DE102009005823A1

DE102009005823A1 - Bausatz für die Montage von aufgeständerten Anlagen auf Flachdächern

Info

Publication number: DE102009005823A1
Application number: DE102009005823A
Authority: DE
Inventors: Harald Zahn
Original assignee: Harald Zahn GmbH
Current assignee: Harald Zahn GmbH
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2010-07-29

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bausatz für die Montage von aufgeständerten Anlagen auf Flachdächern, mit Mitteln zur Aufnahme und Befestigung der Anlage und/oder zu deren Aufnahme geeigneten Gestellteilen und mit einem Befestigungselement, welches durch die vorhandene Dichtungsbahn und Dämmschicht hindurch mit dem tragenden Dachuntergrund verankert wird. Die Erfindung verwendet einen Hohlraumdübel als Befestigungselement. Ein Hohlraumdübel hat grundsätzlich die Eigenschaft sich über den, seinem eigenen Querschnitt entsprechenden Aufnahme- oder Durchtrittskanal im Dachuntergrund hinweg auszubreiten und ein gegenüber diesem Kanal wirksames Rückhaltemittel zu bilden. Die dabei erreichten Klemmkräfte wirken auftretenden Querkräften entgegen, so dass Durchtrittsöffnungen und Bohrlöcher in denen sich diese Befestigungselemente befinden nicht aufgeweitet werden können. Die Montage kann ohne großen Aufwand von der Gebäudeaußenseite, d. h. von der Flachdachseite her erfolgen. Es müssen keine Gerüste erstellt werden, um auf der Gebäudedeckenunterseite z. B. Kontermuttern aufzuschrauben, um die Verankerung zu sichern.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bausatz für die Montage von aufgeständerten Anlagen auf Flachdächern, mit Mitteln zur Aufnahme und Befestigung der Anlage und/oder zu deren Aufnahme geeigneten Gestellteilen und mit einem Befestigungselement, welches durch die vorhandene Dichtungsbahn und Dämmschicht hindurch mit dem tragenden Dachuntergrund verankert wird, gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Es ist aus der DE 20 2006 019 837 U1 eine Tragkonstruktion für Solaranlagen auf Flachdächern bekannt, welche mechanisch auf dem tragenden Dachuntergrund befestigt wird. Hierfür werden Schrauben verwendet, die auch für die herkömmliche mechanische Befestigung der Dämm- und Dichtungsmaterialien eingesetzt werden. Bei Stahltrapezblechen besitzen die Schrauben eine Bohrspitze, welche den Blechscheitel mit möglichst geringem Durchmesser durchschneiden. Die der Bohrspitze nachfolgenden Gewindeflanken setzen sich unter den Blechscheitel und stellen damit die wirksamen Rückhaltemittel gegen ein Herausziehen der Schrauben aus dem Stahltrapezblech bereit. Bedingt durch Windkräfte werden diese Schrauben dynamisch belastet. Durch die ständigen Bewegungen des Dachaufbaus bewirken die auf die Schrauben übertragenen Bewegungen, dass das Bohrloch aufgeweitet wird und die Verankerungskräfte negativ beeinträchtigt werden.
Dieses Problem wird mit der Erfindung durch die Bereitstellung eines Bausatzes mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Hauptanspruchs gelöst.
