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Diese
Erfindung bezieht sich auf Befestigungseinrichtungen zum Befestigen
von Dachabdeckungswerkstoffen an einem zementartigen Dachsubstrat.
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Dachbefestigungseinrichtungen
sind umfangreich in Gebrauch und werden verwendet, um Dachabdeckungswerkstoffe
wie etwa eine Isolierung oder dergleichen an einem zementartigen
Substrat oder einer zementartigen Abdeckung, z. B. an Beton mit
oder ohne Zuschlag oder an zementartigen Holzfasern, zu befestigen.
Es wurden so genannte Grundschicht-Befestigungseinrichtungen entwickelt,
die in Leichtbeton, der auf Zuschlägen basiert, eindringen sollen.
Die aus galvanisiertem Stahl hergestellte Befestigungseinrichtung
wird mit einem Hammer oder mit einem so genannten "Nagelschlägel", einer langstieligen
Vorrichtung, die einen beschwerten Magneten aufweist, der an einer
Basis befestigt ist, um die Befestigungseinrichtung an ihrem Platz
zu halten, während
die Befestigungseinrichtung mit einem einzigen Schlag eingeschlagen
wird, in das Substrat eingeschlagen. Der Stoß auf dem Kopf der Befestigungseinrichtung
bewirkt, dass sich die Beine der Befestigungseinrichtung während des
Einschlagens ausbreiten. Eine galvanisierte Beschichtung erhöht den Ausziehwiderstand
der Befestigungseinrichtung. Falls die Betondichte die Druckfestigkeit
der Beine der Befestigungseinrichtung übersteigt, kann sich die Befestigungseinrichtung
eventuell nicht öffnen
oder zusammengedrückt
werden.
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Bestehende
Platten sind aus einem starren Werkstoff mit Verstärkungsringen
oder -prägungen hergestellt,
um zusätzliche
Festigkeit zu schaffen. Die Verstärkungsringe erzeugen einen
Auftriebswiderstand, wenn die Substratisolierung, die Grundschicht
oder die Membran durch positiven und/oder negativen Druck vertikal
gehoben werden. Die Ringe werden wegen des zentralen Befestigungspunkts
der Befestigungseinrichtung benötigt.
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In
den US-Patenten Nr. 3.710.672, 4.031.802 und 3.466.967 sind so genannte
Hallock-Befestigungseinrichtungen beschrieben. Diese beschreiben
Hohlblech- und Keilblechnägel,
die für Dachabdeckungsanwendungen,
wie sie oben beschrieben wurden, nützlich sind. Die Befestigungseinrichtungen
weisen etwas, das als eine Druckausübungsplatte bezeichnet wird,
sowie einen vorstehenden Nagelabschnitt oder Nagelschaft, der mittig in
Bezug auf die Druckausübungsplatte
nach unten hängt,
auf. Wie in dem US-Patent Nr. 3.466.967 gezeigt ist, breitet sich
der keilförmige
Nagelschaftabschnitt radial aus, während er in das Substrat geschlagen
wird, wobei er den Ausziehwiderstand erhöht.
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In
dem US-Patent Nr. 4.627.207 an Young u. a. ist eine verbesserte
Befestigungseinrichtung beschrieben. Der Durchmesser der Druckausübungsplatte
ist gegenüber
den früheren
Befestigungseinrichtungen vergrößert und
ein zentrales Loch ist für das
Einfügen
der Befestigungseinrichtung verstärkt. Es sind Löcher in
die Druckausübungsplatte
geprägt, um
den Asphaltfluss um die Druckausübungsplatte und
die Grundschicht zu erleichtern, so dass der Bruchwiderstand erhöht wird.
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Diese
Befestigungseinrichtungen wurden entwickelt, um eine glasfaserverstärkte oder
eine organische Grundschicht an dem Substrat zu befestigen, worüber mehrere
Schichten Dachpappe, die mit Bitumen imprägniert ist, und Asphalt oder
Kohlenteerpech aufgebracht werden. Die Befestigungseinrichtung hält eine
relativ brüchige
Grundschicht an ihrem Platz, während
zusätzliche
Schichten und Bitumen aufgebracht werden, so dass das Gewicht und die
Steifigkeit des Dachsystems erhöht
werden.
