DE60119264T2

DE60119264T2 - Momentwiderstehende Bandverbindung

Info

Publication number: DE60119264T2
Application number: DE60119264T
Authority: DE
Inventors: Steven E. Dublin Pryor
Original assignee: Simpson Strong Tie Co Inc
Current assignee: Simpson Strong Tie Co Inc
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2001-11-05
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2021-11-06
Also published as: DK1211361T3; EP1211361A1; EP1211361B1; DE60119264D1; US6453634B1; US20020066245A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine momentwiderstehende Bandverbindung mit einer scherkraftwiderstehenden Anordnung, bei der ein momentwiderstehendes Band an einem länglichen strukturellen Teil befestigt ist, welches Moment- und Scherkräften unterworfen ist. Eine typische Anwendung für das Band wäre in einer scherkraftwiderstehenden Anordnung wie etwa einem Ständer, der an einem Fundament befestigt ist, oder in einer scherkraftwiderstehenden Konstruktionseinheit, die in einer Gebäudewand verwendet wird, die an einem Fundament befestigt ist, oder es könnte einfach zur Befestigung von einem anderen strukturellen Holzteil an einer relativ unbeweglichen Struktur verwendet werden.
Eine neuere Entwicklung in der Gebäudeindustrie, insbesondere für mit Rahmen versehene Häuser entweder aus Holz oder Metall, oder für leichte Geschäfts- oder Appartementgebäude, besteht in der Verwendung von vorgefertigten, scherkraftwiderstehenden Konstruktionseinheiten in Wänden zum Widerstehen von seitlichen Kräften, die auf das Gebäude wirken. Ein Beispiel für eine solche scherkraftwiderstehende Konstruktionseinheit, die in Wänden verwendet wird, ist in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 08/975,940, eingereicht am 21. November 1997, beschrieben. Eine kommerzielle Ausführungsform einer ähnlichen scherkraftwiderstehenden Konstruktionseinheit, die in Wänden verwendet wird, ist in einer Zeitschrift erläutert, die von der Simpson Strong-Tie Company, Inc. veröffentlicht worden ist und den Titel „Strong-Wall^® Shearwall" trägt und die Bezeichnung F-SW16HD 5/99 exp. 6/00 hat und eine Copyright Notiz aus dem Jahre 1999 trägt. Diese scherkraftwiderstehenden Konstruktionseinheiten, die als vorgefertigte Komponenten für Wände verwendet werden, haben einen erheblichen Schritt nach vorn in der Bereitstellung eines konsistenten seitlichen Widerstandsvermögen in Gebäuden in der Leichtrahmenindustrie gebracht.
Die Anmelderin hat allerdings herausgefunden, daß solche scherkraftwiderstehenden Konstruktionseinheiten bei einer geringen Erhöhung der Kosten, des Gewichts und der Einbauzeit erheblich verstärkt werden können, indem ein momentwiderstehendes Band an einer entscheidenden Stelle in der Struktur eingebaut wird, in Kombination mit einem Halteteil-Verbinder, und verbunden durch Klebstoff oder durch Befestigungselemente wie etwa Holzschrauben.
Die verstärkte Konstruktionseinheit ergibt sich aus einem zusammengesetzten Effekt, bei dem das momentwiderstehende Band in Kombination mit anderen Elementen wirkt, um einen erheblich größeren Widerstand gegenüber Scherung und Momentkräften zu bieten, als dies möglich gewesen wäre, wenn die Elemente allein statt in zusammengesetzter Weise gemeinsam wirken würden. Die Theorie der Wirkungsweise dieser Elemente ist weiter beschrieben in der Beschreibung unter den Überschriften „Arbeitsweise des momentwiderstehenden länglichen Bandes in der ersten scherkraftwiderstehenden Anordnung"; „Arbeitsweise der ersten und zweiten momentwiderstehenden länglichen Bänder in der scherkraftwiderstehenden Konstruktionseinheit" und „Zusammengesetzte Wirkung".
Eine weitere Verbesserungswirkung tritt auf, wenn die Schrauben in einer ausreichenden Anzahl und in einem ausreichend engen gegenseitigen Abstand verwendet werden, um die gesamte Rückseite des Halteteils praktisch buchstäblich an das momentwiderstehende Band und an einen wesentlichen Teil der Holzstruktur anzuheften, so daß eine scherkraftwiderstehende Anordnung von wesentlicher Länge versteift wird und als eine versteifte Einheit wirkt, um Biegemomente von der länglichen Holzstruktur an das Fundament zu übertragen. Eine solche Einheit ist extrem wirksam, um das vorzeitige Versagen in dem hölzernen strukturellen Teil aufgrund einer Durchbiegung zu reduzieren.
Das momentwiderstehende längliche Band erstreckt sich bis zu dem unteren Endabschnitt des Halteteils oder geringfügig darüber hinaus. Die heftende Wirkung der Anzahl von Schrauben hat zur Folge, daß das Halteteil, ein wesentlicher Abschnitt des momentwiderstehenden länglichen Bandes und ein wesentlicher Abschnitt der länglichen Holzstruktur als eine versteifte Einheit wirken, um einer Durchbiegung zu widerstehen.
In der WO-A-98/46839 ist eine momentwiderstehende Bandverbindung beschrieben, in der ein längliches strukturelles Holzteil an einem Fundament befestigt wird, durch eine Anordnung, die ein metallisches Halteteil umfaßt, das an dem strukturellen Teil befestigt ist und an dem Fundament verankert ist. Eine Verstärkungsplatte ist sandwichartig zwischen dem Halteteil und dem strukturellen Holzteil aufgenommen. Die Verstärkungsplatte ist mit einer Anzahl von Zähnen versehen, die auf dem Umfang auf der Platte angeordnet sind. Keiner der Zähne erstreckt sich in einem großen Maße in das strukturelle Holzteil hinein. Das Halteteil ist an dem strukturellen Holzteil durch Bolzen befestigt, die sich durch das strukturelle Teil hindurch erstrecken. Die Verstärkungsplatte ist so bemessen, daß sie in der Fläche größer ist als das Halteteil.
Aus der WO-A-98/46839 ist ein momentwiderstehendes Band, das mit einer scherkraftwiderstehenden Anordnung verbunden ist, bekannt, welches alle Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweist.
