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Prismatisches Verbund-Bauelement
Mauern zur Einfriedung von Grundstücken werden meist aus mehr oder weniger behauenen Natursteinen, Ziegeln oder Kunststeinen errichtet, die durch Mörtel miteinander verbunden werden. Durch Witterungseinflüsse und Nachgiebigkeit des Erdreiches wird jedoch die Haltbarkeit einer solchen Mauer ständig beeinträchtigt, so dass im Laufe der Jahre stets Ausbesserungen grösserer Art vorzunehmen sind.
Mauern aus den angegebenen Steinen oder auch aus Beton, die zum Abstützen von Böschungen dienen, müssen durch möglichst tiefliegende Fundamente frostfrei in den Boden eingelassen werden. Jedoch besteht auch dabei die Gefahr, dass durch nachdrückendes Erdreich hier und dort der Oberteil einer solchen Mauer eingedrückt wird. Auf jeden Fall erfordert die Herstellung solcher Mauern mit Fundament infolge des An- und Aufeinandersetzens der einzelnen Steine bzw. wegen des Aufbaues einer teuren Schalung bei Verwendung von Beton viel Aufwand und ist ebenso wie ihre Instandhaltung mit grossen Kosten verbunden.
Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, leicht herstellbare, vorzugsweise steinerne Bauelemente zu entwickeln, mit denen bei geringem Aufwand an Zeit und Kosten Mauern und Wände für die angegebenen Zwecke widerstandsfähig erstellt werden können. Dies gelingt gemäss der Erfindung durch die Ausbildung des Bauelementes als Verbundstein, dessen ebene Längsseiten die doppelte Länge der rechtwinkelig dazu verlaufenden ebenen Querseiten besitzen, und bei dem die Flächen auf gegenüberliegenden Stirnseiten einander parallel verlaufen. Dabei bestehen dessen obere und untere Grundfläche aus gegeneinander geneigten Teilflächen, die durch die symmetrisch zur Mittellinie des ein Doppelquadrat zeigenden Querschnittes geneigt verlaufenden Seitenkanten und eine horizontal verlaufende Diagonale jedes Quadrates begrenzt sind.
Hervorgerufen werden die Neigungen dadurch, dass von den drei strahlenförmig von einem Endpunkt der Trennlinie der beiden Quadrate ausgehenden Begrenzungskanten die mittlere die geneigt verlaufende Trennlinie selbst ist, während die beiden andern symmetrisch zur ersten horizontal nach den Seitenkanten der gegenüberliegenden Seitenfläche verlaufen.
Auf diese Weise entstehen infolge der Kongruenz der gegenüberliegenden aufgeteilten Grundflächen Körper, deren vier vertikale Seitenkanten die gleiche Länge besitzen, und die genau passend aufeinandergesetzt werden können, ohne dass eine gegenseitige Verschiebung in horizontaler Ebene möglich ist.
Reihen nebeneinander gesetzter Elemente werden durch gleiche, darüber liegende, um 1800 in horizontaler Richtung gedrehte und um 1/2 Steinlänge versetzte Elemente fest zusammengehalten, so dass bei mehreren in dieser Weise übereinander liegenden Schichten eine absolut feste gegenseitige Verankerung der Steine entsteht und die Herausnahme irgend eines der Steine ohne Zerstörung des ganzen Aufbaues unmöglich ist.
Die erfindungsgemässe Gestalt der Steine gestattet auch die Verankerung in einer rechtwinkelig zur Längsrichtung der Steine abgehenden Richtung, u. zw. allein dadurch, dass bei einer Drehung in horizontaler Ebene eines über einer Steinreihe anzubringenden Steines um 900 dieser mit einer Hälfte genau in
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die entsprechende Hälfte des darunterliegenden Steines hineinpasst.
An Stelle der durch die Kanten hervorgerufenen Vertiefung und Erhöhung können die aneinander grenzenden Teilflächen parabolisch übergehen. Der vorzugsweise aus Betonmasse hergestellte neue Verbundstein kann vorteilhafterweise mit Aussparungen versehen werden, wodurch seine Herstellung, der Transport und seine Verwendung erheblich erleichtert und verbilligt werden.
Nach Aufbau von Mauern aus solchen Steinen können dieseAussparungen oder Hohlräume sämtlich oder nur einige davon durch Beton mit oder ohne Eisenarmierung ausgegossen werden. Zur Errichtung grösserer und längerer Mauern können auch mehrere dieser Bauelemente hintereinander zusammengehend in Form von durchgehenden Elementenleisten hergestellt werden. Diese geben den betreffenden Aufbauten eine noch grössere Stabilität, ohne dass ein Fundament erforderlich ist.
