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Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Tragwerksystem aus zumindest einem Pfosten und zumindest einem Riegel mit einem integrierten Kühlsystem, das im Brandfall eine Kühlung des Tragwerksystems ermöglicht.
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Tragwerksysteme aus Pfosten und Riegeln werden üblicherweise für Glasdächer oder Glasverkleidungen an Gebäuden verwendet. Als Pfosten werden hierin die sich in einer Höhenrichtung erstreckenden Elemente bezeichnet, während die Riegel, die mit entsprechenden Pfosten verbunden sind, horizontal oder schräg zu den Pfosten ausgerichtet sind. Die sich zwischen den Pfosten und Riegel ergebenden Felder sind durch Glasplatten oder andere transparente Elemente überdeckt, wobei die Glasplatten bzw. transparenten Elemente an bzw. auf dem Tragwerksystem befestigt sind.
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Nach den Normen DIN 4102-13 oder EN 13501-2 hat ein derartiges Tragwerksystem im Brandfall eine bestimmte Feuerwiderstandsdauer zu erfüllen, um die Tragfähigkeit des Tragwerksystems über die erforderliche Dauer aufrechtzuerhalten.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, das Tragwerksystem durch Dämmung und Kühlung vor den hohen Temperaturen zu schützen. Beispielsweise werden Kühlmaterialien, wie z.B. PROMATECT®-H oder Kerafix® Coolmax, in denen Wasser chemisch gebunden ist und im Brandfall in Form von Wasserdampf wieder freigeben wird, innerhalb des Tragwerksystems angeordnet. Der kühlende Wasserdampf ist hier insbesondere dazu vorgesehen, den kritischen Stoßbereich zwischen den einzelnen Glasscheiben zu kühlen, um zu vermeiden, dass der Bereich geschwächt wird, auf dem die Glasscheiben aufliegen, und die Glasscheiben vor dem Herabfallen zu schützen. Zusätzlich kann das Tragwerksystem mit temperaturbeständigeren Materialien, wie Stahl, verstärkt und ausgesteift werden.
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DE 22 46 600 A1 beschreibt einen Hohlträger, welcher in seinem Inneren einen verdampfbaren Stoff in einem flexiblen, bei Erwärmung schmelzenden oder platzenden Behälter enthält.
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DE 42 26 878 A1 offenbart ein Bauelement mit Halteleisten für Glas und einem Rahmen, welcher mit einem Material gefüllt ist, das bei Hitzeeinwirkung Wasserdampf freisetzt. Durch Öffnungen im Rahmen gelangt das Kühlmittel in einen das Glas umlaufenden Kühlkanal.
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DE 10 2009 024 009 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Brandabschlusses durch Einbau eines vorgefertigten Brandabschlusselements, welches Hohlprofile umfasst.
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DE 27 01 187 A1 offenbart ein mit Kühlmittel durchflossenes Treppenhaus, dessen Gerüst aus hohlen Stützen und dem Verlauf der Treppen folgenden Tragelementen besteht.
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DE 199 48 885 A1 beschreibt eine Brandschutzvorrichtung für Tunnel mit einer Schutzwandung aus hochtemperaturfesten Protektoren und bei Brandeinwirkung automatisch öffnenden Abluftklappen, wobei sich oberhalb der Abluftklappen ein Vorratsbehälter für Feuerlöschmittel befindet, dessen Wandung durch Einwirken von Hitze schmilzt und das Feuerlöschmittel über den unterhalb der Klappe liegenden Bereich verteilt.
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DE 42 24 923 A1 offenbart ein Bauelement bestehend aus einer Stütze und einem Halteelement, wobei die Stütze mit einer hitzeabweisenden Materialschicht versehen ist, die darüber hinaus einen Kühleffekt bewirkt.
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Derartige Maßnahmen sind jedoch kostenintensiv und können die Optik und das Design der Konstruktion beeinträchtigen, insbesondere wenn derartige Maßnahmen an Sichtseiten des Tragwerksystems angeordnet sind.
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Es besteht daher der Bedarf, ein Tragwerksystem bereitzustellen, das die geforderte Feuerwiderstandsdauer verbessert, während die Herstellungskosten des Tragwerksystems verringert werden und die Optik der Gesamtkonstruktion verbessert wird.
