, eingeführt, der an der oberen vom Mastfuß abgewandten Seite, eine Auflagewulst hat. Dieser Spezialzylinder-Innen hat zwei Funktionen:
Erstens: Statische Stabilisierung des Spezialzylinders-Außen in Verbindung mit dem Befestigungsstahlfuß. Der Spezialzylinder-Außen und der Spezialzylinder-Innen sind koaxial und über einen Zwischenraum beabstandet angeordnet. Am Mastfuß ist in diesem Zwischenraum der Rohransatz des Befestigungs-Stahlfußes positioniert. Über diese Klemmpaarung aus Rohransatz des Befestigungs-Stahlfußes mit Presswirkung des Spezialzylinders-Außen auf den Rohransatz von außen plus Presswirkung des Spezialzylinders-Innen auf den Rohransatz von innen wird das Zylindersystem ausreichend versteift und gleichzeitig fixiert. Voraussetzung für die koaxiale Wand an Wand-Anordnung von Spezialzylinder-Außen, Rohransatz und Spezialzylinder-Innen ist, dass

&bull; der Innendurchmesser des Spezialzylinders-Außen etwa dem Außendurchmesser des Rohransatzes entspricht, so dass der Spezialzylinder-Außen straff auf den Rohransatz aufgeschoben werden kann und

&bull; der Außendurchmesser des Spezialzylinders-Innen etwa dem Innendurchmesser des Rohransatzes entspricht, so dass der Spezialzylinder-Innen straff in den Rohransatz eingeschoben werden kann.

Zur Unterstützung dieser Wirkung besitzt der Spezialzylinder-Innen an der oberen vom Mastfuß abgewandten Seite eine Auflagewulst, die konzentrisch in einer solchen Breite ausgebildet ist, dass der Spezialzylinder-Innen mittels dieser Wulst an der Innenwandung des Spezialzylinders-Außen geführt ist.

Zweitens: Aufnahme und Führung der Kabel von den Antennen im oberen Teil des Spezialzylinders-Außen bis zu den Verbindungselementen im unteren Teil des Mastfußes.
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Die Antennen selbst werden an einer im Spezialzylinder-Außen beweglichen Kartusche, befestigt, die aus den drei Kunststoffkomponenten untere Führungsscheibe, obere Abschlussscheibe und den dazwischen liegenden Führungs- und Aufnahmestab besteht.

Die untere Führungsscheibe passt formschlüssig in den Spezialzylinder-Außen und sitzt auf der Wulst des Spezialzylinders-Innen auf, wobei ein zusätzlicher Druck zur Stabilisierung ausgeübt wird. Die Führungsscheibe besitzt Aussparungen zur Durchführung der Antennenkabel.

Die obere Abschlussscheibe hat einen größeren Durchmesser als der Spezialzylinder-Außen und verschließt somit haubenartig und abdichtend formschlüssig das Rohrende des Spezialzylinders-Außen.

Beide Elemente werden durch einen Führungs- und Aufnahmestab mittig und kraftschlüssig verbunden und geführt. Dieser Führungs- und Aufnahmestab dient zur Halterung der Antennen, die kraftschlüssig an diesem befestigt werden.

Das beschriebene Zylindersystem ist durch die Befestigungs-Doppelplatte
kippbar gestaltet. Durch vorheriges Lösen der Kabel von den

Verbindungselementen im unteren Teil des Mastfußes, kann mittels einer
Griffeinrichtung, die an der Abschlussscheibe der Kartusche angebracht ist, die Kartusche mit den Antennen herausgezogen werden.

Je nach Länge des Zylindersystems können mehrere Kartuschen übereinander eingebracht werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1: eine Schnittdarstellung des neuen rohrförmigen Antennen-Dachaufbaus (Zylindersystems) mit installierten Antennen.

Fig. 2: eine Darstellung der Bauteile zur Montage des Zylindersysterns
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Fig. 1 zeigt den neuen als Zylindersystem ausgeführten Antennen-Dachaufbau im zusammengebauten, funktionsfertigend Zustand mit installierten Antennen 2.

Das Zylindersystem besteht dabei aus den folgenden Bauteilen, die in Einzeldarstellung Gegenstand von Fig. 2 sind.