Gegenüber den Betonmauern mit dem tief ins Erdreich hineinreichenden Unterbau besteht dazu noch der weitere Vorteil, dass jegliche Schalung in Fortfall kommt, da die Steine selbst mit ihren Hohlräumen die Schalung darstellen.
Die einzelnen Merkmale der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen eingehend erläutert.
Fig. 1A zeigt das neue Bauelement in Ansicht, Fig. 1B in Draufsicht von oben, Fig. 1C von der linken Seite und Fig. 1D von rechts. Fig. 2A ist eine perspektivische Darstellung des einzelnen Bauelementes, Fig. 2B ebenfalls, jedoch unter Berücksichtigung von kantigen Aussparungen, Fig. 3A zeigt das mit runden Aussparungen versehene Element in Ansicht, Fig. 3B von oben und Fig. 3C von links. Fig. 4A ist die Vorderansicht einer längeren Elementenleiste, die aus drei oder mehr Einzelelementen entstanden ist, Fig. 4B die Draufsicht. Fig. 5 zeigt die Seitenansicht einer treppenartig beginnenden Mauer. Fig. 6A lässt in Vorderansicht, Fig. 6B in Draufsicht erkennen, wie zwei rechts und links liegende Elementleisten durch eine darüber gelegte Querleiste verbunden werden können.
Die Grundfläche oder Querschnitte eines Vierkantprismas, aus dem sich das neue Bauelement ableiten lässt, setzen sich aus zwei Quadraten mit der Seite a zusammen. In Fig. 2A ist perspektivisch mit strichpunktierten Linien der Ausgangskörper angedeutet. Bezeichnet man die Höhe des Prismas mit b und die vertikale Verkürzung der einzelnen Prismakanten mit c, dann folgt daraus, dass jeder Punkt der oberen Grundfläche von dem entsprechenden Punkt der unteren Grundfläche den Abstand c bis b hat, also auch alle senkrechten Kanten des Bauelementes die gleiche Länge besitzen.
Die Höhe b des Ausgangsprismas kann beliebig gewählt sein, ebenso die Grösse c. Je kleiner die Strecke b-c, d. h. der Abstand der oberen von der unteren Fläche ist, um so schwächer wird das Bauelement und seine Haltbarkeit. In der Regel wird man c etwa als den dritten Teil der Strecke b wählen. In den Fig. 1 - 3 sind die Umrandungen der in der Zeichenebene liegenden Flächen durch kräftigere Linien hervorgehoben.
Aus Fig. 1B ist deutlich ersichtlich, dass sich der Querschnitt jedes Bauelementes aus zwei nebeneinanderliegenden Quadraten mit der Seite a zusammensetzt. Die Neigung der vier Teilflächen an der Ober- und Unterseite jedes Elementes gewährleistet, dass übereinanderliegende Bauelemente gemäss der Erfindung in horizontaler Richtung gegenseitig nicht verschiebbar sind. Es ist dadurch eine Verankerung geschaffen, die stärksten Kräften standhält. Es kann jedoch eine Verschiebung von aufeinandersitzenden Verbundsteinen in schräg aufwärts verlaufender Richtung stattfinden, sofern nicht mehrere Schichten solcher Verbundsteine übereinander liegen und dadurch jeder einzelne Stein praktisch unverrückbar verankert ist.
Eine aus einzelnen Bauelementen oder aus zusammengesetzten Elementenleisten errichtete Mauer (Fig. 5) zeigt an der Oberseite naturgemäss nur die geneigten Flächen. Um einen glatten Abschluss zu bewirken, kann man Teile der Bauelemente herstellen, die eine glatte Oberfläche aufweisen, indem man beispielsweise von dem Bauelement nach Fig. 1A nur den unterhalb oder oberhalb der strichpunktierten Linie d liegenden Teil herstellt. Entsprechend lassen sich auch andere Elementteile fertigen, wenn dies zum Ausfüllen von Lücken od. dgl. erforderlich werden sollte.
Damit Bauelemente dieser Art - ihre Länge wird meist etwa 1/2 m betragen-beim dichten Aneinander-und Aufeinandersetzen nicht verschoben werden, insbesondere sich nicht verklemmen, wird der Mittelsteg an der oberen Grundfläche und auch die entsprechende Einsenkung an der unteren Grundfläche etwas verbreitert abgeflacht, wodurch eine geringe Verschiebungsmöglichkeit für diejenigen Verbundsteine geschaffen ist, die gegen die darunter oder darüber liegenden um eine halbe Steinlänge versetzt sind. Eine dadurch etwa entstehende Fuge zwischen aneinanderliegenden Bauelementen stört die Stabilität nicht, kann sogar zur ornamentalen Wirkung beitragen.
