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Die
Erfindung betrifft eine Ankerhilfe für Baumwurzeln auf einem festen,
für Baumwurzeln nicht
durchdringbaren Untergrund gemäß dem ersten
Patentanspruch.
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Eine
Konzipierung von Wohn- und Gewerbegebieten im Rahmen einer kommunalen
Stadtentwicklung erfolgt zunehmend unter den Gesichtspunkten einer
intensiveren Ausnutzung vorhandener Bebauungsflächen. Vor allem in Ballungsräumen gehört die Einplanung
von ausreichenden Abstellmöglichkeiten
für Kraftfahrzeuge
eben so dazu wie die Einhaltung einer Balance zwischen dichtest
möglicher Bebauung
und hoher Wohnqualität.
Diese Entwicklung weitet sich zunehmend auch auf bestehende Wohngebiete
aus, wo im Rahmen von Modernisierung und Nachverdichtungen vorzugsweise
auf noch nicht bebauten Flächen
zusätzliche
Gebäude,
wie Garagen oder Wohngebäude,
mit den erforderlichen Anfahrtswegen errichtet werden. Eine intensive
Flächenausnutzung
zieht jedoch zwangsläufig
einen erhöhten
Bodenversiegelungsgrad und damit eine Änderung des lokalen Mikroklimas
nach sich. Folglich werden, als Ausgleich zu den verloren gegangenen nicht
versiegelten Grünflächen, Dachbegrünungen, insbesondere
auf Tiefgaragen, vorgeschrieben.
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Pflanzen,
welche für
eine Dachbegrünung herangezogen
werden, müssen
jedoch mit einem sehr begrenzten Erdreich auf dem jeweiligen Dach auskommen.
Mit der Größe dieser
Pflanzen wird es zunehmend unmöglich
bei derartigen Verhältnissen mit
ihren Wurzeln ausreichend Halt zu finden. Dies erhöht die Gefahr
vor allem unwetterbedingter Entwurzelungen, weswegen Bäume für Dachbegrünungen nicht
vorgesehen oder zugelassen werden können.
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Die
US 6.363.655 B1 offenbart
eine Stütze für junge
Bäume,
bei der der Baumstamm ausschließlich
oberhalb des Erdreichs mit einem flexiblen Poylmerschlauch umwickelt
ist und damit kein Wurzelanker darstellt, wobei der der Poylmerschlauch
an seinen Enden mit Heringen im Boden verankert ist. Die Wurzeln
werden damit entlastet.
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In
der
DE 42 01 758 A1 wird
dagegen ein Material für
den Unterbau von Straßen
als Wurzelanker beschrieben. Dieses umfasst eine Schüttung aus Schottersteinen,
in die zur Erzielung einer guten Durchwurzelbarkeit Bruchsteine
aus offenporiger Lava, Steinwolle und organisches Material eingemischt ist.
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Die
beiden vorgenannten Systeme umfassen jedoch keine Ankerhilfe, die
an einen festen Untergrund fixiert ist.
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Dagegen
wird in der
US 1.874.029 ein
Wurzelankersystem für
Bäume vorgeschlagen,
bei dem an einem fest im Boden verankerten Trägersystem mehrere von Wurzeln
umwachsbare Seilschlingen oder Stangen befestigt sind. Zur besseren
Abstützung
des Baums werden eine zusätzliche
obererdige Seilverbindungen vorgeschlagen, die im Erdreich ebenfalls
an den Seilschlingen oder den Stangen angreifen.
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Auch
in der
DE 27 58 441
C2 wird eine Wurzelverankerung für Großgehölze wie Bäume offenbart. Es umfasst ein
im Erdreich, beispielsweise auf einer Bodenplatte verankertes engmaschiges
Verankerungsnetz, das von den Baumwurzeln durchdrungen wird.
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Die
beiden zuletzt genannten Systeme sind zwar Wurzelverankerungen,
die mit einem vorhandnen Untergrund befestigt sind. Sie sind jedoch
mehrkomponentig und nachgiebig aufgebaut damit nicht fest, starr
und direkt mit einem vorhandenen Untergrund verbunden.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, Mittel vorzuschlagen, welche es Baumwurzeln
ermöglichen, auch
an einem von Baumwurzeln nicht durchdringbaren Untergrund einen
weiter verbesserten Halt zu finden.
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Die
Aufgabe wird durch eine Ankerhilfe mit den Merkmalen von Anspruch
1 gelöst.
Die Unteransprüche
geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Ankerhilfe wieder.