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Diese Aufgabe wird durch ein Tragwerksystem gelöst, welches umfasst:
- - zumindest einen Pfosten; und
- - zumindest einen Riegel, welcher mit dem zumindest einen Pfosten verbunden ist;
- wobei der Pfosten und der Riegel als Hohlprofile ausgebildet sind;
- wobei in dem Pfosten und/oder dem Riegel zumindest bereichsweise ein Kühlmaterial angeordnet ist, in dem Wasser gebunden ist;
- wobei in dem zumindest einen Pfosten und/oder Riegel zumindest eine Aktivierungsbohrung ausgebildet ist, durch die eine Brandhitze in das Hohlprofil des entsprechenden Pfostens oder Riegels eindringen kann;
- wobei in einem Verbindungsbereich zwischen dem Pfosten und dem Riegel zumindest eine erste Durchströmöffnung in dem Pfosten und/oder Riegel ausgebildet ist, so dass im Brandfall aus dem Kühlmaterial austretender Wasserdampf das Tragwerksystem durchströmen kann;
- wobei das Hohlprofil des Pfostens und/oder Riegels innerhalb seines Hohlraums einen zweiten Hohlraum aufweist;
- wobei der nicht von dem zweiten Hohlraum eingenommene Hohlraum des Hohlprofils als ein erster Strömungskanal und der zweite Hohlraum als ein zweiter Strömungskanal ausgebildet sind;
- wobei der erste und zweite Strömungskanal durch zumindest eine zweite Durchströmöffnung miteinander verbunden sind;
- wobei in dem zweiten Hohlraum des Pfostens und/oder Riegels zumindest bereichsweise das Kühlmaterial angeordnet ist; und
- wobei zumindest eine Austrittsöffnung in dem Tragwerksystem ausgebildet ist, so dass der Wasserdampf aus dem Tragwerksystem austreten kann, wodurch die Strömungsbewegung des Wasserdampfs begünstigt wird.
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Als „Pfosten“ wird ein Träger verstanden, der sich in einer Höhenrichtung erstreckt. Das heißt, er kann beispielsweise senkrecht zu einer Bodenfläche eines Gebäudes ausgerichtet sein, an dem das Tragwerksystem angeordnet ist. Dient das Tragwerksystem jedoch beispielsweise zur Ausbildung eines Gebäudedachs kann der Pfosten bezüglich der Bodenfläche des Gebäudes oder der Horizontalen auch einen Steigungswinkel von kleiner 90° aufweisen.
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Der „Riegel“ ist mit dem Pfosten verbunden und erstreckt sich horizontal zu dem Pfosten. Hierunter wird verstanden, dass der Riegel senkrecht zu dem Pfosten ausgerichtet sein kann, jedoch auch, dass der Riegel zusammen mit dem Pfosten einen Winkel von kleiner 90° einschließen kann.
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Als „Kühlmaterial“ wird jegliches Material verstanden, das dazu geeignet ist, Wasser in physikalischer und/oder chemischer Form zu binden. Das Wasser kann hierin beispielsweise in der Form von Kristallwasser vorliegen.
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Als „Verbindungsbereich“ zwischen dem Pfosten und dem Riegel wird die Fläche verstanden, an der sich der Pfosten und der Riegel überlappen bzw. kontaktieren.
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Durch die zumindest eine erste Durchströmöffnung werden das Hohlprofil des Pfostens und das Hohlprofil des mit dem Pfosten verbundenen Riegels miteinander in Strömungsverbindung gebracht. Weist das Tragwerksystem mehr als einen Pfosten und/oder mehr als einen Riegel auf, ist vorzugsweise an allen Verbindungsbereichen zwischen den jeweiligen Pfosten und Riegeln jeweils zumindest eine erste Durchströmöffnung vorgesehen. Es ist jedoch auch möglich, dass in einzelnen Verbindungsbereichen keine erste Durchströmöffnung vorgesehen ist.
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Tritt in dem Gebäude, an dem das Tragwerksystem befestigt ist, ein Feuer auf, verursacht die Hitze des Brandes, dass das in dem Kühlmaterial gebundene Wasser verdampft und in Form von Wasserdampf aus dem Kühlmaterial austritt. Da in dem Tragwerksystem die Hohlprofile der Pfosten und Riegel durch erste Durchströmöffnungen miteinander verbunden sind, kann der Wasserdampf in vorteilhafterweise durch das Tragwerksystem strömen. Die Strömungsbewegung wird hierbei durch die zumindest eine Austrittsöffnung, aus der der Wasserdampf aus dem Tragwerksystem austreten kann, begünstigt.
