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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befestigen von plattenartigen
Verkleidungselementen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs
1.
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Als
Vorrichtung zur Befestigung von plattenartigen Verkleidungselementen
werden häufig Unterkonstruktionssysteme eingesetzt, die
für gewöhnlich aus an die Struktur des Gebäudes
montierten Konsolen, Vertikalprofilen und querverlaufenden Trägern, meist
in Form von Profilen bestehen. An die Verkleidungselemente sind
Einhängeelemente angebracht mit denen die Verkleidungselemente
und der Träger verbunden werden. Bei vertikal-horizontal
orientierten Fassadenflächen verlaufen die Träger
meist horizontal. Unter Fassade ist allgemein die dem Gebäude
formgebende und gegen Witterung schützende äußere
Haut zu verstehen. Grundsätzlich lassen sich aber auch
Verkleidungselemente an Gebäudeinnenwänden mit
Unterkonstruktionssystemen befestigen, ebenso an Flächen
die unter einem Winkel gegen die Vertikale geneigt sind. Der Begriff
Verkleidungselement umfasst allgemein alle hierfür geeigneten,
plattenartigen Baustoffe, beispielsweise Naturwerkstein, Glas und
Faserzement.
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Eine
derartige Vorrichtung zur Befestigung von Verkleidungselementen
ist beispielsweise aus der Druckschrift G 90 04 887.3 U1 bekannt.
Diese sieht vor, plattenartige Verkleidungselemente mittels Einhängeelementen
an Trägern der Unterkonstruktion einzuhängen.
Kennzeichnend für diese Träger ist, dass sie einen
offenen, rechtwinkligen C-Querschnitt aufweisen, der über
die Längsrichtung des Trägers im Wesentlichen
unverändert bleibt. Als Auflagerpunkt der Einhängeelemente
ist eine in Längsrichtung verlaufende Nut vorgesehen. Die über
die Einhängeelemente von den Verkleidungselementen auf den
Träger übertragenen Kräfte werden als
Horizontalkräfte in die Seitenflächen der Nut
und als Vertikalkräfte in die Außenkante des C-Querschnitts übertragen.
Die Einhängeelemente werden mittels Klemmelementen am Träger
fixiert. Der Träger ist mit weiteren Elementen an der tragenden
Struktur des Gebäudes befestigt. Nachteilig an dieser Konstruktion
des Trägers ist, dass der Schenkel des C-Querschnitts, auf
den die Einhängelemente das Eigengewicht der Fassadenplatten
ablasten, als Kragarm ausgebildet ist und somit schon unter geringer
Last verhältnismäßig stark verformt wird.
Zudem ist allgemein die geringe Querschnittsstabilität
offener Träger bekannt, die sich auf Grund geringer Torsionssteifigkeit
schon unter kleiner Last stark verformen.
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Eine
weitere Möglichkeit zur Ausbildung der Träger
zeigt die Druckschrift
EP
0 264 707 B1 . Diese sieht einen an sonstige Tragelemente
anbringbaren Träger mit einem geschlossenen Hohlquerschnitt
vor, an den über Einhängeelemente Verkleidungsplatten angebracht
sind. Zum Einhängen der Einhängeelemente am Träger
weist dieser eine in Längsrichtung verlaufende Rippe auf.
Diese schließt sich L-förmig an den Hohlquerschnitt
an und ermöglicht, dass die Einhängeelemente verschiebbar
in Längsrichtung des Trägers befestigt werden
können. Die Rippe dient dabei einerseits der Aufnahme der
Gewichtskräfte und andererseits der Aufnahme von Biegemomenten
um die Längsachse des Trägers. Kräfte
und Momente werden somit über einen einzigen Steg auf den
Träger übertragen. Der Steg stellt einen Kragarm dar,
der sich unter Last relativ stark verformt. Das günstige
Verhalten des Trägers mit geschlossenem Hohlquerschnitt
bezüglich der Aufnahme von Kräften und Momenten
kann somit nicht voll genutzt werden.
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Die
Druckschrift
EP 0 979
334 B1 offenbart eine weitere Form eines Trägers
mit geschlossenem Hohlquerschnitt. Kennzeichnend ist, dass zur Lastübertragung
am Hohlquerschnitt eine Rippe angebracht ist, um die ein hakenförmiges
Einhängeelement zur Kraftübertragung greift. Die
Rippe steht parallel zur Fassadenebene senkrecht auf dem Hohlprofil.