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Das
wesentliche Merkmal der Erfindung umfasst mindestens eine mit dem
Untergrund fest verbundene Struktur, welche von der Baumwurzel umwachsen
werden kann oder in welche eine Baumwurzel einwachsen kann. Durch
die Verwachsungen entsteht eine formschlüssige Verbindung zwischen Baumwurzel
und Struktur und damit eine wirksame Ankerhilfe zu dem Untergrund.
Dabei ist es zunächst unerheblich,
ob die Struktur durch eine entsprechende Gestaltung des Untergrunds
oder durch auf den Untergrund befestigte separate Komponenten, beispielsweise Ösen oder
Poller, gebildet wird. Auch umfasst die Erfindung draht- rohr- oder
gitterförmige Strukturen,
welche an mehreren Punkten mit dem Untergrund fest verbunden sind
oder vom Untergrund zum Teil umschlossen sind. Derartige Ankerhilfen
bieten nicht nur einem Halt für
Baumwurzeln sondern bewirken außerdem
noch einen zusätzlichen Zusammenhalt
des Erdreiches. Sie erhöhen
damit in vorteilhafter Weise nochmals die Standfestigkeit größerer Pflanzen
wie Bäume.
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Bestehen
die Strukturen aus mehreren Elementen, welche von den Baumwurzeln
umwachsen werden, bietet es sich zudem an, die Zwischenräume zwischen
den Elementen so zu gestalten, dass sie von den einwachsenden Baumwurzeln
vollständig ausgefüllt werden
können.
Die Baumwurzeln werden auf diese Weise zwischen den Elementen formschlüssig eingeklemmt
und damit zusätzlich
gehalten. Das Zusammenwirken von mehreren Elementen miteinander
steuert einen wesentlichen Beitrag zur Ankerwirkung bei.
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Weisen
die Oberflächen
der Strukturen, welche in direktem Kontakt mit den ein- oder umwachsenden
Baumwurzeln stehen, eine dreidimensionale Strukturierung und/oder
eine Beschichtung mit einem biokompatiblen Material auf, kommt es
zwischen der Baumwurzel und der Struktur zu einer weiteren Erhöhung der
bislang rein formschlüssigen
Verbindungsfestigkeit durch Verzahnung oder stoffschlüssiger Verbindung
im Oberflächenbereich.
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Die
Erfindung wird im Folgenden mit Ausführungsbeispielen anhand von
Figuren näher
erläutert. Es
zeigen
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1 einen
festen Untergrund 1 mit einer Ankerhilfe 2 (Struktur
mit mehreren Elementen), bestehend aus zylinderförmigen Erhebungen, sowie einen
Baum 3 mit Baumwurzeln 4, welche mit der Ankerhilfe
verwachsen sind,
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2a und
b beispielhaft Gestaltungen der Oberfläche jeweils einer in 1 offenbarten
zylinderförmige
Erhebung,
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3 eine
Struktur mit mehreren Elementen, deren Durchmesser mit zunehmendem
Abstand r vom Baumstamm abnehmen, sowie
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4a und
b eine Struktur als Ankerhilfe, bestehend aus mehreren in Reihe
angeordneter Elemente, sowie eine Modellbetrachtung zur Abschätzung der übertragbaren
Kräfte
der Baumwurzel auf einem dieser Elemente in Abhängigkeit des Umschlingungswinkels Φ.
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Die
grundsätzliche
Anordnung der Ankerhilfe 2 als Zwischenglied zwischen einer
für Baumwurzeln 4 nicht
durchdringbaren Untergrund 1 und einem Baum 3 zeigt 1.
In der gezeigten Ausführungsform
besteht die Ankerhilfe aus einer Struktur, umfassend mehrere, vom
Untergrund abstehende Erhebungen, zwischen denen sich die Baumwurzeln 4 verankern.
Zur besseren Darstellbarkeit ist in 1 das Erdreich 5 im
Bereich der Baumwurzeln und der Ankerhilfe nicht dargestellt.
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2a und
b zeigen jeweils eine mögliche Gestaltung
der vorgenannten Erhebungen (Ankerhilfe 2). Beide sind
im speziellen Ausführungsbeispiel zylinderförmig gestaltet
und weisen eine Oberflächenstrukturierung
in Form von Noppen 6 (2a) oder
eines Wulstrandes 7 (2b) auf.
Beide Ausführungsformen
re präsentieren
somit allgemein Ankerhilfen, umfassend mindestens eine Struktur,
welche sich zur Verbesserung der Verzahnung zwischen Struktur und
Baumwurzel durch eine dreidimensionale Oberflächenstruktur oder eine Hinterschneidung auszeichnen.
