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BESCHREIBUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Naturwerksteinplatte zum Verlegen
auf selbstangleichendem Untergrund, z. B. Mörtel- oder Kiesbett, mit einer zur Erhöhung
der Bruchdurchbiegung an ihrer Unterseite angebrachten zugfesten Bewehrungsschicht.
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Eine Platte mit Bewehrungsschicht ist aus dem DE-GM 71 42 694 bekannt.
Als Naturstein wird insbesondere Marmor vorgeschlagen, der in Form von einzelnen
Stücken mit einem Bindemittel aus Kunststoff zu einer Platte verarbeitet wird. Die
Bewehrungsschicht soll u.a. aus Fasern bestehen, die besonders große Festigkeit
und Steifigkeit bei genügend großer Elastizität aufweisen und mit Kunststoff getränkt
sind.
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Die Bewehrungsschicht soll einerseits bei Verwendung von Natursteinbrocken
als Tragschicht für diese dienen, andererseits soll sie, unabhängig von der Steinart
und -form, also auch bei monolithischen Strukturen, dazu beitragen, die Stärken
der Platten reduzieren zu können, ohne die Bruchgefahr bei Herstellung und Verlegung
zu erhöhen.
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Es ist aus der Praxis bekannt; daß man bei unbewehrten Naturwerksteinen
der Riß- oder Bruchgefahr dadurch zu begegnen versucht, daß man die zu verlegenden
Platten ausreichend dick dimensioniert. Je nach Größe der Platte kann die
Starke
bis zu 10 cm betragen. Berücksichtigt man die bei Naturstein stark streuende Biegezugfestigkeit,
so können unter ungünstigen Bedingungen Risse auch bei einer entsprechenden Dicke
der Platte nicht mit Sicherheit ausgeschlossen werden. überdies werden derart dicke
Platten sehr schwer und für.die Verlegung äußerst unhandlich. Dadurch erhöhen sich
neben den höheren Materialkosten auch die Transport- und Verlegekosten merklich.
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Die Bewehrungsschicht der bekannten Platte vermag deshalb dazu beizutragen,
die Naturwerksteinplatten so zu armieren, daß sie in ihrer Dicke vermindert werden
können. Das Anbringen der zugfesten Bewehrungsschicht an der Unterseite der Natursteinplatten
mag auch bei vollkommen sachkundig verlegten Platten die Bruchgefahr abmindern oder
sogar ausschließen. Werden die Platten jedoch so verlegt, daß sie einseitig oder
nur im Mittelfeld unterstützt, jedoch in den Randbereichen hohl liegen, so bricht
die Platte, wenn sie neben der Auflager stelle belastet wird, weil die nur unten
bewehrte Platte das negative Moment nicht aufnehmen kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Naturwerksteinplatte
der eingangs genannten Art zu schaffen, die so statisch bestimmt verlegt werden
kann, daß eine Riß- oder Bruchgefahr unter den in der Praxis auftretenden Beanspruchungen
mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf dem Mittelfeld
der Unterseite der Bewehrungsschicht eine elastische Verdrängungsschicht angeordnet
ist und nur
die restliche, an den Rändern liegende Unterseite die
Lagerfläche der Platte auf dem Untergrund bildet.
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Die erfindungsgemäße Naturwerksteinplatte ist einfach aufgebaut und
bietet bei der Verlegung und bei ihrer Benutzung mannigfaltige Vorteile. Die Bewehrungsschicht
erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Unterseite der Platte, während die
Verdrängungsschicht auf das Mittelfeld der Unterseite der Bewehrungsschicht beschränkt
ist. Die Verdrängungsschicht kann sich dabei auch an zwei gegenüberliegenden Seiten
der Platte bis an die Seitenkanten erstrecken. An den anderen beiden Seitenkanten
verbleibt dann jeweils ein freier Randstreifen, der als Lagerfläche für die Platte
dient. Ebenso ist eine Anordnung möglich, bei der nur an den vier Ecken ein Auflagerbereich
freigelassen wird.
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Unabhängig von der Ausgestaltung der Lagerflächen wird beim Verlegen
der erfindungsgemäßen Naturwerksteinplatte stets erreicht, daß beim Absenken der
Platte zunächst die Verdrängungsschicht in Berührung mit dem Untergrund kommt, da
sie gegenüber der Bewehrungsschicht nach unten vorragt. Durch den üblichen Einbettungsvorgang
wird die Platte dann durch Klopfen und/oder Rütteln so weit in das Mörtel- oder
Kiesbett eingearbeitet, bis sie am Rand mit der Bewehrungsschicht auf dem Untergrund
aufliegt. Mit Hilfe der elastischen Verdrängungsschicht erreicht man, daß die Platte
auf jeden Fall in dem Bereich des Mittelfeldes hohl liegt und nur am Rand unterstützt
wird. Es ergibt sich dadurch eine statisch bestimmte Auflagerung, bei der die Bewehrungsschichtt
wie beabsichtigtlvoll zum Tragen kommt, da durch sie die auftretenden positiven
Belastungsmomente aufgenommen werden können. Negative Belastungsmomente können durch
die zwangsweise Lagerung in den Randbereichen nicht vorkommen.
