DE102006040549A1

DE102006040549A1 - Auflast-Messsystem

Info

Publication number: DE102006040549A1
Application number: DE200610040549
Authority: DE
Inventors: Manfred Barth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2008-03-27

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Last auf Dächern. Die Vorrichtung warnt frühzeitig, wenn die Schneebelastung auf den Dächern zu groß ist oder wenn Verformungen der Tragstruktur im kritischen Maße fortschreiten, so dass Gefahr besteht, dass die Dächer einstürzen und Menschen und/oder Tiere gefährdet werden. Das erfindungsgemäße Messsystem kann auch an anderen Gebäudeaußenverkleidungsflächen, bspw. Bodenflächen von frei liegenden Balkonen, eingesetzt werden. In eine zu schützende Fläche einer Gebäudeaußenverkleidung werden ein oder mehrere Schneelast-Messmodule, im Folgenden auch "Schneewagen" genannnt, eingestung anzeigen und auch zur Herleitung der Verformung eines Tragwerks verwendet werden können. Beispielsweise findet mindestens eine Druckplatte mit mindestens einem elektronischen Messsensor Verwendung, wobei die Messsensoren die aktuelle Last an Schnee messen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Last auf Dächern mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Systeme zur Messung von Lasten, insbesondere Schneelasten, sind grundsätzlich bereits bekannt.
So beschreibt DE 20 2006 003 709 U1 ein Dachauflast-Messsystem mit mindestens einem Drucksensor, wobei sich dieser in einer Matte befindet, die an der Dachaußenseite angebracht wird. Diese Matten werden überall dort auf das Dach aufgelegt, wo die Möglichkeit der Überlastung gegeben ist. Die in diesem Dokument beschriebene Matte ist zweischichtig aufgebaut, und zwar besteht sie aus einer Außenschicht und einer Befestigungsschicht, zwischen denen mindestens ein Drucksensor angeordnet ist. Die Drucksensoren können über Leitungskabel mit einer Einrichtung verbunden sein, die ein der Dachlast entsprechendes Signal (bspw. Darstellung des tatsächlichen Gewichts, optische oder akustische Darstellung etc.) erzeugt.
Das Dokument US 6 295 868 B1 beschreibt ein Schneelast-Messsystem, welches aus einer Sensoreinheit und einer Kontrolleinheit besteht. Die Sensoreinheit, die auf dem Dach angebracht wird, besteht aus einer Grundplatte und einer Sensorplatte. Zwischen diesen beiden Platten befindet sich eine Flüssigkeit. Wird die Flüssigkeit aufgrund von Schneelast zusammengedrückt, baut sich ein Flüssigkeitsdruck auf, der von einem Umwandler (transducer) detektiert wird; dabei wird ein Signal erzeugt, welches proportional zur Schneelast ist. Dieses Signal wird über die Kontrolleinheit kalibriert und angezeigt, weiterhin kann auch bei Überschreitung einer bestimmten Schneelast ein Alarmsignal ausgegeben werden.
Gerade im Winter 2005/2006 zeigten viele verheerende Unfälle mit eingestürzten Dachkonstruktionen, welche Probleme unerkannt überhöhte Schneebelastun gen auf Dächern darstellen. Die Folgen dieser Schäden sind in den meisten Fällen äußerst dramatisch und kostspielig.
Anhand der DIN-Norm für Lastannahmen (DIN 1055-5) ist für ein Gebäude in Deutschland ja nach Höhenlage und der geographischen Lage ein bestimmter Wert der Schneebelastung für die Bemessung des Dachtragwerkes zugrunde zu legen. Ein Haus in Hamburg wird demnach mit einer geringeren Schneebelastung beaufschlagt als ein Gebäude in Zwiesel. Diese theoretischen Werte der Schneebelastung können, wie im Winter 2005/2006 geschehen, von der Wirklichkeit stark abweichen, so dass es zu einer Überlastung des Dachtragwerkes kommt.
Mit dem bloßen Auge ist es fast unmöglich, genaue Aussagen über die Belastung aus Schnee auf dem Dach zu treffen. Die Höhe an aufgestautem Schnee auf den Dächern läßt nicht unbedingt auf die Höhe der entstandenen Belastung schließen, da je nach Feuchtegehalt (Dichte) der Schnee leichter bzw. schwerer ist. So kann eine 30 cm dicke und sehr feuchte Schneeschicht genau so viel wiegen wie 100 cm frisch gefallener Pulverschnee.
Es ist also von grundlegender Wichtigkeit, anhand von Wägungen genaue Aussagen über die vorhandene Schneebelastung auf den Dächern machen zu können.
