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Die Erfindung betrifft ein Formsteinverbundsystem. Derartige Formsteinverbundsysteme werden verwendet, um Flächen, beispielsweise Verkehrswege oder Industrieflächen, zu befestigen. Eine wichtige Anforderung gegenüber normalen Pflasterungen ist es, dass eine Verbundwirkung zwischen den Pflastersteinen erzielt wird, die ein Verschieben und Verdrehen von Pflastersteinen durch vom Fahrzeug verursachte Kräfte, insbesondere Quer- und Längskräfte, vermeiden sollen.
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Es ist zudem gewünscht, dass derartige Steine maschinell verlegt werden können. Die dazu verwendeten Maschinen greifen in der Regel einen Satz aus einer Vielzahl von Pflastersteinen und legen diesen an die bereits liegenden Pflastersteine an.
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Es wäre wünschenswert, wenn ein rechteckiger Satz aus mehreren Pflastersteinen an einen bestehenden Satz an Pflastersteinen sowohl mit seiner Längsseite als auch mit seiner Breitseite anlegbar ist. Wünschenswert ist zudem, dass keine Füllsteine notwendig sind, das heißt, dass beim Ansetzen eines neuen Satzes von beispielsweise 12 oder mehr Pflastersteinen aus Pflastersteinen keine Leerstellen entstehen, die nachträglich mit einem Pflasterstein gefüllt werden müssen. Um die maschinelle Verlegung zu erleichtern, sollte das Formsteinverbundsystem zudem ohne Hinterschnitte auskommen. Wünschenswert ist weiterhin, dass das Formsteinverbundsystem keine Kreuzfugen, d. h. Punkte, in denen vier Fugen aufeinandertreffen, aufweist, da diese Kreuzfugen hinsichtlich des Verschiebens und Verdrehens von Pflastersteinen wesentliche Schwachpunkt darstellen.
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Die
DE 79 20 065 U1 betrifft ein Einsteinsystem mit einem Verbundstein, bestehend aus zwei gleich großen Grundkörpern in Form eines Achtecks und eines Sterns. Die
DE 33 03 210 A1 , die
EP 1 193 346 A1 und die
US 5 244 303 A betreffen ein Einsteinsystem mit einem aus zwei Grundkörper-Typen zusammengesetzten Pflasterstein, wobei die Grundkörper-Typen jeweils unterschiedliche Geometrien und Größen aufweisen.
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Die
DE 24 09 188 A1 , die
US 2001 / 0 041 092 A1 und die
DE 100 47 975 A1 betreffen ein Zweisteinsystem mit zwei Pflastersteinen unterschiedlicher Geometrie und Größe. Die zwei Verbundsteine der
DE 100 47 975 A1 können unter Ausbildung einer Scheinfuge miteinander verbunden werden, so dass sich ein Einsteinsystem ergibt.
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Aus der
US 5 797 698 A ist ein Pflasterstein bekannt, der an zumindest einer Seite vertikal verlaufende Ausnehmungen aufweist, die sich von seiner Oberfläche bis zu seiner Bodenfläche erstrecken. Diese Ausnehmungen sind dergestalt asymmetrisch angeordnet, dass sich die Ausnehmungen benachbarter Steine nicht zu einer gemeinsamen Ausnehmung ergänzen. Auf diese Weise kann eine signifikante Menge an Regenwasser in einem Pflaster aus diesen Pflastersteinen versickern, ohne dass die Ausnehmungen eine große Querschnittsfläche haben müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Formsteinverbundsystem vorzuschlagen.
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Die Erfindung löst das Problem durch ein Formsteinverbundsystem mit den Merkmalen von Anspruch 1.
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Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter einem Formsteinverbundsystem insbesondere ein Satz an Ersttyp-Pflastersteinen und Zweittyp-Pflastersteinen verstanden, die in einem regelmäßigen Muster zu einem Verbund angeordnet sind oder in einem solchen Muster zu einem Verbund angeordnet werden können.