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Eine Durchströmung des Tragwerksystems mit Wasserdampf bietet einen umfassenden Kühleffekt in dem Tragwerksystem. Vorzugsweise kann das Tragwerksystem auf Temperaturen um 100° Celsius gekühlt werden. Da das Kühlsystem in dem Tragwerksystem verbaut und somit von außen nicht sichtbar ist, kann die Optik des Tragwerksystems verbessert werden. Darüber hinaus sind keine weiteren Kühlvorrichtungen, wie beispielsweise Dämmungen, notwendig, so dass die Kosten des Tragwerksystems gesenkt werden können. Das erfindungsgemäße Tragwerksystem kann somit in einfacher und kostengünstiger Weise die geforderte Feuerwiderstandsdauer erfüllen und verbessern.
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In dem zumindest einen Pfosten und/oder Riegel ist zumindest eine Aktivierungsbohrung ausgebildet, durch die Brandhitze in das Hohlprofil des entsprechenden Pfostens oder Riegels eindringen kann.
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Über die Aktivierungsbohrung, die vorzugsweise in einer unteren Seitenwand oder einer seitlichen Seitenwand des Pfosten und/oder Riegels angeordnet ist, kann in beschleunigter Form die Brandhitze in das Tragwerksystem eindringen. Hierdurch kann bereits frühzeitig das Wasser aus dem Kühlmaterial in Form von Wasserdampf austreten, um bereits zu einem frühen Zeitpunkt mit der Kühlung des Tragwerksystems zu beginnen.
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Das Hohlprofil des Pfostens und/oder Riegels weist innerhalb seines Hohlraums einen zweiten Hohlraum auf,
wobei der nicht von dem zweiten Hohlraum eingenommene Hohlraum des Hohlprofils als ein erster Strömungskanal und der zweite Hohlraum als ein zweiter Strömungskanal ausgebildet sind, und
wobei der erste und zweite Strömungskanal durch zumindest eine zweite Durchströmöffnung miteinander verbunden sind.
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Der Hohlraum des Hohlprofils kann auch als „erster Hohlraum“ bezeichnet werden. Wird der Pfosten oder Riegel senkrecht zu ihrer Längserstreckung (Längsrichtung) geschnitten, ist erkennbar, dass der Hohlraum des Pfosten oder Riegels in zwei Hohlräume untergliedert ist. Die Querschnittsfläche des ersten Hohlraums, nämlich die gesamte Querschnittsfläche des Hohlprofils, ist dabei größer als die Querschnittsfläche des zweiten Hohlraums, die innerhalb der gesamten Querschnittsfläche des Hohlprofils angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die Querschnittsfläche des zweiten Hohlraums eine Teilfläche der Querschnittsfläche des ersten Hohlraums. Der Teilbereich des ersten Hohlraums, der nicht durch den zweiten Hohlraum ausgefüllt wird, bildet den ersten Strömungskanal, während sich innerhalb des zweiten Hohlraums der zweite Strömungskanal befindet. In einer oder mehreren Seitenfläche(n) des zweiten Hohlraums befindet sich hierbei zumindest eine zweite Durchströmöffnung. Hierdurch wird erreicht, dass im Brandfall der Wasserdampf nicht nur die Möglichkeit besitzt, das Tragwerksystem durch Querverbindungen zwischen Pfosten und Riegeln zu durchströmen, sondern auch, dass die einzelnen Kammern bzw. Hohlräume eines einzelnen Pfostens bzw. Riegels ausreichend mit dem kühlenden Wasserdampf durchströmt werden können.
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In dem zweiten Hohlraum des Pfostens und/oder Riegels ist zumindest bereichsweise das Kühlmaterial angeordnet.
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Hierdurch kann die Menge des Kühlmaterials benötigten Kühlmaterials gering gehalten werden und gleichzeitig ein großer Durchströmungsbereich geschaffen werden.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass zumindest bereichsweise Kühlrippen in dem nicht von dem zweiten Hohlraum eingenommenen Hohlraum ausgebildet sind.