Es existiert die Möglichkeit, über Wiegeversuche die tatsächliche Schneelast zu ermitteln. Diese Versuche werden aber in den meisten Fällen erst dann durchgeführt, wenn sich schon bedenkliche Mengen Schnee auf dem Dach befinden bzw. sich kritische Verformungen der Tragstruktur abzeichnen.
Für diese Versuche müssen die Eigentümer der Gebäude oder Fachkräfte wie Statiker, Gutachter etc. unter Einsatz von Leib und Leben den Gefahrenbereich betreten und dort Proben des Schnees entnehmen, welche dann für die Ermittlung der durchschnittlichen Gesamtbelastung des Daches herangezogen werden. Um eine exakte Aussage darüber treffen zu können, ob das entsprechende Dachtragwerk dieser geschätzten Belastung standhält, bleibt in den meisten Fällen kaum genügend Zeit. Die Gefahr der Fehleinschätzung ist enorm, was auch viele aktuelle Beispiele belegen. So wurde in Bayern die Belastung aus Schnee des Dachtragwerkes einer Lagerhalle von einem Statiker als unbedenklich eingestuft, welches kurze Zeit nach dieser Aussage eingestürzt ist.
Natürlich ist die Tatsache zu erwähnen, dass viele Hallen und Gebäude in den Schneeregionen bislang mancher Überlastung aus Schnee standgehalten haben. Jedoch wäre es eine leichtfertige Entscheidung, das Risiko auf Dauer unkontrolliert zu lassen. Primär geht es darum, den schlimmsten Fall der Fälle zu vermeiden, dass ein Dachtragwerk einstürzt und Personen oder Tiere dadurch ums Leben kommen. Sekundär sollten jedoch auch Folgeschäden am Dachtragwerk so gering wie möglich gehalten werden.
Bei den durch den Stand der Technik beschriebenen Systemen handelt es sich um auf die Dachoberfläche aufgebrachte Messsysteme mit Drucksensoren. Diese stellen optische Störfaktoren und somit einen Eingriff in die Architektur des Hauses dar. Weiterhin besteht die Gefahr, dass Eigenschaften der Dachdeckung, bspw. die Entwässerung bei Regen oder Schneefall, gestört werden. Wasser oder Schnee können die Messsysteme unterwandern und somit die Messergebnisse verfälschen. Außerdem kann die sichere Befestigung auf den meistens gewellten Dachziegeln schwierig sein. Zudem werden mit den im Stand der Technik beschriebenen Systemen keine Messungen durchgeführt, die Aussagen über die Verformung des Daches ermöglichen.
Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die frühzeitig warnt, wenn die Schneebelastung auf den Dächern zu groß ist oder wenn Verformungen der Tragstruktur im kritischen Maße fortschreiten, so dass Gefahr besteht, dass die Dächer einstürzen und Menschen und/oder Tiere gefährdet werden. Das erfindungsgemäße Messsystem soll auch an anderen Gebäudeaußenverkleidungsflächen, bspw. Bodenflächen von frei liegenden Balkonen, einsetzbar sein.
Dieses Ziel der Erfindung wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Lösungsansatz und Beschreibung
Der Kern der Erfindung beruht darauf, dass in eine zu schützende Fläche einer Gebäudeaußenverkleidung, insbesondere in eine Dacheindeckung von steil und flach geneigten Dächern, ein oder mehrere Schneelast-Messmodule, im folgenden auch „Schneewagen" genannt, eingebaut werden, die immer einen tatsächlichen Stand der Belastung anzeigen und auch zur Herleitung der Verformung eines Tragwerks verwendet werden können.
Hierfür wird in die Gebäudeaußenverkleidung, insbesondere in die Dachdekkung, wie z.B. Ziegel oder Blech, mindestens eine Druckplatte mit mindestens einem elektronischen Messsensor integriert, die einerseits eine regendichte Oberfläche garantieren muss, andererseits Eigenschaften zur Messung der Verkehrslast aufweist. Diese Messsensoren messen also die aktuelle Last an Schnee, die sich auf einer definierten Fläche der Gebäudeaußenverkleidung, insbesondere des Daches befindet.
Bei dem erfindungsgemäßen System handelt es sich um ein modulares System, das einfach auf- und abmontiert werden kann. Ein Schneelast-Messmodul besteht aus mindestens einem Sensor in einer Wannenausbildung, die weiterhin eine entsprechende Auswerteschaltung sowie eine Stromversorgung und einen Anschluss zur Verbindungsleitung bzw. eine Vorrichtung zur Fernübertragung, bspw. Funk-, Infrarot-, Bluetooth- o.a. Übertragung, aufweist, wobei die Wannenausbildung oberhalb des Sensors mit einer Druckplatte verschlossen ist.
