DE202016104132U1

DE202016104132U1 - Formstein

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Publication number: DE202016104132U1
Application number: DE202016104132.5U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2016-07-27
Publication date: 2016-08-08
Anticipated expiration: 2026-07-28
Also published as: AT517559B1; CH711377B1; CH711377A2; AT517559A1

Abstract

Formstein, insbesondere Pflasterstein, Pflasterplatte oder Randeinfassungsstein, der an mindestens einer seiner Mantelflächen (2, 3, 4, 5) mit mindestens einer Vertiefung (7) oder mindestens einem Vorsprung (6) versehen ist, sodass zwei einander benachbarte Formsteine über den in die Vertiefung (7) des einen Formsteins eingreifenden Vorsprung (6) des anderen Formsteins mit Abstand zueinander gekuppelt sind, wobei die Vertiefungen (7) und die Vorsprünge (6) kugelkalottenförmig und zueinander komplementär sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Tangentialebenen (t) an die Vertiefungen (7) an deren Rand einen Winkel (α) von maximal 45° mit der Mantelfläche (2, 5), in der sie vorgesehen sind, einschließen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Formstein gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solcher Formstein wurde z.B. durch die AT 154161 B bekannt. Bei dieser Lösung weisen die Formsteine im verlegten Zustand in den einander gegenüberliegenden Mantelflächen halbkugelförmige Vertiefungen auf, in welche kugelförmige Formkörper bei der Verlegung eingelegt werden. Es ist auch beschrieben, dass die kugelförmigen Formkörper bei der Herstellung bereits an einer Seite der Formsteine mit eingegossen werden, sodass das Einlegen der kugelförmigen Formkörper beim Verlegen entfällt.
Wenn ein Formstein im Verbund vertikal belastet wird, treten Schubkräfte entlang der einander gegenüberliegenden Mantelflächen zweier Formsteine mit Vorsprüngen bzw. Vertiefungen auf. Diese wirken normal zur Symmetrieachse des Vorsprungs bzw. der Vertiefung, sodass zwar die vertikale Belastung auf den einen Formstein zum Teil auf die Nachbarsteine übertragen wird, es kommt aber zu einer sehr hohen Belastung im Bereich der Ränder der Vertiefungen bzw. zu sehr hohen Scherkräften auf die Vorsprünge, wobei keinerlei Ableitung dieser Schubkräfte erfolgt und diese daher voll auf die Formkörper und die Ränder der Vertiefungen einwirken. Aus diesem Grund kann es sehr leicht zu einem Ausbrechen der Ränder der Vertiefungen oder zum Abscheren der Formkörper kommen.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen Formstein der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, der im Verbund solche Schubkräfte besser aufnimmt.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Formstein der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 erreicht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Vertiefungen also nicht halbkugelförmig, sondern wesentlich flacher ausgebildet. Die Tangentialebenen an die Vertiefungen sind an deren Rand, also beim Übergang zur Mantelfläche, am steilsten (d.h. der Winkel zur Mantelfläche ist am größten). Erfindungsgemäß sollen diese Tangentialebenen maximal 45° zur Mantelfläche haben. Wenn man den Krümmungsradius der Vertiefungen mit r bezeichnet, dann ist im Fall, dass die Tangentialebenen am Rand genau 45° zur Mantelfläche stehen, der Radius der Kugelkalotte
und die Höhe der Kugelkalotte
sodass das Verhältnis von Höhe zu Radius √2 – 1 , also rund 0,41, ist. Gemäß der AT 154161 B ist das Verhältnis (fast) 1, erfindungsgemäß muss das Verhältnis jedoch kleiner als rund 0,41 sein. Da die Vertiefungen zu den Vorsprüngen komplementär sind und zwischen benachbarten Formsteinen ein Abstand verbleibt, sind die Vertiefungen zwangsläufig etwas flacher als die Vorsprünge (die Tiefe der Vertiefungen entspricht der Höhe der Vorsprünge vermindert um den Abstand zwischen den Formsteinen). Die Tangentialebenen am Rand der Vorsprünge können daher einen Winkel größer als 45° mit der Mantelfläche, aus der sie hervorragen, einschließen.
Durch diese Maßnahmen wird sichergestellt, dass Schubkräfte Querkräfte bedingen, sodass der Verbund der Formsteine verfestigt wird und daher größere Kräfte aufnehmen kann, ohne dass partielle Absenkungen auftreten. Man kann sich das veranschaulichen, indem man nur zwei Formsteine betrachtet und diese parallel zu den Mantelflächen mit den Vorsprüngen bzw. Vertiefungen verschiebt: sie werden durch die Schräge der Vorsprünge bzw. Vertiefungen auseinander gedrückt. Im Verbund bedeutet dies, dass dieser unter Spannung (unter Druck) gerät, sodass sich vertikale Belastungen auf mehrere Formsteine verteilen, ohne dass die Vorsprünge nur auf Scherung beansprucht werden, was höchst erwünscht ist. Auch die Belastung der Ränder der Vertiefungen wird durch deren Schräge vermindert, sodass kaum mehr die Gefahr des Ausbrechens der Ränder der Vertiefungen bzw. des Abscherens der Vorsprünge besteht.
Um mit lediglich einer Art erfindungsgemäßer Formsteine das Auslangen zu finden, sind die Merkmale des Anspruchs 2 vorgesehen. Durch diese Maßnahmen können die Formsteine immer in einer Lage verlegt werden, in der ein Vorsprung eines Formsteins in eine Vertiefung des benachbarten Formsteines eingreift.
Besonders vorteilhaft ist es, die Merkmale des Anspruchs 3 vorzusehen. Durch diese Merkmale werden Schubkräfte noch besser aufgenommen, denn wenn in einem Verbund mit solchen Formsteinen ein Formstein vertikal belastet wird, dann wird nicht nur zu den benachbarten Reihen ein Druck aufgebaut, sondern auch innerhalb der Reihe. Dadurch ergibt sich ein sehr fester Verbund und es können auch größere Toleranzen bei der Herstellung der Formsteine zugelassen werden, ohne dass sich Probleme bei deren Verlegung ergeben.
