Natursteinplatte mit auf ihrer der Sichtseite abgewendeten Seite vorgesehenen Halterungselementen

Abstract

 Bei einer Natursteinplatte (1) mit auf ihrer der Sichtseite abge­wendeten Seite vorgesehenen Halterungselementen (2) sind diese mit­tels eines Glaslotes (3) an der Natursteinplatte (1) befestigt. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Glaslotes (3) ist hierbei annähernd gleich dem der Natursteinplatte (1). Ferner sind die Halterungsele­mente (2) an nach statischen Erfordernissen bestimmten Ansatzstel­len an der Natursteinplatte (1) angeordnet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Natursteinplatte gemäß dem Ober­begriff des Patentanspruches 1.

[0002] Insbesondere für die Verkleidung von Außenfassaden von großen Bauwerken werden häufig Natursteinplatten verwendet, die mit­tels geeigneter Befestigungseinrichtungen an der Fassade be­festigt werden müssen. Der Art der Befestigungsmittel kommt erhöhte Aufmerksamkeit zu, weil großformatige Natursteinplat­ten mit einem erheblichen Gewicht behaftet sind und ein Ab­lösen einer Natursteinplatte aus der Fassadenstruktur nicht nur zu einer Zerstörung der Natursteinplatte führt sondern vor allem mit einem erheblichen Gefährdungsrisiko für Per­sonen und Sachen verbunden ist.

[0003] Zur Verkleidung von Fassaden oder Innenwänden von Bauwerken werden die Natursteinplatten in der Regel durch Halterungs­elemente in Form von laschenartigen Befestigungselementen am Bauwerk angebracht. Hierzu sind diese Laschen einerseits in geeigneter Weise mit der tragenden Struktur des Bauwerkes verbunden, andererseits halten sie die Natursteinplatten an deren Rand in der gewählten Lage. Dabei greifen die Laschen in die hierfür vorgesehenen Ausnehmungen am Plattenrand.

[0004] Die Anforderungen technischer Art an eine solche Fassaden­verkleidung hängen von dieser statischen Randlagerung und den zu erwartenden Windkräften sowie dem Zusammenwirken von Abmessungen, Stärke und Gewicht ab. Durch sie werden aber auch die Kosten für Material und Befestigung bestimmt.

[0005] Ausgeprägt fester Naturstein, wie Marmor, läßt bei Anwendung als Fassadenbekleidung eine Unterschreitung einer Wandstärke von 30 mm wegen seiner Materialstruktur und seiner Material­eigenschaften sowie der angesprochenen Randlagerung der Be­festigungselemente nicht zu, da ansonsten eine erhebliche Bruchgefahr besteht. Da die Abmessungen und die Wandstärke gewichtsbestimmend sind, findet die Anwendung von großfor­matigen Natursteinfassadenplatten eine technische und kosten­mäßige Begrenzung bei Abmessungen von ca. 500 x 1500 mm. Diese Begrenzung verschärft sich mit zunehmender Bauwerkshöhe und mit zunehmenden Windlasten.

[0006] Für diese Fälle und auch für Anwendungsformen im Bereichen normaler Anforderungen werden Lösungen zur Gewichtseinsparung vorgeschlagen, indem Natursteinplatten mit reduzierter Wand­stärke und dünnwandige leichtgewichtige Tragplatten aus anderen Werkstoffen, wie Aluminium, Kunststoff u. dgl. zu­sammengefügt werden. Diese Kombination führt zwar zu einer spürbaren Gewichtseinsparung, erschwert jedoch die Herstel­lung derartiger Fassadenverkleidungen. Ab Formatgrößen von mehr als 1 qm treten zudem Ablösungen der durch einen Kleber mit der Tragplatte aus Aluminium oder Kunststoff verbundenen Natursteinplatte sowie Brüche der Natursteinplatte auf. Dies ist maßgeblich darauf zurückzuführen, daß sich die Tragplatte bei Erwärmung stärker ausdehnt als die Natursteinplatte. Die Lebensdauer derartiger Verbundplatten ist somit begrenzt.

