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Die Erfindung betrifft ein Bodenelement, das eine Filterwirkung für durchströmende Fluide entfaltet und aus tragfähigem Material, insbesondere Beton, besteht sowie eine Vielzahl von von der Eintrittsoberseite zur Austrittsunterseite durchgehenden eingeformten Kanälen aufweist, deren Durchmesser in Durchströmrichtung zunimmt und deren Länge ein Vielfaches des Durchmessers beträgt.
Ein Bodenelement dieser Art ist aus der US-PS 4 560 302 bekannt, allerdings ausschliesslich als Abdeckung für Entwässerungsrinnen, welche Strassen queren. Das bekannte Bodenelement ist langgestreckt und wird in Längsrichtung hintereinanderliegend mit weiteren Bodenelementen über die Rinne gelegt. Die Breite des Bodenelementes entspricht der Breite der Rinne. Die Seitenwände des Bodenelementes sind mit seitlich abstehenden Rippen verstärkt. Ein Flächenverbund dieser Elemente ist daher nicht möglich und wird in der genannten US-PS auch nicht in Betracht gezogen.
Das auf befestigten Plätzen, Gehwegen oder Strassen sowie in Hallen u. dgl. anfallende Oberflächenwasser muss möglichst rasch und auf kurzem Wege abgeleitet werden. Üblicherweise wird Oberflächenwasser zu zentral angeordneten Abflussstellen geleitet und von dort über im Boden angeordnete Kanäle einem Vorfluter oder einer Abwaserreinigungsanlage (z. B. Ölabscheideanlage) zugeführt.
Beim Anfall von grösseren Mengen von Oberflächenwässern (z. B. bei Platzregen) werden Schmutz oder grössere feste Be-
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standteile mit dem abfliessenden Wasser mitgerissen und können zwangsläufig in die Abwasserschächte eingetragen werden. Diese groben Anteile werden teilweise vom Kanalgitter zurückgehalten, was letztendlich zum teilweisen oder völligen Verschluss des Abflussgitters und zu einem Verlegen des Kanalsystems führen kann. Die zufliessenden Oberflächenwässer können dann nicht mehr in ausreichender Menge abströmen, bilden Staus oder suchen sich andere unkontrollierte Abflusswege. Die Folgen eines ungenügenden oder behinderten Abflusses von Oberflächenwässern sind die Gefahr von Aquaplaning auf Strassen, die Bildung von Lacken und Spritzwasser usw.
Der Aufwand für die Reinigung und Wiederinstandsetzung des Abflusssystems ist meist beträchtlich. Es muss davon ausgegangen werden, dass nach jedem Niederschlag das Kanalsystem kontrolliert und unter Umständen gereinigt werden muss.
Weiters kann bei befestigten Plätzen, wie z. B. Tankstellen oder Werkstätten, die Flächenbefestigung oder auch der Boden selbst durch Kohlenwasserstoffe (Benzin, Öle, usw.) verunreinigt werden. Diese Stoffe müssen umgehend entfernt werden, weil sie ansonsten über die befestigten Flächen direkt in die Abwasserkanäle gelangen und dort in nachgeschalteten Ölabscheideeinrichtungen ausgeschieden, gesammelt und später entfernt werden müssen. Es müssen somit derzeit vor allem kontaminierte Oberflächenwässer gesammelt und gereinigt sowie entsorgt werden.
Die baulichen Einrichtungen wie auch die laufende Wartung von Abwassersystemen sind aber sehr kostenintensiv.
Es ist ferner bereits bekannt, die auf geschlossenen Flächen anfallenden Oberflächenwasser direkt über wasserdurchlässige Bodenelemente in den Unterbau oder in ein Drainagesystem
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abzuleiten. Hiezu werden Bodenelemente aus porösen Materialien verwendet, die z. B. aus Sickerbeton oder porösem Kunststoff bestehen und gegebenenfalls von einem Rahmen zur Erhöhung der Festigkeit und Befahrbarkeit umgeben sind. Diese Bodenelemente können als Formsteine ausgebildet und im Verband verlegt werden.