Der mit Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, dass ein Hohlraumdübel grundsätzlich die Eigenschaft hat, sich über den, seinem eigenen Querschnitt entsprechenden Aufnahme- oder Durchtrittskanal im Dachuntergrund hinweg auszubreiten und ein gegenüber diesem Kanal wirksames Rückhaltemittel zu bilden. Die dabei erreichten Klemmkräfte wirken auftretenden Querkräften entgegen, so dass Durchtrittsöffnungen und Bohrlöcher in denen sich diese Befestigungselemente befinden nicht aufgeweitet werden können. Die Montage kann ohne großen Aufwand von der Gebäudeaußenseite, d. h. von der Flachdachseite her erfolgen. Es müssen keine Gerüste erstellt werden, um auf der Gebäudedeckenunterseite z. B. Kontermuttern aufzuschrauben, um die Verankerung zu sichern.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Hohlraumdübel aus einem Kunststoffhalter mit Hohlschaft und Kopfplatte, sowie einem Vorsatzdübel mit einem Spreizteil und einem Zugdorn und einem kombinierten Spreiz- und Aufnahmestift besteht, welcher an seinem einen Ende als Spindel ausgebildet, koaxial in den Zugdorn einschraubbar und an seinem gegenüberliegenden Ende als Aufnahme zur Adaption mit aufgeständerten Anlagen ausgebildet ist. Die Verwendung des Kunststoffhalters wirkt sich positiv auf die Wärmedurchgangswerte aus. Kälte-/Wärmebrücken werden dadurch vermieden. Dadurch, dass der Stift völlig im Kunststoff eingebettet ist, kann auf die Verwendung von Edelstahlmaterial verzichtet werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch den kombinierten Stift die Querkräfte vom Hohlraumdübel aufgenommen werden und somit nur unwesentlich auf dessen Verankerungskraft einwirken können. D. h. auftretende Querkräfte können aufgrund der vom Hohlraumdübel ausgehenden Klemmkräfte kaum eine Hebelwirkung ausüben. Dies bedeutet, dass die aufgeständerten Anlagen insgesamt dauerhaft stabil ausgerichtet bleiben.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass auf der Kopfplatte eine Abdichtkappe angeordnet ist, welche die Kopfplatte einbettet und um die Kopfplatte herum eine Ringfläche bildet und eine zentrische Durchtrittsöffnung für die Durchführung des Spreiz- und Aufnahmestiftes besitzt. Dadurch wird der eigentliche Befestigungspunkt der mechanischen Fixierung wasserdicht verschlossen.
Die Durchtrittsöffnung in der Abdichtkappe wird durch eine Überwurfmutter wasserdicht verschlossen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass am freien stirnseitigen Ende des Spreiz- und Aufnahmestiftes ein Antriebsbett ausgebildet ist. Damit kann die Verankerung bequem mit einem Schrauber erfolgen. Alternativ dazu besteht auch die Möglichkeit im Schaftbereich einen Werkzeugangriff anzuordnen.
Der grundsätzliche Erfindungsgedanke besteht in der Verwendung eines Hohlraumdübels für die mechanische Befestigung der Montagemittel für aufgeständerte Anlagen auf Flachdächern, welcher durch die vorhandene Dichtungsbahn und Dämmschicht mit dem tragenden Dachuntergrund verankert wird, indem sich dieser sternförmig unter der Durchtrittsöffnung im Scheitel des Stahltrapezbleches ausbreitet und anpresst.
Wenn die Flachdachfläche für Aufbauten zur Energieerzeugung genutzt werden soll, wird durch die Erfindung grundsätzlich das Problem, dass diese Aufbauten sorgfältig und ausreichend befestigt werden müssen ohne dabei die Dämmschicht und die Abdichtung in ihrer Funktion zu beeinträchtigen, gelöst.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung an Hand der Zeichnung, werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
1 zeigt einen Querschnitt eines Flachdaches mit dem erfindungsgemäß verwendeten Bausatz
2 das in 1 mit II gekennzeichnete Detail in einer Vergrößerung
3 den erfindungsgemäßen Bausatz in einer ersten Ausführungsform
4 den erfindungsgemäßen Bausatz in einer zweiten Ausführungsform
1 zeigt einen Querschnitt eines Flachdaches. Der tragende Dachuntergrund ist durch ein Stahltrapezblech 30 gebildet. Der Dachaufbau besteht aus einer Dampfsperre 2, einem in seiner Höhe auf die Gebäudenutzung abgestimmten Dämmmaterial 3 und einer darüber befindlichen Dichtungsbahn 4. Der Dachaufbau ist mit dem Befestigungselement 20 mechanisch gegen Windsogkräfte gesichert.