[0007] Aus diesem Grund werden für die Fassadenverkleidung überwiegend die eingangs erläuterten mechanischen Befestigungsmittel ver­wendet. Die randseitige Lagerung dieser mechanischen Befesti­gungselemente kann aber unter dynamischen Lasten infolge Wind­einwirkung zu Ausbrechungen und Schädigungen der Plattenränder aber auch zu Brüchen der Platten selbst führen. Aus diesem Grund werden die Natursteinplatten zumeist mit Überdicke ver­wendet, was jedoch ein erhöhtes Gewicht zur Folge hat und so­ mit entsprechend stark dimensionierte Befestigungsmittel er­fordert. Da zudem die mechanischen Befestigungselemente häufig in Ausnehmungen im Randbereich der Natursteinplatte eingrei­fen und somit die Platte gerade in den gefährdeten Bereichen geschwächt wird, ist bei Verwendung von mechanischen Be­festigungselementen eine Reduzierung der Plattendicke von Natursteinplatten begrenzt.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist es, eine stabile und sichere Be­festigung von großformatigen Natursteinplatten zu gewähr­leisten.

[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnen­den Teil des Patentanspruches 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

[0010] Nach Maßgabe der Erfindung sind an der Rückseite der Natur­steinplatte Halterungselemente angeordnet, die mittels eines Glaslotes mit der Natursteinplatte verbunden sind. Ferner sind die Halterungsmittel an nach statischen Erfordernissen bestimm­ten Ansatzstellen an der Platte angeordnet. Der Vorteil dieses Befestifgungssystems besteht darin, daß die Natursteinplatte völlig unbeeinflußt vom Befestigungsmittel selbst bleibt,insbe­sondere keine Schwächung der Plattenrandbereiche durch Ausneh­mungen für das Einstecken von Befestigungsmitteln erforderlich ist. Gleichwohl wird ein inniger Verbund durch das Glaslot er­zielt. Das beim Brennvorgang schmelzende Glaslot löst die Ober­flächen des Halterungselementes und der Natursteinplatte im Be­festigungsbereich etwas auf, so daß es nach Abkühlung zu einer Verzahnung zwischen den Elementen Halterungselement/Glaslot und Natursteinplatte kommt. Ferner läßt sich infolge dieser Anbin­dung der Halterungselemente eine nach statischen Erfordernissen bestimmte Anordnung der Halterungselemente an der Rückseite der Natursteinplatte bewerkstelligen. Dadurch läßt sich insgesamt die Dicke der Natursteinplatte auf ein erträgliches Maß redu­ zieren, ohne daß bei dynamischen Belastungen infolge Windein­wirkung eine Bruchgefahr für die Natursteinplatten zu verzeich­nen wäre. Der gleiche Wärmeausdehnungskoeffizient von die Ver­bindung herstellendem Glaslot und Plattenmaterial verhindert das Entstehen von Rissen bei Temperaturschwankungen.Solche Ris­se sind insbesondere bei der Witterung ausgesetzten Außenver­kleidungen gefährlich, weil durch Regen, der in die Risse ein­dringt, die Verbindung beeinträchtigt bzw. bei Frosteinwirkung sogar gesprengt werden kann. Bei den Halterungselementen kann es sich um aus den gleichen oder ähnlichen Werkstoff wie die Platte hergestellten Elemente handeln, die als solche der Be­festigung der Platte unmittelbar oder aber der Aufnahme jeweils eines metallischen Befestigungsmittels dienen. Im letzteren Fall ist man dann völlig frei in der Wahl des Materials für die Befestigungsmittel. Als besonders geeignet hat sich als Werk­stoff für die Halterungselemente keramisches Material herausge­stellt.