Bei rechteckigen Formsteinen kann man an den längeren Mantelflächen jeweils zwei Vorsprünge bzw. Vertiefungen vorsehen und an den kürzeren Mantelflächen jeweils einen Vorsprung bzw. eine Vertiefung.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Vorsprünge bzw. Vertiefungen vertikal symmetrisch angeordnet sind. Dies ist nicht nur beim Verlegen hilfreich, weil der Formstein auch kopfüber verlegt werden kann, sondern bewirkt auch, dass die Kräfte zentral eingeleitet werden, was für die Aufnahme von Druckkräften optimal ist.
Die Formsteine können aus einem erhärtenden plastischen Material, wie z.B. Beton, durch Gießen oder Pressen in entsprechenden Formen, aber auch aus Naturstein, z.B. durch Fräsen mit entsprechenden Formfräsern, hergestellt werden. Für die Vorsprünge kommen Tellerfräser in Frage, man kann dabei mit einem Fräsvorgang pro Vorsprung auskommen. Die Tatsache, dass die vorliegende Erfindung auch bei Natursteinen anwendbar ist, ist ein großer Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber den heute meist verwendeten Vorsprüngen, die sich mit sinnvollem Aufwand nur gießen oder pressen lassen. Natursteine werden heute normalerweise gesägt, wodurch sich keine Vorsprünge herstellen lassen. Das Fräsen hat gegenüber dem Sägen auch noch den Vorteil einer höheren Genauigkeit: beim Sägen von Natursteinen sind typische Toleranzen 3 mm, beim Fräsen 1 mm.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Formstein; 2 eine Seitenansicht des Formsteines nach 1; 3 eine Stirnansicht des Formsteines nach 1 und 2; 4 eine Draufsicht auf einen Verbund von Formsteinen nach den 1 bis 3; 5 eine Seitenansicht dieses Verbundes in Normallage; und 6 den Verbund nach 4 mit einer Durchbiegung auf Grund einer vertikalen Belastung.
Der Formstein nach den 1 bis 3 weist eine im Wesentlichen rechteckige Aufstandsfläche 1 auf, von der Mantelflächen 2 bis 5 senkrecht aufragen. Gegenüber der Aufstandsfläche 1 befindet sich eine Deckfläche 8. An der von einer der beiden längeren Seitenkanten der Aufstandsfläche 1 aufragenden Mantelfläche 3 sind zwei kugelkalottenförmige Vorsprünge 6 und an der gegenüberliegenden Mantelfläche 5 zwei komplementäre Vertiefungen 7 angeordnet. "Komplementär" bedeutet, dass auch die Vertiefungen 7 kugelkalottenförmig sind und einen ähnlichen Krümmungsradius aufweisen wie die Vorsprünge 6. Der Krümmungsradius kann sich um rund 10% unterscheiden, ohne dass die erfindungsgemäße Wirkung verloren geht, ein geringfügig (z.B. 2–3%) größerer Krümmungsradius bei den Vertiefungen ist sogar vorteilhaft.
Weiters ist an den stirnseitigen Mantelflächen 2 und 4 eine Vertiefung 7 bzw. ein Vorsprung 6 angeordnet. Insgesamt ist der erfindungsgemäße Formstein daher an den aneinander anschließenden Mantelflächen 3, 4 mit Vorsprüngen 6 und an den gegenüberliegenden Mantelflächen 5, 2 mit Vertiefungen 7 versehen. Dadurch weisen die einander gegenüberliegenden Mantelflächen 3 und 5 bzw. 2 und 4 gegengleiche Ausformungen (Vorsprünge 6 bzw. Vertiefungen 7) auf.
Die Größe der kugelkalottenförmigen Vorsprünge 6 ist dabei so gewählt, dass der Winkel einer Tangentialebene t an die Vertiefung 7 an deren Umfangskreis mit der Mantelfläche 2, 5, in der die Vertiefung 7 vorgesehen ist, einen Winkel α von maximal 45° einschließt. Dadurch ist sichergestellt, dass entlang der entsprechenden Mantelflächen 2, 3, 4, 5 wirkende Schubkräfte (also insbesondere Vertikalkräfte) auch Querkräfte bedingen und dadurch der Verbund der Formsteine verfestigt wird.
Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel beträgt der Krümmungsradius der Vorsprünge 25 mm und deren Verschnittradius an der Mantelfläche 20,71 mm; der Krümmungsradius der Vertiefungen 26 mm und deren Verschnittradius an der Mantelfläche 16,62 mm. Dies ergibt einen Winkel für die Tangentialebenen von 56° für die Vorsprünge und 40° für die Vertiefungen. Die Fuge zwischen zwei Formsteinen beträgt dadurch rund 6 mm.
Wie aus 4 zu ersehen ist, sind zur Herstellung einer Reihe die einzelnen Formsteine gemäß 1 bis 3 mit den stirnseitigen Mantelflächen 2, 4 aneinander gelegt, wobei der Vorsprung 6 der Mantelfläche 4 in die Vertiefung 7 der Mantelfläche 2 des benachbarten Formsteins eingreift. Mehrere derartige Reihen werden aneinander gelegt, wobei dann jeweils die Mantelfläche 3 gegenüber der Mantelfläche 5 des Formsteins der benachbarten Reihe liegt und die Vorsprünge 6 der Mantelfläche 3 in den Vorsprung 7 der Mantelfläche 5 des Formsteins der benachbarten Reihe eingreift. Die Formsteine in den Reihen sind dabei wie üblich um eine halbe Steinlänge gegeneinander verschoben, sodass also jeder Formstein mit zwei Formsteinen der benachbarten Reihe verbunden ist, um einen flächigen Verbund zu erzielen. Somit wird sowohl innerhalb jeder Reihe als auch zwischen den Reihen durch die Vorsprünge 6 und die Vertiefungen 7 eine Kupplung erzielt. Wie üblich, werden die Fugen 10 zwischen Formsteinen mit Sand verfüllt, können aber auch mit einer erhärtenden Fugenmasse (z.B. Zementmörtel) ausgegossen werden.
Wie aus 6 zu ersehen, können die Formsteine aufgrund der kugelkalottenförmigen Ausbildung der Vertiefungen 7 und der Vorsprünge 6 gegeneinander um einen kleinen Winkel in jeder Richtung verschwenken, wobei sie dann immer noch flächig aneinander anliegen, d.h. es können auch in diesem Fall keine Kanten überlastet werden, wie dies bei herkömmlichen Abstandshaltern oft der Fall ist. Dabei ergeben sich über die Höhe der Formsteine sich verändernde Breiten der mit Sand verfüllten Fugen 10 zwischen den Formsteinen in einem Verbund. Wenn die Formsteine in der benachbarten Reihe fest aufliegen und die Vertikalbewegung nicht mitmachen können, werden die Formsteine der benachbarten Reihe etwas weggedrückt wird, d.h. die einzelnen Reihen verspannen gegeneinander, sodass sich eine Belastung auf einen Formstein auf viele Formsteine verteilt, ohne dass reine Scherkräfte auftreten, und die Pflasterung somit insgesamt wesentlich tragfähiger wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