Der Spezialzylinder-Außen 1 (vgl. Fig. 2.3) soll bei diesem Ausführungsbeispiel eine Länge bzw. Höhe von 9,5m bei einem Durchmesser von 300 mm besitzen.
In seinem Innenraum befinden sich alle für die Wahrnehmung der Antennenfunktion erforderlichen technischen Komponenten, wie Antennen 2, Kabel 3 und weitere ergänzende Einrichtungen.

In der Montagehöhe der Antennen 2 ist in den Mantel des Spezialzylinders-

Außen 1 ein Mikrowellenfenster 1.1. eingebracht.
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Zur Verankerung des Spezialzylinders-Außen 1 in vertikaler Position dient eine Unterkonstruktion, die aus Befestigungs-Doppelplatte 4 (vgl. Fig. 2.1) mit aufgesetztem Befestigungs-Stahlfuß 5 und Rohransatz 6 (vgl. Fig. 2.2) besteht.

Dabei wird der Spezialzylinder-Außen 1 mit seinem unteren Ende auf den etwa 0,8 m langen Rohransatz 6 bei straffer Passung aufgeschoben.

Die zwei kongruenten Teile der Befestigungs-Doppelplatte 4 sind auf der einen Seite - zur Gewährleistung der für Montage- und Servicezwecke wünschenswerten Klappbarkeit des Zylindersystems - über ein Scharnier 4.1 verbunden. Auf der gegenüberliegenden Seite ist eine zuverlässige kraftschlüssige Arretierung 4.2 vorgesehen.

Ut.

Über die Revisionsöffnungen 6.1 in Fig. 2.2 sind bei entsprechend vom Rohransatz 6 abgezogenen Spezialzylinder-Außen 1 die Verbindungselemente für Kabelanschlüsse und dgl. zugänglich.

Zur mechanischen Stabilisierung und Fixierung der koaxialen Anordnung von Spezialzylinder-Außen 1 und Rohransatz 6 wird zur Abstützung dieser koaxialen Anordnung von innen ein zweiter Zylinder als Spezialzylinder-Innen 7 (vgl. Fig. 2.4) in den Spezialzylinder-Außen 1 eingeführt. Die konzentrische Führung des Spezialzylinders-Innen 7 an der Innenwandung des Spezialzylinders-Außen 1 erfolgt mittels der Auflagewulst 7.1, d.h. der Durchmesser des Wulstringes 7.1 entspricht etwa der Wandungsstärke des Rohransatzes 6.

Die Antennen 2 sind am Führungs- und Aufnahmestab 8.1 der Kartusche 8 gehaltert (s. Fig. 2.5). Der Führungsstab 8.1 ist dabei dreiseitig, d.h. mit dreieckigem Querschnitt ausgeführt.

Mit der unteren Führungsscheibe 8.3 gleitet die Kartusche 8 formschlüssig an der Innenwandung des Spezialzylinders-Außen 1 und stützt sich im Einbauzustand auf der Wulst 7.1 des Spezialzylinders-Innen 7 ab. Über die Aussparungen 8.4 sind die Antennenkabel 3 geführt.

Mit der oberen Anschlussscheibe 8.2 der Kartusche 8, die haubenartig über das obere Ende des Spezialzylinders-Außen 1 greift, wird der Spezialzylinder-Außen 1 abdichtend und formschlüssig verschlossen.

Bei Revisionsarbeiten kann mit der Griffeinrichtung 9 - nach vorherigem Lösen der Kabel 3 von den Verbindungselementen im Mastfuß - die Kartusche 8 mit den Antennen 2 herausgezogen werden.

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Liste der Bezugszeichen

1 Spezialzylinder-Außen 1.1 Mikrowellenfenster

2 Antennen

3 Kabel

4 Befestigungs-Doppelplatte

4.1 Scharnier(e)

4.2 Arretierung

5 Befestigungs-Stahlfuß doppelt

6 Rohransatz

6.1 Revisionsöffnung

7 Spezialzylinder-Innen 7.1 Auflagewulst

8 Kartusche

8.1 Führungs- und Aufnahmestab

8.2 obere Abschlussscheibe

8.3 untere Führungsscheibe

8.4 Aussparungen

9 Griffeinrichtung an 8.2

Claims (9)

1. Rohrförmiger Dachaufbau zur Aufnahme von Antennen und technischen Komponenten bestehend aus einem statisch und elektrisch optimierten selbsttragenden Zylindersystem, das nach dem Baukastensystem aufgebaut ist und folgende Bauteile beinhaltet

- mindestens zwei konzentrisch angeordnete koaxiale Spezialzylinder (1, 7) mit Montage- und Verbundelementen zwischen den Zylinderwandungen,

- eine Unterkonstruktion (4, 5, 6) zur klappbaren Ausführung der Spezialzylinderanordnung,

- eine im oberen mikrowellendurchlässigen Teil der Spezialzylinderanordnung untergebrachte Kartusche (8), die zur Halterung der Antennen (2) dient.

