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Die
Erfindung betrifft ein Tragwerk für eine Fassade eines Gebäudes aus übereinander
und nebeneinander angeordneten Paneelelementen mit einer witterungsgeschützten Vorrichtung
zum kontrollierten Verdrehen dieser Paneelelemente.
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Ein
besonderer Aspekt des Hochhausbaus etwa bis zur Mitte der achtziger
Jahre ist die zunehmende Vorliebe für großflächige Glasfassaden und ihr
hoher Energieverbrauch. Ein typisches etwa zwölfstöckiges Bürohochhaus aus dieser Zeit
weist eine verglaste Fassade mit herkömmlicher Isolierverglasung
und Fensterbrüstungen
aus wärmegedämmten Glaspaneel-Elementen
auf. Als Tragwerk dient eine Aluminium-Pfosten Riegelkonstruktion
mit außenliegenden
Tragprofilen. Der Anteil der Verglasung an der Fassadenfläche beträgt ca. 50
Prozent. Der Anteil der Wärmeverluste
aufgrund der Transmission der Bestandsverglasung am Gesamtwärmebedarf dieses
Gebäudes
beträgt
rund 43 Prozent. Für
ein solches Gebäude
ergibt sich etwa ein Energieverbrauch von 175 kWh/qm pro Jahr.
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Abgesehen
davon, dass die hier offenbarte Konstruktion sehr filigran ausgeführt ist
und deshalb nur für
leichtgewichtige Platten geeignet ist, sind die Drehgelenke und
die Gelenkbügel
sowie die Verschiebeelemente ungeschützt der Witterung preisgegeben
und deshalb sehr korrosionsanfällig.
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Eine
aus der
DE 199 12
900 C1 bekannte Verkleidung für eine Wand- oder Deckfläche eignet sich
aufgrund ihrer Konstruktionsmerkmale für die Verkleidung größerer Fassadenflächen mit
schwereren Platten oder Paneelen. Diese Verkleidung umfasst in ihrem
Grundkonzept eine Halteeinrichtung für die Verkleidungsplatten,
wobei die Halteeinrichtung eine Tragschiene, eine an der Tragschiene
in einer Gleitführung
längsverschieblich
geführte
Schubschiene und – die
Verkleidungsplatten mit der Tragschiene und mit der Schubschiene
verbindende und in Drehgelenken gelagerte – Träger und Stützen aufweist.
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Der
Verbesserung dieses Grundkonzepts liegt die Aufgabe zugrunde, die
Gleitführung
und die Drehgelenke gegen Verschmutzung und Korrosion besser zu
schützen.
Gelöst
werden soll diese Aufgabe im wesentlichen dadurch, dass die Tragschiene einen,
auf der den Verkleidungsplatten zugekehrten Seite, offenen Kanal
aufweist, der in der Schließstellung
der Verkleidungsplatten durch diese abgedeckt ist und dadurch, dass
die Schubschiene und die Träger
der Platten sowie die Stützen
in dieser Schließstellung
im offenen Kanal angeordnet sind.
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Diese
Aufgabe wird zwar in der Schließstellung
der Verkleidungsplatten insofern gelöst, dass der offene Kanal gegen
grobe Witterungseinflüsse wegen
der Abdeckung durch die Verkleidungsplatten geschützt ist,
jedoch trifft dies schon bei einer leichten Drehung der Verkleidungsplatten
ersichtlich nicht mehr zu. Denn in diesem Fall wird über den
entstehenden Luftzug infolge der einsetzenden Kaminwirkung Außenluft
in das Tragwerk gesogen. Diese Außenluft trifft genau in den
offenen Teil des besagten Kanals und fördert die Korrosion der eigentlich
zu schützenden
Gelenke. Da in der Schließstellung
der Verkleidungsplatten die sich bildende große Fläche selbst in sich nie ganz
dicht ist, bietet der nach vorne offene Kanal auch in diesem Fall
keinen ausreichenden Schutz vor Korrosion. Zudem bietet die gewählte Hebelkonstruktion
für die
bekannte Verkleidung keine ausreichende Sicherheit dafür auch größere und schwerere
Platten gegen eine die Fläche
belastende Windlast mit vertretbarem Kraftaufwand aus der Fassade
herauszudrehen.