Zur festeren und dauernden Verankerung einer aus Bauelementen der geschilderten Art aufgebauten Mauer oder Wand können die ElementeAussparungen aufweisen, wie dies in der perspektivischen Fig. 2B
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angedeutet ist. In diese Aussparungen kann nach Aufstellung der Elemente Beton eingefüllt und festgestampft werden, wahlweise unter Hinzufügung von Armierungseisen, Fig. 3 zeigt ein Element mit zy- linderförmigenAussparungen, die zweckmässigerweise genau in der Mitte der Quadrate vorgesehen werden. Ein besonderer Vorteil der Aussparung ist auch in der Herabsetzung des Gewichtes zu erblicken.
Die Verbundsteine gemäss der Erfindung können für alle Arten von Mauern oder Erdbefestigungen verwendet werden. Besonders bei lockerem Erdreich gewährleisten die in reibungslosem Arbeitsablauf aneinander und aufeinander zu setzenden Elemente eine stabile Einfassung oder Befestigung, ohne dass dabei Mörtel zur Verbindung verwendet wird und ohne dass es irgend welcher Fundamente bedarf. Das Ineinandergreifen der gegliederten Elementflächen bringt keinerlei Bruchgefahr mit sich. Sollten im Laufe der Zeit Senkungen des Bodens eintreten und die Mauern, die man sinngemäss als flexibel bezeichnen kann, dabei in Mitleidenschaft gezogen werden, dann können die ohne Mörtel aufeinandersitzenden Bauelemente leicht auseinandergenommen und wieder neu aufgebaut und ausgerichtet werden.
Fig. 4 zeigt eine drei Einzelelemente umfassende Längsleiste in Ansicht und von oben. Bei der treppenförmig ansteigenden Mauer gemäss Fig. 5 ist die unterste, in das Erdreich leicht eingesetzte Reihe der Bauelemente aus je drei Elemente umfassenden Längsleisten zusammengesetzt, während darüber die Bauelemente einzeln und gegeneinander versetzt aufgesetzt sind. Die stark gegliederte offene Oberseite der vorspringenden Stufen kann durch Aufsetzen passender Abschlusskörper K mit horizontaler Oberfläche, jedoch erfindungsgemäss gegliederter Unterseite geschlossen werden, wie dies schraffiert angedeutet ist.
Eine besonders zweckmässige Anwendung dieser in mehrteiligen Elementleisten hergestellter Bauelemente liegt vor bei der Überbrückung ungünstiger Bodenverhältnisse, z. B. nachgiebiger oder vertiefter Stellen.
In diesem Fall werden, wie Fig. 6A und B zeigen, seitlich von der zu überbrückenden Stelle rechts und links in Längsrichtung die einzelnen Bauelemente oder auch eine ganze Elementenleiste Ll, L2 auf den Erdboden gesetzt, und über diese seitlichen Elemente werden dann Querleisten L3 abgepasster Länge gelegt, die infolge ihrer erfindungsgemäss geschilderten Oberfläche genau in die Gliederung der darunter liegenden Längselemente hineinpassen. Dadurch wird eine unverrückbare Verankerung der Einzelelemente geschaffen, die aber bei etwa eintretenden weiteren Verschiebungen ohne Schwierigkeiten auseinandergenommen und wieder neu zusammengesetzt werden können. Eine ähnliche Verankerung ist zweckmässig, wenn z. B.
Teile einer oder mehrerer Elementleisten in das Erdreich aufgeschütteter Böschungen eingelassen werden, deren heraustretende Enden dann durch quer aufgesetzte Elementleisten verbunden werden und damit eine sichere Verankerung geben.
Durch Aneinandersetzen zweier in der Horizontalebene gegeneinander längsverdrehter Steine mit ihren korrespondierenden Längsflächen lässt sich eine entweder nach unten gekehrte pyramidenförmige Öffnung oder eine sich nach oben erhebende Vierkant-Pyramide herstellen, was für manche Fundamente sehr zweckmässig sein kann.