Die vorliegende Erfindung stellt bereit:
eine momentwiderstehende Bandverbindung mit einer scherkraftwiderstehenden Anordnung, die ein erstes längliches strukturelles Holzteil, das Moment- und Scherkräften unterworfen ist, und das wirkungsmäßig mit einem relativ dazu unbeweglichen Teil verbunden ist, aufweist, mit:

a. einem aus Metall bestehenden, länglichen momentwiderstehenden Band, das in Lageüberdeckung mit dem genannten länglichen strukturellen Holzteil angeordnet ist und mit einem ersten Befestigungsmittel an einer ausreichenden Anzahl von Stellen befestigt ist, und zwar auf eine solche Weise, daß das genannte Band und das strukturelle Holzteil gemeinsam und im Verbund wirken, und daß erhebliche Scherungs- und Momentkräfte wirkungsmäßig von einem erheblichen Längenabschnitt und einem Querschnitt des genannten länglichen strukturellen Teils zu dem genannten relativ dazu unbeweglichen Teil übertragen werden;
b. einem aus Metall bestehenden Halteteil, das mit einem in Längsrichtung verlaufenden Versteifungsmittel versehen ist und ein Planflächenteil aufweist, das in einer gegen das genannte längliche, momentwiderstehende Band anstoßenden Beziehung angeordnet ist und mit dem genannten relativ dazu unbeweglichen Teil exzentrisch bezüglich des ersten länglichen strukturellen Holzteils verbunden ist; und
c. einer Anzahl von zweiten Befestigungsmitteln, die einen wesentlichen Teil des genannten Planflächenteils des genannten Halteteils an das genannte längliche momentwiderstehende Band und das genannte erste längliche strukturelle Holzteil heften, um die genannte scherkraftwiderstehende Anordnung zu versteifen und größere Moment- und Scherkräfte von dem ersten genannten länglichen strukturellen Teil zu dem genannten relativ dazu unbeweglichen Teil zu übertragen; und

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine perspektivische Ansicht des momentwiderstehenden Bands nach der vorliegenden Erfindung zeigt, das in einer ersten scherkraftwiderstehenden Anordnung und einer scherkraftwiderstehenden Anordnung einer Konstruktionseinheit eingebaut ist, die unter wind- oder seismischen Bedingungen Moment- und Scherkräfte in den seitlichen strukturellen Teilen entwickelt, die durch ein Halteteil, das mit einem Ankerteil verbunden ist, welches seinerseits mit einem Betonfundament verbunden ist, übertragen werden müssen;
2 einen vergrößerten Teil der scherkraftwiderstehenden Konstruktionseinheit zeigt, die in 1 dargestellt ist, wobei das momentwiderstehende Band nach der vorliegenden Erfindung in Beziehung zu dem Halteteil deutlicher dargestellt ist;
3 eine vergrößerte Querschnittsansicht des Halteteils zeigt, das in 2 dargestellt ist. Das Band nach der vorliegenden Erfindung, der endseitige Ständer und die Schlammschwelle sind dargestellt, sind allerdings aus Gründen der Klarheit nicht im Querschnitt dargestellt;
4 eine vergrößerte Draufsicht auf das momentwiderstehende Band nach der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die Positionierung der Öffnungen für die Befestigungselemente in einem typischen momentwiderstehenden Band dargestellt ist;
5 eine Kantenansicht des momentwiderstehenden Bandes zeigt, das in 4 dargestellt ist; und
6 eine endseitige Ansicht des momentwiderstehenden Bandes zeigt, das in 4 und 5 dargestellt ist.
Die vorliegende Erfindung besteht aus einer momentwiderstehenden Bandverbindung in einer ersten scherkraftwiderstehenden Anordnung 2. In einer breiten Ausführung der Erfindung umfaßt die scherkraftwiderstehende Anordnung ein relativ unbewegliches Teil 3 und ein längliches strukturelles Teil 4, welches seitlichen und Scherkräften 5 und 6 unterworfen ist.
Die momentwiderstehende Bandverbindung weist ein längliches momentwiderstehendes Band 1 auf, das in Positionsübereinstimmung mit einem länglichen strukturellen Teil 4 positioniert ist und mit ersten Befestigungsmitteln 7, bei denen es sich um Holzschrauben handelt, an ausreichend zahlreichen Stellen und auf eine solche Weise befestigt ist, daß erhebliche Scher- und Momentkräfte von einer wesentlichen Länge und einem Querschnitt des strukturellen Teils 4 an das relativ unbewegbare Teil 3 übertragen werden; ein Halteteil 8, das mit oder ohne in Längsrichtung verlaufende Versteifungsmittel 9 ausgebildet ist und ein Planflächenteil 10 aufweist, das in einer gegen das längliche momentwiderstehende Band 1 anstoßenden Beziehung positioniert ist und exzentrisch wirkungsmäßig mit dem relativ unbeweglichen Teil 3 verbunden ist; und eine Anzahl von zweiten Befestigungsmitteln 11, die einen wesentlichen Teil des Planflächenteils 10 des Halteteils 8 mit dem länglichen momentwiderstehenden Band 1 und dem länglichen strukturellen Teil 4 verbinden, so daß Moment- und Scherkräfte von dem strukturellen Teil 4 an das relativ unbewegliche Teil 3 übertragen werden.
Die zweiten Befestigungsmittel 11, bei denen es sich um Holzschrauben handelt, müssen ausreichend zahlreich vorhanden sein und in einer ausreichend nahen Beziehung beabstandet sein, um das Halte-Planflächenteil 10, das momentwiderstehende längliche Band 1 und das längliche strukturelle Teil 4 dazu zu veranlassen, als eine einheitliche Anordnung zum Widerstehen eines Biegemoments zu wirken.
Zum Zwecke einer verbesserten Versteifung sollte das Halteteil ein in Längsrichtung verlaufendes Versteifungsmittel wie etwa Flansche 9 aufweisen.
In einer breiten Ausführung der vorliegenden Erfindung, die unter der Überschrift „Bevorzugte Ausführungsform" beschrieben ist, weist die scherkraftwiderstehende Konstruktionseinheit 200 ein Paar von Halteteilen 8 und 8', erste und zweite Gurthölzer 28 und 29, ein ebenes, scherkraftwiderstehendes Element 19 und auch andere Elemente auf.
Bei dem relativ unbeweglichen Teil 3 kann es sich um ein Fundament aus Beton handeln; die ersten Befestigungsmittel 7 sind Holzschrauben; das Versteifungsmittel 9 ist zumindest ein Flansch, der mit einem wesentlichen Abschnitt des Planflächenteils 10 des Halteteils verbunden ist. Die exzentrische Verbindung umfaßt einen Anker 12, der in das relativ unbewegliche Teil 3 eingebettet ist und mit einem Träger 13 auf dem Halteteil 8 verbunden ist, der einstückig mit dem Planflächenteil 10 des Halteteils verbunden ist. Das zweite Befestigungsmittel 11 kann eine Anzahl von Befestigungselementen in Form von Holzschrauben sein.
Bei der momentwiderstehenden Bandverbindung ist ein wesentlicher Abschnitt des Planflächenteils 10 des Halteteils 8 einschließlich des unteren Endes 14 in einer an das längliche, momentwiderstehende Band 1 anstoßenden Beziehung positioniert. In 3 sei darauf verwiesen, daß das Ende 15 des länglichen Bandes 1 sich bis zu einem Punkt unmittelbar über das untere Ende 14 des Halteteils 8 hinaus erstrecken sollte, um optimale Ergebnisse zu erzielen.
3 erläutert einen Abschnitt der ersten scherkraftwiderstehenden Anordnung 2 und der scherkraftwiderstehenden Konstruktionseinheit 200, die in 1 dargestellt sind. Bei dem länglichen strukturellen Teil 4 kann es sich um ein Doppelzapfenteil handeln. Wenn das Doppelzapfenteil lediglich ein freistehender Ständer wäre, der auf einer Betonscheibe verankert wäre, wie in der Darstellung abgebildet ist, sollte die momentwiderstehende Bandverbindung nach der vorliegenden Erfindung in gleicher Weise erfolgreich funktionieren, und auf die gleiche Weise, wie es für die bevorzugte Ausführungsform beschrieben ist.
Eine weitere Anwendung für die momentwiderstehende Bandverbindung wäre innerhalb einer Gebäudestruktur, in der die Halteteile mit einem hölzernen Abschnitt der Struktur verbunden sind, anstelle mit einem Fundament aus Beton. Wiederum wäre die momentwiderstehende Bandverbindung in gleicher Weise wirksam.
In der bevorzugten Ausführungsform wird die momentwiderstehende Bandverbindung in einer scherkraftwiderstehenden Konstruktionseinheit 200 verwendet, die in Gebäuden mit leichtem Rahmen als eine Unterbaugruppe eingesetzt wird, die speziell dafür ausgelegt ist, um seitlichen Kräften zu widerstehen, die auf das Gebäude einwirken, wie etwa solche, die durch ein Erdbeben oder durch Windlasten hervorgerufen werden. Die scherkraftwiderstehende Konstruktionseinheit 200 ist, wie vorstehend ausgeführt, vollständig in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 08/975,940 beschrieben und wird in großem Umfang durch die Simpson Strong-Tie Company, Inc. unter der Handelsmarke Strong-Wall^® vertrieben.
