NO177801B

NO177801B - Mounting brackets for flexible mounting of natural stone elements to vertical walls

Info

Publication number: NO177801B
Application number: NO931399A
Authority: NO
Inventors: Joergen Gether; Harald Gether
Original assignee: Joergen Gether; Harald Gether
Priority date: 1993-04-16
Filing date: 1993-04-16
Publication date: 1995-08-14
Also published as: DK0695388T3; NO177801C; AU6583494A; DE69416511D1; NO931399L; NO931399D0; DE69416511T2; EP0695388A1; WO1994024388A1; EP0695388B1

Description

Oppfinnelsen angår et monteringsbeslag for fleksibel innfesting av elementer av naturstein og liknende materialer på vertikale, eller tilnærmet vertikale vegger. The invention relates to a mounting bracket for flexible fixing of elements of natural stone and similar materials on vertical or nearly vertical walls.

Bruk av naturstein i form av sagede plater som forblending av underliggende bygningskonstruksjoner får stadig økende anvendelse. I stedet for at steinen selv utgjør det bærende element, bæres platene av den bakenforliggende konstruksjon. Innfesting av platene byr på tekniske utfordringer som fordyrer bruken av naturstein. Således gir Lewis ("Stone Anchorage Design. An Installers Perspective", Dimensional Stone Magazine, April 1992) en bredere oversikt over forhold knyttet til innfesting av naturstein-elementer, og påpeker spesielt at naturlig lokal variasjon i steinens egenskaper stiller særlige krav til fagkunnskap ved montering, for at steinens holdfasthetsmarginer i festepunktene ikke overskrides ved vindbelastning eller annen påkjenning. Det vil skje dersom festebeslagene konsentrerer krefter mot steinen, og er et av problemene som løses ved utførelse av oppfinnelsen. Det utgjør et vesentlig bidrag til at montering blir enklere og ikke lenger krever spesialkunnskap. The use of natural stone in the form of sawn slabs as a cladding for underlying building constructions is increasingly being used. Instead of the stone itself being the load-bearing element, the slabs are supported by the underlying structure. Fixing the plates presents technical challenges that make the use of natural stone more expensive. Thus, Lewis ("Stone Anchorage Design. An Installers Perspective", Dimensional Stone Magazine, April 1992) provides a broader overview of conditions related to the fixing of natural stone elements, and points out in particular that natural local variation in the stone's properties places special demands on specialist knowledge when installation, so that the stone's holding strength margins in the attachment points are not exceeded by wind load or other stress. This will happen if the fastening fittings concentrate forces against the stone, and is one of the problems solved by carrying out the invention. It makes a significant contribution to making assembly easier and no longer requiring specialist knowledge.

Forskjellige metoder for innfesting av fasadekledning av naturstein er kjent. Different methods for attaching facade cladding made of natural stone are known.

En rekke festeinnretninger er omtalt i patentlitteraturen (blant annet patentsøknad No-920925, No B-127158, No B-151823, DK 122137, DE B2-2150359, EP Al 0288326, og US 5138809 (tilsv. No B-176581). Kjente løs-ninger i enkel, fast utførelse er tidkrevende ved montering på grunn av strenge toleranser for plassering av festebeslag. Flere typer løsninger er kjent hvor innfestingen består av to eller flere deler, og hvor justering kan skje ved at en del kan innstilles under monteringen i forhold til en annen del som festes i underlaget. Slike beslag blir for-holdvis kostbare i produksjon. Alle kjente utførelser vil konsentrere krefter mot festepunktene i steinen ved setninger i grunnen eller deformasjoner i det bærende underlaget, med resultat at steinen brytes i stykker i festepunktene. A number of fastening devices are mentioned in the patent literature (among others patent application No-920925, No B-127158, No B-151823, DK 122137, DE B2-2150359, EP Al 0288326, and US 5138809 (corresponding to No B-176581). Known solutions in a simple, fixed design are time-consuming during assembly due to strict tolerances for the placement of fastening fittings. Several types of solutions are known where the fastening consists of two or more parts, and where adjustment can take place by adjusting one part during assembly in in relation to another part that is fixed in the substrate. Such fittings are relatively expensive to produce. All known designs will concentrate forces against the fixing points in the stone due to settlements in the ground or deformations in the supporting substrate, with the result that the stone breaks into pieces at the fixing points .