Wie oben bereits ausgeführt, können die einzelnen Teilflächen der Grundflächen auch abgerundete Übergänge zueinander aufweisen. Um dies zu erreichen, erhalten zwei aneinandergrenzende Flächenteile die Form einer Paraboloidfläche.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die Kanten des Steins, insbesondere die senkrechten, abzurunden, abzuschrägen oder zu verbreitern. Die vorteilhaften Eigenschaften des Verbundsteines werden dadurch nicht beeinträchtigt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Prismatisches Verbund-Bauelement, dessen horizontaler Querschnitt ein rechtwinkeliges, aus zwei aneinander liegenden Quadraten bestehendes Rechteck ist, und dessen obere und untere Grundfläche einander kongruent sind und aus mehreren gegeneinander und gegen die Horizontale geneigten Teil-
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1-4-5 bzw. 3-4-6,1-4-6) sind, und dass die Teilflächen durch ihren Schnitt mit den Seitenflächen des Prismas geneigte Teilflächenkanten (1-5,2-5 bzw. 3-6,1-6), die beiden inneren Teilflächen durch ihren Schnitt miteinander eine geneigte Mittelkante (1-4) der Grundfläche ergeben.
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Prismatic composite component
Walls to enclose properties are usually built from more or less hewn natural stone, bricks or artificial stones, which are connected to one another with mortar. The durability of such a wall is constantly impaired by the effects of the weather and the resilience of the ground, so that over the years, major repairs have to be made.
Walls made of the specified stones or concrete, which are used to support embankments, must be embedded in the ground free of frost using foundations that are as deep as possible. However, there is also the risk that the upper part of such a wall will be pressed in here and there by pressing soil. In any case, the production of such walls with a foundation requires a lot of effort due to the stacking of the individual stones or because of the construction of an expensive formwork when using concrete and, like their maintenance, is associated with high costs.
The invention has set itself the goal of developing easily producible, preferably stone building elements with which walls and walls for the stated purposes can be made robust with little expenditure of time and money. According to the invention, this is achieved by designing the component as a composite stone, the flat longitudinal sides of which are twice the length of the flat transverse sides running at right angles thereto, and in which the surfaces on opposite end faces run parallel to one another. Its upper and lower base area consist of mutually inclined partial areas which are delimited by the side edges, which are symmetrical to the center line of the cross section showing a double square, and a horizontally extending diagonal of each square.
The inclinations are caused by the fact that of the three delimiting edges radiating out from one end point of the dividing line of the two squares, the middle one is the inclined dividing line itself, while the other two run symmetrically to the first horizontally to the side edges of the opposite side surface.
In this way, as a result of the congruence of the opposing divided base areas, bodies are created whose four vertical side edges have the same length and which can be placed on top of one another in a precisely fitting manner without mutual displacement in the horizontal plane being possible.
Rows of elements placed next to one another are held together firmly by identical elements above them, rotated around 1800 in the horizontal direction and offset by 1/2 stone length, so that with several layers superimposed in this way an absolutely solid mutual anchoring of the stones results and the removal of any one of the stones is impossible without destroying the whole structure.
The inventive shape of the stones also allows anchoring in a perpendicular direction to the longitudinal direction of the stones, u. between the fact that when a stone to be placed above a row of stones is rotated in a horizontal plane by 900, it is exactly one half in
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the corresponding half of the underlying stone fits into it.
Instead of the indentation and elevation caused by the edges, the adjoining partial areas can merge parabolically. The new composite stone, which is preferably made of concrete mass, can advantageously be provided with cutouts, whereby its production, transport and use are made considerably easier and cheaper.
After building walls from such stones, all or only some of these recesses or cavities can be filled with concrete with or without iron reinforcement. For the construction of larger and longer walls, several of these components can be produced one after the other in the form of continuous element strips. These give the structures in question even greater stability without the need for a foundation.
Compared to the concrete walls with the substructure reaching deep into the ground, there is also the further advantage that any formwork is no longer needed, since the stones themselves represent the formwork with their cavities.
The individual features of the invention are explained in detail with reference to the drawings.
FIG. 1A shows the new component in a view, FIG. 1B shows a plan view from above, FIG. 1C from the left side and FIG. 1D from the right. 2A is a perspective illustration of the individual component, FIG. 2B likewise, but taking angular cutouts into account, FIG. 3A shows the element provided with round cutouts in a view, FIG. 3B from above and FIG. 3C from the left. FIG. 4A is the front view of a longer element strip, which has arisen from three or more individual elements, FIG. 4B is the top view. Fig. 5 shows the side view of a wall beginning like a staircase. FIG. 6A shows in a front view, FIG. 6B in a plan view, how two element strips lying on the right and left can be connected by a transverse strip placed over them.
The base or cross-section of a square prism, from which the new component can be derived, is made up of two squares with side a. In Fig. 2A, the starting body is indicated in perspective with dash-dotted lines. If you denote the height of the prism with b and the vertical shortening of the individual prism edges with c, then it follows that each point on the upper base is at a distance of c to b from the corresponding point on the lower base, including all vertical edges of the component have the same length.