AT 154161 B [0002, 0006]

Claims

Formstein, insbesondere Pflasterstein, Pflasterplatte oder Randeinfassungsstein, der an mindestens einer seiner Mantelflächen (2, 3, 4, 5) mit mindestens einer Vertiefung (7) oder mindestens einem Vorsprung (6) versehen ist, sodass zwei einander benachbarte Formsteine über den in die Vertiefung (7) des einen Formsteins eingreifenden Vorsprung (6) des anderen Formsteins mit Abstand zueinander gekuppelt sind, wobei die Vertiefungen (7) und die Vorsprünge (6) kugelkalottenförmig und zueinander komplementär sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Tangentialebenen (t) an die Vertiefungen (7) an deren Rand einen Winkel (α) von maximal 45° mit der Mantelfläche (2, 5), in der sie vorgesehen sind, einschließen.
Formstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er an einer Mantelfläche (5, 2) mit mindestens einer Vertiefung (7) und an der gegenüberliegenden Mantelfläche (3, 4) mit mindestens einem Vorsprung (6) versehen ist.
Formstein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (6) an zwei aneinander anschließenden Mantelflächen (3, 4) und die Vertiefungen (7) an den diesen Mantelflächen (3, 4) jeweils gegenüberliegenden Mantelflächen (5, 2) angeordnet sind.
Formstein nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit im Wesentlichen rechteckiger Aufstandsfläche (1), dadurch gekennzeichnet, dass an den von den längeren Seitenkanten der Aufstandsfläche (1) aufragenden Mantelflächen (3, 5) je zwei Vertiefungen (7) bzw. zwei Vorsprünge (6) angeordnet sind und an den anderen Mantelflächen (2, 4) jeweils eine Vertiefung (7) bzw. ein Vorsprung (6) angeordnet ist.
Formstein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (6) bzw. Vertiefungen (7) vertikal symmetrisch zwischen der Aufstandsfläche (1) und der Deckfläche (8) angeordnet sind.