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Jüngere Betonabdeckungssysteme
enthalten Luft, die zellulare Strukturen erzeugt, die eine verringerte
Dicke besitzen und kürzere
Befestigungseinrichtungen (z. B. 1,2 Zoll, 30 mm) verwenden. Diese Befestigungseinrichtungen
erzielen außerdem
eine erhöhte
Druckfestigkeit. Allerdings verhärten
diese letzteren Abdeckungssysteme über die Zeit, was eine erneute
Dachabdeckung schwierig macht, da der Werkstoff brüchiger wird,
während
er altert. Die für
die Montage und das Einfügen
der Befestigungseinrichtungen erforderlichen Hammerschläge neigen dazu,
den Leichtbeton aufzubrechen. Zusätzlich erzeugt die Verwendung
mit dem Hammer einzuschlagender Befestigungseinrichtungen in Substraten
hoher Dichte ungleiche Ergebnisse. Die Beine der Befestigungseinrichtung
können
sich biegen, sich nicht richtig öffnen
oder der Leichtwerkstoff kann an der Außenseite die Beine der Befestigungseinrichtung zerbröckeln, wobei
der Ausziehwiderstand der Befestigungseinrichtung deutlich verringert
wird.
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Grundschicht-Befestigungseinrichtungen weisen
herkömmlich
stark veränderliche
Ausziehwiderstände
auf. Dies ist auf Veränderungen
im Abdeckungswerkstoff und sich unterscheidende Anwendungsverfahren
zurückzuführen. Die
Veränderlichkeit
des zellularen Leichtbetons ist größer als die des Leichtbetons
auf der Grundlage von Zuschlägen. Diese
Veränderlichkeit
vergrößert die
Schwierigkeit beim Testen von Dachbaueinheiten auf den Windauftriebswiderstand,
da ein niedriger Ausziehwiderstand einiger Befestigungseinrichtungen
zu einem vorzeitigen Versagen eines Probedachs führen kann.
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Über die
letzten Jahre hat sich die Anzahl von Dachsystemtypen vergrößert, wobei
diese zu leichter zu verwendenden Einzelschichtsystemen mit wenig
oder keinem Oberflächenzuschlag
tendieren. Diese leichteren Systeme sind größeren Windauftriebsdrücken unterworfen,
die eine größere Abhängigkeit
von der mechanischen Befestigung des Werkstoffs an der Dachabdeckung
erzeugen.
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Die
Erfinder erkennen, dass die leichteren Systeme die Bewegung der
Membran, die durch die Befestigungseinrichtungen an der Abdeckung
befestigt ist, und folglich die Belastungseigenschaften an den Befestigungseinrichtungen
verändert
haben. Zusammengesetzte Dachbaueinheiten sind schwer und starr,
so dass die Belastung der Befestigungseinrichtung in erster Linie
senkrecht erfolgt. Die Erfinder erkennen, dass die leichteren Dachbaueinheiten
dazu neigen, sich in Wellenbewegungen zu bewegen, die Schräglasten
an der Befestigungseinrichtung erzeugen. Dies wiederum erzeugt einen
Zerreißzustand
an den Rändern
der Druckausübungsplatte.
Das US-Patent Nr. 4.627.207 schafft eine verbesserte Auflagefläche und
eine verbesserte Asphaltgrenzfläche,
die dazu tendiert, die Verbindung der Membran mit dem Substrat zu
verstärken.
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Allerdings
verwenden andere Dachsysteme keinen Asphalt oder Kohlenteer als
einen Kleb- und Sperrstoff. Einige neuere Membranen werden aufgebracht,
indem die Unterseite mit einem Brenner geschmolzen wird, um die
Membran an ihren Platz zu heften.
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Die
Größe der Hallock-Befestigungseinrichtung
erfordert typisch ein relativ großes Loch in der Grundschicht,
das eine Schwachstelle in der Grundschicht erzeugt, die beim Auftreten
eines Auftriebsdrucks leicht zerrissen wird. Das Patent 4.627.207 versucht
auf dieses Problem einzugehen, indem es ermöglicht, dass Asphalt unter
und um die Druckausübungsplatte
gelangt.
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Unlängst sind
runde und rechteckige Druckausübungsplatten
mit Gewindebefestigungseinrichtungen oder mit anderen Befestigungseinrichtungen für die Befestigung
an dichteren Substraten wie etwa Stahl, Holz und Beton verwendet
worden. Die Druckausübungsplatten
werden durch die Mitte hindurch befestigt und sind relativ flach.
Siehe z. B. die US-Patente Nr. 4.574.551 und 4.763.456 an Giannuzzi.
Diese funktionieren gut mit Normstahl 24–26, ohne dass die Notwendigkeit
besteht, dass Asphalt die Druckausübungsplatte umgibt, um einen
zusätzlichen
Halt zu schaffen.