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Unter einer Ecke im vorliegend relevanten, technischen Sinne wird insbesondere nur eine Ecke im mathematischen Sinn verstanden, bei der ein Winkel zwischen den beiden Schenkeln um zumindest 5° von 180° abweicht. Selbstverständlich ist es nämlich möglich, eine Seite eines Zwanzigecks, beispielsweise eines Zweittyp-Pflastersteins eines erfindungsgemäßen Formsteinverbundsystems in zweit Teile zu teilen, die relativ zueinander unter einem so kleinen Winkel verlaufen, dass dieser Winkel keine technische Wirkung hat, wohl aber die Zahl der Ecken im mathematischen Sinn erhöht. Derartige Ecken im mathematischen Sinn sind nicht gemeint, sondern nur Ecken im oben beschriebenen technischen Sinn.
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Bei den Pflastersteinen handelt es sich vorzugsweise um verdichtete Betongusskörper, das heißt um einstückig aus Beton hergestellte Objekte.
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Es hat sich herausgestellt, dass es vorteilhaft ist, wenn der Zweittyp-Querschnitt mehr Ecken hat als der Ersttyp-Querschnitt. Auf diese Weise lässt sich ein besonders verschiebesicheres Formsteinverbundsystem erreichen.
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Günstig ist es, wenn jeder Pflasterstein von genau acht anderen Pflastersteinen umgeben ist. Ein derartiges Formsteinverbundsystem ist leicht zu verlegen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wenden unmittelbar benachbarte Zweittyp-Pflastersteine einander jeweils eine Seitenfläche zu. Insbesondere liegen benachbarte Zweittyp-Pflastersteine jeweils mit einer Seitenfläche aneinander an. Hierunter ist zu verstehen, dass zwischen den beiden Zweittyp-Pflastersteinen zwischen diesen Seitenflächen jeweils höchstens eine Fuge vorhanden ist. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass maximal drei Ecken in einem ersten Punkt des Formsteinverbundsystems aufeinandertreffen. In anderen Worten werden sogenannte Kreuzfugen vermieden, in denen vier Ecken aufeinandertreffen. Formsteinverbundsysteme mit Kreuzfugen können nicht in alle Richtungen große Kräfte aufnehmen, sodass sich die einzelnen Pflastersteine relativ zueinander leicht verschieben können.
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Diese Seitenflächen verlaufen vorzugsweise parallel zueinander. Hierunter ist eine Parallelität im technischen Sinne verstanden. In anderen Worten können die Seitenflächen im streng mathematischem Sinn parallel zueinander verlaufen, das ist aber nicht notwendig. Beispielsweise können die Seitenflächen Winkel von höchstens 5° einschließen. Besonders günstig ist es, wenn die Seitenflächen senkrecht zu einer Verbindungsstrecke verlaufen, die die beiden geometrischen Mittelpunkte der jeweiligen Zweittyp-Querschnitte miteinander verbinden. Auf diese Weise können Kräfte, die unter 45 Grad zu den Hauptverlegerichtungen angreifen, gut aufgenommen werden, denn sie drücken die eine der Seitenflächen auf die jeweils andere, ohne dass signifikante Scherkräfte entstehen können.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegen die geometrischen Schwerpunkte der Querschnitte der Pflastersteine in der Elementarzelle auf den Ecken eines Quadrats. Das ermöglicht es, die Ecken sowohl des Ersttyp-Pflastersteins als auch des Zweittyp-Pflastersteins so zu wählen, dass eine Elementarzelle an eine weitere Elementarzelle in vier verschiedenen Orientierungen so angelegt werden, dass die jeweiligen Längsseiten der Elementarzellen vollständig nebeneinanderliegen. In anderen Worten ist es möglich, sowohl in einer ersten Orientierung als auch in einer um 90 Grad dazu verdrehten Orientierung anzulegen. Das erleichtert das Verlegen, wenn das Formsteinverbundsystem maschinell unter Verwendung von Sätzen an Pflastersteinen hergestellt wird, bei denen die Zahl der Spalten größer ist als die Zahl der Reihen. In diesem Fall ist die Breite dieses Satzes größer als seine Länge. Verjüngt sich die Fläche, die gepflastert wird, so kann dieser Satz um 90° gedreht und an die bisherigen Pflastersteine angelegt werden. Das erleichtert die maschinelle Verlegung. Die Richtungen, in die die Seitenflächen dieses Quadrats verlaufen, sind die Hauptverlegerichtungen.