[0011] Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß Naturstein­platten, die in der vorgeschlagenen Weise bestückt und in einem Brennofen einem Erhitzungsprozeß unterworfen wurden, her­vorragende Festigkeitseigenschaften des Verbundes Halterungs­element/Natursteinplatte aufweisen. Wegen der bei Erhitzungs­prozessen von quarzhaltigen Stoffen eintretenden Quarzumwand­lung bei einer Temperatur von 573°C, die zu Rißbildungen im Quarzgefüge führen kann, ist anzustreben, diese Erhitzung unterhalb dieser Temperatur vorzunehmen. Es ist somit zweck­mäßig, ein Glaslot zu verwenden, da es einen Schmelzpunkt unterhalb des Quarzumwandlungspunktes aufweist.

[0012] Die Halterungselemente können mit Ausnehmungen oder Bohrungen zur Aufnahme metallischer Befestigungsmittel versehen sein, was die Umdrehung der derart ausgestalteten erfindungsgemäßen Platte an beispielsweise einem Rahmenwerk od. dgl. wesentlich erleichtert. Die Befestigungsmittel können bereits vor dem Brand in die Halterungselemente eingesetzt sein. Durch den erstandenen Formschluß zwischen Halterungselement und metal­lischem Befestigungsmittel wird zuverlässig ein zentrischer Lastabtrag erreicht.

[0013] Selbstverständlich kann das Brennen auch ohne solche metal­lischen Befestigungsmittel erfolgen, wenn die Ausnehmung oder Bohrung im Halterungselement so ausgebildet ist, daß ein nach­trägliches Einführen metallischer Befestigungsmittel in die Halterungselemente möglich ist. Es kann sich dann bei solchen Befestigungsmitteln beispielsweise um Spreizdübel,Einsteckstif­te, Abstandshalter od. dgl. handeln. Durch die Erfindung wird somit eine unmittelbar an Wänden, Decken, Halterungsgestellen od. dgl. befestigbare Platte geschaffen, bei der die Ansatz­stellen nach statischen Gesichtspunkten frei gewählt werden können. Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform bestehen Platte und Halterungselement aus dem gleichen Werkstoff, so daß ein homogener Teil mit gleichem Wärmeausdehnungskoeffizient und gleichen Festigkeitseigenschaften im Bereich der Befestigung der Halterungselemente entsteht. Auch wenn das Befestigungsmit­tel aus Metall besteht, ändert das nichts an der Bildung eines homogenen Körpers aus Platte und Halterungselement.

[0014] Da die Verbindung von Halterungselement bzw. Befestigungsmittel und Platte über das Glaslot in einem Temperaturbereich erfolgt, der unterhalb des Quarzumwandlungspunktes liegt, bleiben sowohl das Halterungselement bzw. das Befestigungsmittel als auch die Natursteinplatte völlig unverändert. Die Halterungselemente bzw. Befestigungsmittel sitzen nicht am Rand, sondern in den Teilen auf der der Sichtseite abgewendeten Seite der Platte, die die statisch besten Befestigungsmöglichkeiten ergeben. So­mit bleiben die Randbereiche völlig von der Halterung unbeein­flußt, so daß die mit einer Randbefestigung verbundenen Nach­teile für die Natursteinplatte grundsätzlich vermieden sind. Damit ist statisch gesehen der Übergang von einer Zweipunkt­ lagerung, wie sie bei der Randbefestigung gegeben ist, zu ei­ner Mehrpunktlagerung ermöglicht. Die Größe und Form der Grund­fläche des Halterungselementes können hierbei so gewählt wer­den, daß die auftretenden Spannungsspitzen in den Lagerungs­punkten die Spannungen im Feldmittenbereich, d. h. in der Mitte des von den Befestigungspunkten umgrenzten Feldes nicht überschreiten. Dies ermöglicht eine spürbare Dickenreduzierung der Natursteinplatte.

[0015] Da nicht immer ausgeschlossen werden kann, daß die Platten an Außenfassaden von außen kommenden Einwirkungen, wie Steinschlag oder ähnlichem ausgesetzt sind, kann es notwendig sein, die der Sichtseite abgewendete Seite der Platte mit einer Bruchsicher­heitsbeschichtung zu versehen. Diese Bruchsicherheitsbeschich tung muß mindestens die gesamte Längenabmessung von Teilberei­chen einer Platte erfassen, damit im Falle einer Beschädigung die Plattenteile nicht aus ihrem Verband gelöst werden und zu Boden fallen können.