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Es wird erneut darauf hingewiesen, dass der Hohlraum des Hohlprofils auch als „erster Hohlraum“ bezeichnet werden kann. Die Kühlrippen ragen hierbei vorzugsweise von zumindest einer Seitenwand in den ersten Hohlraum. Die Kühlrippen sind jedoch vorzugsweise in ihrer Größe derart dimensioniert, dass der Wasserdampf ungehindert den ersten Hohlraum durchströmen kann.
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Durch die Kühlrippen besteht ein verbessertes Flächenverhältnis von gekühlten Flächen im Verhältnis zu den hohen Brandtemperaturen ausgesetzten Flächen.
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Vorzugsweise ist die zumindest eine Austrittsöffnung an oder benachbart zu einem oberen Ende des Tragwerksystems ausgebildet.
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Befindet sich die zumindest eine Austrittsöffnung an oder benachbart zu einem oberen Ende des Tragwerksystems kann das gesamte Tragwerksystem in vorteilhafter Weise mittels des Wasserdampfes durchströmt werden.
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Als „benachbart“ wird hierbei verstanden, dass die Austrittsöffnung in einem Abstand von kleiner als 2m, vorzugsweise kleiner als 1m und besonders bevorzugt kleiner als 0,5m von dem oberen Ende des Tragwerksystems angeordnet ist. Die zumindest eine Austrittsöffnung kann dabei in einem Pfosten und/oder Riegel angeordnet sein.
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Vorzugsweise ist das obere Ende des Tragwerksystems ein First eines Daches.
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Dies ermöglicht eine maximale Durchströmung des Tragwerksystems und somit eine bestmögliche Kühlung des Tragwerksystems.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass die zumindest eine Aktivierungsbohrung offen oder durch einen Deckel verschlossen ist, der im Brandfall durch die Brandhitze schmelzbar ist.
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Hierdurch kann die Brandhitze schneller in das Tragwerksystem eindringen, so die Durchströmung durch den Wasserdampf bzw. die Kühlung des Tragwerksystems zu einem früheren Zeitpunkt aktiviert bzw. beschleunigt wird. Vorzugsweise ist der Deckel als Kunststoff gefertigt und insbesondere aus Polypropylen, dessen Schmelzpunkt bei 130°C liegt. Alternativ kann der Deckel aus Schmelzlot gefertigt sein, dessen Schmelzpunkt bei vorzugsweise 72°C liegt.
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Vorzugsweise ist der Pfosten und/oder Riegel aus Aluminium gefertigt.
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Ferner ist es bevorzugt, dass das Kühlmaterial Kalziumsilikat umfasst.
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Vorzugsweise ist das Kühlmaterial in Platten- oder Stangenform ausgebildet, beispielsweise aus Kalziumsilikat, zementgebundenen Silikat oder Gipskarton. Alternativ kann das Kühlmaterial auch als Gel oder Granulat ausgebildet sein.
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Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus dem Studium der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und der beiliegenden Zeichnungen deutlicher. Es ist ersichtlich, dass, obwohl Ausführungsformen separat beschrieben werden, einzelne Merkmale daraus zu zusätzlichen Ausführungsformen kombiniert werden können.
- 1 zeigt einen Querschnittansicht eines Tragwerksystems, wobei der Schnitt durch einen Pfosten verläuft;
- 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Pfostens, der mit einem Riegel verbunden ist;
- 3 zeigt 2 mit eingezeichneten Strömungsbewegungen des Wasserdampfes des Kühlsystems;
- 4 zeigt einen Querschnitt durch ein Satteldach, wobei der Schnitt durch zwei Riegel verläuft; und
- 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Tragwerksystems eines Satteldachs mit mehreren Pfosten und Riegel mit eingezeichneten Strömungsbewegungen des Wasserdampfes.
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Die 1 bis 5 zeigen ein erfindungsgemäßes Tragwerksystem 1, das zumindest einen Pfosten 3 und zumindest einen Riegel 5 umfasst, wobei in dem Tragwerksystem 1 ein Kühlsystem ausgebildet ist.