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Nachfolgende
Fortschritte umfassen das Befestigen warmausgehärteter oder thermoplastischer Werkstoffe
mit Gewindeschäften,
um in das Substrat einzudringen. Diese Befestigungseinrichtungen
sind empfindlich in Bezug auf den Substrattyp und erfordern verschiedene
Typen und Größen von
Pilotlöchern,
um die Leistung zu steigern. Die Motagezeit wird vergrößert, da
ein Tiefensensor verwendet wird, um das Drehmoment zu steuern, so
dass ein mögliches
Herausziehen der Befestigungseinrichtung eingeschränkt wird.
Zusätzlich
können
Substrate hoher Dichte die Gewinde oder die Spitze der Befestigungseinrichtung
abbrechen oder beschädigen.
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Andere
Befestigungseinrichtungen enthalten Stahlzacken, die durch den Mittelschaft
der Befestigungseinrichtungen gedrückt werden und Fischhaken bilden,
die den Ausziehwiderstand der Befestigungseinrichtung vergrößern. Diese
Befestigungseinrichtung erfordert ein spezielles Montagewerkzeug.
Die mittige Montage erzeugt eine Schwachstelle bezüglich des
Ausziehwiderstands der Befestigungseinrichtung, wenn sie Schräglasten
unterworfen wird. Die nahe beieinander liegenden Fischhaken können das
Substrat aufbrechen, so dass ein verringerter Ausziehwiderstand
erzeugt wird. Außerdem erzeugen
die Fischhaken Spannungsbrüche
in dem Substrat, die den Ausziehwiderstand auch beim Auftreten einer
dynamischen Last verringern.
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Bestimmte
Nägel des
Standes der Technik verwenden einen Nagel, der in die Mittelöffnung einer Röhre passt.
Diese Konstruktion beschränkt
den Durchmesser des Nagels auf einen relativ kleinen Wert, der an
die Mittelöffnung
der Röhre
angepasst wird. Die Größenbeschränkung und
die Härtegrenze des
Nagels schränken
seine Funktion als eine Befestigungseinrichtung ein.
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Die
Erfinder erkennen einen Bedarf an einer Dachabdeckungs-Befestigungseinrichtung,
die einen vergrößerten Ausziehwiderstand
bezüglich
zementartiger Leichtsubstrate in Reaktion auf Schräglasten erzielt,
wobei sie eine gleich bleibende Festigkeit der Befestigung ungeachtet
der damit verbundenen Substratparameter erzielt.
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Eine
Befestigungseinrichtung für
die Befestigung an einem Substratwerkstoff gemäß der vorliegenden Erfindung
ist durch die Merkmale von Anspruch 1 definiert. Die distalen Enden
dringen in den Substratwerkstoff ein. Die Elemente werden mit den proximalen
Enden an der Druckausübungsplatte
befestigt und hängen
hiervon nach unten, wobei sie in einer von der Druckausübungsplatte
wegweisenden Richtung und vorzugsweise auf einer rotationssymmetrischen
konischen Oberfläche
relativ zueinander auseinander laufen. Die Elemente sind außerdem vorzugsweise
relativ zu einer senkrechten Mittelachse symmetrisch ausgerichtet.
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In
einer Ausführungsform
besitzen die gegenüberliegenden
breiten Oberflächen
der Druckausübungsplatte
wenigstens einen Umfang, der eine erste Fläche begrenzt, wobei die Elemente
bis zu der Grenze eines Bereichs, der sich über den wenigstens einen Umfang
hinaus erstreckt, vorstehen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
sind die Elemente in Bezug auf die breiten Oberflächen der Druckausübungsplatte
unter einem Winkel geneigt, der kleiner als 90° ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weist die Druckausübungsplatte
einen sich radial nach außen erstreckenden
ringförmigen
Flansch auf, der sich neben den Elementen befindet und radial auswärts und nach
oben in einer Richtung weg von den nebeneinander liegenden Elementen
gebördelt
ist.
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In
einer nochmals weiteren Ausführungsform definiert
die Druckausübungsplatte
eine zu ihr senkrechte Mittelachse, wobei die Befestigungseinrichtung
wenigstens drei der Elemente umfasst, die im Wesentlichen gleichmäßig beabstandet
sind, wobei sich ihre Längsachsen
im Wesentlichen bei der Mittelachse schneiden.