The height b of the output prism can be chosen as desired, as can the size c. The smaller the distance b-c, d. H. The distance between the upper and the lower surface, the weaker the component and its durability. As a rule, one will choose c as the third part of segment b. In FIGS. 1-3, the borders of the areas lying in the plane of the drawing are emphasized by stronger lines.
From FIG. 1B it can be clearly seen that the cross section of each component is composed of two squares lying next to one another with the side a. The inclination of the four partial surfaces on the top and bottom of each element ensures that structural elements according to the invention lying one above the other cannot be mutually displaced in the horizontal direction. This creates an anchorage that can withstand the strongest forces. However, there can be a displacement of composite stones sitting on top of one another in an upward sloping direction, provided that several layers of such composite stones do not lie on top of one another and as a result each individual stone is anchored practically immovably.
A wall built from individual structural elements or from composite element strips (Fig. 5) naturally only shows the inclined surfaces on the upper side. In order to achieve a smooth finish, parts of the components can be produced which have a smooth surface, for example by producing only the part of the component according to FIG. 1A lying below or above the dash-dotted line d. Other element parts can also be manufactured accordingly if this should be necessary to fill in gaps or the like.
So that components of this type - their length will usually be about 1/2 m - are not shifted when placed close together and on top of each other, in particular not jam, the central web on the upper base and the corresponding depression on the lower base are flattened somewhat wider , whereby a small possibility of displacement is created for those composite stones that are offset from the one below or above by half a stone length. Any resulting joint between adjacent structural elements does not disturb the stability and can even contribute to the ornamental effect.
For more solid and permanent anchoring of a wall or wall built up from structural elements of the type described, the elements can have recesses, as shown in the perspective FIG. 2B
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is indicated. After the elements have been set up, concrete can be poured into these recesses and tamped down, optionally with the addition of reinforcing iron, Fig. 3 shows an element with cylindrical recesses, which are expediently provided exactly in the middle of the squares. A special advantage of the recess can also be seen in the reduction in weight.
The composite stones according to the invention can be used for all types of walls or earth fortifications. Particularly with loose soil, the elements that can be placed on top of each other and on top of each other in a smooth workflow ensure a stable edging or fastening without mortar being used for the connection and without the need for any foundations. The interlocking of the structured element surfaces does not involve any risk of breakage. If the ground subsides over time and the walls, which can be described as flexible, are affected, the building elements that sit on top of each other without mortar can easily be taken apart and rebuilt and realigned.
4 shows a longitudinal strip comprising three individual elements in a view and from above. In the stepped wall according to FIG. 5, the lowest row of the components, which is easily inserted into the ground, is composed of longitudinal strips each comprising three elements, while above the components are placed individually and offset from one another. The highly articulated open top of the protruding steps can be closed by placing suitable closing bodies K with a horizontal surface, but according to the invention, however, an articulated underside, as indicated by hatching.
A particularly useful application of these components made in multi-part element strips is when bridging unfavorable soil conditions, eg. B. yielding or recessed areas.
In this case, as shown in FIGS. 6A and B, to the right and left of the point to be bridged, the individual components or even a whole element strip Ll, L2 are placed on the ground, and transverse strips L3 are then fitted over these lateral elements Length placed, which due to their surface described according to the invention fit exactly into the structure of the longitudinal elements below. This creates an immovable anchoring of the individual elements, which can, however, be taken apart and reassembled again without difficulty in the event of further displacements. A similar anchoring is useful if z. B.
Parts of one or more element strips are embedded in the soil of heaped embankments, the protruding ends of which are then connected by transversely placed element strips and thus provide secure anchoring.
By placing two stones that are longitudinally twisted against each other in the horizontal plane with their corresponding longitudinal surfaces, either a downward-facing pyramid-shaped opening or an upward-rising square pyramid can be produced, which can be very useful for some foundations.
As already stated above, the individual partial areas of the base areas can also have rounded transitions to one another. In order to achieve this, two adjacent surface parts are given the shape of a paraboloid surface.
It is of course also possible to round off, bevel or widen the edges of the stone, in particular the vertical ones. The advantageous properties of the composite stone are not affected.
PATENT CLAIMS:
1.Prismatic composite component, the horizontal cross-section of which is a right-angled rectangle consisting of two adjacent squares, and the upper and lower base surfaces are congruent and made up of several parts inclined to each other and to the horizontal
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1-4-5 or 3-4-6,1-4-6), and that the partial surface edges (1-5,2-5 or 3-6,1 -6), the two inner partial surfaces result in an inclined central edge (1-4) of the base surface due to their intersection.