[0016] Es kann vorteilhaft sein, die Beschichtung auch den Bereich der Halterungselemente erfassen zu lassen und diese mit abzudecken, wonach die Glaslotverbindung auch gegenüber einem eventuellen atmosphärisch bedingten Säureangriff geschützt ist.

[0017] Vorzugsweise besteht diese Bruchsicherheitsbeschichtung aus einem Mineral-, vorzugsweise Glasfasergewebe oder -vlies, das mit einem Epoxidharz getränkt ist.

[0018] Insbesondere bei Anwendung einer solchen Bruchsicherheits­beschichtung ist es zweckmäßig, in weiterer Ausbildung der Erfindung die Halterungselemente nicht als scharfkantige Quader oder Zylinder, sondern kuppelförmig auszubilden.

[0019] Eine weitere Lösung dieses Problems besteht darin, dafür zu sorgen, daß säurehaltiger Regen oder Feuchtigkeit sofort aus dem Bereich der keramischen Verbindung abfließen können. Dies geschieht vorzugsweise mit Hilfe von kanalartigen Ausnehmungen, die vom Rand des Halterungselementes in dem Teil, der zur Auf­nahme des metallischen Befestigungsmittels bestimmt ist, in mindestens eine Richtung vorzugsweise in vier zueinander senk­rechte Richtungen ausgehen.

[0020] Die vorliegende Lösung erzielt Gewichtseinsparungen im Ver­gleich zu randgelagerten Befestigungsmöglichkeiten von bis zu 50 % für das Gewicht der Natursteinplatte.

[0021] Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Er­findung anhand der Zeichnung beschrieben, in deren einzigen Figur ein Schnitt durch ein Halterungselement an einer Natur­steinplatte gezeigt ist.

[0022] In der Figur ist mit 1 eine großformatige Natursteinplatte be­zeichnet, von der lediglich ein Teil dargestellt ist. Auf der der Sichtseite der Natursteinplatte 1 gegenüberliegenden Seite ist ein Halterungselement 2 angeordnet, welches im dargestell­ten Ausführungsbeispiel einen kreisförmigen Grundriß aufweist. Das Halterungselement 2 ist über ein Glaslot 3 innig mit der Natursteinplatte 1 verbunden. In einer zentrischen Bohrung 4 des Halterungselementes 2, die sich nach unten zu konisch öffnet, ist eine Senkkopfschraube 5 aufgenommen, die als Be­festigungsmittel dient und über welche die Natursteinplatte 1 an der Fassade befestigt werden kann. Beim dargestellten Aus­führungsbeispiel ist schließlich die Rückseite der Naturstein­platte mit einer Bruchsicherheitsbeschichtung versehen, die bei 6 auch über das Halterungselement 2 gezogen ist, so daß die Verbindung des Halterungselementes 2 mit der Naturstein­platte 1 insbesondere gegenüber atmosphärisch bedingten Säure­angriff geschützt ist.

[0023] Die Halterungselemente 2 sind insbesondere im randseitigen Bereich der großformatigen Platte und zwar insbesondere im Eckbereich der Platte angeordnet. Je nach Größe der großfor­matigen Platte können auch mehr als vier Halterungselemente 2 über den Umfang der Platte verteilt angeordnet sein. Ferner kann im Bereich der Ansatzstelle des Halterungselements eine Einsenkung 7 in die Natursteinplatte 1 eingearbeitet sein, die zur Aufnahme des Glaslots 3 dient. Als Glaslot eignet sich ins­besondere ein Bleiborat-Glaslot. Zweckmäßigerweise wird als Glaslot ein bei Temperaturen von etwa 400 bis 450 C erweichen­des und dabei hinreichend fließfähiges Glas (Viskosität ≦ 10⁵ dPa·s) verwendet.