Wie vorstehend ausgeführt ist, und wie in 1 dargestellt ist, kann es sich bei dem relativ unbeweglichen Teil 3 um ein Fundament aus Beton handeln. Häufig ruht die scherkraftwiderstehende Konstruktionseinheit 200 nicht unmittelbar auf dem Fundament auf, sondern statt dessen auf einer Bodenmembran, die auf dem Fundament ruht. In diesem Falle wird das darunter liegende, relativ unbewegliche Teil 3 die Bodenmembran und das Fundament. Wenn die scherkraftwiderstehende Gebäudeeinheit 200 in der zweiten oder dritten Ebene des Gebäudes auftritt, ist das relativ unbewegliche Teil 3 die tragenden Bodenmembranen, die unteren Ebenen und das Fundament des Gebäudes.
Die scherkraftwiderstehende Konstruktionseinheit 200 ist mit einer Bodenplatte 16 ausgebildet, die auf dem darunter liegenden, relativ unbeweglichen Teil 3 des Gebäudes aufliegt. Die Bodenplatte 16 ist mit dem relativ unbeweglichen Teil 3 durch ein Verankerungsmittel 17 verbunden, um die Bodenplatte 16 mit dem relativ unbeweglichen Teil 3 des Gebäudes zu verbinden. Bei einer standardmäßigen Rahmenkonstruktion sind eine Anzahl von vertikal angeordneten Zapfen oder Ständern auf der Oberseite der Bodenplatte angeordnet. Diese Zapfen sind durch Befestigungsmittel, wie beispielsweise Nägel, mit der Bodenplatte verbunden, um die Anzahl von vertikal angeordneten Zapfen mit der Bodenplatte zu verbinden. Eine obere Platte ist durch die vertikal angeordneten Zapfen abgestützt und ruht auf diesen auf. Die obere Platte ist mit den vertikal angeordneten Zapfen durch Mittel zum Verbinden der oberen Platte mit den vertikal angeordneten Zapfen verbunden.
In der Wand ist die scherkraftwiderstehende Konstruktionseinheit 2 eingebaut, die mit der oberen Platte der Wand verbunden ist und auch mit dem relativ unbeweglichen Teil 3 verbunden ist. Diese Verbindungen ermöglichen es, daß seitliche Kräfte, die auf die obere Platte der Wand und auf das relativ unbewegliche Teil 3 einwirken, an die scherkrafwiderstehende Konstruktionseinheit 200 übertragen werden. Die scherkraftwiderstehende Konstruktionseinheit 200 ist zwischen der oberen Platte und dem relativ unbeweglichen Teil 3 angeordnet. Die scherkraftwiderstehende Konstruktionseinheit 200 ist mit einem ebenen, scherkraftwiderstehenden Element 19 versehen. Das ebene, scherkraftwiderstehende Element 19 weist eine proximale Seite 20, eine distale Seite 21, einen oberen Rand 22, einen unteren Rand 23 und erste und zweite seitliche Ränder 24 und 25 auf. Die scherkraftwiderstehende Konstruktionseinheit 200 weist eine obere Strebe 26 auf, die mit der proximalen Seite 20 in der Nähe des oberen Randes 22 des scherkraftwiderstehenden Elements 19 verbunden ist. Die obere Strebe 26 ist im wesentlichen parallel zu der oberen Platte der Wand angeordnet. Die scherkraftwiderstehende Konstruktionseinheit 200 weist eine untere Strebe 27 auf, die mit der proximalen Seite 20 in der Nähe des unteren Randes 23 des scherkraftwiderstehenden Elements 19 verbunden ist. Ein erstes Gurtholz 28 ist mit der proximalen Seite 20 in der Nähe des ersten seitlichen Randes 24 des scherkraftwiderstehenden Elements 19 verbunden. Ein zweites Gurtholz 29 ist ebenfalls mit der proximalen Seite 20 in der Nähe des zweiten seitlichen Randes 25 des scherkraftwiderstehenden Elements 19 verbunden. Die oberen und unteren Streben 26 und 27 und die ersten und zweiten Gurthölzer 28 und 29 sind mit dem scherkraftwiderstehenden Element 19 durch Mittel wie etwa Nägel oder Schrauben verbunden, um die obere Strebe 26, die untere Strebe 27, das erste Gurtholz 28 und das zweite Gurtholz 29 mit dem scherkraftwiderstehenden Element 19 zu verbinden.
Die scherkraftwiderstehende Konstruktionseinheit 200 ist mit der oberen Platte der Wand durch Mittel wie etwa Schrauben verbunden, und ist mit dem Fundament 3 des Gebäudes durch Mittel 30 verbunden.
In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die untere Platte 16 der Wand, die Anzahl von vertikal angeordneten Zapfen, die auf der Bodenplatte 16 aufliegen, die obere Platte der Wand, das scherkraftwiderstehende Element 19 der scherkraftwiderstehenden Konstruktionseinheit 200, die oberen und unteren Streben 26 und 27 der scherkraftwiderstehenden Konstruktionseinheit 200, und die ersten und zweiten Gurthölzer 28 und 29 der scherkraftwiderstehenden Konstruktionseinheit 200 sämtlich aus Holz oder aus Holzverbundmaterialien hergestellt. Die genannten Teile können auch aus Stahl oder aus künstlichen Gebäudematerialien hergestellt sein.
Wie in 1 dargestellt ist, sind in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn das relativ unbewegliche Teil 3 das Fundament des Gebäudes ist, die Mittel 17 zum Verbinden der unteren Platte 16 mit dem Fundament 3 des Gebäudes Fundamentanker in der Form von Bolzen, die abgewinkelt sind, um eine mechanische Verriegelung mit dem Fundament zu bilden. Der Erfinder hat herausgefunden, daß Fundamentanker ASTM A307 oder A36 mit einem Durchmesser von 5/8 Zoll, die in einer geeigneten Tiefe eingebettet sind, für die meisten Fundamente ausreichend sind. Die Länge der Fundamentanker, der Abstand zwischen den Fundamentankern und die Anordnung der Fundamentanker in dem Fundament werden entsprechend den Kräften bestimmt, die auf die Wand einwirken, und entsprechend der Festigkeit des Fundaments. Die Mittel 17 zum Verbinden der unteren Platte 16 mit dem Fundament 3 des Gebäudes können auch Bandanker, Schlammschwellenanker, Bolzen, Nachrüstbolzen, Halteteile für Fundamentplatten, Bänder, Zugelemente oder eine Kombination daraus sein. Wenn das relativ unbewegliche Teil 3 aus einer Bodenmembran und aus dem Fundament des Gebäudes besteht, können die Mittel 30 zum Verbinden der unteren Platte 16 mit dem relativ unbeweglichen Teil 3 des Gebäudes Nägel, Schrauben, Bolzen, Nachrüstbolzen, Rahmenanker, Winkel, Zugelemente, Platten, Bänder oder eine Kombination daraus sein. Wenn das relativ unbewegliche Teil 3 aus einer Bodenmembran, einer tragenden Wand und dem Fundament besteht, können die Mittel 17 zum Verbinden der unteren Platte 16 mit dem relativ unbeweglichen Teil 3 des Gebäudes Nägel, Schrauben, Bolzen, Fundamentbolzen, Nachrüstbolzen, Rahmenanker, Winkel, Zugelemente, Platten, Klappen oder eine Kombination daraus sein. Wenn das relativ unbewegbare Teil 3 aus einer Anzahl von Bodenmembranen, einer Anzahl von tragenden Wänden und dem Fundament besteht, können die Mittel 17 zum Verbinden der Bodenplatte 16 mit dem relativ unbeweglichen Teil 3 des Gebäudes Nägel, Schrauben, Bolzen, Nachrüstbolzen, Rahmenanker, Winkel, Zugelemente, Platten, Bänder oder eine Kombination daraus sein.