Die Druckplatten sind regendicht und trittsicher, werden in die Gebäudeaußenverkleidung bzw. Dacheindeckung integriert und die Module können gleichmäßig über die Fläche der Gebäudeaußenverkleidung bzw. Dachfläche verteilt werden.
Die Stromversorgung für das erfindungsgemäße Schneelast-Messsystem kann bei bestehenden Gebäuden nachträglich oder schon während der Bauphase von Neubauten erstellt werden.
Die Verbindung zur Meldeanzeige erfolgt beispielsweise via Kabel oder über kabellose Übertragungsmittel, bspw. über Funk, Infrarot oder Bluetooth. Bei der Verwendung kabelloser Übertragungsmittel wird ein geringer Eingriff in eine bestehende Bausubstanz gewährleistet, wodurch die Gesamtkosten des Messsystems geringer ausfallen.
Da das erfindungsgemäße Schneelast-Messsystem in die Gebäudeaußenverkleidung bzw. die Dacheindeckung integriert wird, werden die Eigenschaften der Gebäudeaußenverkleidung bzw. der Dachdeckung, wie z. B. Entwässerung bei Regen oder Schneefall etc., nicht gestört. Es kommt auch zu keiner Unterwanderung des Messaufnehmers durch Wasser und/oder Schnee, was die Messergebnisse verfälschen könnte.
Die Sensoren sind vorzugsweise in einer Wannenausbildung angeordnet. Diese ist beispielsweise aus Blech geformt und wird in ausgeschnittene Gebäudeaußenverkleidungsabschnitte, insbesondere in ausgeschnittene Dacheindeckungsabschnitte wie Dachziegel, Schindeln, Bahnendeckung etc. eingesetzt und über Andichtlaschen mit der Gebäudeaußenverkleidung bzw. Dachdeckung wasserdicht und kraftschlüssig verbunden.
Im Falle des Einsatzes der erfindungsgemäßen Messsensoren auf einem Dach können auch spezielle Dachziegel verwendet werden, bei denen die Wannenausbildung vorgeformt ist. Diese speziellen Dachziegel können aus Ton, aber auch aus Blech oder Kunststoff oder Glasfaser verstärktem Kunststoff oder einem anderen wetterbeständigen Material geformt werden.
Die Oberfläche des erfindungsgemäßen Schneelast-Messsystems ist optisch wie die Oberfläche der Gebäudeaußenverkleidung bzw. der Dacheindeckung gestaltet. Somit stellen sie keinen Eingriff in die Architektur des Gebäudes und keine optischen Störfaktoren dar. Die Messmodule sind bspw. in jede Art der Dachdeckung integrierbar, also auch in Dacheindeckungen aus Wellblech, Dachpappe etc. Weiterhin können die Druckplatten auch so gestaltet werden, dass sie beispielsweise aussehen wie Fliesen und somit auf Balkonen, Terrassen etc. einsetzbar sein.
Bei dem verwendeten Sensor kann es sich um einen Drucksensor handeln. Aus dem gemessenen Druck lässt sich die Schneemasse, die auf der Druckplatte mit definierter Fläche aufliegt, berechnen.
In ein erfindungsgemäßes Schneelast-Messsystem können zusätzliche Sensoren integriert werden, die kritische Verformungen bzw. dynamische Verhalten bei starker Windbelastung der Konstruktion melden. Eine einfache Möglichkeit bietet die Verwendung von Dehnmessstreifen, die zwischen zwei unverschieblichen Punkten befestigt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Ermittlung der Durchbiegung über optische Einrichtungen. In diesem Fall sind in den Messsensoren Empfänger eingebaut, welche ein optisches Signal von einem fest und unverschieblich im Gebäude installierten Sender erhalten. Anhand der Wellenlänge des Signals kann der Abstand zwischen Sender und Empfänger gemessen werden. Eine Änderung dieses Abstandes weist auf eine Veränderung an der Tragekonstruktion hin. Anhand der Differenz zwischen Messwert und Soll-Abstand kann die Durchbiegung berechnet werden. Diese Berechnung kann beispielsweise direkt durch die Anzeigevorrichtung ausgeführt werden, in welche die Messwerte eingespeist werden. Überschreitet die Durchbiegung einen kritischen, ebenfalls im Rechner eingespeicherten Wert, so wird wiederum ein Alarmsignal ausgelöst.