Hierbei unterscheidet man zwischen einer Saum- und einer Feldbefestigung. Bei der Saumbefestigung durchdringt das verwendete Befestigungselement den Dachaufbau am Rand der Dichtungsbahn. Mit der sich parallel anschließenden Abdichtbahn wird die Befestigungsreihe überlappt und der Nahtbereich dicht verschweißt. Bei der in 1 abgebildeten Feldbefestigung wird das verwendete Befestigungselement 20 außerhalb des Saumbereiches gesetzt und mit einer verklebbaren Abdichtkappe 1 verschlossen. Das verwendete Befestigungselement 20 besteht aus einem Kunststoffhalter 21 mit Hohlschaft 22 und Kopfplatte 23, sowie einer im Hohlschaft 22 eingesetzten Schraube 24. Die Schraube 24 sitzt mit ihrem Schraubenkopf 25 auf einer im Hohlschaft 22 ausgebildeten Auflageschulter 26 auf. Auf ihrer dem Schraubenkopf entfernten Ende besitzt die Schraube 24 eine Bohrspitze 27, welche sich beim Setzvorgang des Befestigungselemente 20 in den Scheitel 31 des Stahltrapezbleches 30 durch die Drehbewegung der Schraube 24 einschneidet. Dabei wird der Dachaufbau zwischen dem Scheitel 31 des Stahltrapezbleches 30 und der Kopfplatte 23 des Kunststoffhalters 21 eingeklemmt. Nach dem Setzvorgang wird auf die Kopfplatte 23 des Kunststoffhalters eine Abdichtkappe 1 aufgesetzt, die mit der Abdichtbahn 4 wasserdicht verklebt wird.
Mit dem Bezugszeichen 5 ist ein Trägerelement für eine Fotovoltaikeinrichtung bezeichnet. Dieses sitzt auf beiden Seiten auf Laschen 49 auf, die jeweils Bestandteil des mit 40 bezeichneten Montage-Bausatzes sind. Weitere Bestandteile des Bausatzes sind ein Hohlraumdübel 41, eine Abdichtkappe 48, eine Überwurfmutter 47 und Fixiermuttern 45 und 46.
Eine erste Ausführungsform des Montagebausatzes 40 ist in 2 wiedergegeben. Ein Kunststoffhalter 21 mit Kopfplatte 23 und Hohlschaft 22 ist Bestandteil des insgesamt mit 41 bezeichneten Hohlraumdübels. Zu diesem gehört auch das Vorsatzteil, bestehend aus Spreizteil 42 und Zugdorn 43. Essentieller Bestandteil des Hohlraumdübels und damit des Bausatzes ist der kombinierte Spreiz- und Aufnahmestift 44. Dieser ist, ähnlich wie die Schraube 24 des Befestigungselementes 20, koaxial in den Kunststoffhalter 21 eingeführt. Der Einbau des Montagebausatzes erfolgt wie nachfolgend beschrieben. Die Befestigungspunkte über dem Scheitel 31 des Stahltrapezbleches 30 werden bestimmt. Mit einem Bohrwerkzeug wird ein Bohrloch durch die Dichtungsbahn 4, das Dämmmaterial 3 und den Scheitel 31 des Stahltrapezbleches 30 hindurch erzeugt. In dieses Bohrloch wird der vormontierte Hohlraumdübel 41 eingeführt. Die Vormontage umfasst, dass das Spreizteil 42, das bereits den Zugdorn 43 beherbergt auf den Kunststoffhalter 21 aufgesetzt ist. Der kombinierte Spreiz- und Aufnahmestift 44 greift dabei mit wenigen Umdrehungen in den Zugdorn 43 ein, so dass alle Teile zusammenhalten.