Die Übertragung der parallel zur Fassade in der Ebene des
Trägerquerschnitts wirkenden Kräfte erfolgt direkt über
den Steg, der hierdurch nicht zusätzlich durch Momente
belastet wird. Für die Kräfte lotrecht zur Fassadenfläche
gilt dies allerdings nicht. Auch hier bildet die Rippe einen Kragarm,
der unter geringer Last stark verformt werden kann. Zudem ist bei
dieser Lösung nachteilig, dass die Rippe die Bauhöhe
des Profils stark vergrößert, hierdurch die Positionierung
des Trägers einschränkt, seine Montage erschwert,
aber nur unwesentlich zur Verbesserung seines statischen Verhaltens
beiträgt.
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Um
die Tragfähigkeit der Träger zu verbessern, ist
es Aufgabe der Erfindung, einen stabilen Träger zu schaffen,
der den einwirkenden Kräften bei möglichst geringer
Aufbauhöhe einen maximalen Widerstand entgegensetzt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst. Der Träger ist als geschlossenes
Profil mit Hohlquerschnitt ausgebildet, der eine in Profillängsrichtung
eingreifende erste Nut aufweist, die in den Hohlquerschnitt des Trägers
hineinragt, wobei hineinragen bedeutet, dass die Seitenflächen
der ersten Nut keine Außenkante des Hohlquerschnitts bilden
und die Seitenflächen der ersten Nut durch den Hohlquerschnitt
des Trägers umschlossen werden. In diese erste Nut greifen die
Einhängeelemente ein. Der Begriff Nut ist hier umfassend
und allgemein als ein sich in das Innere des Hohlquerschnitts erstreckender,
nur teilweise umfasster Bereich zu verstehen, der in seiner Form so
gestaltet ist, dass durch Einhängen des Einhängeelementes
eine planmäßige Kraftübertragung der auftretenden
einwirkenden Lasten möglich wird. In bevorzugter Ausgestaltung
der Erfindung handelt es sich um eine U-förmige Nut mit
parallelen Seitenflächen. Der Begriff Einhängeelement
umfasst jegliche zur Kraftübertragung geeignete Form von
an plattenartigen Verkleidungselementen montierbaren Elementen.
Als Profillängsrichtung wird hier die Richtung bezeichnet,
in der es praktisch zu keiner Änderung des Profilquerschnitts
kommt, beispielsweise bei stranggepressten Profilen die Pressrichtung.
Diese Geometrie des Trägers hat den Vorteil, dass die Einhängeelemente
in den Träger eingreifen und damit die den Hohlquerschnitt
umhüllenden Flächen statisch optimal am Umfang
außen liegen. Dies gilt insbesondere für die Schenkelflächen,
die den Querschnitt des Trägers in zur Fassadenebene nicht
parallelen Ebenen, bei vertikal-horizontal orientierten Fassaden
in der Horizontalen, abschließen. Gerade diese Flächen
tragen entscheidend zur Steifigkeit, also zum Trägheits-
und Widerstandsmoment des Trägers bei. Ein weiterer Vorteil
der innenliegenden ersten Nut ist, dass diese Aufnahme des Einhängeelements
gerade nicht mehr als Kragarm ausgebildet ist, sondern durch die
auflagerbildende Nut mehrere Flächen zur Lastabtragung
herangezogen werden. Verformungen des Profils im Auflagerbereich
verringern sich somit bei gleichen einwirkenden Lasten deutlich.
Gegebenenfalls können zusätzliche im Hohlquerschnitt
innenliegende Verstärkungsstege vorgesehen werden, um die
auflagerbildende Nut noch zu verstärken.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist zur Abstützung eines fassadenseitigen Schenkels
des Einhängeelementes und zur Übertragung von
Kräften, die ausschließlich senkrecht zur Fassadenebene
wirken, am Träger ein weiterer, L-förmiger Profilquerschnitt
angebracht, der fassadenseitig an den den Hohlquerschnitt des Trägers
umschreibenden Körper anschließt, und mit diesem
eine zweite U-förmige Nut bildet. Diese zweite Nut muss
nicht notwendigerweise in das Innere des Hohlquerschnitts ragen.
Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass hierdurch das
Einhängeelement die auftretenden, senkrecht zur Fassadenebene
wirkenden Kräfte aufgeteilt auf mindestens zwei Auflager überträgt
und somit die Kräfte pro Auflager reduziert. Zudem kann
durch eine bewusste konstruktive Ausgestaltung des Einhängeelementes
die an die Auflagern übertragenen Anteile der wirkende
Kräfte beeinflusst und der Träger optimal genutzt
werden.
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Allgemein
erfolgt die Einleitung der Kräfte in die Nuten vollflächig
oder punktuell, beispielsweise über mindestens einen entsprechend
ausgeformten Schenkel des Einhängeelementes. Alternativ
weist eine bevorzugte Ausführungsform an der ersten Nut und/oder
der zweiten Nut mindestens einen, die lichte Weite der Nut einengenden
Steg auf, wobei sich der Steg in Profillängsrichtung erstreckt.
Der Vorteil dieser punktuellen Krafteinleitung in den Träger
ist, dass die Krafteinleitung lokal und räumlich definiert erfolgt,
wodurch der Kraftfluss im Träger nachvollziehbar ist und
der Träger optimal genutzt beziehungsweise gestaltet werden
kann.
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Zu
einer vorteilhaften, räumlich definierten Krafteinleitung
trägt zudem bei, dass die in die erste und/oder zweite
Nut eingreifenden Schenkel des Einhängeelements die auftretenden
Kräfte statisch, ohne Bewegung, in das Profil übertragen.
Diese sind hierfür spielfrei vorzugsweise in den Nuten
geführt.
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Die
auf die Verkleidungsplatten wirkenden Kräfte werden über
gegebenenfalls vorhandene Befestigungselemente über das
Einhängeelement mittels Schenkel und Justierelement in
die Nuten und Wandungen des Trägers übertragen.
In der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
verläuft der resultierende Kraftvektor der auf den Träger
in der Ebene des Profilquerschnitts einwirkenden Kräfte
im Wesentlichen durch den Schwerpunkt des Querschnitts des Trägers.
Ein zusätzliches Moment um die Längsachse des
Trägers bedingt durch einen Abstand zwischen resultierender Kraft
und Schwerpunkt tritt nicht auf. Durch entsprechende Anordnung der
Querschnittsflächen des Trägers, der Kraftübertragungsflächen
des Einhängeelementes, insbesondere des Justierelementes,
falls notwendig der Ausbildung von Einengungen an der ersten Nut
und/oder der zweiten Nut und gegebenenfalls der Position des Befestigungselements
am Einhängeelement kann dies konstruktiv beeinflusst werden.
Der Vorteil besteht in einer reduzierten Torsion des Profils unter
Last und somit in einer Reduktion zusätzlicher, zwangsweise
auftretender Lasten, die über das Befestigungselement in
das Verkleidungselement eingebracht werden.
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Um
Lasten übertragen und Temperaturdehnungen aufnehmen zu
können, erfolgt die Verbindung des Träger mit
den sonstigen wandseitigen Tragelementen über eine zusätzliche
Halteeinrichtung, die beispielsweise aus einer zusätzlichen
Haltenut und einem Halteelement besteht.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung in perspektivischer
Schnittdarstellung;
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2 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Schnittdarstellung;
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3 eine
zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung in einer Schnittdarstellung.
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Dargestellt
ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur
Befestigung von plattenartigen Verkleidungselementen 2 an
die durch Befestigungselemente 3 Einhängeelemente 4 angebracht
sind. Die Einhängeelemente 4 sind in einen waagrecht
verlaufenden, als Strangpressprofil ausgeführten Träger 5 eingehakt.
Dieser ist mit der nicht dargestellten lastabtragenden Struktur,
die in den Figuren auf der linken Seite angeordnet ist, durch weitere,
nicht detailliert dargestellte sonstige wandseitige Tragelemente 6 und
Halteelemente 7 verbunden. Die Verbindung erfolgt mechanisch
durch Blindniet 8 oder Schrauben 9. Die dargestellten
Halteelemente 7 greifen in in Längsrichtung des
Trägers 5 verlaufende Haltenuten 10 als
Halteeinrichtung ein und sind zur Vermeidung von Zwangskräften,
die auf Grund temperaturbedingter Längenänderung
des Trägers 5 entstehen können, in Längsrichtung
des Trägers 5 verschieblich gelagert. Alternativ
können als Halteeinrichtung nicht dargestellte Stege vorgesehen
werden, die ebenfalls nicht dargestellte Halteelemente umgreifen.