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Günstig ist es, wenn alle Pflastersteine hinterschneidungsfrei sind. Und das erleichtert die Verlegung der Pflastersteine.
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Besonders günstig ist es, wenn benachbarte Pflastersteine entlang von genau vier Seitenflächen aneinander anliegen. Hieraus ist zu verstehen, dass für jeden Pflasterstein und seinen Nachbarn gilt, dass vier Strecken existieren, entlang derer jeweils zwei Seitenflächen einerseits des Ersttyp-Pflastersteins und andererseits des Zweittyp-Pflastersteins liegen.
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Vorzugsweise sind im Formsteinverbundsystem die Ersttyp-Pflastersteine und die Zweittyp-Pflastersteine schachbrettartig angeordnet. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass sich entlang einer Reihe und entlang einer Spalte jeweils Ersttyp-Pflastersteine und die Zweittyp-Pflastersteine abwechseln.
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Es hat sich herausgestellt, dass ein Formsteinverbundsystem dann besonders stabil aufgebaut werden kann, wenn beim Ersttyp-Querschnitt zumindest vier Ecken einwärts orientiert sind. Alternativ oder zusätzlich sind beim Zweittyp-Querschnitt zumindest vier, insbesondere zumindest acht, Ecken einwärts orientiert. Unter einer einwärts orientierten Ecke wird dabei eine Ecke verstanden, die dichter beim geometrischen Schwerpunkt liegt als die beiden benachbarten Ecken.
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Vorzugsweise bilden die acht einwärts orientierten Ecken des Zweittyp-Querschnitts ein regelmäßiges Achteck und die vier einwärts orientierten Ecken des Ersttyp-Querschnitts ein Quadrat.
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Vorzugsweise weist das Formsteinverbundsystem eine gerade Anzahl an Reihen und eine gerade Anzahl an Spalten auf, wobei die Reihen sich entlang einer Reihen-Richtung erstrecken und die Spalten sich entlang einer Spalten-Richtung erstrecken, die senkrecht zur Reihen-Richtung verläuft. Die Reihen-Richtung und die Spalten-Richtung stellen in diesem Fall die Hauptverlegerichtung dar.
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Besonders günstig ist es, wenn die Zahl der Spalten größer ist als die Zahl der Reihen, wobei das Formsteinverbundsystem eine Längsseite hat, die sich entlang einer Reihe erstreckt und eine Querseite hat, die sich entlang einer Spalte erstreckt und wobei ein zweites Formsteinverbundsystem sowohl an eine Längsseite als auch an einer Querseite gitterrichtig ansetzbar ist. Das erleichtert das Verlegen des Formsteinverbundsystems.
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Ein gedachtes erstes Hüll-Rechteck um den Ersttyp-Querschnitt entspricht einem gedachten zweiten Hüll-Rechteck um den Zweittyp-Querschnitt. Unter diesem Merkmal, dass die beiden Hüll-Rechtecke einander entsprechen, wird insbesondere verstanden, dass es möglich, nicht aber notwendig ist, dass die Hüll-Rechtecke gleichgroß sind. Insbesondere ist es möglich, dass die Flächen der Hüll-Rechtecke voneinander abweichen, wobei die Flächenabweichung höchstens 10 % beträgt. In anderen Worten beträgt der Quotient aus der kleineren Fläche als Zähler und der größeren Fläche als Nenner zumindest 0,9.