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5 zeigt einen Teilabschnitt eines Tragwerksystems 1 mit mehreren Pfosten 3 und Riegeln 5, das hier als Tragwerk eines Satteldachs genutzt wird. Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass das Tragwerksystem für Fassadenverkleidungen oder andere Dachformen verwendet wird. Jeweils zwei Pfosten 3 sind an einem First 7 des Daches miteinander verbunden. Der Winkel zwischen den beiden Pfosten 3 bestimmt sich dabei nach der gewünschten Dachneigung. Die Riegel 5 sind jeweils mit zwei parallel angeordneten Pfosten 3 verbunden. Wie in 5 gezeigt ist, erstrecken sich die Riegel 5 senkrecht zu den jeweiligen Pfosten 3, mit denen sie verbunden sind. Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass alle oder einzelne Riegel 5 schräg zu den Pfosten 3 verlaufen, mit denen sie verbunden sind.
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Die zwischen den Pfosten 3 und Riegeln 5 ausgebildeten Felder, werden vorzugsweise durch zumindest eine Glasscheibe 9 überdeckt. Zumindest ein Teilbereich eines umlaufenden Rands 11 der einzelnen Glasscheibe 9 liegt hierbei auf einem Pfosten 3 und/oder Riegel 5 auf. 1 zeigt hierzu exemplarisch einen Querschnitt durch einen Pfosten 3 des Tragwerksystems 1, auf dem zwei benachbarte Glasscheiben 9 aufliegen. Wie in 1 gezeigt ist, sind Falzflächen 13 der benachbarten Glasscheiben 9, die auf dem Pfosten 3 aufliegen, voneinander beabstandet, so dass ein Zwischenraum 14 zwischen den Glasscheiben 9 besteht. Diesen Zwischenraum 14 und den umlaufenden Rand 11 der Glasscheiben 9, die auf dem Pfosten 3 aufliegen, werden durch zumindest eine Abdeckleiste 15 überdeckt, um die Glasscheiben 9 zu sichern. Dazu ist die Abdeckleiste 15 vorzugsweise mit dem Pfosten 3 mittels zumindest einer Schraube 17 verschraubt. Diese erstreckt sich von der Abdeckleiste 15 durch den Zwischenraum 14, zwischen den benachbarten Glasscheiben 9, in einen Schraubkanal 19 in dem Pfosten 3. Der Schraubkanal 19 ist an einer Oberseite 21 des Pfostens 3 ausgebildet, die den Glasscheiben 9 zugewandt ist.
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Der Pfosten 3 ist als Hohlprofil mit einem darin ausgebildeten Hohlraum ausgebildet, der als erster Hohlraum 23 bezeichnet wird. Wie aus dem Querschnitt durch den Pfosten 3 in 1 ersichtlich, ist innerhalb des ersten Hohlraums 23 des Pfostens 3 ein zweiter Hohlraum 25 ausgebildet. Die Querschnittsfläche der ersten Hohlraums 23 ist somit größer als die Querschnittsfläche des zweiten Hohlraums 25, wenn der Pfosten 3 senkrecht zu einer Längsrichtung L des Pfostens 3 geschnitten ist. In 1 verläuft die Längsrichtung L in die Bildebene. Mit anderen Worten ist der zweite Hohlraum 25 innerhalb des ersten Hohlraums 23 angeordnet. Der Zwischenraum der hierdurch zwischen dem ersten Hohlraum 23 und dem zweiten Hohlraum 25 ausgebildet ist bzw. der Hohlraum des Hohlprofils, der nicht durch den zweiten Hohlraum 25 eingenommen ist, wird im Folgenden als erster Strömungskanal 27 bezeichnet. Der Innenraum des zweiten Hohlraums 25 wird hingegen im Folgenden als zweiter Strömungskanal 29 bezeichnet.
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Der zweite Hohlraum 25 kann durch ein weiteres Hohlprofil ausgebildet sein, das in das Hohlprofil des ersten Hohlraums 23 eingeschoben ist. Wie in 1 gezeigt ist, kann der zweite Hohlraum 25 jedoch auch dadurch ausgebildet sein, das separate Trennwände 31 in den ersten Hohlraum 23 eingeschoben sind. Hierzu sind an Innenflächen des ersten Hohlraums 23 entsprechende Einschubnuten vorgesehen, in die jeweils zumindest eine Trennwand 31 einschiebbar ist. Die Trennwände 31 erstrecken sich vorzugsweise entlang der Längsrichtung L. Wie in 1 gezeigt ist, erstrecken sich die Trennwände 31 insbesondere von der Oberseite 21 des Pfostens 3 zu einer Unterseite 35 des Pfostens 3. Durch den Einschub der Trennwände 31 kann insbesondere eine Aussteifung des Hohlprofils des Pfostens 3 erzielt werden.
