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Diese
Erfindung bezieht sich auf horizontale, vertikale oder im Winkel
angeordnete Zwischenwände, die
baustatischen Kräften
widerstehen. Eine Zwischenwand, wie sie hier verwendet wird, ist
ein großes,
dünnes
Bauelement, das in seiner Ebene belastet wird. Eine Zwischenwand
hat in ihrer einfachsten Form zwei Komponenten: ein Scherwiderstandselement,
das aus einem oder mehreren Bauplatten besteht, einen Rahmen und
ein Befestigungssystem zum Verbinden des Rahmens mit dem Scherwiderstandselement.
Die Bauplatten, die das Scherwiderstandselement bilden, sind gewöhnlich Sperrholzplatten
oder Platten mit gerichteten Strängen
(OSB – Oriented
Strand Board) mit den Abmessungen 4' × 8' (1,22 × 2,45 m).
Vertikale Zwischenwände
in einem Bau werden gewöhnlich
Scherwände
genannt. Diese Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein verbessertes
Verfahren zur Herstellung von Zwischenwänden. Die vorliegende Erfindung
verbessert die Standard-Bau- und -Fertigungsverfahren dahingehend,
dass das Biegen der Befestigungen verringert wird, die die mechanische
Verbindung zwischen den Bauplatten und den Umfangsrahmenelementen
herstellen, welche die Bauplatten halten.
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Alle
Bauten müssen
so ausgelegt werden, dass sie seitlichen Kräften widerstehen. Baueinheiten,
die so ausgelegt sind, dass sie seitlichen Kräften widerstehen, werden gewöhnlich als
Seitenkraft-Widerstandssysteme bezeichnet. Seitenkräfte an Gebäuden werden
gewöhnlich
durch Windbelastung und seismische Kräfte erzeugt. Beide Kräfte, jedoch
insbesondere seismische Kräfte,
führen
zu einer zyklischen Belastung, d.h. die Kraft an dem Gebäude kehrt
ihre Richtung um. Der große
Schaden, der an Gebäuden
durch das Erdbeben vom Januar 1994 in Northridge, Kalifornien, verursacht
wurde, zeigte, dass Seitenkraftwiderstandssysteme verbessert werden
müssen,
um zyklischen (entgegengesetzt wirkenden) seitlichen Belastungen
einen größeren Widerstand
entgegenzusetzen.
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Insgesamt
gibt es drei Arten von Seitenkraft-Widerstandssystemen, die beim
Skelettbau verwendet werden. Bei der ersten Art setzen starre Rahmen
seitlichen Kräften
Widerstand dadurch entgegen, dass die Rahmenelemente eingebogen
werden. Bei der zweiten Art ersetzen Fachwerkträger oder abgesteifte Rahmen seitlichen
Kräften
dadurch Widerstand entgegen, dass sie hauptsächlich die resultierenden Zug-
und Druckkräfte
in Diagonalelementen oder Querabsteifungen auffangen. Die dritte
Art, nämlich
Scherwände
oder Zwischenwände,
sind große,
ebene Baueinheiten, die wie tiefe, dünne Träger wirken, wobei die Bauplatte
oder Bauplatten der Zwischenwand als der "Steg" des
Trägers
und die Gurte der Zwischenwände
wie die "Flansche" des Trägers wirken.
Man geht davon aus, dass die signifikante Wirkung in den Zwischenwänden eine
Scherverformung ist.
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Die
vorliegende Erfindung stellt Zwischenwände bereit, die als verbesserte
Seitenkraft-Widerstandssysteme
dienen sollen.
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Im
Hinblick auf ihre Funktion, seitlichen Kräften zu widerstehen, besteht
eine typische Scherwand oder Zwischenwand aus drei Bauelementen:
einem Rahmen, einem Scherwiderstandselement und einem Befestigungssystem
zum Befestigen des Scherwiderstandselements an dem Rahmen.
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Die
Zwischenwand ist ihrerseits in den Bau über ein Verbindungssystem integriert.
Das Verbindungssystem muss so ausgelegt sein, dass die seitlichen
Kräfte,
die auf das Gebäude
wirken, in die Zwischenwand übertragen
werden. Im Falle von Scherwänden
oder vertikalen Zwischenwänden
können
auch spezielle Anker oder Übertragungselemente
erforderlich sein, um den auf die Schwerwand ausgeübten Momentankräften Widerstand
entgegenzusetzen.
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In
einer Scherwand bestehen diese speziellen Anker aus Ankerbolzen
und Niederhaltern, die den Boden der Gurte mit einem Bauelement
unter der Scherwand verbinden. Diese Anker setzen den Zugkräften Widerstand
entgegen, die so wirken, dass die Scherwand umkippt. An der Innenfläche eines
jeden Gurts ist gewöhnlich
ein Niederhalter mit starken Schrauben, Nägeln oder Bolzen verbunden.
Der Niederhalter nimmt einen Bolzen auf, der mit einem Verankerungsbauelement
darunter verbunden ist.
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Die
Zwischenwände
und Scherwände
sind mit den anderen Strukturen des Gebäudes auf vielfache Weise so
verbunden, dass an das Gebäude
angelegte seitliche Kräfte
auf sie übertragen
werden. Beispielsweise ist es üblich,
eine Scherwand des ersten Stockwerks mit dem Fundament, auf dem
sie sitzt, mit Fundament-Ankerbolzen zu befestigen.