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe et monteringsbeslag hvor de ovennevnte ulemper unngås. Alle disse hensikter oppnås ved et monteringsbeslag i henhold til den innledningsvis nevnte art, som er kjennetegnet ved de trekk og fordeler som fremgår av de vedlagte krav. Ved oppfinnelsen er det fremskaffet et monteringsbeslag omfattende fester for fleksible kledninger bestående av elementer av naturstein og liknende materialer for vegger og andre vertikale flater, slik at det dannes en fasade og en beskyttende kledning over underliggende konstruksjon, slik at relativt betydelige setninger i underlaget blir mulig uten å medføre skade, at gjennomgang av lyd minimeres, at ulike mønstre av elementer kan oppnås med én type fester, at elementene kan justeres i forhold til hverandre under monteringen og senere, og at festene kan utføres i ett stykke. The purpose of the invention is to provide a mounting bracket where the above-mentioned disadvantages are avoided. All these purposes are achieved by a mounting fitting according to the type mentioned at the outset, which is characterized by the features and advantages that appear in the attached requirements. The invention has provided a mounting fitting comprising fasteners for flexible cladding consisting of elements of natural stone and similar materials for walls and other vertical surfaces, so that a facade and a protective cladding is formed over the underlying structure, so that relatively significant settlements in the substrate become possible without causing damage, that the passage of sound is minimized, that different patterns of elements can be achieved with one type of fasteners, that the elements can be adjusted in relation to each other during assembly and later, and that the fasteners can be made in one piece.

Festene i følge oppfinnelsen kan monteres på alle typer underlag som gir sikkert feste for skruer, og som kan bære laster på minst 50 kg/m2 i veggens høyde. Oppfinnelsen er spesielt beregnet på underlag som "arbeider" (f.eks treverk), for at slike underlag kan gis fasadekled-ninger av naturstein, og videre på at elementene har standardiserte dimensjoner og er forholdsvis små og lette (typisk under ca 0.15 m2 og ca 10 kg/element). The fasteners according to the invention can be mounted on all types of substrates that provide a secure attachment for screws, and which can carry loads of at least 50 kg/m2 at the height of the wall. The invention is particularly intended for substrates that "work" (e.g. wood), so that such substrates can be given facade cladding of natural stone, and furthermore that the elements have standardized dimensions and are relatively small and light (typically under approx. 0.15 m2 and approx. 10 kg/element).

Innfesting i følge oppfinnelsen skjer ved beslag som består av én enkelt del, som kan produseres effektivt og rimelig, og i homogent materiale for alle deler som utsettes for vann og korrosjon. Beslaget løser på én og samme tid en rekke forskjellige funksjoner: 1. Tillater justering under montering vertikalt, sideveis og inn/ut på samme måte som tidligere løsninger utført i flere deler. Tillater justering ferdig montert sideveis og inn/ut (kfr fig. 3). 2. Holder ferdig montert elementene ut fra underliggende konstruksjon med rom for ventilasjon og plass for skjult ledningsføring og liknende, og unngår at vann kommer i kontakt med underliggende konstruksjon. 3. Tillater ferdig montert at hvert enkelt element innen grenser kan bevege seg uavhengig av øvrige elementer, og derved ta opp setninger og "vandring" i underlaget uten at krefter konsentreres mot elementene. 4. Horisontale bevegelser (inn/ut) for eksempel som følge av vind-påvirkning, tvinges over i vertikale bevegelser ved beslagenes utforming. Derved oppstår en sterkt ulineær f jæringskarakteristikk som hindrer stående svingninger, og vesentlig reduserer fare for mater-ialtretthet og brudd (kfr fig 2). 5. Motvirker overføring av lydsvingninger fra elementene til underliggende konstruksjon, og bidrar til å stoppe gjennomgang av støy. 6. Elementer kan ferdig montert frigjøres enkeltvis for utskifting eller adgang til underliggende konstruksjon. Fastening according to the invention takes place with fittings that consist of a single part, which can be produced efficiently and inexpensively, and in homogeneous material for all parts that are exposed to water and corrosion. The fitting simultaneously solves a number of different functions: 1. Allows adjustment during assembly vertically, laterally and in/out in the same way as previous solutions carried out in several parts. Allows adjustment when fully assembled laterally and in/out (cf. fig. 3). 2. Keeps the elements fully assembled from the underlying structure with room for ventilation and space for hidden wiring and the like, and prevents water from coming into contact with the underlying structure. 3. When fully assembled, allows each individual element within limits to move independently of other elements, thereby taking up settlements and "travelling" in the substrate without forces being concentrated against the elements. 4. Horizontal movements (in/out), for example as a result of wind influence, are forced into vertical movements by the design of the fittings. This results in a strongly non-linear suspension characteristic that prevents vertical oscillations, and significantly reduces the risk of material fatigue and breakage (cf. fig. 2). 5. Counteracts the transmission of sound vibrations from the elements to the underlying construction, and helps to stop the passage of noise. 6. Once assembled, elements can be released individually for replacement or access to the underlying structure.