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Der erfindungsgemäße Schichtenaufbau für die Platten ist besonders
für Bodenplatten von Vorteils wenngleich auch andere Platten, z. B. Wandplatten,
genauso aufgebaut werden können. Auch beim Verlegen der Platten nicht im Bodenbereich
ist darauf zu achten, daß die Platten im Bereich der Randstreifen gleichmäßig aufliegen.
Beim herkömmlichen Einbau im Mörtel- oder Kiesbett kann dies als gegeben vorausgesetzt
werden. Beim Verlegen in Gebäuden mit Wärme- oder Trittschalldämmung können die
Platten statt im Mörtelbett über der Dämmung auch auf streifenförmigen, selbstausgleichenden,
in die Dämmung eingelegten Leisten angeordnet werden. Die Leisten können aus Hartgummi
bestehen. Die Plattenfugen sind in diesem Fall mit dauerelastischem Fugenmaterial
auszufüllen, um die Platten unverschieblich zu halten.
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Der Werkstoff der erfindungsgemäßen Platten muß ausreichend schubfest
sein, um den Verbund zwischen Bewehrungsschicht und dem Stein zu gewährleisten.
Die meisten dichten Natur- und Kunststeine erfüllen diese Forderung. Je nach Plattengröße
und Auflagerungsart ist die Bewehrungsschicht nach statischen Gesichtspunkten so
zu dimensionieren, daß die Bruchdurchbiegung der Platte deutlich größer ist als
die Dicke der nicht zusammengedrückten Verdrängungsschicht.
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Die erfindungsgemäße Platte bietet wegen der dämpfenden Wirkung der
Verdrängungsschicht insbesondere auch bei Schlagbeanspruchung die Gewähr gegen Bruch.
Gegenüber den bisher bekannten dicken Naturwerksteinplatten fallen
deutlich
geringere Kosten für Material, Transport und Verlegung an.
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Im Hinblick auf die statische bzw. dynamische Beanspruchung des Verbundes
und der Bewehrungsschicht ist es vorteilhaft, wenn sie hoch zugfeste und zugsteife,
korrosionsbeständige Fasern, insbesondere Carbonfasern, aufweist. Die Fasern können
auf einfache Weise mit Hilfe eines nicht spröden, dauerhaften und korrosionsbeständigen
Klebers, z. B. Epoxidharz, auf die Rückseite der Natursteinplatte geklebt werden.
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Die Fasern werden vorteilhafterweise in Abhängigkeit der gewählten
Auflagerungsart so angeordnet, daß sie in Richtung der größten Belastungsmomente
verlaufen.
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Als Material für die Verdrängungsschicht eignet cich weicher Schaumstoff
mit geringem Wasseraufnahmevermögen.
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Er sollte daher vorzugsweise geschlossenzellig ausgebildet sein. Bei
einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Verdrängungsschicht aus Neopren-Zellkautschuk
und weist eine Stärke zwischen 2 und 4 mm auf.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der
Zeichnung beschrieben.
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Es zeigt: Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Naturwerksteinplatte
und Figur 2 die Druntersicht auf die Platte von Figur 1.
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Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Platte 1 einen aus
Naturwerkstein bestehenden Plattenkörper 2 sowie eine Bewehrungsschicht 3 und eine
Verdrängungsschicht 4 auf. Figur 2 läßt erkennen, daß die Platte einen rechteckigen
Grundriß aufweist.
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An der Unterseite des Plattenkörpers 2 ist mit Hilfe eines Epoxidharzes
die Bewehrungsschicht 3 aufgeklebt.
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Sie besteht hier aus insgesamt vier Bändern 5, die sich jeweils aus
einer Vielzahl von Carbonfasern zusammensetzen, deren Elastizitätsmodul größer als
200 000 N/mm2 ist. Zwei dieser Bänder sind jeweils parallel zu verschiedenen Außenseiten
des Plattenkörpers über die Mitte desselben geführt. Die beiden anderen verlaufen
in Diagonalrichtung des Körpers und kreuzen sich zusammen mit den anderen Bändern
an der Plattenmitte M.