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Der Schraubkanal 19 ist vorzugsweise zumindest teilweise zwischen den beiden Trennwänden 31 innerhalb des zweiten Hohlraums 25 angeordnet.
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Innerhalb des zweiten Hohlraums 25 kann ferner zumindest bereichsweise ein Kühlmaterial 37 angeordnet sein, in dem Wasser, vorzugsweise in Form von Kristallwasser, gebunden ist. Unter dem Begriff „zumindest bereichsweise“ kann verstanden werden, dass das Kühlmaterial 37 entlang der Längsrichtung L des Pfostens 3 abschnittsweise angeordnet ist oder sich über die gesamte Länge des Pfostens 3 erstreckt. Ferner kann darunter verstanden werden, dass das Kühlmaterial 37 in einer Höhenrichtung H, welche senkrecht zur Längsrichtung L verläuft, nur zum Teil den zweiten Hohlraum 25 ausfüllt oder sich über die gesamte Höhe des zweiten Hohlraums 25 erstreckt. Insbesondere können die Parameter des Kühlmaterials 37 entlang der Längsrichtung L des Pfostens 3 variieren.
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Das Kühlmaterial ist vorzugsweise aus Kalziumsilikat geformt. Im Brandfall dringt die Brandhitze in den Pfosten 3 ein und verursacht ein Verdampfen des in dem Kühlmaterial 37 gespeicherten Wassers, das als Wasserdampf aus dem Kühlmaterial 37 austritt. Der Wasserdampf durchströmt den zweiten Strömungskanal 29 des Pfostens (Innenraum des zweiten Hohlraums 25), so dass der Pfosten 3 gekühlt werden kann.
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Es ist anzumerken, dass der Pfosten 3 nicht notwendigerweise in einen ersten und eine zweiten Hohlraum 23, 25 unterteilt werden muss. Bildet der Pfosten 3 nur einen Hohlraum aus, befindet sich das Kühlmaterial 37 zumindest bereichsweise nur in diesem einen Hohlraum und weist diesbezüglich auch nur einen Strömungskanal auf. Eine derartige Ausführungsform ist beispielsweise in den 2 und 3 bezüglich des Riegels 5 gezeigt. Pfosten 3 und Riegel 5 können somit bezüglich der Anzahl der Hohlräume unterschiedlich ausgebildet sein.
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Wie in 1 gezeigt, ist in der Unterseite 35 des Pfostens 3 vorzugsweise zumindest eine Aktivierungsbohrung 39 ausgebildet, über die die Brandhitze im Falle eines Brandes in dem Gebäude, an dem das Tragwerksystem 1 montiert ist, beschleunigt in den Pfosten 3 eindringen kann. Die zumindest eine Aktivierungsbohrung 39 kann jedoch auch in jeder anderen Seitenfläche des Pfostens 3 angeordnet sein. Es ist jedoch bevorzugt, dass die zumindest eine Aktivierungsbohrung 39 derart angeordnet ist, dass die Aktivierungsbohrung 39 einen Verbindungskanal zwischen dem Gebäudeinnenraum und dem zweiten Hohlraum 25 schafft, in dem das Kühlmaterial 37 angeordnet ist. Die zumindest eine Aktivierungsbohrung 39 kann dabei grundsätzlich offen sein oder, wie in 1 gezeigt, durch einen Deckel 41 verschlossen sein, der im Brandfall schmelzen würde und somit den Zugang zu dem zweiten Hohlraum 25 des Pfostens 3 freigibt.
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Um die Kühlung des Pfostens 3 zu verbessern, kann zumindest eine zweite Durchströmöffnung 45 (eine erste Durchströmöffnung wird zu einem späteren Zeitpunkt erläutert) in einer oder mehreren Seitenwand/Seitenwänden des zweiten Hohlraums 25 ausgebildet sein, die den zweiten Hohlraum 25 mit dem ersten Hohlraum 23 verbindet. Wie in 1 gezeigt ist, können sich die zweiten Durchströmöffnungen 45 in den Trennwänden 31 des zweiten Hohlraums 25 befinden. Durch die zweite Durchströmöffnung 45 kann der Wasserdampf auch in den ersten Hohlraum 23 vordringen, um so den ersten Strömungskanal 27 des Pfostens 3 zu durchströmen.
