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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Stützsystem zur Einleitung von
Lasten über
eine Tragkonstruktion in eine tragende Dachunterkonstruktion.
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Der
Bedarf einer nachträglichen
Montage von Tragkonstruktionen auf Flachdächern ist in den letzten Jahren
stark angestiegen. Dieser Anstieg ist unter anderem darauf zurückzuführen, dass
durch attraktive Gesetzesregelungen die Installation von Photovoltaik-
und Kollektoranlagen auf bestehenden Dachflächen sehr populär geworden
ist. Die nachträglich
zu montierenden Tragkonstruktionen werden mit herkömmlichen
Anschlusselementen auf den Bindern der Dachunterkonstruktion befestigt.
Damit stellen sie einen teilweise gravierenden Eingriff in die Tragfähigkeit
der vorhandenen Unterkonstruktion der Dächer dar. Insbesondere bei
Trapezblecheindeckungen von Hallendächern müssen die Trapezbleche aufgeschnitten
werden, damit die Anschlusselemente der Tragkonstruktionen auf den
Bindern der Dachunterkonstruktionen fixiert werden können. Da die
Trapezbleche der Hallendächer
selbst eine tragende Funktion erfüllen, bedeutet das Aufschneiden der
Trapezbleche einen Eingriff in die Tragfähigkeit des Daches.
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Zur
Montage der bisher bekannten Anschlusselemente der Tragkonstruktionen
wird ein großflächiger Ausschnitt
in dem Trapezblech vorgesehen, wozu die Dachhaut auf einer Fläche von
mindestens 70 × 70
cm, häufig
sogar von 100 × 100
cm entfernt werden muss. Dabei werden die Trapezbleche so aufgesägt, dass
die Binder der Dachunterkonstruktion frei liegen. Auf dem Binder
wird das Anschlusselement direkt montiert. Dieser Eingriff stellt eine
Beeinträchtigung
der Tragfähigkeit
des Daches dar und löst
in jedem Fall Ersatzmaßnahmen
aus. Die örtlichen
Schwächungen
müssen
gemäß den für die Trapezblechdächer geltenden
DIN-Normen nachträglich
wieder repariert werden. Der Eingriff in das Blech und die nach
erfolgter Montage der Anschlusselemente der Tragkonstruktion notwendige
Reparatur stellen einen erheblichen materiellen und zeitlichen Aufwand
dar. Durch die große Öffnung des
Daches ist ein sehr hoher Arbeitsaufwand für die Reparatur des Trapezbleches,
aber auch der darüber
liegenden Dachdämmung
und Dachabdichtung notwendig. Der dafür ebenfalls hohe Materialaufwand macht
diese Art von Anschlüssen
sehr teuer und aufwändig.
Zudem stellen solche Eingriffe in das Dach von Produktionshallen
eine erhebliche Belästigung für alle Beschäftigten
durch die auftretende Geräuschentwicklung
beim Aufsägen
der Bleche mittels Trennschleifer dar. Auch die gesundheitliche
Belastung für
die ausführenden
Arbeiter ist nicht zu vernachlässigen.
Zur Vermeidung einer Gefährdung
der unterhalb des Daches befindlichen Räume sind zusätzliche
Maßnahmen
erforderlich. Außerdem
wird die Nutzung der Räume
beeinträchtigt,
was bis zum Eingriff in Produktionsprozesse führen kann.
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Es
ergibt sich somit die Aufgabe, ein Stützsystem zur Einleitung von
Lasten in eine Dachunterkonstruktion vorzuschlagen, die gegenüber den
bekannten Anschlusselementen deutlich verbessert ist und die Nachteile
im Stand der Technik umgeht.
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Gelöst wird
die vorliegende Aufgabe durch ein Stützsystem mit den Merkmalen
des Anspruchs 1.