Bspw. hat die Überlastung eines Daches oder eines frei liegenden Balkones in den meisten Fällen eine überhöhte Verformung des Tragwerks zur Folge. Da die meisten verwendeten Materialen der Tragstruktur elastische Eigenschaften haben, kann eine Überdehnung der tragenden Bauteile zur Veränderung des Dehnungsverhaltens führen. Verformungen über die elastische Dehngrenze hinaus führen zu einer Plastifizierung des Bauteils. Dadurch gehen die Verformungen nicht, wie bei elastischem Verhalten, in den ursprünglichen Zustand zurück. Dadurch kann sich die Gebrauchstauglichkeit bspw. des Daches verändern, da z.B. die Funktion der Entwässerung eingeschränkt wird. Des Weiteren führen ständige Überdehnungen zur Versprödung des Materials. Spröde Materialien können sich nicht mehr entsprechend verformen und versagen plötzlich.
Nicht nur das Dehnungsverhalten der Tragstruktur kann durch eine Überlastung geschwächt werden, sondern auch alle Auflagerpunkte auf Mauerwerk, Stützen etc. Einer Überlastung des Daches oder einer anderen Gebäudefläche wie eines frei liegenden balkones folgt eine Überbelastung der Auflager, der tragenden Teile etc. Dies führt u.a. zum Abplatzen von Mauerwerk und Putz, sowie zur Bildung von Rissen in den Wänden.
Erfindungsgemäß ist oberhalb des Sensors eine Druckplatte angeordnet, die wasserdicht und trittsicher gestaltet ist und den Druck der aufliegenden Last auf den Sensor überträgt. Die Druckplatte kann aus einem starren Material bestehen, wobei die Ränder der Druckplatte elastisch an die Gebäudeaußenverkleidung bzw. die Dacheindeckung angeschlossen werden. Alternativ kann die Druckplatte aus einem flexiblen Material bestehen, das an den Rändern dicht an die Gebäudeaußenverkleidung bzw. die Dacheindeckung angeschlossen ist.
Die Messsensoren würden möglicherweise schon bei starker Regen oder Hagel kritische Werte messen und somit das Alarmsystem in Gang setzen. Da es sich hierbei aber nicht um eine Dauerbelastung handelt, da Regen schnell abfließt und Hagel schnell schmilzt und somit ebenfalls nach kurzer Zeit nicht mehr problematisch ist, muss verhindert werden, dass Alarm ausgelöst wird, da sonst, v. a. bei einer gleichzeitigen Alarmierung von Feuerwehr etc., unnötige Kosten entstehen würden.
Um das Problem der Störmeldungen bspw. bei Hagel oder Regen in den Griff zu bekommen, werden beim erfindungsgemäßen Messsystem die Messsensoren erst bei Belastungen mit einer genau festgelegten Belastungszeit aktiv. Hagelkörner prallen beispielsweise öfter hintereinander auf die Messsensoren, es ergibt sich also nur eine äußerst kurze Belastungszeit beim Aufprall eines Hagelkorns. Bei Schnee bildet sich eine Decke oberhalb der Sensoren, was eine wesentlich längere Belastungszeit zur Folge hat. Alternativ können die Messsensoren erst bei einem definierten Belastungswert aktiv werden.
Um repräsentative Messwerte zu erhalten, ist es sinnvoll, mehrere erfindungsgemäße Schneelast-Messsysteme auf der Fläche bspw. des Daches zu verteilen. Idealerweise werden mindestens vier dieser „Schneewagen" gleichmäßig auf einer zu überwachenden Fläche, bspw. einem Dach verteilt. Die Schneewagen sind vorzugsweise untereinander verbunden.
Der gemessene Wert bzw. die gemessenen Werte werden über eine Verbindungsleitung oder über kabellose Übertragungsmittel wie Funk, Infrarot oder Bluetooth an eine Anzeigevorrichtung übermittelt und von dieser angezeigt.
Als Meldeanzeige kann eine digitale Anzeige verwendet werden. Diese Anzeige zeigt den aktuellen Wert der Belastung der zu überwachenden Fläche und/oder der Durchbiegung des Daches an. Die Anzeige kann weiterhin mit einem Rechner gekoppelt sein, welcher die Messwerte mit dem vom Statiker ermittelten Höchstwert vergleicht und informiert, wenn Handlungsbedarf besteht.
Die Daten werden beispielsweise In einen gemeinsamen Rechner gespeist, der einen Mittelwert bildet und den Bewohner auf einer im Gebäude befindlichen digitalen Anzeige informiert, wie hoch die tatsächliche Schneelast pro m² (Dach-)Fläche ist.
