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Die Erfindung bezieht sich auf ein Hochwasser-Schutzsystem mit im Gründungsbauwerk angeordneter Spundwand, deren oberer Abschnitt mit dem Gründungsbauwerk abschließt oder aus diesem herausragt.
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Zum Schutz gegen Hochwasser ist bereits eine Vielzahl unterschiedlicher Vorrichtungen bekannt.
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Viele dieser Vorrichtungen werden in Spundwandbauweise ortsfest errichtet und bleiben auch in hochwasserfreien Zeiten unverändert bestehen.
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In Städten oder an Küsten errichtete Hochwasserschutzanlagen vorgenannter Bauart sind aus optischen Gründen unerwünscht und beeinträchtigen den üblichen Stadt- oder Besucherverkehr.
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In Erholungsorten im Küstenbereich gibt es Strandpromenaden und Fahrradwege, die von einer großen Anzahl an Besuchern genutzt werden und nur außerhalb der Saisonzeiten einen Hochwasserschutz erfordern.
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Es besteht daher ein erheblicher Bedarf an Hochwasserschutzanlagen, die nur für bestimmte Zeiträume innerhalb eines Jahres errichtet werden. Derartige Anlagen sollten sich mit vergleichsweise geringem Aufwand montieren und demontieren lassen.
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Dabei ist zu berücksichtigen, dass insbesondere in am Meer gelegenen Gebieten oft klimatische Bedingungen herrschen, die extrem hohe Anforderungen an die Qualität und Funktionssicherheit von Hochwasserschutzanlagen stellen. Dies trifft insbesondere für Küstenbereiche mit Sturmflutgefahr zu, wo bedingt durch kurze Vorwarnzeiten die Forderung besteht, dass Hochwasserschutzanlagen schnell und sicher montierbar sein müssen.
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Zur Errichtung von zeitweise benötigten Hochwasserschutzanlagen sind insbesondere Ausführungen (
DE 696 28 299 T2 ) mit ausziehbaren Pfeilern bzw. Stützen als H-Profil bekannt, zwischen denen dann Absperr- oder Dammbalken montiert werden.
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Eine Lösung ähnlicher Bauart ist auch aus der
DE 10 2005 048 303 A1 bekannt. Hohlrohrhülsen aus Stahl oder Aluminium müssen als Grundkonstruktion in das Erdreich gerammt werden, in eine Tiefe, die eine ausreichende Aufnahme der Hohlrohrstützen, die beispielsweise eine Länge von ca. 4 m aufweisen, gewährleistet. Die Grundkonstruktion ist mittels eines Stahldeckels wasserdicht verschlossen. Zwischen der Hülse und der Stütze sind angeschweißte Abstandhalter angeordnet.
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Bei Bedarf werden die Stützen mittels Kran hochgezogen und in ihrer Gebrauchslage verriegelt. Zwischen zwei benachbarten Stützen werden zur Errichtung einer Schutzwand Dammbalken eingesetzt.
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Aus der
DE 20 2010 012 447 U1 ist ein Hochwasser-Schutzsystem bekannt, das aus im Gründungsbauwerk fest verankerbaren Befestigungseinheiten, die bündig mit der Aufstellebene abschließen und vertikalen Stützen besteht. Die Stützen weisen einen in die Befestigungseinheit einsetzbaren unteren Abschnitt und einen sich oberhalb der Aufstellebene in vertikaler Richtung erstreckenden oberen Abschnitt mit mindestens an einer ihrer Längsseiten angeordneten Führung zur Aufnahme von Dammbalken auf.