Es hat sich in der Praxis aber gezeigt, dass diese porösen Bodenelemente den Nachteil haben, dass infolge ihres homogenen Aufbaus der Eintrag von Schmutz oder Festkörpern letztendlich zu einem luft-und flüssigkeitsdichten Abschluss führt, der nicht wieder behebbar ist, so dass die durch die Porosität bedingte Filterwirkung und biologische Aktivität in dem Bodenelement bzw. im Unterbau zwangsläufig wieder verloren geht. Ferner werden Ölkontaminationen zwar in die herkömmlichen Bodenelemente eingetragen, doch erfolgt dort auf Grund des geringen Anteils an freiem Porenvolumen der biologische Abbau in Abhängigkeit von der geringen Bodenfeuchte sehr langsam bzw. wird alleine durch den im Regenwasser mitgeführten Sauerstoff eine biologische Aktivität in geringfügigem Ausmass erreicht.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass die herkömmlichen wasserdurchlässigen Bodenelemente durch den Abrieb auf der Strasse und durch verschiedene andere Kontaminationen im Oberflächenwasser ihre Filterwirkung und damit auch ihre biologische Aktivität zeitabhängig verlieren. Nach einer bestimmten Zeit ist deshalb die Versickerung von Oberflächenwässern durch die herkömmlichen Bodenelemente nicht mehr gewährleistet.
Eine Sanierung der durch Verschmutzung und Ölkontamination zugesetzten Bodenelemente kann nur durch Austausch derselben erfolgen, wobei aber die Kosten beträchtlich sind und auch das optische Bild erheblich gestört wird. Schliesslich stellen diese
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Elemente einen Sondermüll dar. Auch die im Unterbau nicht mehr vorhandene biologische Aktivität muss sich nach einer Sanierung erst langsam wieder regenerieren.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein Bodenelement der einleitend angegebenen Art zu schaffen, das als Filterkörper in hohem Masse fluiddurchlässig ist, durch eingetragene Schmutzteile nicht verlegt wird oder zuwächst, in dem wie auch im Unterbau eine hohe biologische Aktivität sichergestellt wird, die auf lange Zeit erhalten bleibt, und das sich für eine Flächenbefestigung eignet. Diese Ziele werden mit einem Bodenelement der eingangs genannten Art erreicht, das sich dadurch auszeichnet, dass es plattenförmig ist und eine Umrissform hat, mit der es im Verband mit benachbarten gleichartigen Bodenelementen fugenlos zu einer Bodenflächenbefestigung verlegbar ist.
Die beste Funktionsweise des Bodenelementes wird erreicht,
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vorzugsweise durchgehend im wesentlichen konisch oder abgestuft sein.
Mit der vorliegenden Erfindung wird erreicht, dass die an der Oberfläche anfallenden Wässer ungehindert in den Boden abgeleitet werden. In den Wässern enthaltene Kontaminationen, wie z. B. Öle oder Benzine, können in der Flächenbefestigung bis zu einem bestimmten Grad adsorbiert und in dieser selbst später in einem biologischen Abbauprozess wieder regeneriert werden. Durch die spezielle Struktur der freien Kanäle in Durchströmrichtung
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und das dadurch bedingte zunehmend grössere Luftvolumen wird die biologische Aktivität im Bodenelement und Unterbau wesentlich verbessert und beschleunigt.
Die in den Oberflächenwässern enthaltenen Feststoffe können beim Versickern nur bis zu einer bestimmten Korngrösse, abhängig vom Einströmquerschnitt des Durchströmkanales, in das Bodenelement eindringen ; wegen der Zunahme des freien Durchströmquerschnittes der Kanäle werden sie jedoch im Bodenelement nicht zurückgehalten, sondern in den Unterbau ausgetragen. Die Be-und Entlüftung des Unterbodens bleibt nach Errichtung der Bodenflächenbefestigung erhalten.