Da jedoch bei starken Verwehungen örtlich begrenzte Spitzenwerte erreicht werden, kann oft eine gleichmäßig verteilte Last nicht angenommen werden. Aus diesem Grund ist es weiterhin sinnvoll, zusätzlich die Belastung der einzelnen Wagen anzuzeigen, um diese Spitzenwerte sichtbar zu machen.
Die vom Tragwerksplaner bspw. für das Dach angesetzte maximale Schneebelastung ist im Rechner eingespeichert. Der Rechner vergleicht die Messwerte mit dem eingespeicherten Wert. Wird dieser Wert durch die Messwerte überschritten wird, so wird vorzugsweise ein Alarmsignal generiert, um die Bewohner bzw. den Bauherm rechtzeitig zu informieren und zu warnen.
Das Alarmsignal kann beispielsweise akustisch oder optisch sein. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass das Alarmsignal direkt an definierte Empfänger versendet wird.
Damit wird gewährleistet, dass bei einer kritischen Belastung schnell reagiert werden kann, bevor es zu einer Überbelastung und zum Einsturz oder einer Beschädigung eines entsprechenden Gebäudeteiles kommt.
Die Meldeeinrichtung kann mit zusätzlichen Funktionen ausgestattet werden, die es erlauben, dass in kritischen Fällen direkt entsprechende Hilfsorganisationen, bspw. die Feuerwehr alarmiert werden. Eine Alarmierung kann beispielsweise über das Internet geschehen, oder aber durch eine direkte Leitung, was beispielsweise bei großen öffentlichen Gebäuden vorteilhaft ist.
Durch Ablesen der Messwerte können die Sicherheitsbeauftragten, bspw. von viel besuchten Gebäuden, den aktuellen Gewichtsstand erfahren und rechtzeitig einschreiten, um schlimmeres zu verhindern. Optional meldet das System zudem automatisch, wenn Handlungsbedarf besteht.
Weiterhin kann eine graphische Darstellung der Schneelast mit Höhenlinien sowie der Verformungsfigur des Tragwerks angezeigt werden. Dabei können der durchschnittliche Belastungswert (z.B. in kN/m² Dachfläche) und der maximale Belastungswert sowie dessen Ort angezeigt werden.
Diese Daten können zusätzlich über Internet, Handy etc. abgerufen werden oder aber vom System automatisch gesendet werden, um die betroffenen Personen rechtzeitig zu warnen, wenn Handlungsbedarf besteht.
Das erfindungsgemäße Prinzip der Messung einer vorhandenen Belastung kann nicht nur auf Dächern für die Ermittlung der Schneelast verwendet werden. Es ist auch die Verwendung in jedem Bereich möglich, wo verhindert werden soll, dass eine maximal zulässige Verkehrslast überschritten wird. Dazu zählen beispielsweise Balkone oder Laubengänge, die vor eine Überbelastung durch Personen oder Einrichtungsgegenstände geschützt werden sollen. Außerdem ist der Einsatz eines erfindungsgemäßen Systems bei Strommasten, Telefonmasten o.a. denkbar.
Figurenbeschreibung
Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nun folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hervor, die als nicht einschränkendes Beispiel dient und auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Gleiche Bauteile weisen dabei grundsätzlich gleiche Bezugszeichen auf und werden teilweise nicht mehrfach erläutert.
1 zeigt die Integration eines Schneelast-Messsystems in ein Gebäude,
2 zeigt einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Schneelast-Messmodules und dessen Integration in eine Dacheindeckung und
3 zeigt einen weiteren Querschnitt einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schneelast-Messmodules und dessen Integration in eine Dacheindeckung.
Die erfindungsgemäße Integration eines Schneelast-Messsystems 10 in ein Gebäude ist in 1 dargestellt. Das Messsystem besteht aus folgenden Komponenten: Dacheindeckung 18 mit darin integrierten Messmodulen 20 mit Messsensoren 26, Sender 40, Verbindungsleitung 50, Anzeigevorrichtung 60 und Warnfunktion 70, die im Folgenden näher beschrieben werden.