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Erfindungsgemäß ist das
Stützsystem
geeignet, um Lasten über
eine Tragkonstruktion in eine tragende Dachunterkonstruktion eines
Daches einzuleiten. Das Dach weist ein Trapezblech auf, das auf
den Bindern der Dachunterkonstruktion aufliegt. Das Stützsystem
umfasst ein Fußelement
zum Anschließen
der Dachkonstruktion, das auf den Tiefsicken des Trapezbleches aufsteht
und mit den Bindern durch das Trapezblech hindurch verschraubt ist.
Ferner enthält
das Stützsystem
ein Tragelement zur Aufnahme einer Tragkonstruktion für Lasten,
insbesondere zur Aufnahme eines Trägers als Teil einer Tragkonstruktion,
und eine Stütze,
die sich zwischen dem Fußelement
und dem Tragelement erstreckt und mit dem Fußelement und dem Tragelement
verbunden ist. Da das Fußelement
direkt auf dem die Dachhaut tragenden Trapezblech des Daches aufsteht,
kann auf die örtlichen
Schwächungen
durch Aufschneiden des Trapezbleches verzichtet werden.
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Das
Aufschneiden der Trapezbleche, das zur Montage der im Stand der
Technik bekannten Stützen
zwingend notwendig ist, wird durch das erfindungsgemäße Stützsystem
vollständig
vermieden. Da keine Sägearbeiten
oder Blechschneidearbeiten notwendig sind, ist die Montage der erfindungsgemäßen Stützsysteme
für die
ausführenden
Arbeiter, insbesondere aber auch für die in dem Gebäude Tätigen oder
Arbeitenden, deutlich weniger belastend oder behindernd. Es schließt eine
Gefährdung
der Monteure auf dem Dach aus. Die Lärmbelästigung durch das Aufsägen der
Trapezbleche entfällt.
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Mit
den gezielt geplanten Anschlusskomponenten wird der Eingriff in
das Trapezblech lediglich auf die ohnehin notwendigen Ankerlöcher reduziert, um
das Fußelement
mit dem Binder der Dachunterkonstruktion zu verschrauben. Die Öffnung ermöglicht also
den Anschluss alleine durch Bohren durch die Tiefsicke der Trapezbleche
hindurch in die Binder der Dachunterkonstruktion. Dazu muss lediglich
die Dachhaut entfernt werden, also die Dichthaut, die Wärmedämmung und
die Dampfbremse.
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Die
Ankerlöcher
zur Befestigung sind 10 mm große
Bohrungen, die nach DIN-Norm
erlaubt sind, so dass weder ein rechnerischer Nachweis zu einer möglichen
Schwächung
des Daches noch sonstige Verstärkungsmaßnahmen
oder Ersatzmaßnahmen getroffen
werden müssen.
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Durch
das erfindungsgemäße Stützsystem lassen
sich also erhebliche Kosteneinsparungen bei der Montage erzielen.
Dies spiegelt sich insbesondere bei der Montage von Solaranlagen
oder anderen technischen Anlagen auf Flachdächern oder leicht geneigten
Dächern
wieder, da die Montagekosten einen nicht zu vernachlässigen Aufwandsposten
darstellen. Darüber
hinaus dauert die Montage des erfindungsgemäßen Stützsystems deutlich kürzer, so dass
auch bei kritischem Wetter eine Montage eher möglich ist als nach der herkömmlichen
Verfahrensweise der im Stand der Technik bekannten Stützen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist das Fußelement
wenigstens zwei, besonders bevorzugt vier Aufnahmeelemente auf,
die zur Befestigung an dem Binder der Dachunterkonstruktion verwendet werden.
Die Aufnahmeelemente sind vorzugsweise Rohrhülsen, Ösen oder Bohrungen, durch die
Anker, Schraubbolzen oder Dübeln
hindurchgreifen, um das Stützsystem
mit der Dachunterkonstruktion zu verbinden. Derartige Stützsysteme
mit wenigstens vier Befestigungen an der Dachunterkonstruktion werden als „fußeingespannte" Systeme bzw. Stützen bezeichnet.