Die auf der Oberfläche der Bodenflächenbefestigung bzw. des Bodenelementes zurückgehaltenen Feststoffe können problemlos aufgenommen und entfernt werden. Die "Poren" an der Oberfläche sowie auch die Kanäle im Inneren können durch Schmutzteile nicht zuwachsen, so dass der Drainageeffekt und biologische Abbauaktivität innerhalb der Flächenbefestigung und auch im Unterboden erhalten bleiben. Die Reinigung und Wartung der Abwasserschächte und Kanäle wird dadurch auf ein Mindestmass reduziert. Überdies gelangen Amphibien nicht mehr in die Abwasserschächte.
Die Erfindung ermöglicht die Ausführung und Errichtung von begeh-und befahrbaren Flächenbefestigungen für Plätze, Strassen und Wegabschnitt sowie für umbaute Flächen, z. B. unter Bildung eines Verbandes, wobei diese Flächenbefestigung direkt auf einer mechanisch stabilen Tragschicht, z. B. Split, Gefällsbeton oder wasserdurchlassigen Bodenunterbau (z. B. Schotterbett) aufliegen kann. Die Entwässerung der Bodenelemente kann in den Unterbau oder über Drainagerohre erfolgen, in denen das Sicker-
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wasser oder andere flüssige Medien einem zentralen Sammler zugeführt werden.
In den einzelnen Bodenelementen können aber auch Durchbrüche ausgebildet sein, die so angeordnet sind, dass sie in der Flächenbefestigung quer zur Durchströmrichtung orientierte Kanäle ergeben, in denen die einsickernde Flüssigkeit, soweit sie nicht adsorbiert werden kann, abfliesst.
Das erfindungsgemässe Bodenelement kann aus tragfähigem Beton oder ähnlichen Materialien, wie z. B. Kunststoffen, Asphaltgemischen usw., hergestellt werden. Zur Sicherstellung einer höheren Festigkeit können die Bodenelemente auf einen entsprechenden Unterboden aufgelegt oder, wie in der AT-PS Nr. 391 629 beschrieben, mit einer Umrahmung hergestellt werden. Auch in diesem Fall ist sichergestellt, dass das in die Oberfläche des Bodenelementes eindringende Sickerwasser durch die freien Hohlräume in den Unterbau oder in das Kanalsystem abgeführt werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, die in Fig. 1 eine vergrösserte schematische Teildarstellung eines Bodenelementes zeigt, in dem Durchströmkanäle durch Formgebung ausgebildet sind, wobei nur einer von einer Vielzahl von parallelen Kanälen ersichtlich ist, die Fig. 2 und 3 zeigen schematische Draufsichten auf mögliche Verlegeformen von Bodenelementen.
In Fig. 1 ist schematisch ein Teilschnitt eines plattenförmigen Bodenelementes 1 dargestellt, das z. B. aus Beton besteht. Bei der Herstellung des Bodenelementes werden die Formkanäle 2 mechanisch ausgebildet, z. B. durch konische oder abgestufte oder gewellte Dorne usw. Dabei muss sichergestellt sein,
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dass der freie Durchströmquerschnitt in Durchströmrichtung D zunimmt, d. h. am Eintritt a grösser als am Austritt b ist, wobei die Kanallänge l ein Vielfaches des Durchmessers beträgt.
Wie bereits beschrieben, kann das Bodenelement zur Erhö-
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in der AT-PS 391 629 beschrieben ist. Bei geringeren Festigkeitsansprüchen, wie bei begehbaren Flächenbefestigungen mit entsprechendem Unterbau, kann der Rahmenkörper entfallen.
Der Umriss der einzelnen Bodenelemente ist am einfachsten rechteckig oder quadratisch, es können aber auch andere, lük- kenlos zu einer Bodenfläche zusammensetzbare Formen angewendet werden, wie sie beispielhaft in den Fig. 4 und 3 gezeigt sind. Die Grösse der Bodenelemente ist nicht beschränkt und kann in Abhängigkeit vom Herstellungsverfahren oder auch von den Transport-und Einbringungseinrichtungen gewählt werden.