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Es hat sich herausgestellt, dass ein Rastermaß von 208 mm ± 5 mm besonders vorteilhaft ist. Auf diese Weise können gängige Strukturen, beispielsweise Parkplätze, so hergestellt werden, dass eine Fläche, die über das vorgegebene Maß hinausgepflastert wird, besonders klein bleibt.
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Vorzugsweise verlaufen die außenstehenden Ecken der Pflastersteine in Reihen-Richtung entlang einer Geraden, das heißt, dass sie entlang der Geraden angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich sind die außenstehenden Ecken der Pflastersteine in Spalten-Richtung entlang einer zweiten Geraden angeordnet. Das hat den Vorteil, dass die Pflastersteine effizient herstellbar sind.
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Es ist günstig, wenn zwischen den Pflastersteinen Sickerflächen ausgebildet sind, die zumindest 12 % der Gesamtfläche ausmachen. In diesem Fall kann in der Regel auf eine Entwässerung einer Fläche, die mit dem Formsteinverbundsystem bepflastert ist, verzichtet werden.
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Vorzugsweise besitzen die Ersttyp-Pflastersteine Ersttyp-Abstandhalter, die sich vom jeweiligen Grundkörper wegerstrecken und eine Höhe von zumindest 1 mm, insbesondere zumindest 3 mm haben. Vorzugsweise haben die Ersttyp-Abstandshalter eine Höhe von höchstens 10 mm, insbesondere höchstens 5 mm.
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Vorzugsweise besitzen die Zweittyp-Pflastersteine Zweittyp-Abstandhalter, die sich vom jeweiligen Grundkörper wegerstrecken und eine Höhe von zumindest 1 mm, insbesondere zumindest 3 mm haben. Vorzugsweise haben die Zweittyp-Abstandshalter eine Höhe von höchstens 10 mm, insbesondere höchstens 5 mm. Alle Abstandhalter sind einstückig mit dem Grundkörper des Pflastersteins verbunden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 ein erfindungsgemäßes Formsteinverbundsystem mit vergrößert dargestellten Fugen,
- 2 mit den vier 2a, 2b, 2c, 2d Detailansichten der Pflastersteine eines weiteren erfindungsgemäßen Formsteinverbundsystems und
- 3 eine Elementarzelle eines weiteren erfindungsgemäßen Formsteinverbundsystems und
- 4 das Formsteinverbundsystem zu den Pflastersteinen nach 1.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Formsteinverbundsystem 10 mit einem ersten Ersttyp-Pflasterstein 12.1, einem zweiten Ersttyp-Pflastersteins 12.2, einem ersten Zweittyp-Pflasterstein 14.1 und einem zweiten Zweittyp-Pflasterstein 14.2. Die vier Pflastersteine 12.1, 12.2, 14.1, 14.2, bilden eine Elementarzelle Z des Formsteinverbundsystems 10. Zwischen je zwei Pflastersteinen ist eine Fuge 16.i (i=1, 2, 3...) ausgebildet, das aber nicht notwendig ist. Insbesondere ist es möglich, dass die Pflastersteine 12.1, 12.2, 14.1, 14.2 bündig aneinander anliegen. Im vorliegenden Fall liegt die Fugenbreite zwischen 11 und 19 Millimeter. Die Fugen 16.i sind in 1 vergrößert dargestellt. Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass die Fugen deutlich kleiner sind, insbesondere haben die Pflastersteine Kontakt miteinander.