Vor allem eine Hinterschneidung behindert zudem eine Anhebung von
anliegenden Baumwurzeln erheblich und verbessert damit die Standfestigkeit
eines Baumes insbesondere bei starken Winden.
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Allgemein
sollten die Erhebungen der vorgenannten Art so dimensioniert sein,
dass sie die Baumwurzeln in vertikaler Richtung überragen, zumindest aber die
Kontaktbereiche zwischen Baumwurzel und Erhebung nicht nach oben
hin begrenzen. In den vorliegenden Ausführungsbeispielen mit zylinderförmigen Erhebungen
ist dies mit einem Aspektverhältnis
größer gleich
1 sichergestellt, sofern der Durchmesser der Erhebung entsprechend
nach dem des zu erwartenden korrespondierenden Baumwurzelbereichs
ausgelegt wurde.
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3 zeigt
eine Ankerhilfe, umfassend eine Struktur mit mehreren zylinderförmigen Elementen, deren
Durchmesser mit zunehmendem Abstand r zum Baumstamm abnehmen. Die
Durchmesser, aber auch die Abstände
der Erhebungen zueinander (Zwischenräume), entsprechen ungefähr den zu
erwartenden Stärken
der Baumwurzeln. Um ein vollständiges
Ausfüllen
des Zwischenraumes zwischen zwei Elementen durch die Baumwurzeln
sicherzustellen, sollte, wie in 3 dargestellt,
der ungefähre
Abstand zwischen zwei Elementen die Dicke der einwachsenden Baumwurzel
möglichst
nicht überschreiten.
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Die
Ankerwirkung der vorgenannten Erhebungen wird ferner durch eine
nicht lotrechte, d.h. eine in 2a und b
offenbarte leicht geneigte Ausrichtung auf dem Untergrund, vorzugsweise
weg vom Baumstamm (vgl. 1) noch verbessert.
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Da
ein Baum ein mit dem Alter zunehmendes erhebliches Eigengewicht
aufweist, muss er bereits bei einer statischen Auslegung eines als
Untergrund dienenden Daches mit seiner Größe und sei nem Standort berücksichtigt
werden. Ferner sind auch erhebliche Momente mit einzukalkulieren,
welche ein Baum beispielsweise bei Sturm über seine Wurzeln auf den Untergrund überträgt. Größe und Ausrichtung
der Erhebungen können
dabei auf den berechneten Standpunkt des Baumes ausgerichtet werden, wobei
es sich geradezu anbietet, die Erhebungen im Rahmen der Fertigung,
vorzugsweise durch Betonguss, des Daches mit zu fertigen.
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Ist
eine Bestimmung der Größe und Standort eines
Baumes zum Zeitpunkt der statischen Berechnung eines Untergrundes
noch nicht möglich
oder erforderlich und erfolgt eine Positionierung eines oder mehrerer
Bäume erst
zu einem späteren
Zeitpunkt, bietet sich eine Ankerhilfe mit einer Vielzahl von zylinderförmigen Erhebungen
gleicher Größe an. 4a zeigt
hierzu eine Ausführungsform,
bei der die Erhebungen in einer Reihe und in gleichen Abstand zueinander
angeordnet von einer Baumwurzel in Schlangenlinien umwachsen sind.
Die von den einzelnen Erhebungen aufzunehmenden Kräfte können anhand
an der in 4b dargestellten Modellbetrachtung
mit einem Seil 9, welche grundsätzlich für alle Ankerhilfen mit einseitig
mit einem umwachsenden zylinderförmigen
Erhebungen anwendbar sind, in Abhängigkeit des Umschlingungswinkels Φ abgeschätzt werden.
Grundsätzlich
reduziert sich eine Kraft F1 durch die Reibung
an der Ankerhilfe 2 zu der Kraft F2 zu F1 =
F2·e–μ·Φ (1)wobei μ der Reibwert
zwischen Ankerhilfe 2 und Baumwurzel 4 respektive
Seil 8 ist. Es ist ersichtlich, dass die Kraftübertragung
durch eine dreidimensionale Topographie, beispielsweise die eines
Zahnrades, oder eine Beschichtung mit einem biokompatiblen Material
deutlich erhöhbar
ist.
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- 1
- Untergrund
- 2
- Ankerhilfe
- 3
- Baum
- 4
- Baumwurzel
- 5
- Erdreich
- 6
- Noppen
- 7
- Wulstrand
- 8
- Seil