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Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass das Kühlmaterial 37 auch zumindest bereichsweise in dem ersten Hohlraum 23 angeordnet ist.
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In dem ersten Hohlraum 23 können ferner Kühlrippen 43 angeordnet sein, die von einer oder mehreren Seitenwand/Seitenwänden des ersten Hohlraums 23 in den ersten Hohlraum 23 hineinragen. Wie in 1 gezeigt ist, ragen die Kühlrippen 32 vorzugsweise von der Seitenwand des ersten Hohlraums 23 hervor, die eine Außenwand des Pfostens 3 bildet. Die Kühlrippen 43 sind jedoch derart angeordnet, dass keine Blockade der Wasserdampfströmung in dem ersten Strömungskanals 27 erreicht wird. Durch die Kühlrippen 43 kann ein verbessertes Flächenverhältnis von gekühlten Flächen in dem Pfosten 3 zu den hohen Brandtemperaturen ausgesetzten Flächen erreicht werden.
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Die obigen Ausführungen bezüglich des Pfostens 3 gelten vorzugsweise entsprechend für den Riegel 5.
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Um jedoch in vorteilhafterweise zu ermöglichen, dass das gesamte Tragwerksystem 1 mittels des Wasserdampfes gekühlt werden kann, befindet sich in einem Verbindungsbereich 49 zwischen einem Pfosten 3 und einem Riegel 5 zumindest eine erste Durchströmöffnung 47. Wie in den 1 bis 3 gezeigt ist, kann die erste Durchströmöffnung in einem Bereich der Seitenwand des Pfostens 3 ausgebildet sein, die durch den mit dem Pfosten 3 verbundenen Riegel 5 überlappt wird („Verbindungsbereich“). Es ist jedoch auch möglich, dass die erste Durchströmöffnung 47 in einer Seitenwand des Riegels 5 oder sowohl in dem Pfosten 3 als auch dem Riegel 5 in dem Verbindungsbereich 49 angeordnet ist. Insbesondere können die einzelnen Verbindungsbereiche 49 diesbezüglich unterschiedlich ausgebildet sein. Bei der Seitenwand des Pfosten 3 und/oder Riegels 5, in der die erste Strömungsöffnung 47 ausgebildet ist, handelt es sich um einen Außenwand des Pfostens 3 und/oder Riegels 5.
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Weiterhin kann zumindest eine dritte Durchströmöffnung 51 in dem Pfosten 3 und/oder Riegel 5 vorgesehen sein, die den Hohlraum des Pfostens 3 oder Riegels 5 mit einem Schraubkanal 19 verbindet. Über den Schraubkanal 19 kann dann der Wasserdampf auch in den Zwischenraum 14 zwischen benachbarten Glasscheiben 9 eindringen und diesen kühlen.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Pfostens 3 und eines Riegels 5, der mit dem Pfosten 3 verbunden ist, wobei der Pfosten 3 und Riegel 5 entlang deren Längsrichtung L geschnitten sind. Der Pfosten 3 und der Riegel 5 sind entsprechend den vorherigen Beschreibungen ausgebildet. Insbesondere weist der Pfosten 3 einen ersten und zweiten Hohlraum 23, 25 gemäß der obigen Beschreibungen auf, während der Riegel 5 lediglich einen Hohlraum aufweist.
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3 entspricht 2, es wurden jedoch ergänzend Strömungsverläufe innerhalb des Tragwerksystems 1 eingezeichnet.