Der so vorbereitete Hohlraumdübel 41 ist mit seiner Länge derart bemessen, dass das Spreizteil 42 weitestgehend unterhalb des Scheitels 31 des Stahltrapezbleches 30 positioniert ist. Wenn die Kopfplatte 23 des Kunststoffhalters 21 plan auf der Dichtungsbahn 4 aufliegt, wird der kombinierte Spreiz- und Aufnahmestift 44 angezogen. Dazu dient entweder der schaftseitige Werkzeugangriff 28 für einen Schraubschlüssel oder das stirnseitige Antriebsbett 29, beispielsweise für Torx oder Kreuzschlitz. Beim Anziehen dreht sich der kombinierte Spreiz- und Aufnahmestift 44 in das Gewinde des Zugdorns 43 wodurch sich dieser nach oben in Richtung Kunststoffhalter 21 in das Spreizteil 42 hinein arbeitet. Während sich der Spreiz- und Aufnahmestift 44 mit seinem Absatz 7 auf der Auflageschulter 26 des Kunststoffhalters 21 abstützt staucht der Pilzkopf 6 das Spreizteil 42, wonach sich dieses sternförmig unter dem Scheitel 31 des Stahltrapezbleches 30 ausbreitet und anpresst wodurch sich der Hohlraumdübel 41 sicher verankert. Nachdem Verankerungsvorgang wird die Kopfplatte 23 des Kunststoffhalters 21 mit der Abdeckkappe 48 überdeckt, wobei die Abdeckkappe 48 mit der Dichtungsbahn 4 verklebt wird. Die Abdeckkappe 48 besitzt eine Durchtrittsöffnung 9 aus der der Gewindeschaftes 8 des Spreiz- und Aufnahmestiftes 44 hindurchragt. Mit der Überwurfmutter 47 wird der Anpressdruck auf die Abdeckkappe zusätzlich erhöht, welche darüber hinaus die Durchtrittsstelle des Gewindeschaftes 8 des Spreiz- und Aufnahmestiftes 44 durch die Abdeckkappe 48 wasserdicht verschließt.
Mit der ersten Fixiermutter 45 wird in etwa die Höhe der Aufständerung festgelegt. Hierauf wird die Lasche 49 aufgebracht und mit der Fixiermutter 46 gekontert. Entsprechend der Größe und Gewicht des Trägerelementes 5 wird die Anzahl und Position der Montagebausätze 40 festgelegt. Nahe den freien Enden 10 (s. 1) der Laschen 49 befindet sich jeweils ein Langloch 11 um auf die verschiedenen Größen der Trägerelemente 5 zu reagieren.
3 zeigt den Bausatz einer ersten Ausführungsvariante in seinen Einzelteilen, ohne die Lasche 49. Zu dem erfindungsgemäßen Bausatz zählen neben dieser Lasche der mit 41 bezeichnete Hohlraumdübel.
Dieser besteht aus einem Kunststoffhalter 21 mit Hohlschaft 22 und Kopfplatte 23, sowie dem zweiteiligen Vorsatz, bestehend aus Zugdorn 43 und Spreizteil 42 und dem kombinierten Spreiz- und Aufnahmestift 44. Die Überwurfmutter 47 und Fixiermuttern 45 und 46 komplettieren den Bausatz. Der Kunststoffhalter 21 ist bevorzugt aus Polyamid geschaffen.
Der Hohlschaft 22 besitzt einen Innenkanal 12, der sich nahe der Schaftspitze 13 im Durchmesser zu einem Austrittskanal 14 reduziert. Im Reduktionsbereich ist eine Auflageschulter 15 zur Abstützung eines Schraubenkopfes oder des Spreiz- und Aufnahmestiftes 44 ausgebildet.