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Der
Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, ein Tragwerk für drehbare
Einzelelemente einer Fassade anzugeben, das in jeder Stellung ausreichenden
Schutz vor Korrosion bietet und zudem auch die Belastung großer und
schwerer Platten bzw. Paneele unter starker Windlast sicher aushält.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Der
Kern der Erfindung liegt im wesentlichen darin, den bei dem genannten
Stand der Technik nach vorne offenen Kanal geschlossen zu halten
und mittels einer besonders konzipierten Bauweise der die Drehung
der Paneele bewirkenden Hebelkonstruktion auch die Verwendung großer und
schwerer Paneele zu ermöglichen.
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Die
für die
Drehung der Paneele notwendigen Stützelemente benötigen auch
bei der erfindungsgemäßen Konstruktion
an der Vorderseite des Hauptträgers
einen Durchbruch zur Entfaltung ihrer Wirkung. Ebenso entstehen
an der Unterseite und der Oberseite eines Hauptträgers unvermeidliche Öffnungen.
Jedoch ist mittels spezieller Maßnahmen gewährleistet, dass diese Öffnungen
in jeder Winkelstellung der Paneele abgedeckt sind und das Tragwerk
den Einflüssen
der Witterung entzogen ist.
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Im
Folgenden werden die Merkmale der Erfindung näher beschrieben.
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Es
zeigen die Figuren im Einzelnen:
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1:
Eine perspektivische Darstellung der Tragwerkkonstruktion bei gedrehten
Paneelen.
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2:
Eine perspektivische Darstellung des Tragwerks mit zwei Paneelen.
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3:
Eine perspektivische Darstellung eines Korrosionsschutzes
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4:
Eine detaillierte Darstellung eines Korrosionsschutzes
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5:
Eine detaillierte perspektivische Darstellung des Korrosionsschutzes
am Ende eines Hauptträgers.
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6:
Eine perspektivische Darstellung des Tragwerks im Querschnitt.
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7:
Eine Darstellung der Bewegungsabläufe beim Drehen der Paneele.
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In 1 ist
mit (1) der Hauptträger
bezeichnet. Er ist auf der tragenden Unterkonstruktion mit gebräuchlichen
Verbindungselementen wie z. B. Schrauben oder ähnlichem befestigt. Als Unterkonstruktion
kommen alle Materialien in Frage, die in der Dauerbelastung eine
entsprechende Stabilität
aufweisen. In 6 ist beispielhaft die Bohrung
(17) eingezeichnet, die sich wegen einer praktikablen Montage
durch die Längsachse
des Hauptträgers
(1) fortsetzt.
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Die
Schubstange (2) ist an dem festen Ende des Tragholms (3)
angelenkt, während
dessen freies Ende beim Öffnen
der Paneele sich von der Fassadengrundfläche wegbewegt. Die Hebelstange
(4) ist einerseits am Tragholm (4) in einer Entfernung
von etwa einem Drittel der Gesamtlänge des Tragholms (3) über ein
Gelenk befestigt und andererseits am Hauptträger (1).
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Da
der Hauptträger
(1) erfindungsgemäß nach vorne,
das heißt
in Richtung einer potentiellen Windlast und den entsprechenden Witterungseinflüssen, geschlossen
ist, aber die Hebelstange (4) funktionsgemäß einen
Freiraum für
ihre Bewegung benötigt,
ist an den betreffenden Stellen im Hauptträger (1) und in der
Schubstange (2) ein schlitzartiger Durchbruch (15)
vorgesehen.
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In
der 1 ist weiterhin für den Fall von drei gezeichneten
Paneelen die nutzbare Höhe
mit H1 bezeichnet. Diese nutzbare Höhe ist identisch mit der dreifachen
Breite der verwendeten Paneele ohne jeden Abzug für den bei
vergleichbaren Tragwerken erforderlichen Raum für die Bewegung eines, wie auch immer
gearteten, Schubelements, das die Öffnung bzw. Drehung der Lamellen
verursacht.
