-
Die Erfindung betrifft eine Verankerung zum flexiblen Anbringen von Elementen
aus Naturstein oder ähnlichen Materialien an vertikalen Wänden, wobei die
Elemente jeweils eine Nut in ihren oberen und unteren horizontalen Seitenkanten
aufweisen, und wobei die Verankerung mit einer Verbindungseinrichtung zum
Befestigen der Verankerung sowohl an der Wand als auch an dem Element
versehen ist, wobei der der Wand zugewandte angrenzende Teil der
Verbindungseinrichtung einen flachen Abschnitt aufweist, der mit einem Befestigungsloch zum
Anliegen und Anbringen an der Wand versehen ist.
-
Die Verwendung von Naturstein in Form von massiven gesägten ungefähr 20 mm
dicken Platten zum Verkleiden von Fassaden von Gebäuden nimmt zu. Der Stein
wird anstatt sich selbst zu tragen, vielmehr durch eine darunterliegende Struktur
getragen, an welcher die Steinelemente mittels Verankerungen angebracht
werden. Dies bringt Herausforderungen mit sich, welche die Kosten des Verwendens
von Stein erhöhen. So gibt Lewis ("Stone Anchorage Design. An installers
Perspective", Dimensional Stone Magazine, April 1992) einen umfangreichen
Überblick auf die Bedingungen, welche das Befestigen von Natursteinelementen
betreffen. Er weist insbesondere darauf hin, daß eine natürliche lokale Variation in
den Eigenschaften des Steines eine spezifisches Wissen bezüglich des Anbringens
erfordern, um nicht die Stabilität des Steins unter Windbelastung und Bewegung
in der Stützstruktur zu überschreiten. Dies wird wahrscheinlich passieren, wenn
Kräfte durch die Verankerungen gegen den Stein konzentriert werden, und ist
eines von mehreren Problemen, welche durch die vorliegende Erfindung gelöst
werden. Infolgedessen erfordert das Anbringen von Stein nicht länger die gleiche
Menge an Sachverständnis und wird einfacher und weniger kostspielig.
-
Es gibt verschiedene Verfahren zum Befestigen von dimensionsgerechtem Stein
an Stützstrukturen. Eine Reihe von Verankerungen sind in der Patentliteratur
beschrieben, z. B. in DE-A-36 27 583, welche ein Befestigungssystem zum
Befestigen von Fassadenplatten an eine Gebäudestruktur offenbart und in NO-A-92
0925, NO-A-127 158, NO-A-151 823, DK-A-122 137, DE-A-21 50 359, EP-A-
288 326 und US-A-5 138 809. Bekannte Lösungen mit einteilig angefertigten
Verankerungen haben ein zeitaufwendiges Anbringen durch strikte
Anforderungen an die Maßtoleranzen zur Folge. Einige Lösungen sind bekannt, bei welchen
die Verankerung aus zwei oder mehreren Teilen hergestellt ist, und bei welchen
ein Teil relativ zum Rest reguliert werden kann, um breitere Toleranzen zu
ermöglichen. Es ist natürlich teurer, solche Verankerungen zu produzieren. US-A-5
138 809, eine der letzteren, weist einen geneigten Abschnitt auf, welcher ähnlich
der vorliegenden Erfindung erscheinen könnte. Das Ziel der US S 138 809 ist es,
Steinelemente nahe beieinander ohne Spalten zwischen den Elementen
anzubringen. In der Stützstruktur ist kein Platz für Bewegung, keine Flexibilität im
Kontakt mit dem Stein und keine Möglichkeit zur Regulierung oder zum Austausch
von Stein in der endgültigen Wand. Die aneinandergefügte Struktur besteht aus
drei verschiedenen Teilen (plus Muttern und Bolzen) und sie erfordert, daß
passende Löcher in die aneinandergrenzenden Steinelemente mit ziemlich engen
Toleranzen gebohrt werden. Alle bekannten Verankerungslösungen werden mit
Bewegungen oder Verformungen in der Stützstruktur Kräfte gegen den Stein
konzentrieren.