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Die Befestigungseinheit besteht aus einem stabilen Bauteil mit einer zentrisch angeordneten, rohrförmigen Aufnahme mit zwei gegenüberliegend angeordneten, axial verlaufenden Führungsnuten und einer im unteren Abschnitt angeordneten ringförmig verlaufenden Nut, die durch mindestens einen Anschlag unterbrochen ist, der versetzt zu den axialen Führungsnuten angeordnet ist. Das obere Ende der rohrförmigen Aufnahme ist von einem flanschförmigen Abschnitt umgeben und der untere Abschnitt der Stütze ist rohrförmig ausgebildet und passgenau in die rohrförmige Aufnahme einsetzbar. Im unteren Bereich des rohrförmigen Abschnitts ist mindestens ein in axialer Richtung bewegbares Arretierungselement vorgesehen, das nach dem Einsetzen und Drehen der Stütze in Richtung Anschlag formschlüssig in die ringförmig verlaufende Nut eingreift. Mittels mindestens einer in axialer Richtung wirkenden Spannvorrichtung ist die Stütze fest in Einbaulage arretierbar. Am oberen Ende des rohrförmigen Abschnitts der Stütze ist eine Abdeckung vorgesehen, die im verriegelten Zustand der Stütze mit dem flanschförmigen Abschnitt der Befestigungseinheit in Berührungskontakt steht und die rohrförmige Aufnahmeöffnung dicht verschließt.
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Der Nachteil dieses Systems besteht darin, dass die Befestigungseinheiten in einem Stahlbeton/-fundament gegründet werden müssen.
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Bei eintretendem Hochwasser und Sturm, insbesondere in Küstenbereichen, treten erhebliche Kräfte (Biegemomente, Querkräfte, Torsionskräfte und Normalkräfte) auf, die über die Stützen in das Fundament eingeleitet werden. Die Fundamente erfordern daher einen hohen Bewehrungsgrad, der materialseitig und vom Herstellungsaufwand mit hohen Kosten verbunden ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Hochwasser-Schutzsystem zu schaffen, das sich durch wesentlich geringere Baukosten auszeichnet und bei dem ohne nachteilige Auswirkungen hinsichtlich der Belastbarkeit auf die Errichtung eines Fundamentes in Stahlbeton-Beton-Ausführung verzichtet werden kann.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 10.
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Das Hochwasser-Schutzsystem umfasst eine im Gründungsbauwerk angeordnete Spundwand, deren oberer Abschnitt aus dem Gründungsbauwerk herausragt. Die Spundwand besteht aus in einer Reihe nebeneinander angeordneten Spundwandelementen, die über ein Spundwandschloss miteinander verbunden sind. Zur Aufnahme vertikaler Stützen sind in vorgegebenen Abständen köcherartige Befestigungseinheiten vorgesehen. Die einzelnen köcherartigen Befestigungseinheiten sind zwischen zwei oder drei benachbarten Spundwandelementen angeordnet. Jede Befestigungseinheit ist an einer Seite mit einem oder zwei Spundwandelementen und an der gegenüberliegenden Seite mit mindestens einer stabilen seitlichen Abdeckplatte fest verbunden. Die Abdeckplatte, die auch aus mehreren Teilstücken gebildet sein kann, ist mit den benachbarten Spundwandelementen fest verbunden. Die Verbindung bzw. Befestigung der Befestigungseinheit sowie der Abdeckplatte erfolgt vorzugsweise durch Schweißen. Auf der Befestigungseinheit liegt eine Stützenauflage mit einer Aufnahmeöffnung für die Stütze auf. Zum Hochwasserschutz sind zwischen den Stützen in an sich bekannter Art Dammbalken oder Sichtwandelemente angeordnet.
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Der Vorteil der Kombination einer in den Boden angeordneten Spundwand mit den köcherartigen Befestigungseinheiten ermöglicht, die bei Hochwasser durch den anliegenden Wasserdruck auftretenden Kräften besser aufzunehmen und in das Erdreich abzuleiten. Dadurch kann die Belastbarkeit von Deichen mit derartigem Hochwasserschutz verbessert werden. Die Kräfte werden direkt von den Stützen in die Spundwandgründung eingeleitet.
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Außerdem wird im Vergleich zu herkömmlichen, auf einem Stahlbetonfundament gegründeten, Hochwasserschutzanlagen mittels der vorgeschlagenen Lösung der Aufwand zur Errichtung eines Hochwasser-Schutzsystems erheblich verringert.
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Aufgrund der möglicherweise auftretenden hohen Belastungen bei Hochwasser (Biegemomente, Querkräfte, Torsionskräfte und Normalkräfte) müssen Stahlbetonfundamente einen hohen Bewehrungsgrad aufweisen. Dies ist mit einem großen Aufwand und hohen Kosten verbunden.