Die Wirkungsweise der Erfindung wird nun näher erläutert.
Das in Durchströmrichtung D eindringende Oberflächenwasser W durchströmt die Kanäle 2. In Abhängigkeit von den freien Durchströmquerschnitten a an der Eintrittsseite des Bodenelementes 1 werden jene Festkörper im Oberflächenwasser, die grösser als dieser Durchströmquerschnitt a sind, auf der Oberfläche des Bodenelementes zurückgehalten. Da der freie Durchströmquerschnitt der Kanäle in Durchströmrichtung D grösser wird, ist sichergestellt, dass Festkörperteilchen, die bereits in die Kanäle eingedrungen sind, in diesen nicht zurückgehalten werden. Auf diese Weise entfaltet das Bodenelement seine Filterwirkung.
Die beste Funktionsweise des Bodenelementes wird erreicht, wenn die Gesamtfläche der "Poren" an der Oberseite des Elementes bzw.
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der Eintrittsöffnungen ader Durchströmkanäle 20 - 30 % der Gesamtfläche des Bodenelementes beträgt. Beispielsweise kann bei einer Plattendicke von 8 cm der Durchmesser des Querschnittes a 5 mm und der Durchmesser des Querschnittes b 10 mm betragen.
Der freie Durchströmquerschnitt a an der Eintrittsseite des Bodenelementes kann durch Schmutzteile nicht verlegt werden, weil bedingt durch die Schwankungen von Feuchtigkeit und Trockenheit die Schmutzteilchen Volumensänderungen erfahren und durch Befahren der Oberfläche des Bodenelementes Druckschwankungen unterliegen, welche die Schmutzteilchen in das Bodenelement hinein befördern, in welchem die Teilchen, wegen des grö- sser werdenden freien Durchströmquerschnittes, ungehindert weiter transportiert werden.
Im erfindungsgemässen Bodenelement ist auch die Adsorption von Ölkontaminationen möglich. Eingetragene"Kohlenwasserstoffe" werden in fluider Form an den Seitenwänden der Kanäle adsorbiert und dort, bedingt durch das zunehmende Luftvolumen, biologisch rascher abgebaut. Durch die Zunahme des freien Durchströmquerschnittes im Bodenelement in Durchströmrichtung ist letztendlich auch eine verbesserte Belüftung des Unterbaus gegeben, wodurch die biologische Aktivität in den tiefer liegenden Schichten der Bodenflächenbefestigung bzw. des Bodenelementes stark gefördert und begünstigt wird.
Die Erfindung kann im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens verschiedentlich abgewandelt werden, insbesondere hinsichtlich der Form und Grösse der Bodenelemente bzw. der Bodenflächenbefestigung, die mit glatter, rauher oder auf andere Weise strukturierter Oberfläche versehen sein können.
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The invention relates to a floor element that develops a filtering effect for flowing fluids and consists of a load-bearing material, in particular concrete, and has a plurality of molded-in channels that run from the top of the inlet to the bottom of the outlet, the diameter of which increases in the direction of flow and the length of which is a multiple of the diameter.
A floor element of this type is known from US Pat. No. 4,560,302, but only as a cover for drainage channels which cross streets. The known floor element is elongated and is placed one behind the other in the longitudinal direction with further floor elements over the channel. The width of the floor element corresponds to the width of the channel. The side walls of the floor element are reinforced with laterally projecting ribs. A composite surface of these elements is therefore not possible and is not taken into consideration in the US patent mentioned.
That on paved places, sidewalks or streets as well as in halls and. The like. Surface water must be drained as quickly and quickly as possible. Surface water is usually directed to centrally located drainage points and from there to a drainage channel or a waste water purification system (e.g. oil separator system) via channels arranged in the floor.