-
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verankerung zum Anbringen
vorzusehen, durch welche die oben erwähnten Nachteile vermieden werden.
-
Dieses Ziel wird mit einer Verankerung zum Anbringen des in der Einleitung
erwähnten Typs erreicht und gekennzeichnet durch die in den angehängten
Ansprüchen offenbarten Merkmale und Vorteile.
-
Durch die Erfindung wird eine Verankerung zum Anbringen eines solchen Steins
oder ähnlichen Materialien erreicht, um Fassaden oder Schutzverkleidungen über
einer darunterliegenden Struktur zu bilden, welche eine signifikante Bewegung
und ein Setzen in der darunterliegenden Struktur ohne Beschädigung des Steins
ermöglicht, und welche die Übertragung von Schallenergie reduziert, so daß
verschiedene Steinstrukturen durch einen einzigen Verankerungstyp gebildet werden
können, wobei die Position von einzelnen Elementen relativ zueinander während
des Anbringens und in der fertiggestellten Wand reguliert werden kann, und
letztendlich die Herstellung der Verankerung in einem integralen Materialstück
erlaubt.
-
Verankerungen gemäß der Erfindung können auf jeder Art von Stütze verwendet
werden, welche festen Halt von Schrauben und Bolzen vorsieht, und welche eine
Last von mindestens 50 kg/m² in der vollen Höhe der Wand trägt. Die Erfindung
zielt primär auf Stützen, die bei Änderungen in der Temperatur und Feuchtigkeit
"arbeiten", wie beispielsweise Holzteile, was ermöglicht, solche Stützen mit
Verkleidungen aus natürlichem Stein versehen zu können. Die Steinelemente sind
überdies in Normgrößen hergestellt und sind relativ klein und leicht
(typischerweise weniger als 0,15 m² und 10 kg pro Element, s. Fig. 4).
-
Die vorliegende Erfindung schafft Verankerungen, welche aus einem einzigen
Materialstück hergestellt sind, was eine effiziente Produktion und Homogenität
aller Teile erlaubt, welche Wasser und Korrosion ausgesetzt sein können.
-
Die Verankerungen sehen gleichzeitig eine Reihe von Funktionen vor:
-
1. Eine Regulierung nach innen und außen, auf und ab und seitwärts ist sowohl
während als auch nach dem Anbringen möglich, wie in früheren bekannten
Lösungen, welche aus zwei oder mehreren Teilen bestehen (s. Fig. 3).
-
2. Angebrachte Steinelemente werden aus der Stützstruktur heraus gehalten, was
ein Durchlüften, ein Verdecken von Elektroinstallationen und Rohrleitungen,
und ein Abtransportieren von Wasser aus der Stützstruktur ermöglicht.
-
3. Angebrachte Steinelemente können relativ zueinander versetzt werden, um
Bewegung und ein Setzen in der Stützstruktur zu ermöglichen, ohne daß
Kräfte gegen den Stein konzentriert werden.
-
4. Eine horizontale Bewegung (innen/außen) von Windkräften wird in eine
vertikale Bewegung umgewandelt (auf/ab), was eine nicht-lineare Federkennlinie
zur Folge hat, welche stehenden Schwingungen und somit der Möglichkeit
von Metallermüdung und Versagen (s. Fig. 2) entgegenwirkt.
-
5. Eine Übertragung von Schallenergie von. Steinelementen auf die Stützstruktur
wird minimiert, was weiter die guten Isolationseigenschaften von
Steinverkleidungen gegen Lärm verbessert.
-
6. Einzelne Elemente in fertiggestellten Wänden können zum Austausch oder
zum Zugriff auf die darunterliegende Struktur oder Objekte entfernt werden.
-
Steinelemente sind vorzugsweise in Normgrößen hergestellt (s. Fig. 4) und
werden durch die Verankerungen durch Nute in ihren Seiten (s. Fig. 1f) gehalten.