Mit 16 ist ein aufragender Schmelzring bezeichnet, der beim Eindrehen einer Schraube oder des Spreiz- und Aufnahmestiftes 44 aufweicht und sich in Form einer Unterlegscheibe ausbreitet. Es wird dadurch verhindert, dass sich der Spreiz- und Aufnahmestiftes 44 oder eine verwendete Schraube, begünstigt durch die Hitzeentwicklung beim Schraubvorgang, durch die Schaftspitze 13 brennt. Die Schaftspitze 13 besitzt eine konische Formgebung, die mit dem Kelch 17 des Spreizteiles 42 eine Verdrehsicherung bildet. Dies wird durch axial verlaufende Rinnen 18 auf der Außenhülle des Hohlschaftes 22 und mit diesen zusammenwirkenden Rippen 19 auf der Innenseite des Kelches 17 bewirkt, die beim Aufstecken des Spreizteiles 42 auf den Kunststoffhalter 21 ineinandergreifen. Unterhalb des Kelches 17 erstreckt sich ein angeformter Schaft 32 der in einen zylindrischen Abschnitt 33 und einer Knautschzone 34 eingeteilt ist.
Der Schaft 32 ist von einer Hohlkammer 35 mit quadratischem Querschnitt durchsetzt. Die Knautschzone wird durch radial in der Schaftwand verteilte und axial verlaufende Schlitze 36 gebildet. Der Zugdorn 43 besteht aus einem Stift 37 mit quadratischem Querschnitt in dem sich ein Innengewinde 38 befindet. An seinem freien Ende trägt der Stift einen Pilzkopf 39. Dicht oberhalb des Pilzkopfes 39 sind auf der Außenfläche des Stiftes 37 zwei gegenüberliegende Noppen 50 angebracht. Diese schnappen in die Schlitze 36 im Schaft 32 des Spreizteiles 42 ein, wenn der Stift 37 des Zugdornes 43 in die mit dem gleichen Querschnitt wie der Stift ausgebildete Hohlkammer 35 eingeschoben wird. Der Pilzkopf 39 verschließt das freie Ende des Spreizteiles 42. In die so aufeinander gesteckten Kunststoffhalter 21, Spreizteil 42 und Zugdorn 43 wird der kombinierte Spreiz- und Aufnahmestift 44 eingeführt. Dies ist ein zylindrischer Stab mit zwei Abschnitten unterschiedlicher Durchmesser.
Der untere dünnere Abschnitt ist eine Spindel 51 mit Außengewinde 52. Im Übergangsbereich zu der oberen Aufnahme 53 ist ein Kragen 54 ausgebildet. Die Aufnahme 53 trägt ein Außengewinde 55, das nahe des freien Ende unterbrochen ist und einen Werkzeugangriff 28 trägt.
Alternativ kann das Antriebsbett 29 mit einem Schrauberbit genutzt werden. Die Abdichtkappe 48 ist eine leicht gewölbte Scheibe mit einer kappenunterseitigen Mulde 56, in welcher die Kopfplatte 23 des Kunststoffhalters vollständig eingebettet wird. Die hierum verlaufende Ringfläche 57 dient als Klebefläche gegenüber der Dichtungsbahn. Bei der Montage des Hohlraumdübels 41 greift die Spindel 51 in das Innengewinde 38 des Zugdorns 43 ein. Der Kragen 54 stützt sich dabei auf der Auflageschulter 15 bzw. dem Schmelzring 16 auf. Die Aufnahme 53 führt aus der Kopfplatte 23 des Kunststoffhalters 21 durch die Abdichtkappe 48 hinaus und steht zur Adaption mit einer Aufständerung zur Verfügung.
Die 3a zeigt eine Ansicht aus der in 3 angedeuteten Pfeilrichtung A. Die 3b zeigt eine Ansicht aus der in 3 angedeuteten Pfeilrichtung B.
Die 4 zeigt eine weitere Variante der Erfindung. Der Unterschied zwischen der Ausführung in 3 ist die Ausgestaltung des kombinierter Spreiz- und Aufnahmestiftes 44a. Zum einen besitzt hier die Aufnahme 53a einen größeren Durchmesser und zum anderen führt die Spindel 51a bis zur Kopfplattenoberseite und sitzt dort mit dem Kragen 54a auf.