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Zunächst dringt die Brandhitze zumindest teilweise über die Aktivierungsbohrungen 39 in den Pfosten 3 und den Riegel 5 ein (Strömungspfad a). In dem Pfosten 3 mündet die Aktivierungsbohrung 39 in den zweiten Hohlraum 25. Durch die Brandhitze verdampft das in dem Kühlmaterial 37 eingeschlossene Wasser und strömt als Wasserdampf durch den Hohlraum des Riegels 5 bzw. den zweiten Strömungskanal 29 des Pfostens. Aufgrund der in den Trennwänden 31 in dem Pfosten 3 ausgebildeten zweiten Durchströmöffnungen 45 kann der Wasserdampf von dem zweiten Strömungskanal 29 in den ersten Strömungskanal 27 strömen (Strömungspfad b). Da in dem Verbindungsbereich 49 in dem Pfosten 3 eine erste Durchströmöffnung 47 ausgebildet ist, kann zwischen dem ersten Strömungskanal 27 und dem Hohlraum des Riegels 5 ein Wasserdampfaustausch erfolgen (Strömungspfad c). Mit anderen Worten kann von dem ersten Strömungskanal 27 Wasserdampf in den Riegel 5 strömen als auch Wasserdampf von dem Hohlraum des Riegels 5 in den ersten Strömungskanal 27 des Pfostens 3 (je nach Strömungsbedingungen). Da der Wasserdampf so durch alle Bereiche des Tragwerksystems 1 strömen kann, kann so eine besonders vorteilhafte Kühlung des Tragwerksystems 1 vorgenommen werden, die kostengünstig ist und die die Feuerwiderstandsdauer des Tragwerksystems 1 verlängert. Insbesondere ist ein derartiges Kühlsystem von außen nicht sichtbar.
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Um den Strömungseffekt innerhalb des Tragsystems 1 zu verbessern bzw. um einen besonders guten Kamineffekt innerhalb des Tragsystems 1 herzustellen, kann das Tragwerksystem 1 an oder nahe eines oberen Endes des Tragwerksystems 1 zumindest eine Austrittsöffnung 53 aufweisen, über die der Wasserdampf aus dem Tragwerksystem 1 austreten kann. In 4 wird hierzu eine Seitenansicht eines Satteldaches gezeigt, wobei die Riegel 5 senkrecht zu deren Längsrichtung L geschnitten sind. In der genannten Figur wird in den Pfosten 3 jeweils eine Austrittsöffnung 53 gezeigt. Der Wasserdampf strömt hier von den Riegeln 5 über die ersten Strömungsöffnungen 47 in den jeweiligen Pfosten 3 und tritt anschließend über die jeweilige Austrittsöffnung 53 aus dem Tragwerksystem 1 aus (Strömungspfad d).
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Da es sich bei 4 um ein Satteldach handelt, sind die Austrittsöffnungen 53 vorzugsweise an oder nahe dem First 7 des Gebäudes. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass Austrittsöffnungen 53 auch entlang des gesamten Tragwerksystems 1 angeordnet sein können.
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Tragwerksystems 1, das ebenfalls Teil eines Satteldachs ist. Zwei Pfosten 3 sind am First 7 des Satteldachs miteinander verbunden und jeweils zwei Riegel 5 sind mit einem Pfosten 3 verbunden. Die Pfosten 3 und Riegel 5 sind jeweils senkrecht zu deren Längsrichtung L geschnitten. In dem gezeigten Tragwerksystem 1 werden noch einmal die Strömungsbewegungen des Wasserdampfes innerhalb des Tragwerksystems 1, wie sie auch bezüglich der 3 und 4 beschrieben wurden, gezeigt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Tragwerksystem
- 3
- Pfosten
- 5
- Riegel
- 7
- First
- 9
- Glasscheibe
- 11
- Umlaufender Rand einer Glasscheibe
- 13
- Falzfläche der Glasscheibe
- 14
- Zwischenraum
- 15
- Abdeckleiste
- 17
- Schraube
- 19
- Schraubkanal
- 21
- Oberseite des Pfostens
- 23
- Erster Hohlraum
- 25
- Zweiter Hohlraum
- 27
- Erster Strömungskanal
- 29
- Zweiter Strömungskanal
- 31
- Trennwand
- 33
- Einschubnut
- 35
- Unterseite des Pfostens
- 37
- Kühlmaterial
- 39
- Aktivierungsbohrung
- 41
- Deckel
- 43
- Kühlrippe
- 45
- Zweite Durchströmöffnung
- 47
- Erste Durchströmöffnung
- 49
- Verbindungsbereich
- 51
- Dritte Durchströmöffnung
- 53
- Austrittsöffnung
- H
- Höhenrichtung
- L
- Längsrichtung
