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Die
Erfindung betrifft ein Dachtragwerksüberwachungssystem zur Ubervachung
der Durchbiegung eines Dachtragwerks eines Gebäudes.
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Dachtragwerke
der Eingangs genannten Art überspannen
Gebäudewände eines
Gebäudes
und dienen zur Aufnahme der zu einem Gebäudedach gehörenden Bauteile wie Dämmungen,
Dacheindeckungen, Abdichttungen, etc. Die insgesamt auftretenden
Lasten werden in der Regel über
die das Dachtragwerk bildenden Träger, bspw. BSH-Binder, auf die Gebäudewände übertragen,
auf denen die Träger
endseitig aufliegen.
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Die
Dachtragwerke können
sowohl durch anfallende Lasten, als auch durch sich im Laufe der
Zeit einstellende Bauschäden
nachgeben. Insbesondere hohe Lasten, bspw. hervorgerufen durch Schnee oder
das Versagen der Entwässerung,
aber auch die Auflösung
der Leimverbindungen bei Holzbindern infolge bauphysikalischer Einflüsse, Bauschäden, wie z.B.
eine Durchfeuchtung der Dämmung
und die Bemessung der Tragwerke nach dem vergangenen Stand der Technik
entsprechenden Normen kann dabei das Dachtragwerk zum Einsturz bringen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dachtragwerksüberwachungssystem
bereitzustellen, das eine kontinuierliche und zuverlässige Überwachung
der Dachtragwerke ermöglicht.
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Die
Erfindung löst
die Aufgabe durch ein Dachtragwerksüberwachungssystem mit den Merkmalen
des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des Dachtragwerksüberwachungssystems
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Wesentlich
für das
erfindungsgemäße Dachtragwerksüberwachungssystem
ist ein Laser, der derart an einer Gebäudewand angeordnet ist, daß der Laserstrahl
im Bereich der Unterseite des Dachtragwerks verläuft und auf die dem Laser gegenüberliegende
Gebäudewand
auftrifft. Die Unterseite des Dachtragwerks kann dabei bspw. durch
die Unterseiten freiliegender Träger,
bspw. Holzbinder, durch eine die Träger oder Holzbinder verkleidende
Unterdecke oder dergleichen gebildet sein. Die Ausrichtung des Laserstrahls,
insbesondere der Abstand des Laserstrahls von der Unterseite des
Dachtragwerk, hingt von der vorhandenen Durchbiegung des jeweiligen Dachtragwerks,
bzw. einzelner Träger
ab.
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Begriffe
wie Oberseite, Unterseite, oberhalb und unterhalb beziehen sich
auf die Einbaulage des Dachtragwerksüberwachungssystem an einem
Gebäude.
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An
der dem Laser gegenüberliegenden
Gebäudewand
ist zur Erfassung des Laserstrahls ein Empfänger angeordnet, welcher den
Laserstrahl erkennt und im Falle einer Unterbrechung des Laserstrahls über eine
Schaltung eine Warneinrichtung aktiviert.
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Der
Laserstrahl wird unterbrochen, wenn eines oder mehrere im Bereich
der Unterseite des Dachtragwerks, bspw. an der Unterseite der Träger angeordnete
Meßelemente
nach Erreichen einer zuvor festgelegten Durchbiegung des gesamten
Dachtragwerks oder einzelner Träger
derart verschoben werden, daß diese
in den Laserstrahl gelangen. Die Anordnung der Meßelemente
ist dabei so bemessen, daß die
Auslösung
der Warneinrichtung bei einer Durchbiegung erfolgt, bei der ein
Zusammenbruch des Dachtragwerks nicht unmittelbar bevorsteht.
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Das
erfindungsgemäße Dachtragwerksüberwachungssystem
ermöglicht
eine kontinuierliche Überwachung
des gesamten Dachtragwerks oder aber auch nur einzelner Träger eines
Dachtragwerks. Kritische Durchbiegungen oder Absenkungen werden
unverzüglich
angezeigt. Die Verwendung von Meßelementen erlaubt die einfache
Anpassung des Systems an alle Arten von Dachtragwerken und die Anpassung
an ggf. vorhandene Durchbiegung des Dachtragwerks.
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Die
Anzeige der Unterbrechung des Laserstrahls kann grundsätzlich in
beliebiger Weise erfolgen, bspw. durch einen panikvermeidenden stillen Alarm.