Spezielle Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen in eine Dacheindeckung 18 integrierte Messmodule 20 sind in den 2 und 3 dargestellt. Das in die Dacheindeckung 18 integrierte Messmodul 20 enthält mindestens einen Messsensor 26 zur Ermittlung der Verkehrslast (wie z.B. Masse des Schnees, der sich auf einer bestimmten Fläche des Daches befindet) und/oder der Durchbiegung des Dachtragwerkes.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen erfindungsgemäß modifizierten Dachziegel bzw. eine Dachschindel mit entsprechender Wannenausbildung 30 zur Aufnahme der Messsensoren 26. Es können spezielle Dachziegel Verwendung finden, bei denen die Wannenausbildung 30 bei der Produktion der Dachziegel mitgegossen wird. Alternativ können auch Bauteile Verwendung finden, die aus anderen Materialien, beispielsweise Blech, Kunststoff, Glasfaser verstärktem Kunststoff etc. geformt sind, und zwar dergestalt, dass sie direkt die zur Aufnahme der Sensoren nötige Wanne 30 aufweisen und In ihrer Gestaltung, Farbe und Form an die Dachziegel angepasst sind, damit sie sich an die äußere Gestaltung des Daches unauffällig anpassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein nachträglicher Einbau der Sensoren möglich. Dafür müssen die Dachziegel bzw. Schindeln ausgeschnitten und die Messsensoren bspw. in einer Metallwanne angebracht werden.
Oberhalb der Messsensoren 26 befindet sich eine Druckplatte 28. Diese hat eine definierte Fläche, so dass nur die Schneelast, die auf einer definierten Fläche aufliegt, durch die Sensoren 26 gemessen wird. Somit erhält man Messwerte, aus denen die Schneelast auf dem Gesamtdach ermittelt werden kann. Die Druckplatte 28 kann aus einem starren Material gefertigt sein, muss dann aber die Möglichkeit haben, sich entsprechend der aufliegenden Schneelast auf und ab zu bewegen.
Die Druckplatte 28 ist so gestaltet, dass sie die wesentlichen Eigenschaften der allgemeinen Dacheindeckung, beispielsweise die Entwässerung des Dachs, das Abrutschen des Schnees etc. nicht stört. Weiterhin ist die Druckplatte 28 absolut wasserdicht und trittsicher. Die Ränder der Druckplatte 28 sind elastisch an die Dachziegel/Schindel anzuschließen, damit die Verformungen für den Messvorgang zu keiner Beeinträchtigung der Entwässerung führen. Außerdem darf kein Wasser in die Messeinheit eindringen und möglicherweise durch Gefrieren den Messvorgang stören.
Alternativ kann die gesamte Druckplatte 28 auch aus einem flexiblen, leicht verformbaren Material bestehen, das an den Rändern fest und vor allem dicht mit der Dachschindel verankert ist. Die Verformung drückt auf den mindestens einen Drucksensor 26, wodurch die Schneelast berechnet werden kann.
Unterhalb des mindestens einen Messsensors 26 und innerhalb der Wanne 30 ist die Auswerteschaltung 24 zur Weiterleitung der Messwerte sowie die Stromversorgung 34 angeordnet.
Die Wanne 30, in der sich die Messsensoren, die Auswerteschaltung sowie die Stromversorgung befinden, kann weiterhin eine Abflussmöglichkeit enthalten, so dass bei eventueller Kondenswasserbildung dieses problemlos abfließen kann.
Die mit Hilfe der Sensoren 26 ermittelten Messwerte werden über eine Verbindungsleitung 50 zur Anzeigevorrichtung 60 übertragen. Alternativ kann diese Übertragung mittels kabelloser Übertragungsmittel, bspw. Funk oder Infrarot erfolgen.
3 zeigt eine alternative Dacheindeckung mit erfindungsgemäßer Messsensorik, bestehend aus Bahnen bzw. Tafeln beispielsweise aus Blech, Zink, Kupfer etc. Für die Integration der Messsensoren 26 sind die Bahnen auszuschneiden und die Wanne 30 an die bestehende Dachdeckung 18 wasserdicht anzuschließen. Die beispielsweise aus Blech geformte Wanne 30 wird über Andichtlaschen mit der Bahnendeckung wasserdicht und kraftschlüssig verbunden.
Bei den erfindungsgemäßen modularen Dacheindeckungen einschließlich Stromversorgung handelt es sich um ein modulares System. Mehrere Module mit der erfindungsgemäßen Messsensorik können zur genaueren Messung der Schneeauflast gleichmäßig über die Dachfläche verteilt werden.
Im Gebäude befindet sich weiterhin ein Sender 40, welcher zu den Messsensoren 26 ein optisches oder akustisches Signal sendet. Der Sender 40 ist im Gebäude an einem festen, unverschieblichen Ort befestigt. Die Messsensoren 26 ermitteln anhand des Signals Verformungen in der Tragstruktur. Alternativ können die Verformungen anhand von Dehnmessstreifen ermittelt werden.