Nute in allen Seiten der Elemente lassen einen einzigen Verankerungstyp
Elemente sowohl in aufrechten als auch in Quer-Positionen halten, was flexible
Strukturen von Steinen ermöglicht (s. Fig. 5). Verankerungen können aus
jeglichem geeigneten Material hergestellt sein, sind aber in erster Linie aus rostfreiem
Stahl hergestellt, was eine vollständige wandverkleidende Konstruktion aus einem
korrosionsbeständigen Material sicherstellt und ohne jegliche organische Materie,
welche sich zersetzen kann.
-
Die in den Verankerungen erforderlichen Eigenschaften werden dadurch erlangt,
daß sie als Federn in Form von Abschnitten ausgebildet sind, welche von der
Stützstruktur nach außen und nach unten weisen; wobei jeder Abschnitt entweder
ein oberes Element trägt oder ein unteres in Position hält. Fig. 1 stellt eine
Kombination aus zwei tragenden und zwei haltenden Abschnitten dar, was eine
individuelle Regulierung von vier Elementen gestattet, welche an einer Ecke
zusammentreffen (s. Fig. 5a). Es kann jedoch auch eine variierende Anzahl von
Federabschnitten verwendet werden.
-
Zwischen Breite, Dicke und Steifigkeit wird eine solche Beziehung angenommen,
daß jeder Abschnitt seine vorgesehene Last mit reichlich Spanne tragen wird,
jedoch so ausgebildet sein kann (per Hand oder mit geeigneten Werkzeugen), um
die Position der Steinelemente wie erforderlich zu regulieren. Gleichzeitig nimmt
eine elastische Verformung Bewegung in der Stützstruktur auf, wodurch eine
Konzentration von Kräften gegen den Stein vermieden wird.
-
Die Konstruktion von Verankerungen als flexible Federn mit diesen
Eigenschaften ist es, was die eigentliche Verbesserung ausmacht, welche durch die
vorliegende Erfindung geschaffen wird.
-
Früher bekannte Lösungen scheinen nach Verankerungen geforscht zu haben, die
so starr wie möglich sind, mit den Nachteilen, daß die konzentrierenden Kräfte
gegen den Stein mit Bewegungen in der Stützkonstruktion und auch die
Übertragung von Schall beinhaltet. Die Erfindung löst dieses Problem und hat ein
einfaches Design zur Folge. Dies ist das Ergebnis eines umfangreichen
Entwicklungs
verfahrens, wobei ein einfaches Design, welches zur effizienten Produktion
geeignet ist, eines der Ziele war.
-
Abmessungen von Verankerungen können mit dem Konstruktionsmaterial, dem
Gewicht von Elementen und dem Maß der Windbelastung variieren.
Abmessungen wie dargestellt (s. Fig. 1) sind typisch ihr korrosionsbeständigen Stahl,
Windbelastung von 1,3 KN/m² und Elemente mit Gewicht/Größe von 7 kg/0,12 m² (s.
Fig. 4).
-
Die Erfindung wird nun im Detail mittels einer Ausführungsform erläutert,
welche in den Zeichnungen dargestellt ist.
-
Fig. 1 zeigt eine aus einer Front- und Seitenansicht gesehene Verankerung. Eine
obere Lippe (1a) ist durch eine Schraube/Unterlegscheibe (1b) gegen die
Stützstruktur gehalten, wodurch Kräfte von der Verankerung zu der Stütze (zusammen
mit der Schraube/Unterlegscheibe) übertragen werden. Der Schraubenschlitz
erlaubt eine vertikale Regulierung während des Anbringens und später.
-
Unter der Schraube ist die Verankerung nach außen gebogen, um eine
abgeschrägte Feder zu bilden, die das Steinelement aus der Stützstuktur heraus hält.
Von unten gestanzte Öffnungen (1c) teilen die Feder in zwei Abschnitte (vier wie
in Fig. 1 dargestellt ist), welche sich innerhalb der Grenzen relativ zueinander
bewegen können. Ihre Tiefe hängt von der Plastizität und der Steifigkeit des
Verankerungsmaterials ab.
-
Ein Typ eines Federabschnitts (1d) trägt ein oberes Steinelement und endet in
einer aufwärts gerichteten Lippe, welche die Bodennut des Steinelements greift.