1: Abdichtkappe
2: Dampfsperre
3: Dämmmaterial
4: Dichtungsbahn
5: Trägerelement
6: Pilzkopf
7: Absatz
8: Schaft von 44
9: Durchtrittsöffnung in 48
10: freies Ende von 49
11: Langloch in 49
12: Innenkanal von 22
13: Schaftspitze von 22
14: Austrittskanal von 22
15: Auflageschulter von 22
16: Schmelzring
17: Kelch von 42
18: Rinnen auf 22
19: Rippen in 17
20: Befestigungselement
21: Kunststoffhalter
22: Hohlschaft
23: Kopfplatte
24: Schraube
25: Schraubenkopf
26: Auflageschulter
27: Bohrspitze
28: Werkzeugangriff
29: Antriebsbett
30: Stahltrapezblech
31: Scheitel von 30
32: Schaft von 42
33: Zylindrischer Abschnitt von 42
34: Knautschzone von 42
35: Hohlkammer in 32
36: Schlitze von 34
37: Stift von 43
38: Innengewinde in 37
39: Pilzkopf von 37
40: Montagebausatz
41: Hohlraumdübel
42: Spreizteil
43: Zugdorn
44: Kombinierter Spreiz- und Aufnahmestift
45: Fixiermutter
46: Fixiermutter
47: Überwurfmutter
48: Abdichtkappe
49: Lasche
50: Noppen auf 43
51: Spindel von 44
52: Außengewinde von 51
53: Aufnahme von 44
54: Kragen zwischen 51 und 53
55: Außengewinde von 53
56: Mulde in 48
57: Ringfläche von 48

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 202006019837 U1 [0002]

Claims

Bausatz für die Montage von aufgeständerten Anlagen auf Flachdächern, mit Mitteln zur Aufnahme und Befestigung der Anlage und/oder zu deren Aufnahme geeigneten Gestellteilen und mit einem Befestigungselement, welches durch die vorhandene Dichtungsbahn und Dämmschicht hindurch mit dem tragenden Dachuntergrund verankert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement ein Hohlraumdübel (41, 41a) ist.
Bausatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraumdübel (41, 41a) aus einem Kunststoffhalter (21) mit Hohlschaft (22) und Kopfplatte (23), sowie einem Vorsatzdübel mit einem Spreizteil (42) und einem Zugdorn (43) und einem kombinierten Spreiz- und Aufnahmestift (44, 44a) besteht, welcher an seinem einen Ende als Spindel (51, 51a) ausgebildet, koaxial in den Zugdorn (43) einschraubbar und an seinem gegenüberliegenden Ende als Aufnahme (53, 53a) zur Adaption mit aufgeständerten Anlagen ausgebildet ist.
Bausatz nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Kopfplatte (23) eine Abdichtkappe (48) angeordnet ist, welche die Kopfplatte (23) einbettet und um die Kopfplatte herum eine Ringfläche (57) bildet und eine zentrische Durchtrittsöffnung (9) für die Durchführung des Spreiz- und Aufnahmestiftes (44, 44a) besitzt.
Bausatz nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am freien stirnseitigen Ende des Spreiz- und Aufnahmestiftes (44, 44a) ein Antriebsbett (29) ausgebildet ist.
Verwendung eines Hohlraumdübels (41, 41a) für die mechanische Befestigung der Montagemittel für aufgeständerte Anlagen auf Flachdächern, welcher durch die vorhandene Dichtungsbahn (4) und Dämmschicht (3) hindurch mit dem tragenden Dachuntergrund verankert wird, indem sich dieser sternförmig unterhalb und/oder innerhalb der Durchtrittsöffnung des Dachuntergrundes ausbreitet und anpresst.