Auch besteht grundsätzlich
die Möglichkeit, das
erfindungsgemäße Dachtragwerksüberwachungssystem über Kommunikationsverbindungen mit
einer Überwachungszentrale
zu verbinden. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
signalisiert die Warneinrichtung die Unterbrechung des Laserstrahls
jedoch optisch und/oder akustisch. Hierdurch wird ohne zeitliche
Verzögerung
erreicht, daß Personen,
die sich ggf. in dem vom Einsturz bedrohten Gebäude befinden, unverzuglich
gewarnt werden und das gefährdete
Gebäude
verlassen können.
Die vorzugsweise vorgesehene optische und akustische Signalisierung
unterstreicht dabei die Bedeutung der Warnung und gewährleistet
besonders zuverlässig, daß alle Personen
von der drohenden Gefahr Kenntnis erlangen.
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Die
an dem Dachtragwerk, bzw. an dem das Dachtragwerk bildenden Trägern angeordneten
Meßelemente
werden derart im Abstand vom Laserstrahl montiert, daß bei einer
zuvor errechneten und als kritisch eingestuften Durchbiegung die
Meßelemente
den Laserstrahl unterbrechen. Nach einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist jedoch vorgesehen, daß die Meßelemente verstellbar an dem Dachtragwerk
angeordnet sind. Die vorteilhafterweise vorgesehene Verstellbarkeit
ermöglicht
es, den Abstand zwischen dem Meßelement
und dem Laserstrahl besonders genau einzustellen, bspw. um bauwerksseitige
Ungenauigkeiten (unterschiedliche Höhen der Träger) auszugleichen. Ggf. durch
die Montage hervorgerufene Abweichungen zum vorgesehenen Abstand
zwischen dem Laserstrahl und dem Meßelement können durch die Einstellmöglichkeiten ausgeglichen
werden. Überdies
ermöglicht
die Einstellbarkeit auch die spätere
Anpassung der anzuzeigenden Durchbiegung oder Absenkung, falls dies aufgrund
von Bauschäden
oder dergleichen erforderlich sein sollte.
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Das
Meßelement
ist vorzugsweise zur Befestigung an Holzbindern, Elementen aus Stahl,
Beton und/oder Unterdecken ausgebildet und ist somit universell
einsetzbar.
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Nach
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist das Meßelement
zur Anordnung an Holzbindern, Elementen aus Stahl, Beton und/oder Unterdecken
einen entsprechenden Adapter auf. Die Verwendung derartiger Adapter
ermöglicht
es, ein einheitliches Meßelement
zu verwenden, das in Abhängigkeit
von der Ausgestaltung des Dachtragwerks, an dem das Meßelement
befestigt werden soll, mit einem entsprechenden Adapter kombiniert werden
kann. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht es, die Meßelemente
besonders kostengünstig
herzustellen und erlaubt eine besonders einfache Montage an den
jeweiligen Dachtragwerken.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Meßelement
eine einstellbare Blende zur Unterbrechung des Laserstrahls auf.
Besonders vorzugsweise ist die Blende über eine Gewindestange verstellbar.
Die Verwendung einer Blende erlaubt es, das Meßelement über entsprechende Halterungen
starr mit dem Dachtragwerk, bzw. mit den jeweiligen Trägern zu
verbinden. Anschließend
kann ohne eine Manipulation der Verbindungen der Abstand des Laserstrahls
von der Blende und somit die maximal erlaubte Durchbiegung in besonders
komfortabler Weise eingestellt werden. Die Verwendung einer Gewindestange
ermöglicht
dabei eine besonders akkurate Einstellbarkeit der Blende, wobei
sich die eingestellte Position durch die Verwendung entsprechender
Sicherungen, bspw. Sicherungsmuttern, besonders zuverlässig sichern
lässt.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung weist das Meßelement
eine Skalierung auf. Die Slalierung erlaubt neben einer besonders
guten Einstellbarkeit auch im Falle regelmäßiger Überprüfungen und Protokollierungen
die frühzeitige
Erkennung von Durchbiegungen, welche noch nicht zu einer Auslösung der
Warneinrichtung führen.
Eine fortschreitenden Durchbiegung ist erkennbar und dieser kann
dann ggf. mit geeigneten Maßnahmen begegnet
werden.