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Denn
erfindungsgemäß dreht
sich der Tragholm (3) um die Achse (6), die der
Tragholm (3) und die Hebelstange (4) gemeinsam
haben (vgl. die Darstellung in 2). Die
andere Drehachse (7) der Hebelstange (4) befindet
sich im Hauptträger
(1). Die für die
Drehbewegung der Paneele notwendige Kraft wird durch die Schubstange
(2) über
die Drehachse (5), auf die angelenkte Seite des Tragholms
(3) übertragen.
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Diese
Gelenkverbindung gewährleistet,
dass für
die Bewegung des Schubelements bzw. die Schubstange (2)
wenig Spielraum benötigt
wird und die Höhe
H1 des Hauptträgers
(1) im wesentlichen für
die Bedeckung mit Paneelen benutzt werden kann.
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In 2 ist
das Zusammenspiel der Drehachsen (5), (6) und
(7) in Verbindung mit dem Hauptträger (1) und zwei Paneelen
(8) perspektivisch dargestellt.
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3 zeigt
beispielhaft für
die beiden „Enden„ eines
Hauptträgers
(1) eine Form einer möglichen
Abdeckung für
die Führungen
(18) der Schubstange (2), (vgl. hierzu auch 1).
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Da
die hier vorgestellte Abdeckung bzw. Abdichtung an jedem Hauptträger (1)
nur jeweils am unteren und am oberen Ende auftritt, sind in der 3 nur
die in diesem Bereich liegenden Paneele eingezeichnet. Die erfindungsgemäße Abdeckung
erfolgt über
ein jalousieartig geführtes
Band (9) das selbsttätig
jeder Bewegung der Schubstange (2) folgt und somit immer
den offenen Bereich der Führung
(18) abdeckt, der von der Schubstange (2) während ihrer Bewegung
zur Drehung der Paneele freigegeben wird.
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In 4 ist
beispielhaft ein mögliches
Abdeckelement (19) für
einen schlitzartigen Durchbruch (15) im mittleren Bereich
eines Hauptträgers
(1) gezeichnet. Ein solches Abdeckelement drückt federbelastet
gegen die Hebelstange (4) und deckt so immer den Bereich
des schlitzartigen Durchbruchs (15) zu, der von der Hebelstange
(4) während
ihrer Betätigung
freigegeben wird. Es ist wiederum der Bereich der Hebelstange (4)
und der Drehachsen (5), (6) und (7) zu
erkennen.
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In 5 ist
eine Detailansicht eines jalousieartig geführten Bandes im Endbereich
eines Hauptträgers
(1) gezeichnet. Das Band (9) ist hierbei auf der
einen Seite über
das Federelement (10) an einer Fixierung (11)
befestigt. Diese feste Fixierung (11) kann eine mit einem
gebräuchlichen
Befestigungselement gehaltene Ringöse oder ein beliebig geartetes,
am Hauptträger
(1) angeschweißtes,
Halteelement sein. Auf der anderen Seite ist das Band (9)
an der Schubstange (2) an der Fixierung (13) befestigt. Das
Band (9) ist am Ende des Hauptträgers (1) über eine
oder mehrere zylinderförmige
Umlenkrollen (12) geführt.
Je nach Art der Ausführung
können
diese Umlenkrollen (12) an den Rändern eine am Umfang des Randes
verlaufende Verdickung zur exakteren Führung des Bandes (9)
aufweisen. Für
einen leichteren Lauf des Bandes (9) können verschiedenartig gestaltete
Lagerungen der Umlenkrollen (12) eingesetzt werden.
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Die
gezeigte Detailansicht ist aus Gründen der Darstellung nicht
ganz situationsgerecht gezeichnet, da die Verbindung zwischen der
Schubstange (2) und dem Tragholm (3) über die
Drehachse (5) in der gezeigten Ruhestellung weggelassen
wurde.
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Der
in 6, ähnlich
wie in 5, gezeigte Querschnitt des erfindungsgemäßen Tragwerks
lässt die
Gestaltung der verwendeten Profilstangen erkennen. Der mit der Ziffer
(16) bezeichnete Quersteg stellt hierbei ein die mechanische
Steifigkeit unterstützendes
Element dar. Die der Befestigung dienende Bohrung (17)
setzt sich auch durch den Quersteg (16) und den oberen
Bereich des Profils des Hauptträgers
(1), nämlich
das mit (18) benannte Führungselement
für die
Schubstange (2), fort. Zur besseren Darstellung sind die
Profile der Schubstange (2) und des Tragholms (3)
gesondert herausgezeichnet.
