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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung für ein Hausdach.
Die Befestigungsanordnung weist einen Obergurt eines Nagelplattenbinders und
zwei sich etwa senkrecht zum Obergurt auf der Oberseite des Obergurts
erstreckenden Dachlatten auf, deren Dachlattenstoß etwa
in der Längsmittelache des Obergurts angeordnet ist.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin eine Nagelschussvorrichtung zum Einbringen
von Rillennägeln in eine derartige Befestigungsanordnung
für ein Hausdach.
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STAND DER TECHNIK
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Im
Stand der Technik ist es allgemein bekannt, bei einer Befestigungsanordnung
für ein Hausdach einen Obergurt eines Nagelplattenbinders und
zwei sich etwa senkrecht zum Obergurt auf der Oberseite des Obergurts
erstreckende Dachlatten anzuordnen, wobei deren Dachlattenstoß etwa
in der Längsmittelachse des Obergurts angeordnet ist. Die Dachlatten
sind jeweils mit zwei Nägeln mit dem Obergurt verbunden,
wobei sich die Nägel unter einem Winkel von etwa 90° zur
Oberseite der Dachlatten erstrecken.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungsanordnung
für ein Hausdach sowie eine Nagelschussvorrichtung zum
Einbringen von Rillennägeln in eine Befestigungsanordnung
für ein Hausdach bereitzustellen, mit denen eine ausreichende
Tragfähigkeit und Steifigkeit auch dann bereitgestellt
wird, wenn der Obergurt eine vergleichsweise geringe Breite besitzt.
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LÖSUNG
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Die
Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit
den Merkmalen der unabhängigen Schutzansprüche
1 bzw. 11 gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den abhängigen Schutzansprüchen
2–10 und 12–14 enthalten.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Befestigungsanordnung für ein Hausdach weist einen Obergurt
eines Nagelplattenbinders und zwei sich etwa senkrecht zum Obergurt
auf der Oberseite des Obergurts erstreckende Dachlatten auf, deren
Dachlattenstoß etwa in der Längsmittelache des
Obergurts angeordnet ist. Zwei die erste Dachlatte mit dem Obergurt
verbindende Rillennägel erstrecken sich jeweils unter einem
Winkel von zwischen 80° und 55° so zur Oberseite
der ersten Dachlatte, dass sie durch die erste Dachlatte in den
Bereich der Längsmittelache des Obergurts hineinragen.
Zwei die zweite Dachlatte mit dem Obergurt verbindende Rillennägel
erstrecken sich jeweils unter einem Winkel von zwischen 80° und
55° so zur Oberseite der ersten Dachlatte, dass sie durch
die erste Dachlatte in den Bereich der Längsmittelache
des Obergurts hineinragen.
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Die
Aussteifung der Obergurte von Nagelplattenbindern beruht in vielen
Fällen u. a. auf der quasi kontinuierlichen seitlichen
Stützung durch Dachlatten. Diese werden durch Nagelung
mit den Obergurten verbunden. Die Nagelverbindung wird dabei parallel
zum Obergurt durch den Dachschub aus Schneelasten und ständigen
Lasten und rechtwinklig zum Obergurt durch Aussteifungslasten beansprucht.
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Bei
geringen Breiten der Obergurtstäbe bzw. der auf den Obergurten
angeordneten Konterlatten können die nach DIN 1052 erforderlichen
Mindestabstände zum beanspruchten freien Ende der Dachlatten
(”Hirnholzende”) bzw. zum beanspruchten Rand bei
den Obergurten oder Konterlatten bei den Dachlattenstößen
des Stands der Technik nicht eingehalten werden.
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Die
Erfindung basiert nun auf der Erkenntnis, als Alternative zu Dachlattenverbindungen
mit ausschließlich auf Abscheren beanspruchten Nägeln
geneigt angeordnete Rillennägel zu verwenden, bei der die
Rillennägel bei einer Zugbeanspruchung der Dachlatte gleichzeitig
auf Herausziehen und Abscheren beansprucht werden.
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Als
Basis für die Berechnung der Tragfähigkeit der
Dachlattenstoßverbindung wird ein mechanisches Modell herangezogen,
das für geneigt angeordnete Schrauben abgeleitet wurde
(Beijtka, I. und Blaß, H. J.: Joints with inclined
screws. Paper 35-7-4, Proceedings, CIB-W18 Meeting, Kyoto, Japan),
wie dies in 3 dargestellt ist.