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Die
fußeingespannte
Stütze
bzw. das fußeingespannte
Stützsystem
wird so auf dem Hallenbinder angeschlossen, dass sämtliche
möglichen
Kräfte
und Momente eingeleitet werden können.
Ein derart montiertes Stützsystem
funktioniert für
sich alleine und erfordert keine weiteren Komponenten. Ein weiteres Stützsystem
zur Aufnahme von Lasten und zur Gewährleistung der Stabilität des Systems
ist nicht notwendig. Damit besteht für die Oberkonstruktion bzw. die
Tragkonstruktion ein größtmöglicher
Planungsspielraum. Der Anschluss der fußeingespannten Stütze erfordert
jedoch mindestens vier Anker bzw. Schraubbolzen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
hat das Tragelement des Stützsystems
wenigstens zwei, besonders bevorzugt vier Befestigungselemente zur Befestigung
an der Tragkonstruktion. Derartige Systeme werden als „kopfeingespannte" Systeme bzw. Stützsysteme
bezeichnet. Bei dem kopfeingespannten System wird die Ankerzahl
zur Befestigung des Systems mit der Dachunterkonstruktion und damit der
Montageaufwand reduziert; das Fußelement kann mit einem Anker
befestigt werden. Die kopfeingespannten Systeme funktionieren jedoch
nicht für sich
alleine, sondern benötigen
weitere Komponenten für
die sichere Lasteinleitung. Diese Komponenten sind mindestens eine
zweite Stütze
sowie ein diese beiden verbindendes Element. Dieses Element kann
beispielsweise ein Querträger
oder ein Riegel der Tragkonstruktion sein.
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Vorteilhafterweise
ist das erfindungsgemäße Stützsystem
derart ausgebildet, dass es eine rohrförmige Stütze hat. Die Stütze ist
in diesem Fall als Rundrohr oder als Vierkant- bzw. Mehrkantrohr
ausgebildet. Eine derartige Stütze
ist sehr biege- und torsionssteif, so dass Kräfte und Momente aus allen Richtungen
gleichartig aufgenommen werden können.
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Bevorzugt
weist das erfindungsgemäße Stützsystem
zwischen dem Tragelement und der Tragkonstruktion für die einzuleitenden
Lasten ein Adapterelement auf, das zwischen dem Tragelement und
der Tragkonstruktion angeordnet ist. Das Adapterelement ermöglicht ein
Verdrehen der Tragkonstruktion um die vertikale Achse relativ zu
dem Tragelement und damit zu der Stütze des Stützsystems. Auf diese Weise
können
Träger
der Tragkonstruktion zwischen zwei Stützsystemen angeordnet werden, so
dass die Träger
nicht parallel oder senkrecht zu den Bindern verlaufen müssen. Damit
steigt die Flexibilität
bei der Planung und Anordnung von zu tragenden Systemen. Dies bietet
insbesondere bei der Aufnahme von Solaranlagen den großen Vorteil, dass
die Solaranlagen in einer optimalen Orientierung zur Sonneneinstrahlung
aufgestellt werden können,
ohne auf die Ausrichtung des Gebäudes
bzw. der Dachunterkonstruktion Rücksicht
nehmen zu müssen.
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Besonders
bevorzugt ist eine Ausführungsform,
bei der die Stütze
des Stützsystems
derart ausgerichtet ist, dass sich ein auf zwei Stützen gelagerter
Träger
parallel oder senkrecht zu einem Binder der Dachunterkonstruktion
erstreckt. Ein derart angeordnetes Stützsystem lässt sich sehr einfach und damit
schnell montieren. Es ist deshalb sehr kostengünstig. Darüber hinaus ist die Planung
eines solchen Systems unproblematisch.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Stützsystems
werden anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
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1a einen
Querschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stützsystems
mit einem Trapezblech;
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1b einen
Längsschnitt
durch das Stützsystem
aus 1a;
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1c einen
Horizontalschnitt durch die Stütze
des Stützsystems
aus 1a;
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2a einen
Längsschnitt
durch ein kopfeingespanntes Stützsystem;
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2b einen
Querschnitt durch das Stützsystem
nach 2a;
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3a eine
Stütze
und ein Fußelement
eines Stützsystems
nach 2a;
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3b bis 3d je
ein Fußelement
der Stütze
aus 3a im Detail;
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4a ein
kopfeingespanntes Stützsystem im
Querschnitt;
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4b das
Stützsystem
aus 4a im Längsschnitt;
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5a ein
kopf- und fußeingespanntes Stützsystem
im Querschnitt; und
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5b das
kopf- und fußeingespannte Stützsystem
aus 5a im Längsschnitt.