Der horizontale Teil stützt das Element und die Lippe verhindert, daß es
wegrutscht. Ein weiterer Typ eines Abschnitts (1e) weist eine nach unten
gerichtete Lippe auf, welche den oberen Teil eines darunterliegenden Steinelements hält,
um zu verhindern, daß es herausfällt. Eine Erweiterung (1g) hält das Element
gegen die Lippe, um ein Klappern und Lärm unter Windbelastung zu verhindern.
Kontaktpunkte zwischen Verankerung und Stein sind in Fig. 1f dargestellt. Eine
Verankerung kann entweder einen oder beide Typen von Abschnitten aufweisen
und eine oder mehrere Abschnitte von jedem Typ. Wie in Fig. 1f dargestellt ist,
wird die Verankerung zwei obere Elemente tragen und zwei untere Elemente
halten, welche in einer Ecke zusammentreffen (s. Fig. 5a). Es können jedoch mehr
Verankerungen pro Element verwendet werden.
-
Fig. 2 zeigt, wie eine horizontale Bewegung aus Windkräften (2a) eine vertikale
Komponente (2c) von dem tragenden Abschnitt(e) (2b) aufnimmt, während der
horizontale Teil des haltenden Federabschnitts(e) diese vertikale Bewegung
zulassen wird (2d). Das Ergebnis ist eine stark nicht-lineare Federkennlinie, welche
gegen stehende Schwingungen und Metallermüdung in der Verankerung wirkt.
Dies ist ein wichtiges Detail und ist möglicherweise der Grund, warum frühere
Verankerungslösungen mit einer hohen Steifigkeit hergestellt wurden, welche die
Kräfte gegen den Stein konzentrieren werden (s. Veröffentlichung von Lewis).
-
Fig. 3 zeigt die Möglichkeiten zur Regulierung durch plastisches Verbiegen der
Verankerungen. Eine Verformung unterhalb der Befestigung an die Stütze (3a)
reguliert Unregelmäßigkeiten in der Stützstruktur. Eine Verformung (Verbiegen)
einzelner Federabschnitte (3b) gleicht einzelne Steinelemente relativ zueinander
aus und eine Verformung des Vorsprungs der haltenden Federabschnitte (3c)
gleicht eine ungleichmäßige Dicke der einzelnen Elemente (insbesondere für
Schiefer) aus. Zum Teil ermöglichen diese Regulierungen viel höhere Toleranzen
in der Herstellung von Elementen, und zum Teil erlauben sie ein schnelleres
Anbringen an fertiggestellte Wände. Fig. 4 zeigt Abmessungen und Design von
typischen Steinelementen, und Fig. 5 gibt Beispiele dafür an, wie solche Elemente
in einer Fassade angebracht werden können, wobei die Verwendung von
Verankerungen in großem Format dargestellt ist.
-
Die Erfindung weist einen breiten Bereich von Anwendungen über die
traditionellen Fassaden hinaus auf. Somit begünstigt die Trägheit von Materialien
Strukturen wie beispielsweise Zäune und Schallschutzwände und mit verschieden
farbigen Steinen eine dekorative Verwendung und vielleicht Warenzeichen und
Werbung in bestehenden Fassaden.
-
Eine Reihe von Patenten betreffen Keramikplatten (z. B. NO 151 823), welche
mit Nuten effizient hergestellt und durch die vorliegenden Verankerungen
angebracht werden können. Ein Vorsehen von elektrisch leitenden Schichten auf der
Rückseite der Steinelemente oder Platten würde eine elektrische Heizung in
Innenwände integrieren. Ähnlich könnten transparente Elemente zur Beleuchtung
verwendet werden und Elemente in Außenwänden können als Reflektoren oder
Solarzellen-Fläche fungieren. Wärmebeständige Elemente können für den
Brandschutz verwendet werden. Feuchtigkeitsdichte Folien (z. B. PET-Folie) zwischen
den Verankerungen und der Stützstruktur werden gegen Wasser beständige
Wände für Naßräume schaffen.