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Dieses
Modell, das die Grundlage für den in DIN 1052 enthaltenen
Seileffekt bei auf Abscheren beanspruchten Verbindungsmitteln darstellt,
ist eine Erweiterung der Johansen-Theorie und berücksichtigt
die Zugbeanspruchung in den Verbindungsmitteln und die Haftungskräfte
zwischen den verbundenen Bauteilen. Die Dachlattenstoßverbindung
wird bevorzugt mit Nägeln 3,1 × L ausgeführt,
die Nagellänge beträgt dabei mindestens 90 mm.
Dies bedeutet, dass bei Dachlattenquerschnitten von 40 × 60 mm2 grundsätzlich der Versagensmechanismus
mit zwei Fließgelenken pro Scherfuge maßgebend
wird. Die Tragfähigkeit pro Nagel beträgt für
diesen Versagensmechanismus: R = Rax – (μ × cosγ +
sinγ) + (cosγ – μ × sinγ)Rla
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Hierin
bedeuten:
- Rax Tragfähigkeit
eines Nagels bei alleiniger Beanspruchung auf Herausziehen; dies
entspricht dem kleineren Wert aus dem Ausziehwiderstand des profilierten
Teils auf der Seite der Nagelspitze (im Obergurt bzw. in der Konterlatte)
und dem Kopfdurchziehwiderstand (Dachlatte);
- μ Haftungsbeiwert; nach DIN 1052 gilt μ =
0,25;
- γ = 90° – α Winkel zwischen
Nagelachse und Dachlattenquerschnitt;
- α Winkel zwischen Nagelachse und Holzfaserrichtung;
- Tragfähigkeit eines
Nagels bei alleiniger Beanspruchung auf Abscheren ohne den Seileffekt;
der Bemessungswert kann nach Gleichung G.6 der DIN 1052:2008-12 berechnet
werden.
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Für α =
60° (γ = 30°) lautet Gleichung (1): R =
0,72 × Rax + 0,74 × Rla
und für α = 75° (γ =
15°): R = 0,5 × Rax +
0,9 × Rla
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Zur
Beurteilung der Tragfähigkeit wurden Versuche durchgeführt.
Diese basierten auf einer Verwendung von zwei Verbindungen mit Rillennägeln 3,
1 × 90, so dass insgesamt 100 Verbindungen geprüft
wurden.
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Es
wurden zwei unterschiedliche Neigungen (α = 60° und α =
75°) und drei unterschiedliche Abstände zum beanspruchten
Hirnholzende (a1 ,t =
25 mm, a1 , t = 30 mm und a1 , t = 35 mm) untersucht.
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Bei
den Verbindungen mit Nägeln, die unter 75° zur
Faserrichtung eingetrieben waren, trat in 14 von 15 Fällen
ein Querzugversagen des Obergurtes auf, bei den Nägeln
unter 60° nur in 10 von 35 Fällen. Der Eintreibwinkel
von 60° sollte daher bevorzugt verwendet werden. Falls
Konterlatten auf den Obergurten angeordnet werden, ist wegen der
Querzugbeanspruchung der Eintreibwinkel 60° zulässig.
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Für
kombinierte Beanspruchung parallel und rechtwinklig zur Achse der
Dachlatten liegen keine Versuchsergebnisse vor. Es wird empfohlen,
die Interaktionsgleichung
für kombinierte
Beanspruchung zu verwenden. Hierin sind F
∥,d bzw.
F
⊥,d die Bemessungswerte der Einwirkungen
parallel bzw. rechtwinklig zur Dachlattenachse und R
∥,d bzw.
R
⊥,d die entsprechenden Bemessungswerte
der Tragfähigkeit.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Schutzansprüchen,
der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung
genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer
Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ
oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend
von erfindungsgemäßen Ausführungsformen
erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere
den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer
Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu
entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen
der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Schutzansprüche
ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen
der Schutzansprüche möglich und wird hiermit angeregt.
Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen
dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese
Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Schutzansprüche
kombiniert werden. Ebenso können in den Schutzansprüchen
aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen
der Erfindung entfallen.