Elementene holdes ved hjelp av spor i sidene, og er primært tenkt ut-ført i dimensjoner slik at ett og samme beslag tillater montering av elementene vertikalt, over/under, horisontalt og i forbant (kfr fig. 4 og 5). Beslagene kan utføres i alle hensiktsmessige materialer, men primært i rustbestandig eller syrefast stål. Konstruksjonen blir da bestående utelukkende av korrosjonsbestandig materiale, uten noen form for organisk materiale som kan brytes ned. The elements are held with the help of grooves in the sides, and are primarily designed in dimensions so that one and the same fitting allows the elements to be installed vertically, above/below, horizontally and in a joint (cf. fig. 4 and 5). The fittings can be made in all appropriate materials, but primarily in rust-resistant or acid-resistant steel. The construction then consists exclusively of corrosion-resistant material, without any form of organic material that can break down.

Kombinasjonen av egenskaper som beskrevet ovenfor oppnås ved at hvert beslag utformes som en eller f ler skråstilte, nedadrettede fjærseksjoner, hvor hver seksjon enten bærer et overliggende element, eller holder et underliggende på plass. Fig. 1 viser en kombinasjon av to bærende seksjoner og to som holder. Dette tillater individuell justering av alle fire elementer som møtes i et hjørne (kfr fig. 5a), men det er ikke noe i veien for å variere antall seksjoner. Det forutset-tes et forhold mellom bredde, tykkelse og materialegenskaper slik at fjæren bærer tiltenkt last med god margin, men likevel kan bøyes (manu-elt eller med egnet verktøy) slik at elementene kan justeres i riktig posisjon inn/ut. The combination of properties as described above is achieved by each fitting being designed as one or more inclined, downward-directed spring sections, where each section either carries an overlying element, or holds an underlying one in place. Fig. 1 shows a combination of two load-bearing sections and two holding sections. This allows individual adjustment of all four elements that meet at a corner (cf. fig. 5a), but there is nothing in the way of varying the number of sections. A ratio between width, thickness and material properties is assumed so that the spring carries the intended load with a good margin, but can still be bent (manually or with a suitable tool) so that the elements can be adjusted in the correct position in/out.

Det er utformingen av beslagene som fleksible fjærer med disse spesi-elle egenskapene som utgjør det prinsippielt nye ved oppfinnelsen. It is the design of the fittings as flexible springs with these special properties that constitute the fundamentally new aspect of the invention.

Tidligere kjente løsninger synes å ha tatt sikte på å gjøre festene så stive som mulig, med ulemper dette medfører for konsentrasjon av krefter mot festene i steinen ved setninger i den bærende konstruksjonen, og også for l^ydgjennomgang. Utførelsen i følge oppfinnelsen løser disse problemene. En løsning (US 5138809) viser et skrått nedadrettet beslag, men tar sikte på å montere elementer tett sammen, mangler fleksibilitet, kan ikke ta opp setninger, og består av flere (tre) deler, krever egen innboring i steinelementene for feste, og kan ikke justeres. Løs-ningen kan overfladisk likne litt, men har en annen hensikt, og løser ikke inneværende oppfinnelses problemstillinger. Previously known solutions seem to have aimed to make the fixings as rigid as possible, with disadvantages this entails for the concentration of forces against the fixings in the stone at joints in the supporting construction, and also for sound transmission. The embodiment according to the invention solves these problems. One solution (US 5138809) shows an inclined downward fitting, but aims to mount elements close together, lacks flexibility, cannot take up joints, and consists of several (three) parts, requires separate drilling into the stone elements for attachment, and can not adjusted. The solution may superficially look a bit similar, but has a different purpose, and does not solve the present invention's problems.

Den resulterende konstruksjon i henhold til oppfinnelsen blir enkel. Den er resultat av et omfattende utviklingsarbeide som har gjort det mulig å kombinere de ulike egenskapene. En enkel og rimelig løsning har vært et av målene for arbeidet, og er en viktig egenskap ved oppfinnelsen. The resulting construction according to the invention becomes simple. It is the result of extensive development work that has made it possible to combine the various properties. A simple and affordable solution has been one of the aims of the work, and is an important characteristic of the invention.