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Ein
in den 1a und 1b gezeigtes Stützsystem 1a hat
eine Stütze 2a,
ein trapezförmiges
Fußelement 3a,
ein Tragelement 4a und einen Träger 5, der als Doppel-T-Träger ausgebildet
ist und zu einer Tragkonstruktion gehört. Das Stützsystem 1a ist auf
einem Hallendach montiert, das im Schnitt gezeigt ist. Ein Binder 6 ist
Teil der Dachunterkonstruktion auf der das Dach 7 aufliegt.
Das Dach 7 besteht aus einem tragenden Trapezblech 8 und
einer darüberliegenden
Dachhaut, die eine Dampfbremse 9, eine Wärmedämmung 10 und
eine Dichthaut 11 umfasst.
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Das
trapezförmige
Fußelement 3a hat
in etwa den gleichen Querschnitt wie das Trapezblech 8 des
Daches 7. Die Stütze 2a ist
als Stützrohr
ausgebildet, das auf das Fußelement 3a aufgeschweißt ist.
Das Fußelement 3a kann
ein geschweißtes
oder gekantetes Basisblech sein. Das Fußelement 3a folgt dem
Profil bzw. einer Rippe des Trapezbleches 8 mehr oder weniger
nah.
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Das
Fußelement 3a hat
zwei schmale Aufstandschenkel 12, die mit zwei benachbarten
Tiefsicken 13 des Trapezbleches 8 korrespondieren.
Bei der Montage des Stützsystems 1a werden
die beiden schmalen Aufstandschenkel 12 des Fußelements 3a direkt
in zwei benachbarte Tiefsicken 13 genau über dem
Binder 6 gestellt und mit zwei Schraubbolzen oder Schrauben 14 mit
dem Binder 6 verschraubt.
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Die
kraftschlüssige
Befestigung des Stützsystems 1a auf
dem Binder 6, der als Betongurt, Walzprofil-Obergurt, Fachwerkbinder-Obergurt,
usw. ausgebildet sein kann, erfolgt durch die beiden Aufstandschenkel 12 hindurch
mit vier Ankern, die als Dübel
oder Schraubbolzen bzw. Schrauben 14 ausgebildet sind.
Diese Befestigung erfordert lediglich Bohrungen von ca. 10 mm im
Trapezblech 8, was von den Normen toleriert wird und keine
Verstärkungsmaßnahmen
im Dach 7 erfordert.
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Die
Dachhaut, die aus Dampfbremse 9, Wärmedämmung 10 und der Dichthaut 11 besteht,
wird nur durch die rohrförmige
Stütze 2a punktuell
durchfahren. Die Abdichtungsmaßnahmen
sind damit sehr gering und können
von jeder Dachdeckerfirma ausgeführt
werden. Spezialkenntnisse sind hierzu nicht erforderlich.
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Aus
der Aufsicht des trapezförmigen
Fußelements 3a in 1c ist
zu erkennen, dass vier Anker zur Verbindung des Fußelements 3a mit
dem Binder 6 verwendet werden. Dazu sind Bohrungen 15 in
den Aufstandschenkeln 12 des Fußelements 3a vorgesehen.
In der Mitte des Fußelements 3a ist
die rohrförmige
Stütze 2a angeschweißt.