[0024] Die Anbringung der Halterungselemente 2 an die Rückseite der Natursteinplatte 1 erfolgt dadurch, daß eine Natursteinplatte 1 auf ihrer Sichtseite liegend angeordnet wird und von oben das Glaslot 3 auf die gewünschten Ansatzstellen der Halterungs­elemente 2 gesetzt wird. Das Glaslot 3 kann zu einer Ringform gepreßt oder auch in Pulverform verwendet werden. Nach Auf­setzen der Halterungselemente 2, die aus Naturstein oder auch aus keramischen Material gebildet sein können, erfolgt ein Brennvorgang, wobei die Natursteinplatte mit den darauf auf­gesetzten Halterungselementen auf eine Temperatur unterhalb des Quarzumwandlungspunktes erhitzt wird. Es kommt zu einem Schmelzen des Glaslotes, wobei die angrenzenden Flächen des Halterungselementes 2 und der Natursteinplatte 1 oberflächlich angelöst werden, so daß es beim Abkühlen zu einer festen Verzahnung des Glaslotes mit den angrenzenden Flächen des Halterungselementes und der Natursteinplatte 1 und somit zu einem innigen Verbund dieser Elemente kommt. Selbstverständ­lich wird im Falle einer Senkkopfschraube, wie sie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verwendet wird, diese vor dem Aufsetzen der Halterungselemente 2 auf der Rückseite der Natursteinplatte 1 in die entsprechende Bohrung 4 eingelegt.

Ansprüche

1. Natursteinplatte mit auf ihrer der Sichtseite abgewendeten Seite vorgesehenen Halterungselementen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Halterungselemente (2) an der Natursteinplatte (1) mittels eines Glaslotes (3) befestigt sind, dessen Wärme­ausdehnungskoeffizient annähernd gleich demjenigen der Natursteinplatte ist, und daß die Halterungselemente (2) an nach statischen Erfordernissen bestimmten Ansatzstel­len an der Platte angeordnet sind.

2. Platte nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Halterungselemente (2) der Aufnahme eines metal­lischen Befestigungsmittels (5) dienende nicht-metallische Elemente sind, deren Wärmeausdehnungskoeffizient wenigstens annähernd demjenigen der Natursteinplatte ist.

3. Platte nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Halterungselemente (2) aus dem gleichen oder ähnli­chen Werkstoff wie die Natursteinplatte (1) gebildet sind.

4. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Glaslot (3) einen Schmelzpunkt unterhalb des Quarz­umwandlungspunktes (573°C) aufweist.

5. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Halterungselemente (2) mit einer Ausnehmung oder Bohrung (4) zur Aufnahme eines metallischen Befestigungs­mittels (5) versehen sind.

6. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Befestigungsmittel jeweils formschlüssig in die Halterungselemente (2) integriert sind.

7. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die der Sichtseite abgewendete Seite der Naturstein­platte mit einer Bruchsicherheitsbeschichtung (6) versehen ist, welche die Halterungselemente (2) überdeckt.

8. Platte nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bruchsicherheitsbeschichtung aus einem Mineral-, vorzugsweise Glasfasergewebe oder -vlies besteht, das mit einem Epoxidharz getränkt ist.

9. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Halterungselemente (2) im Grundriß kreisförmig und im Querschnitt kuppelförmig ausgebildet sind.

10.Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Halterungselemente in mindestens einer Richtung, vorzugsweise in vier zueinander senkrechten Richtungen mit vom Rand des Halterungselementes in den Teil, der zur Aufnahme des metallischen Befestigungsmittels dient, sich erstreckenden Kanälen versehen sind.

11.Verfahren zur Herstellung einer mit Halterungselementen versehenen Natursteinplatte gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß auf die dadurch gekennzeichnet,
daß auf die der Sichtseite gegenüberliegenden Seite der Na­tursteinplatte an den für die Aufnahme der Halterungselemen­te bestimmten Stellen Glaslot aufgebracht, danach die Halte­rungselemente auf die Natursteinplatte aufgesetzt, die An­ordnung aus Natursteinplatte mit darauf aufgesetzten Halte­rungselementen auf eine Temperatur unterhalb des Quarzum­wandlungspunktes bis zum Schmelzen des Glaslotes erhitzt und danach abgekühlt wird.

Zeichnung