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Die Befestigungseinheit ist vorzugsweise aus vier stabilen Seitenwänden aus Stahl gebildet, die zu einem im Querschnitt rechteckförmigen Hohlkörper zusammengefügt sind. Die Befestigungseinheit besitzt zwei parallele Seitenwände, die in ihrer Länge die beiden anderen Seitenwände überragen, wodurch vier Befestigungsabschnitte entstehen. Entlang dieser Befestigungsabschnitte werden die Schweißnähte zur Verbindung der köcherartigen Befestigungseinheit mit dem zugehörigen Spundwandelement bzw. der Abdeckplatte gelegt.
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Zwischen benachbarten Stützen sind die Spundwandelemente mittels Spundwandholmen abgedeckt. Diese bilden mit den Abdeckplatten der Stützen oder den einzeln aufgelegten Abdeckplatten, wenn die Stützen entfernt sind, eine Ebene.
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Zwischen den Spundwandholmen und der Oberseite der Spundwandelemente ist eine Dichtung angeordnet, entweder an der Unterseite der Spundwandholme oder als Aufsteckprofil auf die nach oben zeigenden Stirnseiten der Spundwandelemente. Die Stützenauflage besitzt eine im Querschnitt eine rechteckförmige Vertiefung zur Aufnahme einer Dichtung und einer bündig abschließenden Abdeckplatte, die entweder als Einzelteil ausgeführt ist oder fester Bestandteil der Stütze ist.
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Die als U-Profil ausgeführten Spundwandelemente bestehen aus einem Spundwandrücken und zwei in eine Richtung zeigende Spundwandstege. Spundwandelemente in einer Ausführung als Z-Profil besitzen einen Spundwandsteg und zwei in entgegengesetzter Richtung abgewinkelte Spundwandflansche, die miteinander verbunden, den Spundwandrücken bilden.
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Die in die köcherartigen Befestigungseinheiten eingesetzten vertikalen Stützen sind mit Mitteln zur Verriegelung ausgerüstet.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen,
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1 einen Teilabschnitt des Hochwasser-Schutzsystems als Explosionsdarstellung,
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2 eine erste Ausführung und Anordnung der köcherartigen Befestigungseinheit als Querschnittsdarstellung (mit drei Spundwandelementen),
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3 eine zweite Ausführung und Anordnung der köcherartigen Befestigungseinheit als Querschnittsdarstellung (mit zwei Spundwandelementen),
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4 die Stützenauflage als Einzelteil in Draufsicht,
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5 einen Schnitt gemäß der Linie A-A in 4 und
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6 die Rückansicht der Ausführung gemäß 1 im montierten Zustand, ohne Verblendung.
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Der in 1 gezeigte Teilabschnitt des Hochwasser-Schutzsystems besteht aus folgenden Hauptbauelementen: im Erdboden eingerammte identische Spundwandelemente 1, 2, 3, die eine geschlossene Spundwand bilden, einer köcherartigen Befestigungseinheit 9 und einer in die köcherartige Befestigungseinheit einsetz- und verriegelbare Stütze 21. Die Spundwandelemente 1, 2, 3 sind im Gründungsbereich entlang der gesamten Baulänge des Hochwasser-Schutzsystems in den Erdboden eingerammt, derart, dass deren obere Enden mit der Oberkante Gelände abschließen oder in etwa ca. 50 bis 120 cm aus dem Erdboden ragen.
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Die einzelnen in einer Reihe, abwechselnd seitenverkehrt, angeordneten Spundwandelemente 1, 2, 3 (Ausführung als U-Profil) sind an ihren benachbarten Längsseiten, den Spundwandstegen 7, über ein sogenanntes Spundwandschloss 8 miteinander verbunden. Auf die nach oben zeigenden Stirnseiten 4 der Spundwandelemente 1, 2, 3 werden im Bereich zwischen den Stützen 21 Spundwandholme 19 aufgelegt, die die Aufstellebene 5 bilden (6).