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Die 2a und 2b zeigen
ein kopfeingespanntes Stützsystem 1b,
das erst mit einem zweiten, baugleichen Stützsystem sowie einem darauf aufgelegten
Träger 5 ein
stabiles und statisch nachweisbares Rahmensystem bildet. Dazu müssen zwei benachbarte
Stützsysteme 1b biegesteif über den Träger 5 miteinander
gekoppelt werden. Der Träger 5 wird
bei dem kopfeingespannten System mit dem zum Stützsystem 1b gehörenden Tragelement 4b verschraubt.
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Da
bei diesem kopfeingespannten Stützsystem 1b zwei
Stützsysteme 1b miteinander
kombiniert werden müssen,
müssen
zwei Varianten dieses Stützsystems 1b angeboten
werden, um alle möglichen örtlichen
Gegebenheit abzudecken und eine entsprechende Lösung anbieten zu können.
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Die
erste Variante des Stützsystems 1b kommt
dann zum Einsatz, wenn die Träger 5,
die von dem Stützsystem 1b getragen
werden, quer zur Spannrichtung der Trapezbleche 8 des Daches 7 verlaufen.
In diesem Fall verläuft
der Riegel der Aufdachkonstruktion bzw. Tragkonstruktion genau auf den
Bindern 6 des Gebäudes
und quer zur Spannrichtung der Trapezbleche 8. Die Stützen 2b,
die vorzugsweise aus Walzstahlblech bestehen, stehen direkt in der
Tiefsicke 13 des Trapezbleches 8 auf, wie der 2b zu
entnehmen ist. Vorzugsweise ist die Stütze 2b deshalb plattenförmig bzw. "scheibenförmig" (im Sinne der Statik)
ausgebildet.
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Die
Fußelemente 3b sind
an den Stirnseiten der Stütze 2b angeschweißte Rohrhülsen 16,
die direkt durch die Tiefsicke 13 des Trapezbleches 8 hindurch
in der Unterkonstruktion, also dem Binder 6, verankert
werden. Hierzu werden bevorzugt Schwerlastanker oder Schrauben 14 verwendet.
Möglich
ist auch die Ausbildung des Fußelementes 3b aus
einem einzigen Werkstück,
wodurch auf das Anschweißen
von Rohrhülsen 16 verzichtet
werden kann. Zur Montageerleichterung kann an der Rohrhülse 16 mit größeren Bohrungen
und Futterhülsen
operiert werden.
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In
der 3a ist eine derartige Stütze 2b mit angeformten
Fußelementen 3b gezeigt.
Die Fußelemente 3b sind
als Rohrhülse 16 ausgebildet.
Die 3b, 3c und 3d zeigen
unterschiedliche Rohrhülsen 16 als
Fußelement 3b im
Detail.
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Bevorzugterweise
ist das Fußelement 3b an der
Stütze 2b einstückig angeformt,
wie in 3b dargestellt. Die 3c und 3d zeigen
dagegen die Ausführungsform
eines an die Stütze 2b angeschweißten Fußelements 3b.
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Der
Stützenkopf
des Stützsystems 1b in
den 2a und 2b besteht
aus einem angeschweißten
Tragelement 4b. Das Tragelement 4b wird am Unterflansch
des Trägers 5 angeschraubt
und bildet den erforderlichen biegesteifen Anschlussknoten zum Träger 5.
Der Anschluss kann erforderlichenfalls mittels der gezeigten dreieckförmigen Versteifungsbleche 17 versteift
werden. An der Unterseite des als horizontal verlaufende Platte
ausgebildeten Tragelements 4b erstrecken sich die beiden
beabstandeten plattenförmigen
Versteifungsbleche 17 rechtwinklig nach unten. Zwischen
diesen Dreiecken ragt die Stütze 2b hinein
und ist mit dem Tragelement 4b einstückig verbunden. Die Einstückigkeit
wird vorzugsweise durch Schweißen
realisiert. Bevorzugt wird dann der Anschluss zwischen Tragelement 4b und
Träger 5 durch
vier vorgespannte Schrauben der Güte 8.8 oder 10.9 hergestellt.