Die mit Hilfe der Messsensoren 26 ermittelten Werte werden über eine Verbindungsleitung 50 oder über kabellose Übertragungsmittel wie Funk bzw. Infrarot zur Anzeigevorrichtung 60 gesendet. Die Verwendung von kabellosen Übertragungsmitteln zur Datenübertragung garantiert einen geringen Eingriff in die bestehende Bausub stanz, da nur Leitungen für die Stromversorgung 34 der Messsensoren 26 gelegt werden müssen.
Bei der Anzeigevorrichtung 60 kann es sich beispielsweise um einen Rechner mit entsprechender Software handeln, die es ermöglicht, die durch die Sensoren 26 ermittelten Messwerte anzuzeigen (aktuelle Verkehrslast), zu vergleichen, die Schneelast zu berechnen etc. Idealerweise enthält die Anzeigevorrichtung 60 eine Software, die die Messwerte mit der für das Dachtragwerk ausgelegten Maximalbelastung vergleicht und ein Warnsignal ausgibt, falls dieser Wert überschritten wird. Es wird der durchschnittliche Belastungswert angezeigt, zusätzlich kann auch der Maximalwert und die Lage dieses Wertes auf der Dachfläche ermittelt und angezeigt werden. Dies dient vor allem dazu, örtliche Spitzenwerte, die beispielsweise durch Schneeverwehungen entstehen, anzuzeigen.
Weiterhin kann die Verformung des Tragwerks angezeigt und ggf. ebenfalls mit dem Grenzwert verglichen werden, so dass bei kritischen Werten der Dachverformung ebenfalls Alarm ausgelöst wird.
Die Anzeigevorrichtung 60 kann weiterhin Verbindung zum Internet haben, die eine doppelte Funktion erfüllt. Zum einen besitzt sie eine Warnfunktion 70. Über das Internet können externe Schutzeinrichtungen wie z.B. Feuerwehr etc. kontaktiert werden, wenn die Schneeauflast kritische Werte annimmt und/oder eine starke Verformung des Daches festgestellt wird. Dies ist vor allem bei großen öffentlichen Gebäuden vorteilhaft. Weiterhin können diese Schutzeinrichtungen via Internet die Daten abgreifen und bei einer möglichen Gefährdung der Tragstruktur des Daches bereits handeln, bevor in diesen Gebäuden beispielsweise Großveranstaltungen mit vielen Besuchern stattfinden.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Gedanken Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich fallen.

10: Auflast-Messsystem
18: Dacheindeckung
20: erfindungsgemäßes Messmodul mit Messsensoren
22: erfindungsgemäßer Dachziegel
23: erfindungsgemäße Dacheindeckung aus Bahnen, Tafeln etc.
24: Auswerteschaltung
26: Messsensoren
28: Druckplatte
30: Wannenausbildung
34: Stromversorgung
40: Sender
50: Verbindungsleitung
60: Anzeigevorrichtung
70: Warnfunktion

Claims

Auflast-Messsystem zur Messung von Lasten, insbesondere Schneelasten, auf einer Fläche einer Gebäudeaußenverkleidung, insbesondere eines Gebäudedaches, mit mindestens einem Messsensor (26), dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (26) zur Messung der auf der Fläche aufliegenden Last und/oder zur Herleitung der Verformung eines Tragwerks in die Gebäudeaußenverkleidung, insbesondere in eine Dacheindeckung (18), integriert ist.
Auflast-Messsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem modular aufgebaut ist, wobei ein Messmodul (20) aus mindestens einem Sensor (26) in einer Wannenausbildung (30), die weiterhin eine entsprechende Auswerteschaltung (24) sowie eine Stromversorgung (34) und einen Anschluss zur Verbindungsleitung (50) bzw. eine Vorrichtung zur kabellosen Übertragung beinhaltet, besteht, wobei die Wannenausbildung (30) oberhalb des Sensors (26) mit einer Druckplatte (28) verschlossen ist.
Auflast-Messsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als ein Sensor (26) in der Wannenausbildung (30) angeordnet ist.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wannenausbildung (30) aus Blech geformt ist und in ausgeschnittene Gebäudeaußenverkleidungsabschnitte, insbesondere in ausgeschnittene Dacheindeckungsabschnitte wie Dachziegel, Schindeln, Bahnendeckung etc. eingesetzt wird.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wannenausbildung (30) über Andichtlaschen mit der Gebäudeaußenverkleidung, insbesondere der Dachdeckung wasserdicht und kraftschlüssig verbunden ist.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass spezielle Dachziegel verwendet werden, bei denen die Wannenausbildung (30) vorgeformt ist.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass spezielle Dachziegel aus Blech oder Kunststoff oder Glasfaser verstärktem Kunststoff oder einem anderen wetterbeständigen Material verwendet werden, bei denen die Wannenausbildung (30) vorgeformt ist.