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Die
in den Schutzansprüchen und der Beschreibung genannten
Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass
genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als
die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten
Verwendung des Adverbs ”mindestens” bedarf. Wenn
also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so
zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente
vorhanden sind. Wenn hingegen nur die genaue Anzahl eines Merkmals
angegeben werden soll, findet das Adjektiv ”genau” vor
dem jeweiligen Merkmal Verwendung.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter
bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert
und beschrieben.
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1 zeigt
eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Befestigungsanordnung
für ein Hausdach.
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2 zeigt
eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung
für ein Hausdach.
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3 zeigt
die Schnittgrößen in einer Verbindung mit geneigt
angeordnetem Verbindungsmittel und zwei Fließgelenken pro
Scherfuge.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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1 und 2 zeigen
eine erfindungsgemäße Befestigungsanordnung 1 für
ein Hausdach (nicht dargestellt) mit einem Obergurt 2 eines
Nagelbinders (nicht dargestellt) und zwei sich etwa senkrecht zum
Obergurt 2 auf der Oberseite 3 des Obergurts 2 erstreckenden
Dachlatten 4, 5. Die Dachlatten 4, 5 bilden
einen Dachlattenstoß 6, der etwa in der Längsmittelachse 7 des
Obergurts 2 angeordnet ist.
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Die
Befestigungsanordnung 1 weist zwei die erste Dachlatte 4 mit
dem Obergurt 2 verbindende Befestigungselemente 8 auf,
die als Rillennägel 9 ausgebildet sind. Die Rillennägel 9 erstrecken sich
jeweils unter einem Winkel α von zwischen 80° und
55° so zur Oberseite 10 der ersten Dachlatte 4,
dass sie durch die erste Dachlatte 4 in den Bereich der
Längsmittelachse 7 des Obergurts 2 hineinragen.
Im dargestellten bevorzugten Beispiel beträgt der Winkel α 60°.
Es versteht sich, dass in der Ansicht der 2 der hintere
Rillennagel 9 durch den vorderen Rillennagel 9 verdeckt
und daher nicht sichtbar ist. Die Befestigungsanordnung 1 weist
in entsprechender Weise zwei die zweite Dachlatte 5 mit
dem Obergurt 2 verbindende Rillennägel 9 auf,
die sich ebenfalls jeweils unter einem Winkel von zwischen 80° und
55° so zur Oberseite 11 der zweiten Dachlatte 5 erstrecken,
dass sie durch die zweite Dachlatte 5 in den Bereich der
Längsmittelachse 7 des Obergurts 2 hineinragen.
Auch hier ist der hintere Rillennagel 9 aufgrund der Darstellung
nicht in 2 sichtbar.
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Die
Rillenägel 9 weisen dabei vorzugsweise eine Länge
von mindestens 90 mm und/oder einen Durchmesser von 3,1 mm auf.
Die Dachlatten 4, 5 besitzen eine Breite von 60
mm und eine Höhe von 40 mm. Der Obergurt 2 besitzt
eine Breite von mindestens 40 mm, insbesondere von 60 mm. Der Dachlattenstoß 5 kann
eine Stoßfuge, insbesondere eine Stoßfuge mit
einer Breite von etwa 4 mm besitzen.
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Der
Abstand der Köpfe der Rillennägel 9 zum freien
Ende der jeweiligen Dachlatte 4, 5 beträgt
etwa zwischen 25 mm und 35 mm. Der Obergurt 2 besteht aus
Holz, insbesondere aus Konstruktionsvollholz. Die Dachlatten 4, 5 bestehen
aus Holz, insbesondere aus unbehandeltem sägerauen Holz.
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Die
Rillenägel 9 werden entweder manuell mit einem
Hammer und automatisiert mit einer Nagelschussvorrichtung in die
Befestigungsanordnung 1 eingebracht.
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- 1
- Befestigungsanordnung
- 2
- Obergurt
- 3
- Oberseite
- 4
- Dachlatte
- 5
- Dachlatte
- 6
- Dachlattenstoß
- 7
- Längsmittelache
- 8
- Befestigungselement
- 9
- Rillennagel
- 10
- Oberseite
- 11
- Oberseite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - DIN 1052 [0009]
- - Beijtka, I. und Blaß, H. J.: Joints with inclined screws.
Paper 35-7-4, Proceedings, CIB-W18 Meeting, Kyoto, Japan [0011]
- - DIN 1052 [0012]
- - DIN 1052 [0013]
- - DIN 1052:2008-12 [0013]