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IN DER ZEICHNUNG
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ist 1 eine Draufsicht einer
Befestigungseinrichtung, die gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung an einem Substrat montiert ist;
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sind 1a, 1b und 1c Draufsichten
verschiedener Kopfausführungen,
die mit der Befestigungseinrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet
werden;
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ist 2 eine Seitenaufriss-Schnittansicht der
Befestigungseinrichtung von 1 längs der
Linien 2–2;
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ist 3 eine Schnittansicht durch
die Druckausübungsplatte
von 1 längs der
Linien 3–3;
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sind 3a, 3b, 3c, 3d und 3e verschiedene Formen der Spitzen der
Eindringelemente der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei die 3a, 3c und 3e Draufsichten sind und die 3b und 3d Teilseitenaufrissansichten sind;
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sind 3f und 3g Querschnittsansichten alternativer
Ausführungsformen
der Eindringelemente von 1;
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ist 4 eine Seitenaufriss-Schnittansicht ähnlich der
Ansicht von 2 zur Veranschaulichung bestimmter
Prinzipien der vorliegenden Erfindung; und
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sind 5 und 6 Draufsichten verschiedener Druckausübungsplatten gemäß weiterer
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.
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In 1 ist die Befestigungseinrichtung 2 an einem
Substrat 4, z. B. einem zementartigen Dachabdeckungswerkstoff
wie etwa Leichtbeton oder einer zementartigen Holzfaser-Dachabdeckung,
befestigt. Das Substrat 4 kann außerdem eine Oberflächenschicht
eines Membranwerkstoffs (nicht gezeigt) aufweisen, der an einem
zementartigen Substrat wie etwa dem Substrat 4 befestigt
werden soll.
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Die
Vorrichtung 2 umfasst eine Druckausübungsplatte 6 und
eine ringförmige
Anordnung länglicher
Schaft- oder Zackenelemente 8, 8', die das Sperrsubstrat durchdringen.
Die Platte 6, 3,
ist vorzugsweise eine kreisförmige
Scheibe, kann aber andere Formen aufweisen, wie beispielsweise in
den 5 und 6 gezeigt ist. Die Platte 6 ist
im Allgemeinen planar mit gegenüberliegenden
breiten Oberflächen
und weist eine ringförmige
nach oben stehende Verstärkungsrippe 10 und
einen angrenzenden ringförmigen
Verstärkungskanal 12 auf.
Die Rippe 10 liegt bezüglich
des Kanals 12 radial nach außen hin, wobei sie an den Umfangsrand 14 der
Platte 6 angrenzt. Die Platte 6 ist von gleichmäßiger Dicke
und kann aus gestanztem Stahl einer Dicke von etwa 0,019–0,029 Zoll
(0,5–0,8
mm) mit einer galvanisierten Zinkbeschichtung bestehen. Die Platte
kann ferner als bearbeiteter thermoplastischer Werkstoff, z. B.
Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, oder Nylon, mit einer Dicke
von vorzugsweise 0,019–0,187 Zoll
(0,5–5
mm) geformt sein. Der planare zentrale Bereich 18 der Platte
bildet gegenüberliegende
breite Oberflächen.
Alternativ kann die Platte 6 aus rostfreiem Stahl oder
anderen Werkstoffen bestehen. Die Rippe 10 und der Kanal 12 werden
durch ununterbrochene Krümmungen
gebildet, die im Profil allgemein eine S-Form bilden. Die Rippe 10 und
der Kanal 12 liegen in dem äußeren Umfangsbereich der Platte 6 in
der Nähe
des äußeren Umfangs,
der von dem Umfangsrand 14 gebildet wird.
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Die
Rippe
10,
3,
weist eine Seitenwand
16 auf, die sich in einem Winkel ⎕,
vorzugsweise etwa 30°,
zu der Ebene des zentralen Bereichs
18 der Platte
6 befindet.
Diese Seitenwand
16 erstreckt sich in den Kanal
12 und
bildet ebenso eine Seite des Kanals. Die Wand
16 bildet
den Komplementärwinkel
2, der Neigung der davon
herunter hängenden Elemente
8,
8'. Der Winkel
beträgt somit
vorzugsweise etwa 60° zu
der Ebene des zentralen Bereichs
18 der Platte
6.
Die Wand
16 kann für
die Aufnahme jedes der Elemente
8 eine Öffnung (nicht gezeigt) aufweisen.
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Von
der Rippe 10 radial nach außen hin befindet sich ein kreisförmiger Flansch 20.
Der Flansch 20 ist in einem Winkel B, z. B. etwa 5–10°, leicht
nach oben gekippt. Dieser Aufwärtskippwinkel
minimiert die Möglichkeit,
dass der Flansch 20 während
der Montage in das Dachabdeckungs-Werkstoffsubstrat 4 einschneidet.
Die Platte 6 weist eine zentrale kreisförmige Öffnung 22 auf und
definiert eine senkrechte Achse 23, 2.