Das bevorzugte Mittel zum Verbinden der oberen Strebe 26, der unteren Strebe 27, des ersten Gurtholzes 28 und des zweiten Gurtholzes 29 mit dem scherkraftwiderstehenden Element 19 sind 10d übliche 0,148''(3,7592 mm) × 3''(76,2 mm) Nägel, wobei allerdings auch Schrauben, Schweißnähte, Klemmelemente, Zugelemente, Träger, abgewinkelte Klammern, Klebstoffe oder eine Kombination daraus ebenfalls verwendet werden können. Wie in 1 dargestellt ist, sollten Nägel üblicherweise einen gegenseitigen Abstand von 2''(50,8 mm) um das scherkraftwiderstehende Element 19 herum in der Nähe der oberen und unteren Ränder 22 und 23 und der ersten und zweiten seitlichen Ränder 24 und 25 aufweisen, um einen maximalen Scherwiderstand zu erzielen, ohne daß ein Splittern oder Auftrennen des schwerkraft-widerstehenden Elements 19 die Folge ist.
Das bevorzugte Mittel zum Verbinden der schwerkraftwiderstehenden Konstruktionseinheit 200 mit der oberen Platte der Wand sind Befestigungselemente für die obere Platte, die einen mit Gewinde versehenen Schaftabschnitt aufweisen, wobei allerdings Nägel, Schweißnähte, Bolzen, Bänder, Träger, Zugelemente, Winkel, Ankerplatten, Klemmelemente, Rahmenanker oder eine Kombination davon ebenfalls eingesetzt werden können. Die bevorzugten Befestigungselemente für die obere Platte sind 1/4''(6,35 mm) × 6''(152,4 mm) Simpson Strong Drive^® Schrauben. Die Befestigungselemente für die obere Platte werden durch die obere Strebe 26 der scherkraftwiderstehenden Konstruktionseinheit 200 und in die obere Platte der Wand eingeführt. Die Anzahl von Befestigungselementen für die obere Platte hängt von den seitlichen Lasten ab, die die schwerwiderstehende Konstruktionseinheit 200 gemäß den Erwartungen tragen muß, und von der Festigkeit der Befestigungselemente für die obere Platte.
Die Mittel 30 zum Verbinden der scherkraftwiderstehenden Konstruktionseinheit 200 mit dem Fundament 3 des Gebäudes können ebenfalls Bandanker, Schmutzschwellenanker, Bolzen, Nachrüstbolzen, Halteteile für eine Fundamentplatte, Bänder oder Zugelemente oder eine Kombination davon sein. Wenn das relativ unbewegliche Teil 3 aus einer Bodenmembran und dem Fundament des Gebäudes besteht, können die Mittel zum Verbinden der scherkraftwiderstehenden Konstruktionseinheit 200 mit dem relativ unbeweglichen Teil 3 des Gebäudes Nägel, Schrauben, Bolzen, Nachrüstbolzen, Rahmenanker, Winkel, Zugelemente, Platten, Bänder oder eine Kombination davon sein. Wenn das relativ unbewegliche Teil 3 aus einer Bodenmembran, einer tragenden Wand und dem Fundament besteht, können die Mittel 30 zum Verbinden der scherkraftwiderstehenden Konstruktionseinheit 200 mit dem darunter liegenden, relativ unbeweglichen Teil 3 des Gebäudes Nägel, Schrauben, Bolzen, Nachrüstbolzen, Rahmenanker, Winkel, Zugelemente, Platten, Bänder oder eine Kombination davon sein.
Wie in 1 dargestellt ist, liegt die scherkraftwiderstehende Konstruktionseinheit 200 unmittelbar auf dem relativ unbeweglichen Teil 3 auf.
Die ersten und zweiten Gurthölzer 28 und 29 der scherkraftwiderstehenden Konstruktionseinheit 200 können unmittelbar auf dem Fundament 3 aufliegen. Dies verhindert, daß die Platte 16 zerdrückt wird, wenn Momentreaktionen Druckkräfte auf die ersten und zweiten Gurthölzer 28 und 29 ausüben.
Das Mittel 30 zum Verbinden der scherkraftwiderstehenden Konstruktionseinheit 200 mit dem relativ unbeweglichen Teil 3 ist ein Fundamentanker, der an dem relativ unbeweglichen Teil 3 verankert ist. Der Fundamentanker ist dafür ausgelegt, seitliche Kräfte, die auf das relativ unbewegliche Teil 3 aufgebracht werden, an die scherkraftwiderstehende Konstruktionseinheit 200 zu übertragen.
Eine Scheibe 31 und eine Mutter 32 können hinzugefügt werden, um die Verbindung zu verbessern und um ein Widerstandsvermögen gegenüber nach oben gerichteten Kräften auf die scherkraftwiderstehende Konstruktionseinheit 200 bereitzustellen.
Die scherkraftwiderstehende Konstruktionseinheit 200 ist ferner mit ersten und zweiten Ankerbolzen 17 und 17' versehen, die an dem relativ unbeweglichen Teil 3 verankert sind und die in der Nähe der ersten und zweiten Gurthölzer 28 und 29 angeordnet sind. Die ersten und zweiten Ankerbolzen 17 und 17' sind durch erste und zweite Halteteile 8 und 8' aufgenommen. Muttern 33, die auf den ersten und zweiten Ankerbolzen 17 und 17' aufgesetzt sind, wirken mit den ersten und zweiten Halteteilen 8 und 8' zusammen. Die ersten und zweiten Halteteile 8 und 8' sind mit den ersten und zweiten Gurthölzern 28 und 29 mittels Holzschrauben verbunden.
Wenn die scherkraftwiderstehende Konstruktionseinheit 200 ausreichend breit ist, wird die scherkraftwiderstehende Konstruktionseinheit 200 in bevorzugter Weise mit mittleren Trägern 34 hergestellt, die zwischen den oberen und unteren Streben 26 und 27 angeordnet sind. Abstandsblöcke 71 und 72 sind in der vorliegenden Anmeldung wahlweise vorhanden.
Wie in 1 dargestellt ist, sind die ersten und zweiten Gurthölzer 28 und 29 der scherkraftwiderstehenden Konstruktionseinheit 200 in bevorzugter Weise aus zwei länglichen Holzteilen 35 hergestellt, die durch Laminieren miteinander verbunden sind.
Als ein Beispiel kann die scherkraftwiderstehende Konstruktionseinheit 200 wie folgt aufgebaut sein: die ersten und zweiten Gurthölzer 28 und 29 können jeweils aus einem 2¾''(69,85 mm) × 3''(76,2 mm) × 90½''(2298,7 mm) SYP Glulam aufgebaut sein. Die obere Strebe 26 kann aus einem 2¾''(69,85 mm) × 3''(76,2 mm) × 42''(1066,8 mm) SYP Glulam aufgebaut sein, mit zwei 1''(25,4 mm) × 1 7/8''(47,625 mm) Schlitzen 36, 1 1/8''(28,575 mm) von dem Ende der unteren Strebe und zwei 21/32''(16,67 mm) × 1 5/8''(41,275 mm) Schiltzen 37, 6¼''(158,75 mm) von dem Ende der unteren Strebe, und ein 1 21/32''(42,07 mm) × 1 5/8''(41,275 mm) Schlitz 38, zentriert in dem unteren Gurtholz. Zwischenliegende Pfosten 34 können 1½''(38,1 mm) × 3''(76,2 mm) × 87¾''(2,228,85 mm) sein und jeweils mit zwei 19d × 3''(76,2 mm) Nägeln von der Oberseite und Unterseite eingebaut sein. Das ebene scherkraftwiderstehende Element 19 kann eine einzelne OSB (Strukturteil 1) 47¾''(1212,85 mm) × 92½'(2349,5 mm) × 15/32''(11,9 mm) sein, die an die Streben 26 und 27 genagelt ist, und Gurthölzer 28 und 29. Kantenstreifen aus Metall, die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind, sind auf die Kanten der Streben 26 und 27 und der Gurthölzer 28 und 29 genagelt. Metallische Platten 29 verbinden die unteren Enden der Gurthölzer 28 und 29 mit der unteren Strebe 27. Halteteile 8 und 8' sind an den Gurthölzern 28 und 29 befestigt, wie in 1 und 2 dargestellt ist.