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Es ist zu erkennen, dass die Ersttyp-Pflastersteine 12.i einen Ersttyp-Querschnitt mit 16 Ecken E haben. Die Zweittyp-Pflastersteine 14.i haben einen Zweittyp-Querschnitt mit zwanzig Ecken. Die jeweiligen geometrischen Mittelpunkte M12.i und M14.i liegen auf den Ecken eines Quadrats Q. Dessen Seitenlänge ist ein Rastermaß R, das im vorliegendem Fall R=208 mm beträgt. Eine Seite des Quadrats erstreckt sich entlang einer Spalten-Richtung S. Die dazu senkrecht verlaufende Seite des Quadrats verläuft in eine Reihen-Richtung T. S und T sind die Haupt-Verlegerichtungen. Die aus 1 zu entnehmenden Außenmaße des Formsteinverbundsystems 10 zur Herstellung in einer Steinformmaschine erlauben die Produktion auf einer Unterlagsplatte mit der häufig eingesetzten Größe von 1400 x 950 mm.
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2 zeigt Pflastersteine gemäß eines weiteren erfindungsgemäßen Formsteinverbundsystems, bei dem die Ecken der Pflastersteine - anders als bei dem Formsteinverbundsystems gemäß 1 - nicht auf einer Linie liegen. Das Teilbild rechts unten lässt erkennen, dass die Ersttyp-Pflastersteine 12.i ein Ersttyp-Querschnitt Q12 mit 16 Ecken haben. Die Zweittyp-Pflastersteine 14.i haben einen Zweittyp-Querschnitt Q14 mit zwanzig Ecken, wie das Teilbild rechts oben zeigt. Die jeweiligen geometrischen Mittelpunkte M12.i und M14.i liegen auf den Ecken eines Quadrats Q. Dessen Seitenlänge entspricht dem Rastermaß R, das im vorliegendem Fall R = 208 mm beträgt. Eine Seite des Quadrats Q erstreckt sich entlang einer Spalten-Richtung S (1). Die dazu senkrecht verlaufende Seite des Quadrats Q verläuft in eine Reihen-Richtung T. In 2 sind keine Abstandshalter eingezeichnet. Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass alle Pflastersteine oder ein Teil davon Abstandshalter aufweist.
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Es sei angemerkt, dass - mit Ausnahme von 1 und 12 - in den Figuren stets die Mittellinien der Fugen als Begrenzungen der Pflastersteine dargestellt sind. In anderen Worten sind zwischen den Pflastersteinen stets Fugen ausgebildet, die aber nicht eingezeichnet sind. Die Ersttyp-Pflastersteine und/oder die Zweittyp-Pflastersteine können zumindest Abstandshalter aufweisen, wie sie weiter unten beschrieben sind.
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1 zeigt, dass benachbarte Zweittyp-Pflastersteine 14 im vorliegenden Fall die Zweittyp-Pflastersteine 14.1, 14.2 einander jeweils eine Seitenfläche zuwenden. Im vorliegenden Fall wenden die Zweittyp-Pflastersteine 14.1, 14.2 einander die Seitenflächen F14,1 und F14,11 zu. Wird das Formsteinverbundsystem 10 gemäß 1 so verlegt, dass benachbarte Pflastersteine miteinander Kontakt haben, so berühren die beiden Flächen F14,1 und F14,11 einander. Eine Kraft, die unter 45 Grad zu einer Hauptverlegerichtung S oder T verläuft, wird von der Verbindung dieser beiden Seitenflächen aufgenommen, sodass das erfindungsgemäße Formsteinverbundsystem 10 eine große Quer-Schiebefestigkeit besitzt.
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Anhand eines dritten Ersttyp-Pflastersteins 12.3 ist zu erkennen, dass die Ersttyp-Pflastersteine 12 (Bezugszeichen ohne Zählsuffix beziehen sich auf alle entsprechenden Objekte) vier Symmetrieebenen A1, A2, A3, A4 aufweisen, von denen jeweils zwei senkrecht aufeinander stehen. Die Symmetrieebenen verlaufen jeweils durch den Mittelpunkt M des Ersttyp-Querschnitts. Der Zweittyp-Querschnitt besitzt ebenfalls vier unterschiedliche Symmetrieebenen A5, A6, A7, A8. Es ist zudem zu erkennen, dass sowohl der Ersttyp-Querschnitt als auch der Zweittyp-Querschnitt jeweils eine 90° Drehsymmetrie aufweist.