Beslagenes dimensjoner vil kunne variere med materiale, vekt av elementene, og dimensjonerende vindbelastning, men slik at de samlede egenskaper beholdes. Dimensjoner som vist (cf fig. 1, skala 1:1) er typiske for rustbestandig stål, vindbelastning på 1.3 kN/m2, og elementer på ca 7 kg /0.12 m2 (cf fig. 4). The fittings' dimensions may vary with material, weight of the elements, and dimensioning wind load, but so that the overall properties are retained. Dimensions as shown (cf. fig. 1, scale 1:1) are typical for rust-resistant steel, wind load of 1.3 kN/m2, and elements of approx. 7 kg /0.12 m2 (cf. fig. 4).

Oppfinnelsen skal i det følgende beskriv.es nærmere ved hjelp av et utførelseseksempel som er fremstilt på tegningene. In the following, the invention will be described in more detail with the help of an embodiment shown in the drawings.

Figur 1 viser beslaget sett forfra og fra siden. En øvre leppe (la) klemmes av skruen/skiven (lb) inn i det underliggende materialet, og overfører sammen med skrue/skive kreftene fra beslaget til underlaget. Skruefestet gir rom for vertikal justering under montering eller senere ettersetting. Figure 1 shows the fitting seen from the front and from the side. An upper lip (la) is clamped by the screw/disk (lb) into the underlying material, and together with the screw/disk transfers the forces from the fitting to the substrate. The screw mount provides room for vertical adjustment during assembly or later retrofitting.

Beslaget er under skruefestet bøyd ut fra den bærende konstruksjonen, slik at det former en fjær som holder elementene ut fra underlaget. Utstansede spalter (lc) deler fjæren i seksjoner (på figuren fire) som i viss utstrekning kan beveges uavhengig av hverandre. Dybden på spaltene bestemmes av stivhet og flyt i materialet som beslaget er laget av. Under the screw fastening, the fitting is bent out from the supporting structure, so that it forms a spring that holds the elements out from the substrate. Punched slots (lc) divide the spring into sections (in figure four) which to a certain extent can be moved independently of each other. The depth of the slots is determined by the stiffness and fluidity of the material from which the fitting is made.

En eller f ler av f jærseksjonene er underliggende (fig ld), og er avsluttet med en oppadrettet leppe som griper i spor i elementenes undre kant. Den horisontale delen bærer elementet og leppen hindrer det i å gli ut. En eller fler overliggende fjærseksjoner (le) har nedadrettede "klør" som holder underliggende element på plass inn/ut. En støt-tende forlengelse (lg) holder elementet mot klørne, og hindrer klirr. Festene mot elementene er illustrert i fig lf. Løsningen som skissert i fig. 1 tillater hvert beslag å bære to elementer, og samtidig støtte to andre (kfr fig 5a). Det er mulig å benytte flere beslag for hvert element. Figur 2 viser hvordan horisontale bevegelser tvinges over i vertikale av de underliggende fjærseksjonene. Horisontale krefter fra vindbelastning (2a) tvinges av underliggende fjærseksjon (2b) i bevegelse med en vertikal komponent (2c), som tillates av horisontal del av overliggende fjærseksjon (2d). En resulterende ulineær fjæringskarakteristikk motvirker at elementene kommer i stående svingninger ved vindbelastning, og reduserer faren for mulig utmatting og tretthetsbrudd. Dette er en viktig detalj. Det er sannsynligvis nettopp dette som har tvunget andre til å velge stive utforminger som ikke kan ta opp bevegelser i underlaget. Fig. 3 viser justeringsmulighetene ved plastisk utbøying av beslagene. Bøying (3a) av hele beslaget under skruefestet, (alle fjærseksjonene samlet), justerer for ujevnheter i underlaget. Utbøying (3b) av de enkelte fjærseksjonene, justerer elementene i forhold til hverandre. Utbøying (3c) av forlengelse av overliggende fjærseksjon (cf fig lg) justerer forskjell i tykkelse av bakstykket (gjelder spesielt for ski-fer). Figur 4 viser utforming og dimensjoner for et typisk naturstein-element, og figur 5 viser hvordan slike elementer typisk kan monteres med beslagene til fasadepartier. Hensikten med de to siste figurene er å vise beslagenes funksjon i en større sammenheng. One or more of the spring sections are underneath (fig ld), and are finished with an upwardly directed lip which engages in grooves in the lower edge of the elements. The horizontal part supports the element and the lip prevents it from sliding out. One or more overlying spring sections (le) have downward-facing "claws" that hold the underlying element in place in/out. A shock-absorbing extension (lg) holds the element against the claws, and prevents rattling. The fasteners against the elements are illustrated in fig lf. The solution as outlined in fig. 1 allows each fitting to carry two elements, and at the same time support two others (cf. fig. 5a). It is possible to use several fittings for each element. Figure 2 shows how horizontal movements are forced into vertical ones by the underlying spring sections. Horizontal forces from wind load (2a) are forced by the underlying spring section (2b) in motion with a vertical component (2c), which is allowed by the horizontal part of the overlying spring section (2d). A resulting non-linear suspension characteristic prevents the elements from coming into vertical oscillations under wind load, and reduces the risk of possible fatigue and fatigue failure. This is an important detail. It is probably precisely this that has forced others to choose rigid designs that cannot absorb movements in the substrate. Fig. 3 shows the adjustment possibilities by plastic bending of the fittings. Bending (3a) of the entire fitting under the screw attachment, (all the spring sections together), adjusts for unevenness in the substrate. Deflection (3b) of the individual spring sections adjusts the elements in relation to each other. Deflection (3c) of the extension of the overlying spring section (cf fig lg) adjusts the difference in thickness of the back piece (applies especially to slates). Figure 4 shows the design and dimensions of a typical natural stone element, and Figure 5 shows how such elements can typically be assembled with the fittings for facade sections. The purpose of the last two figures is to show the function of the fittings in a larger context.