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Es
gibt drei längliche
vorzugsweise völlig gleiche
Zackenelemente 8, 8', 2. Es wird repräsentativ
das Zackenelement 8' beschrieben.
Das Element 8' umfasst
einen kreisförmigen
zylindrischen Schaft 24 und einen Kopf 26. Das
Element 8' beträgt in der
Länge etwa
1 bis 3 Zoll (2,5–7,5
cm) und im Durchmesser 0,092 bis 0,175 Zoll
(2–4,5
mm), wenn es ein kreisförmiger
Zylinder gemäß einer
gegebenen Realisierung ist und einen Kopf 26 umfasst. Das Element 8' weist vorzugsweise
eine spitz zulaufende Kegelspitze 28 auf. Der Kopf 26 ist
vorzugsweise eine kreisförmige
zylindrische Scheibe, kann jedoch andere Formen aufweisen. Die 1a, 1b und 1c veranschaulichen
z. B. verschiedene Kopfformen.
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Der
Kopf 26a in 1a ist
halbmondförmig, d.
h. in der Draufsicht halbkreisförmig.
Der Kopf 26b in 1b ist
in der Draufsicht rechtwinklig und der Kopf 26c in 1c ist oval. Es können außerdem noch
andere Kopfformen verwendet werden. Das Element 8' ist vorzugsweise
aus Stahl und beträgt
im Durchmesser etwa 0,045 bis 0,18 Zoll (1,14–4,57 mm), wobei es jedoch
ebenso aus thermoplastischen oder anderen Werkstoffen sein kann.
Der Kopf 26 ist vorzugsweise fest verbunden und aus einem
Stück mit
dem Schaft 25. Der Kopf und der Schaft werden als eine
Einheit geformt, falls sie aus Kunststoff sind, oder als eine Einheit
gebildet, falls sie aus Stahl sind. Alternativ kann der Kopf in
bestimmten Realisierungen weggelassen werden, indem der Schaft durch Schweißen, Kleben
usw. direkt an die Platte 6 befestigt wird, wie es für eine gegebene
Realisierung geeignet ist, oder er braucht nicht direkt an der Platte 6 befestigt
zu werden. Ferner müssen
die Elemente 8, 8' nicht
an der Platte befestigt werden, um damit eine einheitliche Befestigungseinrichtung
als eine separate Baueinheit zu bilden, sondern können während der Montage
der Befestigungseinrichtung an einem Substrat an der Platte befestigt
werden, wie es gemäß einer
gegebenen Realisierung erwünscht
ist.
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Wie
in 2 gezeigt ist, liegt
der Kopf an der Wand 16 (3)
an, so dass sich der Schaft unter einem Winkel α erstreckt. Jeder Schaft der
Elemente 8, 8' verläuft vorzugsweise
unter dem Winkel α,
der durch den Winkel Y der Wand 16 der Rippe 10 bestimmt
ist. Während
der Winkel α vorzugsweise
60° beträgt, sind
andere Werte in Übereinstimmung
mit einer gegebenen Realisierung möglich, z. B. 20°–75°.
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Die
Länge des
Schafts ist wichtig. In 4 sind
die Schäfte 24 in
einer kegelförmigen
Anordnung angeordnet. Die Spitzen 28 liegen auf einem Kreis
des Durchmessers d'.
Die Platte 6 besitzt ein Durchmesser d".
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Wie
in den 1, 2 und 4 zu erkennen ist, erstreckt sich ein
Hauptabschnitt der Schaftelemente 8, 8' über die
begrenzte Fläche
der Platte 6 (Durchmesser d") hinaus über den durch den Rand 14 definierten
ringförmigen
Umfang der Platte 6 hinaus. In 4 kann der Durchmesser d' z. B. etwa 150 %
des Durchmessers d" betragen.
Es kann gezeigt werden, dass der Ausziehwiderstand der Befestigungseinrichtung
durch den Durchmesser d definiert ist, der durch den von den Ausziehbeanspruchungslinien 30 der
Befestigungseinrichtung in dem Substrat gebildeten Ausziehbeanspruchungsbereich
bestimmt ist. In Beton oder in zementartigen Werkstoffen werden Verankerungen
durch einen Betonkern oder einen Kern eines anderen Substratwerkstoffs
getragen, der durch ein Vielfaches des Durchmessers d' der Befestigungseinrichtung
bemessen ist.