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Benachbarte Pflastersteine, beispielsweise die Pflastersteine 12.4 und 14.4 liegen entlang von genau vier Seitenflächen aneinander an, nämlich entlang der Seitenflächen F14,7, F14,8, F14,9 und F14,10 einerseits und der Seitenflächen F12,16, F12,15, F12,14, F12,13 andererseits, so ergibt sich ein hoher Verschiebewiderstand entlang der Hauptverschieberichtung S (Spalten-Richtung).
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Anhand des Ersttyp-Pflastersteins 12.5 ist zu erkennen, dass die Ecken E12,3, E12,6, E12,10, und E12,14, einwärts orientiert sind. Anhand des Zweittyp-Pflastersteins 14.5 ist zu erkennen, dass die Ecken E14,2, E14,4, E14,7, E14,9, E14,12, E14,14, E14,17 und E14,19 einwärts orientiert sind.
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2 zeigt, dass ein erstes Hüll-Rechteck H14 um einen Zweittyp-Pflasterstein 14 ein Quadrat ist. Das Hüll-Rechteck H14 des Zweittyp-Pflastersteins entspricht dem Hüll-Rechteck H12 des Ersttyp-Pflastersteins 12.
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In den linken Teilbildern ist eine Bemaßung der Pflastersteine 12, 14 in Millimetern angegeben.
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3 zeigt eine Elementarzelle Z eines weiteren erfindungsgemäßen Formsteinverbundsystems 10, bei dem der Ersttyp-Querschnitt der Ersttyp-Pflastersteine 12.i 16 Ecken hat. Der Zweittyp-Querschnitt der Zweittyp-Pflastersteine 14.i hat 20 Ecken. Das Rastermaß R beträgt auch in diesem Fall R=208 mm. Es ist zu erkennen, dass alle Seitenflächen F12,j (j= 1, 2, 3,...16) gleichlang sind.
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Es ist zudem zu erkennen, dass 16 der 20 Seitenflächen des Zweittyp-Pflastersteins 14 solang sind wie eine Seitenfläche des Ersttyp-Pflastersteins 12. Dies stellt eine besonders bevorzugte Ausführungsform dar.
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4 stellt das resultierende Formsteinverbundsystem mit typischen Fugenbreiten von etwa 3 mm dar. Die Ersttyp-Pflastersteine 12 besitzen Ersttyp-Abstandshalter 20.i und die Zweittyp-Pflastersteine 14 haben Zweittyp-Abstandshalter 22.i. Alle Abstandshalter sind einstückig am jeweiligen Grundkörper 24.i (in 12 gezeigt ist 24.1) bzw. 26 (in 12 gezeigt ist 24.1) ausgebildet. In anderen Worten besteht ein Pflasterstein 12, 14 ausschließlich aus dem Grundkörper und den gegebenenfalls vorhandenen Abstandshaltern 20, 22.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Formsteinverbundsystem
- 12
- Ersttyp-Pflasterstein
- 14
- Zweittyp-Pflasterstein
- 16
- Fuge
- 18
- Sickeröffnung
- 20
- Ersttyp-Abstandshalter
- 22
- Abstandshalter
- 24
- Grundkörper
- 26
- Grundkörper
- A
- Achteck; Fläche; Symmetrieebene
- E
- Ecke
- F
- Seiten
- H
- Hüll-Rechteck
- i
- Laufindex i = 1, 2, 3, ...
- M
- Mittelpunkt
- Q
- Quadrat
- Q12
- Querschnitt
- Q14
- Querschnitt
- R
- Rastermaß
- S
- Spalten-Richtung
- T
- Reihen-Richtung
- Z
- Elementarzelle