Die momentwiderstehenden länglichen Bänder 1, die auf den ersten und zweiten Gurthölzern 28 und 29 befestigt sind, sollten eine Breite haben, die gleich wie oder etwas geringer als die Breite der Gurthölzer ist, und weisen eine Länge auf, die sich über einen wesentlichen Abschnitt der Länge der Gurtbänder erstreckt, und weisen eine Dicke und sonstige Ausführung auf, die für die speziellen Kräfte berechnet ist, wie sie durch den Auslegungsingenieur und/oder für gesetzliche Anforderungen benötigt werden. Die momentwiderstehenden länglichen Bänder 1 sollten an einem Punkt unmittelbar jenseits des unteren Endes der ersten und zweiten Halteteile 8 und 8' enden. Ein Muster von Befestigungselementen ist in 4 dargestellt und sollte durch den Auslegungsingenieur und/oder gesetzliche Anforderungen bereitgestellt werden. Die verwendeten Befestigungselemente sollten ¼'' × 6''(6,35 mm × 152,4 mm) Schrauben sein, spezifiziert durch den Ingenieur oder durch das anwendbare Baugesetz.
Die Wirkungsweise des ersten momentwiderstehenden länglichen Bands in der ersten scherkraftwiderstehenden Anordnung 2 gemäß der vorliegenden Erfindung kann am besten verstanden werden, indem auf 1 und 3 Bezug genommen wird. Wenn eine Scherkraft 6 auftritt, die auf ein längliches strukturelles Teil 4 wirkt, wie etwa bei einem seismischen Ereignis, werden nach oben gerichtete Kräfte über das strukturelle Teil 4 an die scherkraftwiderstehende Anordnung 2 übertragen. Einer Bewegung des strukturellen Teils 4 nach oben wird durch eine Widerstandskraft 42 entgegengewirkt, die durch das Fundament oder durch ein anderes relativ unbewegbares Teil 3 ausgeübt wird. Die Scherkräfte werden über zwei Wege an das erste Halteteil 8 übertragen. Auf dem ersten Weg wird eine Scherkaft 6 über das längliche strukturelle Teil 4 an das erste Halteteil 8 übertragen, und zwar unmittelbar über Schrauben als Befestigungselemente 11 an das erste Halteteil 8. Auf einem zweiten Weg wird die Scherkraft 6 über das strukturelle Teil 4 an das erste Halteteil 8 über Schrauben als Befestigungselemente 7 an das erste momentwiderstehende Band 1 übertragen und von dort über Schrauben als Befestigungselemente 11. Die Scherkräfte 6 werden dann über den Sitzträger 13 des ersten Halteteils 8 an den mit Gewinde versehenen Ankerbolzen 12 und von dort an das Fundament 3 übertragen.
Scherwiderstandskräfte 42 und 42', die nach unten entlang der Achse 43 des Verankerungsbolzens wirken, haben zur Folge, daß Momentkräfte 44 aufgebracht werden, mit Momentarmlängen 45, die gleich dem Abstand zwischen der hinteren Fläche 46 der Halteteile 8 und 8' und der Mittellinie 43 des Ankerbolzens 12 sind. Die Scherkräfte 6' veranlassen auf diese Weise die Momentwiderstandskräfte 42 dazu, die Sitzträger 13 der Halteteile 8 und 8' in Richtungen im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn zu drehen, wie bspw. durch den Pfeil 44 dargestellt ist; auf diese Weise werden die Holzfasern 47 und 47' unmittelbar benachbart zu den Sitzträgern 13 der Halteteile 8 und 8' tendenziell zusammengedrückt. Die Momentkräfte wie etwa die Momentkraft 44 versuchen ferner, die unteren Abschnitte der Gurthölzer 28 und 29 in Richtungen im Uhrzeigersinn bzw. im Gegenuhrzeigersinn durchzubiegen.
Da die Heftwirkung der Anzahl von Schrauben 11, die die Halteteile 8 und 8' mit den ersten und zweiten momentwiderstehenden länglichen Bändern 1 und 1' verbinden, zur Folge hat, daß die ersten und zweiten scherkraftwiderstehenden Anordnungen 2 und 2', einschließlich der Halteteile 8 und 8' und eines Abschnitts der ersten und zweiten momentwiderstehenden länglichen Bänder 1 und 1' in lagenmäßiger Übereinstimmung mit dem Halteteilen 8 und 8' und der Abschnitte der Gurthölzer 27 und 28, die durch Schrauben 11 gehalten sind, als versteifende Einheiten zu wirken, wird die Durchbiegung in den Gurthölzern 28 und 29 benachbart zu den Halteteilen 8 und 8' reduziert, und auf diese Weise wird verhindert, daß die Momentkräfte 44 zur Folge haben, daß die Gurthölzer 28 und 29 vorzeitig versagen.
Die Wirkungsweise der ersten und zweiten momentwiderstehenden länglichen Bänder in der scherkraftwiderstehenden Konstruktionseinheit 200 nach der vorliegenden Erfindung kann am besten verstanden werden, indem auf 1 und 3 Bezug genommen wird. Wenn eine Scherkraft 6' auftritt, die auf die scherkraftwiderstehende Konstruktionseinheit 200 einwirkt, wie etwa bei einem seismischen Ereignis, werden nach oben gerichtete Kräfte durch die ersten und zweiten Gurthölzer 28 und 29 an die scherkraftwiderstehenden Anordnungen 2 und 2' übertragen. Einer nach oben gerichteten Bewegung der ersten und zweiten Gurthölzer 28 und 29 wird durch die Widerstandskräfte 42 und 42' entgegengewirkt, die durch das Fundament 3 oder durch ein anderes relativ unbewegliches Teil ausgeübt werden. Die Scherkräfte 6' werden entlang von zwei Wegen an die ersten und zweiten Halteteile 8 und 8' übertragen. Auf dem ersten Weg wird die Scherkraft 6' über die ersten und zweiten Gurthölzer 28 und 29 an die ersten und zweiten Halteteile 8 und 8' übertragen, und zwar unmittelbar über Schrauben als Befestigungselemente 11 an die ersten und zweiten Halteteile 8 und 8'.
Auf einem zweiten Weg wird die Scherkraft 6' durch die ersten und zweiten Gurthölzer 28 und 29 an die ersten und zweiten Halteteile 8 und 8' übertragen, und zwar über Schrauben als Befestigungselemente 7 an die ersten und zweiten momentwiderstehenden Bänder 1 und 1', und von dort über Schrauben als Befestigungselemente 11.
Die Scherkräfte 6' werden dann über die Sitzträger 13 der ersten und zweiten Halteteile 8 und 8' an die mit Gewinde versehenen Ankerbolzen 12 und 12' und von dort an das Fundament 3 übertragen.