2. Rohrförmiger Dachaufbau nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Anordnung

a) einen Spezialzylinder-Außen (1), der alle notwendigen technischen Komponenten, wie Antennen (2), Kabel (3) sowie ergänzende technische Einrichtungen aufnimmt und im oberen Teil ein Mikrowellenfenster (1.1) besitzt,

b) eine Unterkonstruktion zur Gewährleistung von Standsicherheit und Klappbarkeit des Spezialzylinders-Außen (1), die einmal eine mittels Scharnieren (4.1) klappbare und - in aufgerichteter Position des Spezialzylinders-Außen (1) - aufeinander liegenden Befestigungs- Doppelplatte (4) umfasst, welche an der von der Scharnierseite abgewandten Seite kraftschlüssig arretierbar ist, und zum anderen ein Befestigungsstahlfuß (5) mit Rohransatz (6) vorgesehen ist, der fest mit dem abklappbaren Teil der Doppelplatte (4) verbunden ist, wobei der Spezialzylinder-Außen mit seinem unteren Ende formschlüssig auf dem Rohransatz (6) des Befestigungsstahlfußes (5) aufgeschoben und arretiert ist,

c) einen Spezialzylinder-Innen (7), der in den Mastfuß des Spezialzylinders-Außen (1) eingeschoben ist,

d) mindestens eine Kartusche (8) zur Aufnahme der Antennen (2), die in den oberen Teil des Spezialzylinders-Außen (1) oberhalb des Spezialzylinder-Innen (7) eingeschoben wird und die aufgebaut ist aus einem Führungs- und Aufnahmestab (8.1), an dem die Antennen (2) gehaltert sind und an dessen unteren sowie oberen Ende anschließen,

- eine untere Führungsscheibe (8.3) mit Aussparungen (8.4) zur Durchführung der Antennenkabel (3), wobei der Durchmesser dieser Führungsscheibe kleiner als der Innendurchmesser des Spezialzylinders-Außen (1) ist und

- eine obere Abschlussscheibe (8.2), deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Spezialzylinders-Außen (1) und die den Spezialzylinder-Außen (1) an dessen oberen Ende haubenartig verschließt.

3. Rohrförmiger Dachaufbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Mastfuß und in der Nähe des Mastfußes die koaxial ineinander geschachtelten Zylinderwandungen Spezialzylinder-Außen (1), Rohransatz (6) des Befestigungs-Stahlfußes (5) und Spezialzylinder-Innen (7) straff aneinander liegen, d. h. die Differenz von Innendurchmesser des Spezialzylinders-Außen (1) und Außendurchmesser des Spezialzylinders-Innen (7) etwa der Wandungsstärke des Rohransatzes (6) entspricht.

4. Rohrförmiger Dachaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Spezialzylinders-Außen (1) etwa dem Außendurchmesser des Rohransatzes (6) entspricht, so dass der Spezialzylirder-Außen (1) straff auf den Rohransatz (6) aufgeschoben werden kann.

5. Rohrförmiger Dachaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Spezialzylinders-Innen (7) etwa dem Innendurchmesser des Rohransatzes (6) entspricht, so dass der Spezialzylinder-Innen (7) straff in den Rohransatz (6) eingeschoben werden kann.

6. Rohrförmiger Dachaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spezialzylinder-Innen (7) an der oberen vom Mastfuß abgewandten Seite eine Auflagewulst (7.1) aufweist, die an der Innenwandung des Spezialzylinders-Außen (1) konzentrisch anliegt.

7. Rohrförmiger Dachaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spezialzylinder-Außen (1) einen maximalen Durchmesser von 400 mm aufweist und wahlweise bis zu einer Höhe von 9,9 m aufgebaut werden kann.

8. Rohrförmiger Dachaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungs-Stahlfuß (5) im Rohransatz (6) Revisionsöffnungen (6.1) aufweist.

9. Rohrförmiger Dachaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Rohransatzes (6) am Befestigungs-Stahlfuß (5), abhängig von der Höhe des Spezialzylinders- Außen (1) bis etwa 1 m beträgt.