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Je
nach der Festigkeit der Verankerungsstelle kann die Art des Versagens
des Substrats und der Befestigungseinrichtung ein Durchbiegen der
Befestigungspunkte, ein Ausziehen der Befestigungspunkte oder ein
Zerbrechen eines großen
Kerns des Substratwerkstoffs sein. Die Arten des Versagens unterscheiden
sich für
verschiedene Leichtbetonmischungen, da sich ihre Druckfestigkeit
von 100 psi bis 600 psi (0,7–4,1
N/mm2) unterscheiden kann. Die Befestigungseinrichtung 2 kann
sich an einen noch breiteren Druckfestigkeitsbereich anpassen. Die
Werkstoffe höherer
Dichte und die brüchigen
zellularen Werkstoffe versagen durch einen Kernbruch. Der Ausziehwiderstand
der Befestigungseinheit 2 kann vergrößert werden, indem der Befestigungsdurchmesser
d', 4, durch Ändern des Wertes des Winkels α vergrößert wird
und/oder indem ein flacherer Befestigungsschaft verwendet wird,
wie er in den 3f und 3g veranschaulicht ist, und/oder
indem der Durchmesser d' durch
Vergrößern der
Schaftlängen
vergrößert wird.
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Die
Befestigungseinrichtung schafft eine erhöhte Vielzahl von Bruchwerten
des Substrats, die den Ausziehwiderstandswerten entsprechen, wie
sie durch die Industrienorm FM 1–48, Loss Prevention Data Sheet,
bestimmt sind. Die Befestigungseinrichtungen des Standes der Technik,
besonders die Hallock- und die Nagelbefestigungseinrichtungen, wie sie
in dem einleitenden Abschnitt beschrieben sind, sind in dieser Hinsicht
in der vielseitigen Verwendbarkeit eingeschränkt.
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Auf
Grund des relativ breiten Bereichs des Durchmessers d des Ausziehwiderstands
(4) erzielt die vorliegende
Erfindung einen deutlichen Fortschritt auf dem Gebiet der Befestigung
von Grundschichten an Leichtbeton. Die Befestigungseinrichtung 2 erzielt
einen vergrößerten Auftriebswiderstand und
eine größere Haltbarkeit
an jedem Befestigungspunkt bei einer Vielzahl von Grundschichten.
Die hier beschriebene Dreipunktbefestigung, bei der die Elemente 8, 8' auf einer rotationssymmetrischen
konischen Oberfläche
liegen, verringert das normalerweise bei Einzelpunkt-Befestigungsvorrichtungen
in der Mitte der Druckausübungsplatte
stattfindende Zerbrechen des Leichtbetons, wodurch der Ausziehwiderstand
vergrößert wird.
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Die
Dreipunktbefestigung nahe des Randes 14 der Druckausübungsplatte 6 minimiert
das Vermögen
einer Schrägbelastung,
die Befestigungseinrichtung durch Hebelwirkung herauszuziehen. Sollte
ein einzelnes Schaftzackenelement 8 ausfallen, verbleiben
zwei andere Befestigungs-Schaftzackenelemente, um die Befestigungseinrichtung
an dem Substrat zu halten. Das Ausziehen der vollständigen Befestigungseinrichtung
erfordert den Ausfall aller drei Befestigungspunkte. Dies verringert
die Probleme im Zusammenhang mit den anderen Befestigungsanordnungen,
wie sie oben in dem einleitenden Abschnitt beschriebenen sind.
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Die
Befestigungspunktschäfte
können
in der Länge
so verändert
werden, dass sie sich vorhandenen Dächern oder einer neuen Isolierung
anpassen. Die Befestigungseinrichtung 2 funktioniert gut
in Substraten sowohl niedriger als auch hoher Dichte, wobei die
Anwendung in Substraten niedriger und hoher Dichte in gleicher Weise
einsetzbar ist. Die Befestigungspunkte der Schaftsondenelemente
sind mit einer Härte
und einem Durchmesser d' versehen,
um die Festigkeit für
die Anwendung in Substraten höherer
Dichte zu vergrößern.
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Wegen
des vergrößerten Ausziehwiderstands
kann mit der Befestigungseinrichtung 2 eine größere Anzahl
verschiedener Dachkonfigurationen in Leichtbeton montiert werden.
Es kann gezeigt werden, dass der Ausziehwiderstand einer Befestigungseinrichtung 2 in
neuen und gealterten Zuschlagsubstraten bzw. zellularen Leichtsubstraten gleich
bleibend 30–50
% in neuen zellularen Substraten größer ist und 30–70 % in
gealterten zellularen Substraten größer ist als bei Befestigungseinrichtungen
des Standes der Technik.