Die Scherwiderstandskraft 42, die nach unten entlang der Achse 43 des Ankerbolzens wirkt, hat eine Momentkraft 44 zur Folge, die mit einer Momentarmlänge 45 gebildet werden muß, die gleich dem Abstand zwischen der Rückseite 46 des Halteteils 8 und der Mittellinie 43 des Ankerbolzens 12 ist. Die Momentkraft 6' hat auf diese Weise eine Momentwiderstandskraft 42 zur Folge, um den Sitzträger 13 des Halteteils 8 in einer Richtung im Uhrzeigersinn zu drehen, wie durch den Pfeil 44 verdeutlicht ist; auf diese Weise besteht die Tendenz, die Holzfasern 47 unmittelbar benachbart zu dem Sitzträger 13 des Halteteils 8 zusammenzudrücken. Die Momentkraft 44 hat ferner die Tendenz, den unteren Abschnitt des strukturellen Teils 4 in einer Richtung im Uhrzeigersinn durchzubiegen, wie in 3 dargestellt ist.
Da die Heftwirkung der Anzahl von Schrauben 11, die das Halteteil 8 mit dem ersten momentwiderstehenden länglichen Band 1 verbinden, zur Folge hat, daß die erste scherkraftwiderstehende Anordnung 2, einschließlich des Halteteils 8, eines wesentlichen Teils des ersten momentwiderstehenden länglichen Bands 1 in lagemäßiger Übereinstimmung mit dem Halteteil 8 und eines wesentlichen Abschnitts des länglichen strukturellen Teils 4, das durch die Schrauben 11 gehalten ist, als eine Versteifungseinheit mit erheblicher Länge wirkt, wird eine Durchbiegung in dem länglichen strukturellen Teil 4 benachbart zu dem Halteteil 8 reduziert, und auf diese Weise wird verhindert, daß die Momentkraft 44 zur Folge hat, daß das strukturelle Teil 4 vorzeitig versagt.
Scherkräfte können auch durch seitliche Kräfte 5 verursacht werden, die auf die scherkraftwiderstehende Konstruktionseinheit 200 wirken. Eine solche seitliche Kraft 5 wandelt sich in eine nach oben gerichtete Kraftkomponente um, die auf das zweite Gurtholz 29 wirkt und der die gleichen Elemente auf die gleiche Art und Weise entgegenwirken, wie es unmittelbar zuvor erläutert worden ist.
Die seitliche Kraft 5, die auf die scherkraftwiderstehende Konstruktionseinheit 200 wirkt, hat zu einer Beschränkung der Struktur geführt, um höhere Momentkräfte bewältigen zu können, die von speziellen seismischen und Windereignissen herrühren.
Insbesondere kann man erkennen, wobei auf 3 Bezug genommen wird, daß einer Scherkraft 6, die entlang der Achse 41 des zweiten Gurtholzes 29 wirkt, durch eine Widerstandskraft 42 entgegengewirkt wird, die nach unten entlang der Achse 43 des mit Gewinde versehenen Ankers 12 wirkt. Diese beiden gleichen und einander entgegengesetzten Scherkräfte resultieren in einer Momentkraft, die durch den Pfeil 44 in 3 angedeutet ist und die einen Momentenarm 45 aufweist, der gleich dem Abstand zwischen der Achse 42 des mit Gewinde versehenen Bolzens 12 und der Achse 41 des zweiten Gurtholzes 29 ist. Die Momentkraft 44 hatte vor der Anordnung des momentwiderstehenden länglichen Bandes 1 zur Folge, daß sich das untere Ende 14 des Halteteils gebogen hatte und in der gleichen Richtung wie die Momentkraft 44 gedreht hatte, wie dies durch den Pfeil angezeigt ist. Diese Biegung des Endes des Halteteils hatte zwei Probleme zur Folge. Als erstes hatte eine Biegung des Endes 14 des Halteteils 8 ein lokalisiertes Zerdrücken der Holzfasern benachbart zu dem Ende 14 des Halteteils 8 zur Folge. Dieses Zerdrücken der Holzfasern 47 hatte eine Schwächung des zweiten Gurtholzes 29 in Druckrichtung zur Folge. Als zweites führt die Biegung des Endes 14 des Halteteils 8' zu einer drehenden Kraft in dem zweiten Gurtholz 29 in der gleichen Richtung wie der Pfeil 44. Unter bestimmten heftigen Bedingungen wurde der Beginn des Versagens des zweiten Gurtholzes 29 erfaßt, welches zu einem vorzeitigen Versagen der gesamten scherkraftwiderstehenden Anordnung 2 führen konnte. Nach der Erfassung der Ergebnisse der gewaltigen Momentkräfte in der Struktur wurden Anstrengungen unternommen, um die Exzentrizität und die sich daraus ergebenden Momentkräfte zu reduzieren, die sich aus dem Abstand 45 zwischen der Achse 43 des mit Gewinde versehenen Bolzens und der Achse 41 des zweiten Gurtholzes ergeben. Unterschiedliche Formen von Halteteilen wurden mit begrenzten Ergebnissen untersucht. Da es gegenwärtig nicht bekannt ist, wie die gesamte Exzentrizität eliminiert werden könnte, wurde die vorliegende Lösung mit der Bereitstellung eines momentwiderstehenden länglichen Bandteils 1 vorgeschlagen. Da ein dünnes metallisches Band einen vernachlässigbaren Widerstand gegenüber Biegung aufweist, und da Halteteile Bolzen zur Befestigung des Halteteils an dem Gurtholz 29 verwendeten, wurde eine gewisse, allerdings keine bedeutsame Verbesserung festgestellt. Der Durchbruch trat auf, als das Halteteil 8 an dem ersten momentwiderstehenden länglichen Band 1 und an dem zweiten Gurtholzteil mittels Befestigungsmitteln befestigt wurde, die über einen erheblichen Teil der Länge des Halteteils 8 angewendet wurden.
Das Befestigungsmittel besteht aus Holzschrauben. Ein Spiel oder ein Rutschen zwischen der Holzstruktur und dem momentwiderstehenden länglichen Band ist minimiert.
Ein momentwiderstehendes längliches Band 1 nach einer bevorzugten besten Ausführungsform ist in 4, 5 und 6 dargestellt. Als Beispiel kann das Band 1 aus 12 Maß Stahl mit einer Länge von 51¼''(1301,75 mm) und einer Breite von 2¾''(69,85 mm) bestehen. Wenn Befestigungselemente in Form von Schrauben verwendet werden, sollten Öffnungen in dem Metall wie folgt ausgebildet sein: In dem oberen Abschnitt des Bands 1 sollten die Öffnungen 70 mit Abständen von etwa 5''(127 mm) ausgebildet und beabstandet sein, mit einem endseitigen Randabstand von etwa 3¼''(95,25 mm). Die Öffnungen sollten mit einem seitlichen Randabstand von etwa 27/32''(21,43 mm) versetzt angeordnet sein.
Die Öffnungen 110 in dem Band 1 zur deckungsgleichen Anordnung mit den Öffnungen in dem Halteteil müssen allerdings einen wesentlich engeren gegenseitigen Abstand aufweisen. Beispielsweise 20 Schrauben mit ¼''(6,35 mm) werden benötigt, um die Lasten zu halten, die einwirken und die von dem länglichen strukturellen Holzteil 4 bspw. an die Halteteile 8 und 8' übertragen werden müssen. In typischer Weise sind die Öffnungen 110 in drei Reihen angeordnet, wobei der gegenseitige Abstand in jeder Reihe versetzt ist, wie dies typischerweise erforderlich ist, um zu verhindern, daß das Holz splittert. In typischer Weise sollte der gegenseitige Abstand in Längsrichtung zwischen einer beliebigen Öffnung von einer der drei Reihen ein Minimum von 5/8''(15,875 mm) betragen, mit einem Randabstand von zwischen 5/8''(15,875 mm) bis ¾''(19,05 mm). Die mittlere Reihe von versetzten Schrauben sollte einen Randabstand von 1¼''(31,75 mm) aufweisen. Der Abstand der untersten Öffnungen 110 sollte etwa 6''(152,4 mm) von dem unteren Rand des Bands 1 betragen.