If larger amounts of surface water are generated (e.g. in the event of downpour), dirt or larger solid deposits
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Parts of the water are carried away and can inevitably be entered in the sewage shafts. These coarse parts are partially retained by the sewer grille, which can ultimately lead to partial or complete closure of the drain grille and to a relocation of the sewer system. The inflowing surface water can then no longer flow away in sufficient quantities, form traffic jams or look for other uncontrolled drainage channels. The consequences of insufficient or disabled outflow of surface water are the risk of aquaplaning on roads, the formation of paints and water spray, etc.
The outlay for cleaning and repairing the drainage system is usually considerable. It must be assumed that the sewer system must be checked and possibly cleaned after every precipitation.
Furthermore, in the case of paved spaces, such as. B. petrol stations or workshops, the pavement or the floor itself are contaminated by hydrocarbons (petrol, oils, etc.). These substances have to be removed immediately, because otherwise they get directly into the sewers via the paved areas, where they have to be separated in oil separators, collected and later removed. Contaminated surface water has to be collected, cleaned and disposed of.
The construction facilities as well as the ongoing maintenance of sewage systems are very expensive.
It is also already known that the surface water accumulating on closed surfaces directly via water-permeable floor elements in the substructure or in a drainage system
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to derive. For this purpose, floor elements made of porous materials are used, which, for. B. consist of seepage concrete or porous plastic and are optionally surrounded by a frame to increase the strength and passability. These floor elements can be designed as shaped stones and laid in the association.
In practice, however, it has been shown that these porous floor elements have the disadvantage that, due to their homogeneous structure, the entry of dirt or solids ultimately leads to an air- and liquid-tight seal that cannot be remedied, so that the porosity conditional filter effect and biological activity in the soil element or in the substructure is inevitably lost again. Furthermore, oil contamination is introduced into the conventional soil elements, but due to the low proportion of free pore volume, biodegradation takes place very slowly, depending on the low soil moisture, or biological activity is achieved to a small extent solely by the oxygen carried in the rainwater.
Experience has shown that the conventional water-permeable floor elements lose their filtering effect and thus their biological activity over time due to the abrasion on the street and various other contaminations in the surface water. After a certain time, the seepage of surface water is no longer guaranteed by the conventional floor elements.
The floor elements clogged by dirt and oil contamination can only be cleaned up by replacing them, but the costs are considerable and the optical image is also considerably disturbed. Finally, these pose
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Elements represent hazardous waste. Even the biological activity that is no longer present in the substructure has to regenerate slowly after renovation.
The present invention aims to provide a floor element of the type specified in the introduction, which is highly permeable to fluids as a filter body, is not laid by dirt particles or increases, in which, as in the substructure, high biological activity is ensured which lasts for a long time Time is saved and that is suitable for surface mounting. These goals are achieved with a floor element of the type mentioned at the outset, which is distinguished by the fact that it is plate-shaped and has an outline shape with which it can be laid seamlessly in connection with adjacent floor elements of the same type to a floor surface fastening.
The best functioning of the floor element is achieved
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preferably be substantially conical or stepped throughout.
With the present invention it is achieved that the water accumulating on the surface is discharged unhindered into the soil. Contamination contained in the water, such as. B. oils or petrol, can be adsorbed to a certain degree in the pavement and regenerated even later in a biodegradation process. Due to the special structure of the free channels in the flow direction
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and the resulting increasingly larger air volume significantly improves and accelerates the biological activity in the floor element and substructure.
The solids contained in the surface waters can only penetrate into the soil element up to a certain grain size, depending on the inflow cross-section of the flow channel; however, due to the increase in the free flow cross-section of the channels, they are not retained in the base element, but are carried into the substructure. The ventilation of the sub-floor is retained after the floor surface fastening has been installed.
The solids retained on the surface of the floor surface fastening or the floor element can be easily picked up and removed. The "pores" on the surface as well as the channels inside cannot become overgrown with dirt particles, so that the drainage effect and biological degradation activity are retained within the surface fastening and also in the sub-floor. The cleaning and maintenance of the sewage shafts and sewers is reduced to a minimum. In addition, amphibians no longer get into the sewage shafts.