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Der
erfindungsgemäße Empfänger kann grundsätzlich beliebig
ausgebildet sein, sofern gewährleistet
ist, daß dieser
eine Unterbrechung des Laserstrahls detektiert. Nach einer besonders
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Empfänger jedoch
einen Nebenlichtschutz und einer Filter auf. Dadurch wird die Zuverlässigkeit
des Dachtragwerksüberwachungssystem
in ergänzender
Weise gesteigert. Fehlalarmen oder einem ggf. Nichtauslösen der
Warneinrichtung wird besonders wirksam vorgebeugt.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Laser zur Funktionsüberprüfung mit
einem Prüftaster
zur Unterbrechung der Stromzufuhr ausgebildet. Dieser Prüftaster
ermöglicht
es, den Laser kurzzeitig zu unterbrechen und so das Dachtragwerksüberwachungssystem
auf seine Funktion hin zu überprüfen. Störungen des
Systems können
so frühzeitig
erkannt und behoben werden.
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Besonders
vorzugsweise weist das Dachtragwerksüberwachungssystem eine Verzögerunsgschaltung
und/oder eine Schutzvorrichtung, bspw. in Form von Schutzgittern
auf. Die Verzögerungsschaltung
verhindert, daß kurzzeitige
Unterbrechungen, wie sie insbesondere in Sporthallen bei Ballspielen auftreten
können,
wenn der Ball in den Laserstrahl gerät, zu einer sofortigen Auslösung der
Warneinrichtung führen.
Die Schutzvorrichtung, die sowohl am Laser als auch am Empfänger angebracht
werden kann, verhindert eine Beschädigung, bspw. durch Ballspiele.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines montierten Dachtragwerksüberwachungssystems;
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2 eine
schematische Darstellung eines Schnitts durch ein Gebäude mit
einem montierten Dachtragwerksüberwachungssystem;
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3 eine
schematische Darstellung des Grundriß des Gebäudes von 2;
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4a eine
Vorderansicht eines an einem Träger
montieren Meßelements;
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4b ein
Schnitt durch den Träger
und das Meßelement
von 4a;
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4c ein
weiterer Schnitt durch das Meßelement
von 4a;
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5a eine
schematische Seitenansicht eines an einer Gebäudewand montierten Lasers;
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5b eine
schematische Draufsicht auf den Laser von 5a;
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6a eine
schematische Ansicht eines Doppel-T-Trägers mit einem daran angeordneten
Adapter;
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6b eine
schematische Ansicht eines Stahlrohres mit einem daran angeordneten
Adapter;
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6c eine
schematische Darstellung einer abgehängten Deckenkonstruktion mit
daran angeordnetem Adapter und
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7a–7h eine
schematische Darstellung eines Verfahrens zur Montage eines Dachtragwerksüberwachungssystems;
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1 zeigt
in einer schematischen Darstellung ein an einem Gebäude installiertes
Dichtragwerksüberwachungssystem.
Das Dachtragwerk 14 wird aus auf den Oberseiten 8 der
gegenüberliegenden
Gebäudewänden 13a und 13b aufliegenden
Trägern 7,
hier Brettschichtholzbindern gebildet. Der Einfachheit halber ist
in 1 nur ein Träger 7 dargestellt
(vgl. 2 und 3).
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Ein
Laser 1 ist derart an einer Gebäudewand 12a montiert,
daß der
von diesem emittierte Laserstrahl im wesentlichen parallel unterhalb
der Unterseiten der Träger 7 ver-läuft und auf einen an der dem
Laser 1 gegenüberliegenden
Gebäudewand 12b angeordneten
Empfänger 2 trifft.
Der Empfänger 2 ist über eine
Schalttung 4 mit einer Signallampe 3 und einem
Signalhorn 5 verbunden, die als Warneinrichtung dienen.
Eine Unterbrechung des Laserstrahls zum Empfänger 2 wird durch
das Signalhorn 5 und die Signallampe 3 akustisch
und optisch angezeigt.
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Zu
einer Unterbrechung kommt es, wenn an den Unterseiten 5 der
Träger 7 angeordnete
Meßelemente 9 infolge
einer Durchbiegung der Träger 7 in den
Laserstrahl gelangen. Idealerweise weisen alle Träger 7 ein
Meßelement 9 auf,
so daß bereits
die Durchbiegung eines Trägers 7 nach
Erreichen eines zuvor eingestellten Werts eine Auslösung des
Signalhorns 5 und der Signallampe 3 bewirkt. Zur
Prüfung der
Funktion des Dachtragwerksüberwachungssystems
ist der Laser 1 über
einen Funktionstaster 10 mit der Stromversorgung verbunden.