Die Wahl eines länglichen Streifens 1, der zwischen dem metallischen Halteteil 8 und dem strukturellen Holzteil angeordnet wurde, hatte drei unterschiedliche Vorteile zur Folge, die gemeinsam zu der Fähigkeit der Verbindung führen, sicher größeren Scher- und Momentkräften zu widerstehen.
Die ersten Aufgabenstellung beim Übertragen von großen Scherkräften von dem hölzernen Rahmen zu dem Fundament ist relativ klar. Dadurch, daß ein langes Band 1 bereitgestellt wird, werden Scherlasten über die beabstandeten Befestigungselemente 7 über einen relativ langen Abstand übertragen. Anstelle daß die Übertragung der Last von dem hölzernen Teil 4 lediglich an dicht beabstandeten Schrauben 11 an dem Halteteil 8 konzentriert wird. Dadurch, daß die Scherbelastung aus dem hölzernen Teil 4 herausgenommen wird, beginnend an der Oberseite des Bandes, und daß diese an das metallische Band 1 übertragen wird, ist bis zu der Zeit, zu der die Scherkräfte in dem hölzernen Teil 4 sich dem Halteteil annähern, ein großer Teil der Spannung bereits an das metallische Band 1 übertragen worden. Diese Anordnung bringt die Möglichkeit mit sich, das Halteteil zu kürzen und auf diese Weise das Gewicht und die Länge des Halteteils 4 zu reduzieren.
Während das längliche Band 1 Scherkräfte in effektiver Weise übertragen hat, ist eine wesentlich wichtigere Lösung für die Momentkräfte 44, die ihren Ursprung in dem Halteteil 8 haben, aufgetreten. Vorzeitige Versagensereignisse in den Gurthölzern 28 und 29 aufgrund von seitlichen Scherkräften 5, die auf die Scherkraft widerstehende Konstruktionseinheit 200 aufgebracht wurden, wurden abgebogen. Die Gründe für dieses plötzliche erfolgreiche Ergebnis sind nicht ohne weiteres einsichtig.
Zusammengesetzte Wirkung
Zwei Analogien werden dargelegt, um den Erfolg des länglichen Bands 1, welches vorliegend vorgeschlagen wird, zu erklären.
Als erstes sei die Wirkung einer stählernen Zugstange in einem Balken aus Beton betrachtet. Es ist gut bekannt, daß die Anordnung einer stählernen Zugstange für hohe Spannungen in dem unteren Bereich des aus Beton bestehenden Trägers den Biegemomenten entgegenwirkt und den Träger in die Lage versetzt, wesentlich größere Lasten zu tragen. Der Schlüssel für den Erfolg des Zugstangenelements liegt in seiner Fähigkeit, innerhalb und in einem verriegelten Kontakt mit dem Beton über einen relativ langen Weg zu verbleiben, ohne zu rutschen. Mit anderen Worten werden die Kräfte in dem unteren Bereich des Betons nur dann an die Zugstange übertragen, um diese unter Spannung zu setzen, wenn die Kräfte entlang eines wesentlichen Längenabschnitts der Zugstange verteilt sind, ohne in Bezug auf den Beton zu rutschen. In einer ähnlichen Weise müssen die Scherkräfte entlang eines wesentlichen Teils des länglichen Bands 1 nach der vorliegenden Erfindung ohne Durchrutschen verteilt werden. Dies wird dadurch erreicht, daß das stählerne Band 1 entweder kontinuierlich durch Klebstoffe oder mit engen Zwischenräumen durch Befestigungselemente wie etwa durch Holzschrauben befestigt wird. Diese Verbindung von Elementen hat zur Folge, daß die Elemente gemeinsam wirken, was zu einer zusammengesetzten oder Verbundwirkung führt.
Eine zweite Analogie ist ebenfalls lehrreich, um das Ergebnis zu verstehen, das durch die Verwendung eines länglichen Bands 1 erzielt wird. Es sei als Beispiel die Notwendigkeit betrachtet, einen relativ langen Abstand beim Bau von Gebäuden zu überspannen. Wenn drei Elemente verwendet werden sollten, und diese in der Form eines „I" angeordnet werden sollten, nämlich ein hölzerner Träger auf einer Schmalseite als Steg und zwei Platten, von denen eine auf ihrer Seite an der Oberseite der Stegplatte angeordnet wird und eine zweite Platte auf ihrer Seite an der Unterseite der Stegplatte, hätte dieser Träger aus drei Elementen, wenn keine der Platten verbunden wäre, eine relativ niedrige Schwelle in der Fähigkeit, Lasten zu tragen. Auf der anderen Seite hat man dann, wenn alle drei Platten kontinuierlich oder nahezu kontinuierlich miteinander verbunden sind, das, was in üblicher Weise als ein „I"-Träger bekannt ist, der bekannte Eigenschaften zum Tragen von großen Lasten über relativ lange Spannweiten besitzt.
Wiederum sei die vorstehend genannte Analogie auf die vorliegende Erfindung angewendet. Das kombinierte hölzerne Rahmenteil 4 und das längliche Band 1, wenn sie nicht miteinander verbunden sind, weisen eine geringe zusätzliche Fähigkeit auf, um Momentkräften zu widerstehen. Auf der anderen Seite, wenn sie kontinuierlich oder in relativ kurzen Intervallen miteinander verbunden sind, kann die kombinierte oder verbundartige Anordnung wesentlichen größeren Momentkräften widerstehen, wenn die Teile nicht die Möglichkeit haben, relativ zueinander über einen wesentlichen Teil ihrer Länge zu verrutschen.
Zusätzlich zu der vergrößerten Widerstandsfähigkeit gegen Momente und Scherkräfte aufgrund der Verwendung eines Bands 1 wird eine weiterhin vergrößerte Widerstandsfähigkeit gegen Momente durch die Verwendung eines Halteteils mit einem longitudinalen Versteifungsmittel erzielt, wie dies durch zumindest einen und vorzugsweise zwei Flansche 9 bereitgestellt wird. Auf diese Weise stellt die gesamte Anordnung, die zusammenwirkend als eine sandwichartige Anordnung wirkt, durch die Heftwirkung der Anzahl von Befestigungselementen, die die gesamte Anordnung zusammenheften, die aus dem Flansch 9, der Rückseite 46 des Halteteils 8, dem momentwiderstehenden länglichen Band 1 und dem zweiten hölzernen Gurtteil 29 besteht, eine momentwiderstehende Struktur bereit, um der Biegung des Endes 14 des Halteteils 8 zu widerstehen. Die Wirkung dieser versteifenden Struktur ist die vergrößerte Fähigkeit der scherkraftwiderstehenden Anordnung 2, größeren Kräften zu widerstehen, die durch seismische Ereignisse und Wind hervorgerufen werden. Während eine detaillierte Wirkungsweise der Kräfte auf dem zweiten Gurtelement 29 und dem ersten Halteteil 8 beschrieben worden ist. Eine ähnliche Wirkungsweise der Scher- und Momentkräfte tritt auf dem Halteteil 8' und dem ersten Gurt 28 auf, wenn eine Umkehr der seitlichen Kräfte 5 auftritt, und wird aus Gründen der Kürze der Darstellung nicht wiederholt. Auf diese Weise ist für einen relativ geringen finanziellen Aufwand bei der Ersetzung von Bolzen durch Schrauben und der Hinzufügung eines momentwiderstehenden länglichen Bands inform eines relativ dünnen metallischen Bands eine erheblich verbesserte strukturelle Verstärkung erhalten worden.