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Auf
Grund der mehreren Befestigungspunkte nahe des Umfangs der Druckausübungsplatte
brauchen die Elemente 8, 8' der Befestigungseinrichtung 2 der
vorliegenden Erfindung nicht so hart zu sein wie die Befestigungseinrichtungen
des Standes der Technik. Die Befestigungspunkte beschränken die Beschädigung des
Grundwerkstoffs auf Grund der relativ kleinen Löcher, die erzeugt werden. Die
Köpfe sind bündig oder
ragen einen minimalen Betrag über der
Rippe 10 hervor, wenn sie an der Druckausübungsplatte 6 befestigt
sind. Alternativ kann die Platte 6 mit Widerhaken (nicht
gezeigt) hergestellt sein, um die Festigkeit der Grundschichtbefestigung
zu erhöhen.
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Die
Befestigungseinrichtung 2 vermindert somit den Bedarf an
einer großen
Anzahl von Befestigungseinrichtungen durch einen vergrößerten Ausziehwiderstand
und verringert die Beschädigung
an dem Substrat. Mit der Befestigungseinrichtung 2 kann
eine Isolierung mit einer Dicke von 1,5 Zoll (38,1 mm) an Dachabdeckungssubstraten
befestigt werden.
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Viele
neuere Dachabdeckungssysteme verwenden keinen Asphalt, wobei es
somit keinen Asphalt gibt, der um und in die Platte 6 fließt. Die
Platte 6 wird so flach wie möglich hergestellt, so dass
eine gute Haftungsoberfläche
zu dem Substrat geschaffen wird, wobei aber ihr Außenrand
wegen seiner Bördelung
nach oben die Grundschicht nicht schneidet. Die Platte 6 wird
dünn hergestellt,
ist aber wegen der mehreren Befestigungspunkte am Umfang der Platte 6 starr.
Die dünne
Platte 6 schafft Flexibilität am Außenrand 14, der sich
biegt, wenn er mit einem Auftriebsdruck beaufschlagt wird. Die flache
Oberfläche
schafft eine gute Haftungsoberfläche
für Klebstoffe,
um die Platte 6 mit dem Substrat 4 zu verbinden.
Die Plattenoberfläche
kann ferner mit Beschichtungen oder Deckanstrichen verarbeitet werden,
um die Haftung an dem Substrat zu verbessern.
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Die
gemäß der vorliegenden
Erfindung konstruierte Vorrichtung 2 der Befestigungseinrichtung kann
eine dünne
Druckausübungsplatte
mit einer kleinen oder keiner Verstärkung verwenden. Die drei Elemente 8, 8' sind von der
Mitte beabstandet angeordnet, wobei sie einen ausgedehnten Befestigungsbereich
schaffen, wie er durch den Durchmesser d, 4, gezeigt ist. Die Nachgiebigkeit der
Druckausübungsplatte
hilft bei der Bruchminimierung hiervon. Der Durchmesser und die
Dicke der Platte 6 werden auf die Werte gemäß einer
gegebenen Befestigungsimplementierung eingestellt.
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Die
Elemente 8 werden vorzugsweise aus Draht in einem Kaltumformer
oder einer Nagelmaschine hergestellt, wobei sie mit einer relativ
dicken geschmolzenen Galvanisierungsschicht ummantelt werden. Die
Beschichtung erzielt eine chemische Bindung mit dem Leichtbeton.
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In
den 3a–3e sind verschiedene Schaftzackenelement-Spitzen
gezeigt, die gemäß einer
gegebenen Realisierung verwendet werden können. Die 3a zeigt eine an einem zylindrischen
Schaft verwendete flache kreisförmige
Spitze. Die 3b veranschaulicht
eine abgeschrägte
spitz zulaufende Kegelspitze. Die 3c zeigt
einen Schaft mit einer flachen Spitze, der im Querschnitt dreieckig
ist. Die 3d zeigt eine
halbkugelförmige
Spitze für
einen zylindrischen Schaft. Die 3e zeigt
einen rechtwinkligen oder quadratischen Schaft mit einer flachen
Spitze im Querschnitt. Die 3f und 3g zeigen einen W-förmigen Schaft 8 und
einen V-förmigen Schaft
für ein
Element 8, die jeweils einen flachen Lagerwerkstoff umfassen.
Die 5 zeigt eine ovale Druckausübungsplatte 6a und
die 6 zeigt eine quadratische
Platte 6b.
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Die
Vorrichtung 2 kann Befestigungselemente wie etwa die Elemente 8, 8' einer beliebigen
Dicke und mit irgendeinem Überzug
oder irgendeiner Beschichtung verwenden. Während der Montage erfolgt eine
minimale Verformung oder ein minimaler Abrieb, die die Korrosionsbeständigkeit
der Beschichtung beeinträchtigen.