Auflast-Messsystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Module optisch an den Rest der Gebäudeaußenverkleidung, insbesondere des Daches angepasst ist.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem mindestens einen Sensor (26) um einen Drucksensor handelt.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem mindestens einen Sensor (26) um einen Sensor zur Messung von Verformungen des Tragwerks handelt.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung des Tragwerks mithilfe von Dehnmessstreifen ermittelt wird.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung des Tragwerks mittels einer optischen Einrichtung erfolgt, wobei die Änderung des Abstands zwischen einem Sender (40) und mindestens einem Sensor (26) ermittelt und daraus die Verformung berechnet wird.
Auflast-Messsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Sender (40) an einer festen, unverschieblichen Stelle im Gebäude befindet
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich oberhalb des mindestens einen Sensors (26) eine Druckplatte (28) befindet, die wasserdicht und trittsicher gestaltet ist und den Druck der aufliegenden Last auf den Sensor (26) überträgt.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatte (28) aus einem starren Material besteht, wobei die Ränder der Druckplatte (28) elastisch an die Gebäudeaußenverkleidung, insbesondere die Dacheindeckung angeschlossen sind.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatte (28) aus einem flexiblen Material besteht, das an den Rändern dicht an die Gebäudeaußenverkleidung, insbesondere die Dacheindeckung angeschlossen ist.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsensoren (26) erst ab einer definierten Belastungszeit und/oder einem definierten Belastungswert aktiv sind.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Module bestehend aus Sensor (26), Wannenausbildung (30) mit entsprechender Auswerteschaltung (24) sowie Stromversorgung (34) und Anschluss zur Verbindungsleitung (50) bzw. Einrichtung zur kabellosen Übertragung sowie Druckplatte (28) an der Gebäudeaußenverkleldung, insbesondere auf dem Dach verteilt sind.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Sensor (26) ermittelten Werte über eine Verbindungsleitung (50) an eine Anzeigevorrichtung (60) übermittelt werden und von dieser angezeigt werden.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Sensor (26) ermittelten Werte über kabellose Übertragungsmittel an eine Anzeigevorrichtung (60) übermittelt werden und von dieser angezeigt werden.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Anzeigevorrichtung (60) um einen Rechner handelt.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigevorrichtung (60) die gemessenen Werte der Sensoren (26) anzeigt.
Auflast-Messsystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigevorrichtung (60) zusätzlich die maximal zulässigen Werte für das entsprechende Tragwerk anzeigt.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung mehrerer Messmodule die Anzeigevorrichtung (60) einen Mittelwert der gemessenen Daten anzeigt.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung mehrerer Messmodule die Anzeigevorrichtung (60) einen Mittelwert sowie den Maximalwert der gemessenen Daten anzeigt.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung mehrerer Messmodule die Anzeigevorrichtung (60) eine graphische Darstellung der Last anzeigt.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung mehrerer Messmodule die Anzeigevorrichtung (60) eine Verformungsfigur des Tragwerks anzeigt.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigevorrichtung (60) am Internet angeschlossen ist.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigevorrichtung (60) bei Überschreitung der maximal zulässigen Werte ein Warnsignal (70) auslöst.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigevorrichtung (60) bei Überschreitung der maximal zulässigen Werte ein akustisches Warnsignal (70) auslöst.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigevorrichtung (60) bei Überschreitung der maximal zulässigen Werte ein optisches Warnsignal (70) auslöst.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreitung der maximal zulässigen Werte definierte Empfänger benachrichtigt werden.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreitung der maximal zulässigen Werte ein Alarm bei Hilfsorganisationen, insbesondere der Feuerwehr, ausgelöst wird.
Auflast-Messsystem nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Alarm automatisch von der Anzeigevorrichtung (26) über Internet an andere Rechner, Handys etc. gesendet wird.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten über Internet abrufbar sind.
Auflast-Messsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebäudeaußenverkleidung eine Bodenfläche eines Gebäudeaußenbereiches ist.
Auflast-Messsystem nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Messmodul eine Oberfläche von Bodenfliesen aufweist.
Verfahren zur Herstellung von Dachziegeln zur Verwendung in einem Auflast-Messsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dachziegel mit vorgeformter Wannenausbildung (30) gefertigt werden.
Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Ziegel aus Ton gefertigt sind.
Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Ziegel aus Blech oder Kunststoff oder Glasfaser verstärktem Kunststoff oder einem anderen wetterbeständigen Material gefertigt sind.