Als weitere Alternative ist es möglich, dass die Stege
mittels Schrauben oder Niet direkt an der wandseitigen Tragstruktur
befestigt sind. Als Längsführung sind dann beispielsweise
Langlöcher vorzusehen.
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Der
Träger 5 ist als geschlossener Träger
mit Hohlquerschnitt ausgeführt, dessen Hohlraum durch einen
fassadenseitigen Steg 11, einen gebäudeseitigen
Steg 12, eine erste Wand 13 und einer zweiten Wand 14 mit
inliegender erster Nut 15 umschlossen ist. Der fassadenseitige
Steg 11 weist im Beispiel eine treppenförmige
Abstufung auf. Diese dient in Kombination mit einer Abstufung am
Einhängeelement 4 dazu, Raum für das
Befestigungselement 3 und dessen Befestigung am Einhängeelement 4 beispielsweise
mittels einer Mutter 27 zu schaffen. Die U-förmige
erste Nut 15 ragt in den Hohlquerschnitt des Trägers 5 hinein
und besteht aus zwei parallel zu den Stegen 11, 12 verlaufenden
Schenkeln 16 und deren orthogonalem Verbindungssteg 17.
Zusätzlich ist am Träger 5 fassadenseitig
vor dem Hohlquerschnitt in Profilrichtung eine L-förmige
Rippe 18 angefügt, die mit dem fassadenseitigen
Steg 11 eine zweite Nut 19 mit zwei parallelen
Schenkeln 28 bildet. In die Nuten 15, 19 greift
das Einhängeelement 4 mit einem oberen und einem
unteren Schenkel 20, 21 ein, wobei der untere
Schenkel 21 mit dem Befestigungselement 3 verbunden
ist. Die Schenkel 20, 21 sind durch den Verbindungsschenkel 22 miteinander verbunden.
Der Verbindungsschenkel 22 weist als Justierelement 24 eine
in Längsrichtung des Trägers mittig angeordnete
Bohrung 23 mit Gewinde auf, in das eine Schraube 29 eingedreht
ist. Die Schraube 29 liegt an dem zwischen den Nuten 15, 19 befindlichen,
auflagerbildenden Teil 25 der Wand 14 des Trägers 5 an.
Der fassadenseitige Schenkel 21 des Einhängeelements 4 weist
zur Aufnahme eines Befestigungselements 3, falls notwendig,
eine entsprechende Öffnung 32 auf. Das Einhängeelement 4 ist
in Längsrichtung des Trägers 5, im Wesentlichen
spielfrei, verschiebbar in den Nuten 15, 19 gelagert.
Orthogonal hierzu lässt sich das Einhängeelement 5 nur parallel
zur Fassadenebene verschieben und mit Hilfe des Justierelementes 24 in
den Nuten 15, 19 justieren. Dies hat bei der Montage
den Vorteil, dass die Positionierung der Verkleidungselemente 2 durch Verschieben
und Justieren nachträglich erfolgen kann. Zudem entstehen
durch die Beweglichkeit des Einhängeelements 4 in
den Nuten 15, 19 längs des Trägers 5 keine
zusätzlichen Kräfte im Träger 5 und/oder
dem Verkleidungselement 2 auf Grund von temperaturbedingten
Längenänderungen des Trägers 5 und/oder
der Verkleidungselemente 2. Die Verkleidungselemente 2 werden
im Allgemeinen bei der Montage an nur einem Einhängeelement 4 am Träger 5 fixiert
in Längsrichtung. Dies kann durch nicht dargestellte Schrauben,
Nieten oder Klemmstücke erfolgen.
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In
den dargestellten Figuren erfolgt die Einleitung der in Richtung
der Ebene des Verkleidungselementes 2 wirkenden Lasten,
bei Verkleidungen mit horizontal-vertikaler Erstreckung insbesondere das
Eigengewicht der Verkleidungselemente 2, über das
Einhängeelement 4 in den zwischen erster Nut 15 und
dem sich fassadenseitig parallel zur Fassadenebene erstreckenden
Schenkel 21 des Einhängeelements 4, mittels
eines Justierelements 24, beispielsweise mittels mindestens
einer am Einhängeelement angebrachten Schraube 28.