Eine Betätigung
des Funktionstasters 10 führt zu einer kurzzeitigen Unterbrechung
des Laserstrahls und muß zu
einer Auslösung
des Signalhorns 5 und der Signallampe 3 führen.
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In 4a ist
eine Vorderansicht eines an einem Träger 7 angeordneten
Meßelements 9 dargestellt.
Das Meßelement 9 besteht
aus einem Winkel 27 über
den das Meßelement 9 flächig an
der Unterseite 5 und einer Vorderseite des Trägers 7 anliegt. Zur
Befestigung des Meßelements 9 dienen
zwei in dem Träger 7 fixierten
Gewindebolzen 23, die durch entsprechende Langlöcher 22 an
dem Winkel 27 ragen und mittels Muttern 24 eine
Befestigung des Winkels 27 an dem Träger 7 erlauben. Die
Langlöcher 22 erlauben
sowohl die Verschiebung des Meßelements 9 in
der Höhe
als auch eine Verdrehung. So ist eine optimale Ausrichtung des Meßelements 9 zum
Laserstrahl, der vorzugsweise mittig durch einen Rahmen 28 des
Meßelements 9 verläuft, möglich, wobei das
Meßelement 9 derart
an dem Träger 7 ausgerichtet
ist, daß der
Laserstrahl das Meßelement 9 im
Bereich der "o" einer auf dem Meßelement 9 angeordnete
Skalierung passiert.
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Eine
innerhalb einer Aussparung 25 des Rahmens 28 verschiebbar
angeordnete Blende 20 ist über eine Gewindestange 21 und
eine die Position der Blende 20 sichernde Mutter 26 verstellbar.
Die Blende 20 wird auf den Wert eingestellt, der der maximal
zulässigen
Durchbiegung entspricht. Im Falle einer Durchbiegung des Dachtragwerks 14 verschiebt
sich die Blende 20 in Richtung auf den Laserstrahl und
unterbricht diesen falls die Durchbiegung ihren maximal zulässigen Wert
erreicht hat.
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Ein
Beispiel einer Montage eines Dachtragwerksüberwachungssystems ist in den 7a bis 7h dargestellt.
Nach einer theoretischen Ermittlung der maximal zulässigen Durchbiegung
(7a) wird die vorhandene Durchbiegung ermittelt (7b).
Im Anschluß daran
wird der Laser 1 an einer Gebäudewand 12a montiert
und wie in 5a und 5b dargestellt
in horizontaler und vertikaler Richtung ausgerichtet, so dass der
Laserstrahl derart unterhalb des Dachtragwerks 14 verläuft, das
dieser durch an dem Dachtragwerk angeordnete Meßelement 9 bei Erreichen
der maxmal zulässigen
Durchbiegung durch die Meßelemente 9 unterbrochen wird.
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Zur
Befestigung der Meßelemente
werden an dem Dachtragwerk 14 die Montageplatten in Form der
Winkel 27 befestigt (7d).
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An
der dem Laser 1 gegenüberliegenden Gebäudewand 12b wird
der Empfänger 2,
die Schaltung 4, die Signallampe 3 und das Signalhorn 5 derart
montiert, daß der
Empfänger 2 den
Laserstrahl erfaßt.
Anschließend
erfolgt eine Montage der Meßelemente 9 an
den an dem Dachtragwerk 14 angeordneten Montageplatten
(7f). Nach erfolgter Montage werden die Blenden 20 der
Meßelemente 9 justiert, wobei
der Laser 1 die Meßelemente 9 im
Bereich der Markierung "o" der Skalierung durchtritt
und die Blende 20 auf das Maß der zulässigen Durchbiegung abzüglich der
vorhandenen Durchbiegung eingestellt wird (7g).
Abschließend
wird eine Funktionsprüfung über den
Funktionstaster 10 durchgeführt (7h).
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In
den 6a–6c sind
verschiedene Adapter 31a, 31b, 31c zur
Befestigung der Meßelemente 9 an
einem Doppel-T-Träger,
einem Rohr und einer verkleideten Unterseite eines Dachtragwerks 14 dargestellt.