Utover tradisjonelle fasader har oppfinnelsen en lang rekke mulige om-råder for anvendelser. En rekke patenter nevner keramiske fliser (bl. a. B151823). Kort skal nevnes at man ved å legge elektrisk ledende materiale på baksiden av elementene, og kople strømtilførsel til beslagene, kan få slike paneler eller deler av dem til å fungere som panel-ovner/varmekilder. På samme måte kan elementene være lyskilder og brukes direkte og i reklameøyemed. De kan også utformes av gjennomskin-nelig materiale som slipper gjennom lys for indirekte belysning, og de kan brukes til solcellepaneler, energisamlere, som reflektorer og til beskyttelse mot varmestråling og antennelse. Det er mulig å legge damp-sperrende film (eks PET-folie) mellom beslagene og det bærende underlaget, og oppnå konstruksjoner som vil stå sikkert i våtrum. In addition to traditional facades, the invention has a wide range of possible areas of application. A number of patents mention ceramic tiles (among others B151823). It should be briefly mentioned that by placing electrically conductive material on the back of the elements, and connecting the power supply to the fittings, such panels or parts of them can be made to function as panel ovens/heat sources. In the same way, the elements can be light sources and be used directly and for advertising purposes. They can also be made of transparent material that lets light through for indirect lighting, and they can be used for solar panels, energy collectors, as reflectors and for protection against heat radiation and ignition. It is possible to lay a vapor barrier film (eg PET foil) between the fittings and the supporting substrate, and achieve constructions that will stand securely in wet rooms.

Andre typer anvendelser ligger i frittstående montering av for eksempel støyskjermer og gjerder. Varigheten av materialene gjør det mulig å benytte konseptet i sammenheng med beplantninger og i parker, og for ornamentale anlegg, og også utførelser som overrislede arrangementer. Other types of applications lie in free-standing installation of, for example, noise screens and fences. The durability of the materials makes it possible to use the concept in connection with plantings and in parks, and for ornamental plants, and also designs such as sprinkled arrangements.

Claims

1. Mounting hardware for flexible fixing of elements of natural stone and similar materials to vertical walls, characterized in that the fittings (ld, le, lf) are designed and divided into flexible, obliquely downward-directed spring sections arranged in one and the same piece of material to accommodate deformations in the supporting structure caused by settlements or variations in temperature and humidity, and that the spring sections ( ld, le, lg) are plastically deformable for adjusting the wall elements by bending the spring sections (ld, le, 1 g) in and out.

2. Mounting hardware according to requirement 1 characterized in that the angle of the spring sections (ld, le) to the ground is chosen so that horizontal movements are forced into vertical movements, and provides a non-linear spring constant that prevents vertical oscillations and the risk of a fatigue failure due to this.

3. Mounting fittings according to requirements 1-2 characterized in that spring sections (ld, le) can individually carry and hold overlying wall element(s), or hold underlying wall elements), so that these have mobility in relation to each other.