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Zwischen den Spundwandelementen 1, 2, 3 und den Spundwandholmen 19 ist noch eine Dichtung angeordnet, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Hierfür können zwei unterschiedliche Ausführungen an Dichtungen zur Anwendung kommen. Gemäß der einen Ausführung wird die Dichtung unter den Spundwandholm geklebt. Gemäß der anderen Ausführung wird die Dichtung als Aufsteckprofil auf die Spundwandelemente geklemmt. Die einzelnen aus Stahl bestehenden Spundwandelemente 1, 2, 3 besitzen einen Spundwandrücken 6, an den sich jeweils, gegenüberliegend zwei identische Spundwandstege 7 anschließen, wie insbesondere in 2 zu sehen.
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Die köcherartige Befestigungseinheit 9 besteht aus vier stabilen Seitenwänden 10 aus Stahl, die zu einem im Querschnitt rechteckförmigen Hohlkörper 11 zusammengefügt sind. Die beiden Längsseitenwände überragen die beiden Breitseitenwände, wodurch vier Befestigungsabschnitte, zwei hintere 11a und zwei vordere 11b gebildet sind, wie in 2 und 3 zu sehen. „Hinten“ bzw. „vorn“ ist in Blickrichtung der gezeigten Darstellung. Die Befestigungseinheit 9 ist im trapezförmigen Freiraum 31 zwischen drei benachbarten Spundwandelementen 1, 2 und 3 angeordnet und wird über die zwei hinteren Befestigungsabschnitte 11a mit dem Spundwandrücken 6 des mittleren Spundwandelementes 2 durch Schweißen verbunden. Der durch die Fluchtlinie zwischen den Spundwandrücken 6 des ersten und dritten Spundwandelementes 1 und 3 begrenzte trapezförmige Freiraum 31 wird mit einer seitlichen Abdeckplatte 18 aus Stahl geschlossen. Diese wird über eine Schweißverbindung mit den vorderen Befestigungsabschnitten 11b der Befestigungseinheit 9 und mit den benachbarten Spundwandrücken 6 der Spundwandelemente 1 und 3 verschweißt.
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Wie in 3 gezeigt, können auch Spundwandelemente 1‘, 2‘ anderer Bauform (Z-Profil) zum Einsatz kommen. Die in 3 gezeigten Z-Profile besitzen einen Spundwandsteg und zwei in entgegengesetzter Richtung abgewinkelte Spundwandflansche 7a, die miteinander verbunden, den Spundwandrücken bilden.
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In diesem Fall wird mit zwei über ein Spundwandschloss 8 verbundenen Spundwandelementen 1‘, 2‘ der erforderliche Freiraum 31 zur Anordnung der köcherartigen Befestigungseinheit 9 gebildet.
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Auf die montierte bzw. angeschweißte Befestigungseinheit 9 wird eine Stützenauflage 12 aufgelegt. Diese besitzt eine zentrische Öffnung 13 zur passgenauen Aufnahme der Stütze 21. Die Stützenauflage 12 (4 und 5) hat an zwei gegenüberliegenden Seiten einen abgebogenen Randabschnitt 14, der in seiner Form an den Rand der sich angrenzenden Spundwandholme 19 angepasst ist, so dass sich ein einheitliches Erscheinungsbild ergibt.
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Die Stützenauflage 12 besitzt eine im Querschnitt rechteckförmige Vertiefung 15 zur Aufnahme einer Dichtung 16 und einer bündig abschließenden Abdeckplatte 17 oder 25. Wenn die Stütze 21 entfernt ist wird eine separate Abdeckplatte 17 eingesetzt. Über die mit den Spundwandelementen und der seitlichen Abdeckplatte verbundene köcherartige Befestigungseinheit erfolgt bei Hochwasser eine Lastabtragung in das Erdreich.