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Die
Vorrichtung 2 dringt mit einem einzigen Schlag in eine
Abdeckung ein, was die Möglichkeit für einen
Bruch der Abdeckung verringert. Der Eintritt jedes der Elemente 8, 8' in die Abdeckung
erfolgt linear unter einem Winkel α, wobei das Auftreten einer Abdeckungsbeschädigung während des
Einführens weiter
minimiert wird.
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Die
Befestigungseinrichtung der vorliegenden Erfindung kann mit Leichtbeton,
der zellular ist, Beton mit Zuschlag oder neuen Mischformen, Oriented
Strand Board, Sperrholz, Kunststoff, Strukturbeton niedriger Dichte
und zementartigen Fasern wie etwa Tektum und Gips verwendet werden.
Die Länge der
Schäfte 8 wird
eingestellt, um an verschiedene unterschiedliche Werkstoffe über der
Substratabdeckung und an die Abdeckungsdicke anzupassen.
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Die
Schäfte
können
durch vorgeformte Löcher
in der Druckausübungsplatte
oder direkt durch den Werkstoff der Druckausübungsplatte montiert werden.
Mit einer Druckluftnagelvorrichtung oder einer federbetriebenen
Nagelvorrichtung kann bewirkt werden, dass die Elemente 8 in
die Platte 6 eindringen. Die Elemente 8 der Befestigungseinrichtung 2 können gleichzeitig
oder einzeln montiert werden. Die zentrale Öffnung 22 der Platte 6 kann
zur Ausrichtung eines Einzel- oder Mehrfachnaglers verwendet werden.
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Die
zentrale Öffnung 22 ermöglicht außerdem,
dass Asphalt in und unter die Platte 6 fließt. Die Schaftsondenelemente 8 der
Befestigungseinrichtung können
einzeln oder auf eine verbundene Art und Weise mit einem Mehrfachnagler
montiert werden. Bei der Verwendung eines Mehrfachnaglers setzen
drei kleine Druckluftkolben die Elemente 8 gleichzeitig.
Ein Mehrfachnagler weist ein Ausrichtungsloch sowie mehrere Kolben
auf, die unter einem vorbestimmten Winkel und an einem Kompressionspunkt
angebracht sind.
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Ein
Einzelnagler kann mit einer Schuhbefestigung, die den Nagler auf
die zentrale Öffnung 22 der Platte 6 ausrichtet,
verwendet werden. Diese gewährleistet,
dass die Schaftsondenelemente 8 gleich weit voneinander
entfernt und symmetrisch zueinander eingesetzt werden. Ein manuelles
Einfügen
der Befestigungseinrichtung wird nicht empfohlen, um eine ungleichmäßige Montage
auszuschließen.
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Ein
alternatives Verfahren zum Befestigen der Platte mit den Elementen 8, 8' an der Abdeckung besteht
darin, einen Schuh (nicht gezeigt) an einem Einfügewerkzeug (nicht gezeigt)
zu befestigen. Der Schuh ist keilförmig, z. B. konisch oder pyramidenförmig, mit
einer geneigten Seitenwand geformt. Die Wand kann einen Kanal für jedes
Element 8 aufweisen, so dass das Element während des
Einführens geführt wird.
Der Nagel wird aus dem Werkzeug senkrecht zu der Ebene des Bereichs 18 der
Platte 6 ausgestoßen,
wobei er die geneigte Seitenwand des Schuhs trifft, die das Zackenelement 8 unter
dem gewünschten
Winkel ablenkt. Dies bewirkt, dass die Elemente 8, 8' die Platte 6 durchschlagen
und in dem Kanal 12 der Platte 6 sitzen.
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Eine
leichte Normstahlabdeckung kann als ein Gusstiegel für den Leichtbetonguss
verwendet werden. Eine angetriebene Pistole montiert die Verankerungsschäfte durch
die Stahlabdeckung, so dass eine zusätzliche Befestigung erzielt
wird.
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Bei
der Randbefestigung werden zwei oder drei Befestigungspunkte (Schäfte 8)
für eine
optimale Leistung positioniert. Durch das Positionieren zweier der
Befestigungspunkte der Schäfte
der Elemente 8, 8',
die etwas senkrecht zu einer Fuge ausgerichtet sind, wird ein erhöhter Widerstand
gegen Schräglasten
erzielt.
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Dem
Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet fallen verschiedene Änderungen
an den offenbarten Ausführungsformen
ein, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Die hier gegebene Beschreibung dient zur Erläuterung und nicht zur Einschränkung. Der
Umfang der Erfindung soll wie in den beigefügten Ansprüchen definiert sein.