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Zur
Abdichtung gegen Witterungseinflüsse ist
auf dem Hauptträger
(1) im Bereich der Auflage des Tragholms (3) in
Ruhestellung bei geschlossenem Paneel zwei bandartige Dichtelemente
(14) vorgesehen. Je nach der Beanspruchung durch Umwelteinflüsse oder
das unterschiedliche Gewicht der zum Einsatz kommenden Paneele können hierbei
unterschiedliche Materialien verwendet werden. Angefangen von Gummibändern oder
unterschiedlichen Plastikmaterialien bis zu Teflonbändern sind
auch feuerhemmende Werkstoffe denkbar. Die bandartigen Dichtelemente
(14) förden
auch das Gleiten der Schubstange (2).
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In
der 7 sind die Bewegungsabläufe bei der Bewegung der Schubstange
(2) nach unten und die resultierende Drehung eines Tragholms
(3) – ohne
eine Paneelauflage – um
die Drehachse (6) in etwa ein Drittel der Gesamtlänge eines
Tragholms für verschiedene
Drehwinkel aufgezeigt.
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Es
ist zu erkennen, dass der Mittelpunkt des gezeigten Tragholms, und
somit das darauf befestigte Paneel, eine geometrische Kurve beschreibt,
die dem einer Hyperbel ähnelt.
Dieser Bewegungsablauf hat zur Folge, dass beim Öffnen eines Paneels aus der
Grundstellung, das heißt
aus der geschlossenen Fassade, das Gewicht des gesamten Paneels
zum Öffnen
einen bestimmten Beitrag leistet. Das wiederum bedeutet, dass die
Kraft die zur Bewegung der Schubstange (2) nach unten dient,
um den Betrag geringer sein kann, den das Gewicht des Paneels zum Öffnungsvorgang
beiträgt.
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Dieser
Effekt ist umso bedeutsamer als im ungünstigsten Fall auf eine Fassade
oft eine Windlast drückt,
die ein Öffnen
der Paneele behindert. Deshalb ist es günstig, dass das erfindungsgemäße Tragwerk
für diesen
Fall eine Öffnung
der Paneele erleichtert, da das Gewicht der Paneele zu Beginn des Öffnungsvorgangs
die Öffnungsbewegung
unterstützt.
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Für das Schließen der
Paneele ist zwar im Gegenzug die aufzuwendende Kraft an der Schubstange
(2) größer, jedoch
unterstützt
in diesem Fall eine auf die Fassade drückende Windlast den Schließvorgang.
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Da
die Hebelstange (4), im Gegensatz zu bekannten Systemen,
den Tragholm (3) auf seiner ganzen Breite im Bereich der
Drehachse (6) stützt,
kann die statische Belastbarkeit des Tragholms (3) sehr hoch
angesetzt werden. Dies kann entweder durch eine höhere Paneel-Last
oder ein breiteres Paneel ausgenützt
werden. Durch die beschriebenen Maßnahmen der Abdichtung gegen
Witterungseinflüsse ist
auch über
längere
Zeiträume
eine hohe Sicherheit der gewünschten
Funktion gegeben.
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- 1
- Hauptträger
- 2
- Schubstange
- 3
- Tragholm
- 4
- Hebelstange
- 5
- Drehachse
(Schubstange (2) mit Tragholm (3))
- 6
- Drehachse
(Tragholm (3) mit Hebelstange (4))
- 7
- Drehachse
(Hauptträger
(1) mit Hebelstange (4))
- 8
- Paneel
- 9
- jalousieartig
geführtes
Band
- 10
- Federelement
- 11
- Fixierung
(Federelement (10) am Hauptträger (1))
- 12
- Umlenkrollen
- 13
- Fixierung
(jalousieartig gef. Band an der Schubstange (2))
- 14
- Dichtelement
- 15
- schlitzartiger
Durchbruch
- 16
- Quersteg
- 17
- Bohrung
für Befestigungselement
- 18
- Führungselement
(für Schubstange
(2))
- 19
- Abdeckelement
(für Durchbruch
im mittleren Bereich des Hauptträgers
(1))