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Die Spundwandelemente und die köcherartigen Befestigungseinheiten bilden den stationären Teil des Hochwasser-Schutzsystems, der dauerhaft im Boden bzw. Gründungsbauwerk verbleibt. Die nach oben offenen Bereiche der Spundwandelemente zwischen zwei benachbarten Befestigungseinheiten bzw. Stützen werden mittels aufgelegter Spundwandholme 19 abgedeckt, sodass entlang des gesamten Hochwasser-Schutzsystems eine durchgehende ebene Fläche als Aufstellebene 5 gebildet wird. Entlang der beiden Seiten der aus dem Boden bzw. Gründungsbauwerk herausragenden Abschnitte der Spundwandreihe kann abschließend noch eine Verblendung 20, z.B. mittels Mauerwerk, vorgenommen werden.
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Bei Einsatz des Hochwasser-Schutzsystems sind die köcherartigen Befestigungseinheiten 9 und die zugehörigen Stützen 21 in bestimmten vorgegebenen Abständen entlang der Linienführung des Hochwasserschutzsystems angeordnet.
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Zwischen zwei benachbarten Stützen 21 sind horizontal verlaufende Absperr- oder Dammbalken 22 und/oder durchsichtige Elemente aus Glas oder Kunststoff angeordnet. Die vertikalen Stützen 21 weisen einen oberen Abschnitt 23 und einen unteren Abschnitt 24 auf. Diese beiden Abschnitte 23 und 24 sind durch die stabile Abdeckplatte 25 getrennt, die fester Bestandteil der Stütze 21 ist und in ihren äußeren Abmessungen mit der bereits erwähnten separaten Abdeckplatte 17 identisch ist.
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Der obere Abschnitt 23 der Stütze 21, der sich in Einbaulage der Stütze oberhalb der Aufstellebene 5 befindet, ist bei nicht näher gezeigten endseitigen Stützen als U-Profil und bei allen anderen Stützen 21 als Doppel-T-Profil ausgeführt. Die Stützen 21 bestehen aus einer Aluminium- oder Stahlkonstruktion und besitzen an ihren nach innen gerichteten vertikalen Längsseiten Führungen 26 zur Aufnahme der Dammbalken 22.
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Die einzelnen Absperr- bzw. Dammbalken bestehen aus einem Aluminium-Kastenprofil gleichen Querschnitts. Bei Hochwasser füllen sich die Hohlräume der Kastenprofile bzw. Dammbalken mit Wasser, wodurch dem Auftrieb durch Hochwasser entgegengewirkt wird. Die benachbarten, horizontal verlaufenden Ober- und Unterseiten der Dammbalken 22 sind mit miteinander korrespondierenden Profilierungen versehen, zwischen denen Dichtungen 27 angeordnet sind. Die Dammbalken 22 werden zusätzlich mittels nicht näher gezeigten Spannelementen in ihrer Einbaulage gesichert.
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Zur Montage der Stütze 21 wird der untere Abschnitt 24 in die passgenau ausgebildete Öffnung der köcherartigen Befestigungseinheit 9 eingesetzt. Die Abdeckplatte 25 der Stütze 21 liegt dann genau in der Vertiefung 15 der köcherartigen Befestigungseinheit 9. In der Stütze 21 ist zentral eine Gewindestange 28 angeordnet, die an ihrer Ober- und Unterseite jeweils ein Verriegelungselement 29 bzw. 30 besitzt.
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Das untere Verriegelungselement 30 liegt nach erfolgter Verriegelung an der Unterkante der köcherartigen Befestigungseinheit 9 an.
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Durch Drehbewegungen der Gewindestange 28 lassen sich die Verriegelungselemente 29, 30 synchron verriegeln und wieder entriegeln. Durch eine zusätzliche Mutter kann mit dem dazugehörigen Werkzeugschlüssel das Verriegelungselement arretiert werden. Das erfindungsgemäße Hochwasser-Schutzsystem lässt sich an die vor Ort herrschenden Bedingungen sehr gut anpassen und gewährleistet einen sehr guten Schutz des Hinterlandes bei einsetzendem Hochwasser.
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Die bei Hochwasser auftretenden Kräfte und Biegemomente werden von den Stützen über die köcherartige Befestigungseinheit direkt auf die Spundwandgründung übertragen. Das System lässt sich im Vergleich zu bekannten Systemen mit wesentlich geringeren Baukosten erstellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 69628299 T2 [0008]
- DE 102005048303 A1 [0009]
- DE 202010012447 U1 [0011]