Es wird empfohlen, daß die Schrauben 7 und 11 spezielle, gegen Scherung widerstandsfähige Holzschrauben sind, die von der Simpson Strong-Tie Company Inc. hergestellt werden und unter der Bezeichnung SDS^® 1/4 × 3 oder SDS^® 1/4/ × 6 vertrieben werden, um die besten Ergebnisse zu erzielen. Diese Schrauben sind vollständig in dem US-Patent 6,109,850 beschrieben, das am 29. August 2000 erteilt worden ist.

Claims

Momentwiderstehende Bandverbindung mit einer scherkraftwiderstehenden Anordnung (2), die ein erstes längliches strukturelles Holzteil (4), das Moment- und Scherkräften (5, 6) unterworfen ist, und das wirkungsmäßig mit einem relativ dazu unbeweglichen Teil (3) verbunden ist, aufweist, mit: a. einem aus Metall bestehenden, länglichen momentwiderstehenden Band, das in Lageüberdeckung mit dem genannten länglichen strukturellen Holzteil (4) angeordnet ist und mit einem ersten Befestigungsmittel an einer ausreichenden Anzahl von Stellen befestigt ist, und zwar auf eine solche Weise, daß das genannte Band (1) und das strukturelle Holzteil (4) gemeinsam und im Verbund wirken, und daß erhebliche Scherungs- und Momentkräfte wirkungsmäßig von einem erheblichen Längenabschnitt und einem Querschnitt des genannten länglichen strukturellen Teils (4) zu dem genannten relativ dazu unbeweglichen Teil (3) übertragen werden; b. einem aus Metall bestehenden Halteteil (8), das mit einem in Längsrichtung verlaufenden Versteifungsmittel versehen ist und ein Planflächenteil (10) aufweist, das in einer gegen das genannte längliche, momentwiderstehende Band (1) anstoßenden Beziehung angeordnet ist und mit dem genannten relativ dazu unbeweglichen Teil (3) exzentrisch bezüglich des ersten länglichen strukturellen Holzteils (4) verbunden ist; und c. einer Anzahl von zweiten Befestigungsmitteln, die einen wesentlichen Teil des genannten Planflächenteils (10) des genannten Halteteils (8) an das genannte längliche momentwiderstehende Band (1) und das genannte erste längliche strukturelle Holzteil (4) heften, um die genannte scherkraftwiderstehende Anordnung zu versteifen und größere Moment- und Scherkräfte von dem ersten genannten länglichen strukturellen Teil (4) zu dem genannten relativ dazu unbeweglichen Teil (3) zu übertragen; und dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Befestigungsmittel Holzschrauben sind; und daß das genannte Versteifungsmittel (9) zumindest ein Flansch ist, der mit einem wesentlichen Teil des genannten Planflächenteils (10) des genannten Halteteils verbunden ist.
Momentwiderstehende Bandverbindung mit einer scherkraftwiderstehenden Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß: a. das genannte relativ unbewegliche Teil ein Betonfundament ist.
Momentwiderstehende Bandverbindung mit einer scherkraftwiderstehenden Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß: a. das genannte Versteifungsmittel (9) ein Paar von in Querrichtung beabstandeten Flanschen ist, die im wesentlichen mit der gesamten Länge des genannten Planflächenteils (10) des genannten Halteteils (8) verbunden sind.
Momentwiderstehende Bandverbindung mit einer scherkraftwiderstehenden Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß: a. das genannte relativ unbewegliche Teil (3) ein Betonfundament ist; b. das genannte Halteteil (8) einen Träger (13) aufweist, der an dem genannten Planflächenteil (10) an einer Stelle oberhalb von dem Ende des genannten Planflächenteils (10) befestigt ist; und c. das genannte momentwiderstehende Band (1) sich um einen meßbaren Abstand unterhalb des genannten Planflächenteils (10) des genannten Halteteils (8) erstreckt.
Momentwiderstehende Bandverbindung mit einer scherkraftwiderstehenden Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß: a. das genannte aus Metall bestehende Halteteil (8) mit dem genannten relativ dazu unbeweglichen Teil (3) exzentrisch in bezug auf das erste längliche strukturelle Holzteil (4) mittels einer Verbindung verbunden ist, die eine Verankerung (12) aufweist, welche in dem genannten relativ dazu unbeweglichen Teil (3) eingebettet ist und die mit einem bzw. dem Träger (13) auf dem genannten Halteteil (8) verbunden ist, der integral mit dem genannten Planflächenteil (10) des Halteteils verbunden ist.
Momentwiderstehende Bandverbindung mit einer scherkraftwiderstehenden Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem zweiten, im wesentlichen vertikalen strukturellen Holzteil (28), das im wesentlichen parallel zu dem genannten ersten strukturellen Holzteil (4) ist und Moment- und Scherkräften unterworfen ist und wirkungsmäßig mit dem relativ unbeweglichen Teil (3) verbunden ist, wobei die genannte scherkraftwiderstehende Anordnung eine Wandeinheit bildet, und wobei die eine einem Biegemoment widerstehende Bandverbindung umfaßt: a. ein zweites längliches, einem Biegemoment widerstehendes Band (1'), welches in Lageüberdeckung mit dem zweiten länglichen strukturellen Teil (28) auf einer Seite des zweiten länglichen strukturellen Holzteils (28) gegenüber dem genannten ersten strukturellen Holzteil (4) angeordnet ist und mit Holzschrauben an einer ausreichenden Anzahl von Stellen befestigt ist, und zwar auf eine solche Weise, daß das genannte zweite Band (1') und das genannte zweite strukturelle Holzteil (28) gemeinsam und im Verbund wirken und erhebliche Scher- und Momentkräfte von einem erheblichen Längenabschnitt und Querschnitt des genannten zweiten länglichen strukturellen Teils (28) an das relativ dazu unbewegliche Teil (3) übertragen werden; ein zweites aus Metall bestehendes Halteteil (8') mit: einem zweiten Planflächenteil, welches eine wesentlich kürzere Länge als die Länge des genannten zweiten, einem Biegemoment widerstehenden Bands (1') aufweist; einem zweiten Sitz, der an dem genannten zweiten Planflächenteil an einer Stelle oberhalb von dem Ende des genannten zweiten Planflächenteils befestigt ist, wobei das genannte zweite Planflächenteil, einschließlich des Abschnitts, der sich unterhalb des genannten zweiten Sitzteils befindet, in einer gegen das genannte, einem Biegemoment widerstehende Band (1') anstoßenden Beziehung positioniert ist; und mit einem Paar von in Querrichtung beabstandeten Flanschen (9), die im wesentlichen mit der gesamten Länge des genannten zweiten Planflächenteils verbunden sind; wobei das genannte zweite Sitzteil wirkungsmäßig mit einer zweiten Verankerung (17') verbunden ist, die in dem genannten relativ dazu unbeweglichen Teil (3) eingebettet ist; c. ein zweites Befestigungsmittel, das das genannte Planflächenteil des genannten zweiten Halteteils (8') mit dem genannten zweiten länglichen, einem Biegemoment widerstehenden Band (1') und mit einem erheblichen Längenabschnitt und einem Querschnitt des genannten zweiten länglichen strukturellen Holzteils (28) verbindet, so daß die scherkraftwiderstehende Anordnung versteift ist und erhebliche Scher- und Momentkräfte von dem genannten zweiten länglichen strukturellen Teil (28) an das genannte relativ dazu unbewegliche Teil (3) übertragen werden; und d. ein ebenes scherkraftwiderstehendes Element (26), das die genannten ersten (4) und zweiten (28) länglichen strukturellen Teile für eine gemeinsame Übertragung von Scherkräften verbindet.