Lasten die orthogonal auf die Ebene der plattenartigen Verkleidungselemente 2,
bei Verkleidungen mit horizontal-vertikaler Erstreckung insbesondere
die Windkräfte, wirken, werden über das Befestigungselement 3 auf
das spielfrei in den Nuten 15 und 19 geführte
Einhängeelement 4 und von diesem an die Schenkel 16 der
ersten Nut 15 und die Schenkel 28 der zweiten
Nut 19 und somit in den Träger 5 übertragen.
In 3 sind als weitere Ausführungsform die
Nuten 15, 19 so ausgebildet, dass jeweils an der
Nut zusätzlich weitere kurze Stegstücke 26 angebracht
sind, die die lichte Weite der Nut 15, 19 lokal
einengen. Die Einengungen 26 führen dazu, dass
das Einhängeelement 4 die Kräfte nur
lokal, und somit räumlich definiert, auf den Träger 5 überträgt.
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In
den Figuren sind Hinterschnittanker als Befestigungselemente 3 dargestellt.
Grundsätzlich ist jegliche Verbindung zwischen Verkleidungselement 2 und
Einhängeelement 4 denkbar, also beispielsweise
auch Verklebungen.
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3 zeigt
zudem den Schwerpunkt S des Querschnitts des Trägers 5,
die am Träger 5 wirkenden Kräfte H und
V, beispielsweise einer, bei einer vertikal-horizontal orientierten
Fassade nach unten in der Ebene der Verkleidungselemente 2 wirkende Kraftkomponente
V aus Eigengewicht und einer vom Befestigungselement 3 auf
das Einhängeelement 4 übertragene Kraft
H aus Windsogkräften die auf das Verkleidungselement 2 normal
zur Ebene der Verkleidungselemente 2, im Beispiel horizontal,
wirken. Die Kraftkomponente V wird durch das Justierelement 24 in
die zweite Wand 14 eingeleitet, insbesondere so, dass zwischen
Schwerpunkt S und der Wirkungsline 30 des Kraftvektors
V kein horizontaler Versatz entsteht. Die horizontal wirkende Kraftkomponente
H wird durch das Einhängeelement 4 über
die kurzen Stegstücke 26 punktuell auf den Träger übertragen werden,
und zwar derart, dass die horizontal wirkende Kraft H in die an
der ersten Nut 15 übertragene Komponente H1 und die an der zweiten Nut 19 übertragene
Komponente H2 aufgeteilt wird. Die Wirkungslinie 31 der
Kraftkomponente H verläuft idealerweise ohne vertikalen
Versatz durch den Schwerpunkt S. Die resultierende Kraftkomponente
R der Kraftkomponenten H und V verläuft somit ebenfalls durch
den Schwerpunkt S des Querschnitts des Trägers 5.
Somit entsteht keine zusätzliche Beanspruchung des Trägers 5 auf
Torsion bedingt durch einen Versatz der Wirkungslinien 30, 31 der
Kraftkomponenten H und V zum Schwerpunkt S.
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- 1
- Vorrichtung
zum Befestigen von plattenartigen Verkleidungselementen
- 2
- plattenartiges
Verkleidungselement
- 3
- Befestigungselement
- 4
- Einhängeelement
- 5
- Träger
- 6
- sonstige
wandseitige Tragelemente
- 7
- Halteelemente
- 8
- Blindniet
- 9
- Schraube
- 10
- Haltenut
- 11
- fassadenseitiger
Steg
- 12
- wandseitiger
Steg
- 13
- Wand
- 14
- Wand
mit erster Nut
- 15
- erste
Nut
- 16
- Schenkel
der ersten Nut
- 17
- Verbindungssteg
- 18
- L-förmige
Rippe
- 19
- zweite
Nut
- 20
- wandseitiger
Schenkel des Einhängeelementes
- 21
- fassadenseitiger
Schenkel des Einhängeelementes
- 22
- Verbindungsschenkel
des Einhängeelementes
- 23
- Bohrung
mit Gewinde
- 24
- Justierelement
- 25
- auflagerbildender
Teil der Wand 14
- 26
- die
lichte Weite der Nut einengender Steg
- 27
- Mutter
- 28
- Schenkel
der zweiten Nut
- 29
- Schraube
- 30
- Wirkungslinie
der Kraftkomponente V
- 31
- Wirkungslinie
der Kraftkomponente H
- 32
- Öffnung
für das Befestigungselement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0264707
B1 [0004]
- - EP 0979334 B1 [0005]