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Die Verdrängungsschicht 4 erstreckt sich über das Mittelfeld 6, das
im vorliegenden Fall der allseitigen Randauflagerung, bedingt durch die rechteckige
Grundform des Plattenkörpers, in analoger Orientierung ebenfalls rechteckig ist.
Die Verklebung zwischen Verdrängungs- 4 und Bewehrungsschicht 3 wird durch dasselbe
Epoxidharz erreicht, mit dem zuvor bereits die Fasern aufgeklebt wurden. Die Verdrängungsschicht
überragt die Plattenunterseite nach unten um ein Maß a, das beim gezeigten Ausführungsbeispiel
3 mm beträgt. Die Verdrängungsschicht besteht aus druckweichem, gummielastischen
Schaumstoff, dessen Zellen geschlossen sind, beispielsweise aus Neopren-Zellkautschuk.
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Die Verdrängungsschicht 4 ist nur auf einem Teil der Unterseite der
Bewehrungsschicht dergestalt angeordnet, daß allseits ein umlaufender Randstreifen
7 der Bewehrungsschicht frei bleibt und von der Verdrängungsschicht
nicht
überdeckt wird. Der Randstreifen dient beim Verlegen als Auflager für die Platte
1, wie dies nachfolgend erläutert werden wird. Im Bereich des Randstreifens ist
der Kleber der Bänder 5 mit Sand abgestreut.
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Beim Verlegen der erfindungsgemäßen Platte 1 wird sie von oben in
einen als etwa ebene Fläche vorbereiteten Untergrund, z. B. ein Mörtelbett, versenkt.
Die nach unten vorragende, elastische Verdrängungsschicht, verdrängt im Bereich
des Mittelfeldes 6 so lange nach unten und zur Seite hin, bis die Randstreifen 7
mit dem Mörtelbett in Berührung kommen, und die Platte nicht mehr tiefer abgesenkt
werden kann. Die Platte 1 liegt mit den Randstreifen eben im Mörtelbett auf. Im
Bereich des Mittelfeldes ist dagegen kein Auflager gegeben, da die elastische Verdrängungsschicht
die Platte dort hohl liegen läßt. Damit ist ein statisch bestimmtes Auflager für
die Platte gegeben. Sie ist auch unter erhöhten Beanspruchungen begeh- und befahrbar,
wobei die Riß- oder Bruchgefahr unter den in der Praxis auftretenden Beanspruchunger
mit Sicherheit ausgeschlossen ist.
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Die erfindungsgemäße Platte kann zu einer ebenen, witterungs- und
frost- sowie tausalzbeständigen Befestigung von Wegen und Plätzen im Freien sowie
von Bodenflächen in Gebäuden verwendet werden. Hierdurch ist ihre Verwendung für
andere Anwendungsfälle, z. B.
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als Wandplatte nicht ausgeschlossen. Bei der Erfindung ergänzen sich
die Wirkung der Bewehrungsschicht und der Verdrängungsschicht in glücklicher Art
und Weise. Die Bewehrungsschicht sorgt nicht nur für einen ausreichenden Verbund
mit dem Plattenkörper , sondern übernimmt auch die bei Einwirkung von Biegemomenten
auftretenden Zugkräfte.
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Die Verdrängungsschicht stellt dabei sicher, daß die Platte nur positive
Momente aufzunehmen hat, da das Mittelfeld stets an einer direkten Auflage zum
Untergrund
gehindert wird und lediglich die Randstreifen direkt am Untergrund aufliegen.
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Die erfindungsgemäße Platte ist vorteilhafterweise im Hinblick auf
die vorstehenden. Sicherungen relativ dünn ausgeführt, um die Bruchsicherheit durch
ausreichende Biegeelastizitätzu gewährleisten.
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Bei einer anderen Ausbildung der Erfindung erstreckt sich das Mittelfeld
über die gesamte Breite des Plattenkörpers, so daß lediglich an den beiden Längsrändern
zwei voneinander getrennte Randstreifen 7 übrigbleiben. Auch bei dieser Platte wird
ein statisch bestimmtes Auflager dann erreicht, wenn die Randstreifen weitgehend
gleichmäßig auf dem Untergrund aufliegen. Die Faserbänder sind dann entsprechend
der Richtung des Hauptmomentes rechtwinklig zu den Randstreifen zu führen.
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In der rechten Hälfte der Figur 1 ist noch vereinfacht dargestellt,
wie die erfindungsgemäße Platte in Gebäuden mit Wärme- oder Trittschalldämmung verlegt
werden kann. Als selbstangleichender Untergrund wird in diesem Fall ein Raster aus
Hartgummileisten 9 verwendet, auf dem die Platten mit ihren Randstreifen 7 aufliegen.
Zwischen den Leisten befindet sich die Dämmung 10.