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Bei
Parallelität
der Rahmenebene aus Träger 5 und
der Spannrichtung des Trapezbleches 8, also wenn der Träger 5 wie
das Trapezblech 8 zwischen den Bindern 6 des Gebäudes verläuft, kommt die
zweite Variante des kopfeingespannten Stützsystems zum Einsatz; diese
Variante ist in den 4a und 4b dargestellt.
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Das
Stützsystem 1c besteht
aus zwei Stützen 2c,
die durch ein Querrohr 18 miteinander verbunden werden.
Das Querrohr 18 ist zwischen den beiden Stützen 2c eingeschweißt. Auf
dem Querrohr 18 wird ein Tragelement 4b aufgeschweißt, das durch
vier Bohrungen einen biegesteifen Anschluss an den Träger 5 mittels
vorgespannter Schrauben erlaubt. Der Anschluss kann durch zusätzliche
Bleche versteift werden, wenn dies notwendig ist.
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Der
Achsabstand zwischen zwei Stützen 2c entspricht
genau der Rippenbreite des Trapezbleches 8 des Daches 7.
An die Stützen 2c wird
an der einen oder anderen Stirnseite ein Fußelement 3b in Form
einer Rohrhülse 16 angeschweißt oder
ist einstückig
angeformt. Der Anschluss des Stützsystems 1c an
das Haupttragelement (Binder 6) des Gebäudes erfolgt mittels sich durch
das als Rohrhülse 16 ausgebildete
Fußelement 3b und
das Trapezblech 8 hindurch erstreckende Anker. Als Anker
werden beispielsweise Schrauben oder Dübel verwendet, die in zwei
benachbarten Tiefsicken des Trapezbleches 8 eingreifen.
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In
den 5a und 5b ist
eine zweite Variante eines fußeingespannten
Stützsystems 1d dargestellt.
Das Stützsystem 1d ähnelt dem
Stützsystem 1c aus
den 4a und 4b. Bei
beiden Stützsystemen
wird die Dachhaut des Daches 7 zweimal je Stützsystem
durchfahren. Das Stützsystem 1d unterscheidet
sich von dem kopfeingespannten Stützsystem 1c dadurch,
dass an der Stütze 2c zwei
Fuß elemente 3b angeformt
sind. Damit bildet das in den 5a und 5b gezeigte
Stützsystem 1d ein kopf-
und fußeingespanntes
Stützsystem.
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Die
beiden als Flachbleche ausgebildete Stützen 2c stehen sich
direkt in zwei benachbarten Tiefsicken 13 des Trapezbleches 8 gegenüber und werden
mit insgesamt vier Ankern durch das Trapezblech 8 hindurch
an den Bindern 6 der Dachunterkonstruktion fixiert.
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Oberhalb
der Dachhaut werden die beiden Stützen 2c durch eine
als Querrohr 18 ausgebildete Quertraverse miteinander gekoppelt.
Die Quertraverse dient gleichzeitig zur Aufnahme der Tragkonstruktion
bzw. des Trägers 5.
Diese Quertraverse kann auch aus verschiedenen Elementen wie Blechen, Rohren
und Winkeln etc. zusammengeschweißt werden. An dem Querrohr 18 kann
zusätzlich
ein Tragelement 4b angeschweißt sein, so dass ein verbesserter
Anschluss des Trägers 5 an
dem Stützsystem 1d gewährleistet
ist.
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Hierbei
ist es möglich,
dass die Quertraverse auch gleichzeitig mit den Stützen 2c verschweißt wird,
so dass das Stützsystem 1d bereits
vorgefertigt ist. Dazu muss jedoch der Rippenabstand des Trapezbleches 8,
auf dem das Stützsystem 1d montiert werden
soll, bekannt sein. Mehr Flexibilität erreicht man, wenn die Quertraverse
erst vor Ort mit den Stützen 2c verschraubt
wird, wenn also die Endfertigung des Stützsystems 1d auf dem
Dach geschieht. Dies erfordert jedoch eine etwas erhöhte Aufbauzeit.