The invention enables the execution and erection of walkable and passable surface fastenings for squares, streets and road sections as well as for converted surfaces, eg. B. with formation of a bandage, this surface fastening directly on a mechanically stable base layer, for. B. Split, inclined concrete or water-permeable floor substructure (e.g. ballast bed). The floor elements can be drained into the substructure or via drainage pipes in which the seepage
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water or other liquid media are fed to a central collector.
However, openings can also be formed in the individual floor elements, which are arranged in such a way that in the surface fastening they result in channels oriented transversely to the flow direction, in which the infiltrating liquid, insofar as it cannot be adsorbed, flows off.
The floor element according to the invention can be made of load-bearing concrete or similar materials, such as. B. plastics, asphalt mixtures, etc. are produced. To ensure greater strength, the floor elements can be placed on a corresponding sub-floor or, as described in AT-PS No. 391 629, manufactured with a frame. In this case too, it is ensured that the leachate penetrating into the surface of the floor element can be discharged through the free cavities into the substructure or into the sewer system.
The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the drawing, which in FIG. 1 shows an enlarged schematic partial illustration of a base element in which flow-through channels are formed by shaping, only one of a plurality of parallel channels being visible, 2 and 3 show schematic top views of possible forms of laying floor elements.
In Fig. 1, a partial section of a plate-shaped base element 1 is shown schematically, the z. B. consists of concrete. In the manufacture of the bottom element, the shaped channels 2 are formed mechanically, for. B. by conical or stepped or corrugated mandrels etc. It must be ensured
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that the free flow cross section increases in the flow direction D, d. H. at the inlet a is larger than at the outlet b, the channel length l being a multiple of the diameter.
As already described, the floor element can be
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is described in AT-PS 391 629. With lower strength requirements, such as walk-in surface fastenings with a corresponding substructure, the frame body can be omitted.
The outline of the individual floor elements is most simply rectangular or square, but other shapes that can be assembled without gaps to form a floor surface can also be used, as are shown by way of example in FIGS. 4 and 3. The size of the floor elements is not restricted and can be selected depending on the manufacturing process or also on the transport and insertion devices.
The operation of the invention will now be explained in more detail.
The surface water W penetrating in the flow direction D flows through the channels 2. Depending on the free flow cross sections a on the inlet side of the floor element 1, those solids in the surface water which are larger than this flow cross section a are retained on the surface of the floor element. Since the free flow cross-section of the channels increases in the flow direction D, it is ensured that solid particles that have already penetrated into the channels are not retained in them. In this way, the floor element exerts its filtering effect.
The best functioning of the floor element is achieved if the total area of the "pores" on the top of the element or
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of the inlet openings or flow channels is 20-30% of the total area of the floor element. For example, with a plate thickness of 8 cm, the diameter of the cross section a can be 5 mm and the diameter of the cross section b can be 10 mm.
The free flow cross-section a on the inlet side of the floor element cannot be blocked by dirt parts, because due to the fluctuations in moisture and dryness, the dirt particles experience volume changes and are subject to pressure fluctuations due to driving on the surface of the floor element, which convey the dirt particles into the floor element, in which the particles are transported unhindered due to the increasing free flow cross-section.
In the floor element according to the invention, the adsorption of oil contaminations is also possible. Entered "hydrocarbons" are adsorbed in fluid form on the side walls of the channels and, due to the increasing air volume, biodegraded there more quickly. The increase in the free flow cross-section in the floor element in the flow direction ultimately also results in improved ventilation of the substructure, as a result of which the biological activity in the deeper layers of the floor surface fastening or the floor element is strongly promoted and favored.
The invention can be modified in various ways within the scope of the general inventive concept, in particular with regard to the shape and size of the floor elements or the floor surface fastening, which can be provided with a smooth, rough or otherwise structured surface.