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Die
Ankerbolzen sind in das Fundament eingebettet und verlaufen durch
die untere Strebe oder Schmutzschwelle der Scherwand und sind mit
einer Beilagscheibe und Mutter befestigt.
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Im
Hinblick auf den Widerstand gegen seitliche Kräfte ist der Rahmen hauptsächlich ein
Zwischenelement, das die auf das Gebäude einwirkenden seitlichen
Kräfte
auf das Scherwiderstandselement überträgt. Es tut
dies über
das Befestigungssystem. Bei den meisten Zwischenwänden sind
die Bauplatten an dem Rahmen mit mechanischen Befestigungseinrichtungen,
wie Nägeln,
Schrauben oder Heftklammern befestigt, die um den Umfang der Bauplatten
herum entsprechend vorgegebener Pläne im Abstand angeordnet sind.
In dieser Anmeldung werden die Befestigungseinrichtungen, die am
Umfang der Bauplatte angeordnet sind, Umfangsbefestigungseinrichtungen
genannt, um sie von anderen Befestigungseinrichtungen zu unterscheiden,
die von den Randflächen
der Bauplatten weiter nach innen angeordnet sind. Zu bemerken ist,
dass die Umfangsbefestigungseinrichtungen sich auf Nägel am Umfang
der Bauplatten und nicht gerade am Umfang des Scherwiderstandselements
beziehen, das eine Vielzahl von Bauplatten aufweisen kann.
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Wenn
Rahmenelemente aus Holz verwendet werden, dienen gewöhnlich Nägel als
Umfangsbefestigungseinrichtungen. Die Umfangsbefestigungseinrichtungen
werden in die distale Fläche
der Bauplatte an ihrem Umfang durch die Bauplatte hindurch und in
die Rahmenelemente getrieben. Durch Untersuchungen haben die Erfinder
festgestellt, dass bei Verbesserungen in den anderen Elementen der
typischen Scherwand die Umfangsbefestigungseinrichtungen das kritische
schwache Glied geworden sind, aufgrund dessen das Gesamtsystem versagt.
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Das
Scherwiderstandselement arbeitet, wie sein Name sagt, hauptsächlich auf
Scherung. Das Scherwiderstandselement kann eine einzige Bauplatte
sein, wenn die Zwischenwand klein ist, oder eine Anzahl von Bauplatten
aufweisen, wenn die Zwischenwand groß ist. Typische Bauplatten
zur Verwendung in Zwischenwänden
werden aus Sperrholz oder aus Plattenmaterial mit ausgerichtetem
Strang (OSB) in Baugüte
hergestellt, weil sie einer Zwischenwand hohe Scherwiderstandswerte
geben und andere erwünschte
Eigenschaften haben. Sperrholz und OSB gibt es in vielen verschiedenen
Sorten. Gewöhnlich
werden bei Zwischenwänden Bauklassen,
wie 15/32'' APA Structural 1
Rated Sheeting 32/16 Exposure 1 verwendet, um ausreichend hohe Scherwerte
zu erhalten. Zu anderen Arten von Bauplatten gehören Faserplatten, Waffelplatten,
Teilchenplatten, Gipskartonplatten und Platten mit hochdichter Teilchenpackung.
Bekannt sind auch Bauplatten aus Verbunden verschiedener Materialien.
Das US- Patent 4,016,697,
erteilt für
Ericson am 12. April 1977, gibt die Lehre, eine Seite einer Gipskartonplatte
vollständig
mit einem dünnen
Stahlblech zu verkleiden, um seine strukturellen Eigenschaften zu
verbessern. Man hat auch begonnen, Kevlar mit Technikholzprodukten,
wie Schichtmaterialien, zu verwenden.
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Der
Rahmen in seiner einfachsten Form besteht aus Gurten und Streben,
die sich am Umfang der Zwischenwand befinden. In einer Scherwand
wird die obere Strebe gewöhnlich
obere Platte und die untere Strebe gewöhnlich untere Platte oder Schmutzschwelle
genannt. Die Gurte werden üblicherweise
als Endpfosten bezeichnet. Die Rahmenelemente können aus Holz, Technikholzprodukten,
wie Glulam oder Stahl bestehen, um nur wenige übliche Materialien zu nennen.
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Die
meisten Zwischenwände
werden in einer Vielzahl von Auslegungen der Rahmenelemente hergestellt.
Wenn eine Zwischenwand aus mehr als einer Bauplatte besteht, müssen Rahmenelemente
an der Verbindung oder den Verbindungen der Bauplatten angeordnet
werden, um sie miteinander zu verbinden und um den Bauplatten einen
Halt zu geben. Wenn die Zwischenwand als lasttragendes Bauelement
sowie als Widerstandselement gegen seitliche Kräfte dient, werden häufig Zwischenelemente
hinzugefügt,
um die Zwischenwand gegen spezielle Kräfte zu verstärken.
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Beispielsweise
ist eine Scherwand gewöhnlich
so ausgelegt, dass sie als lasttragende Einheit für darüber befindliche
Aufbauten sowie als Seitenkraft-Widerstandselementen dient. Beide
Kräfte
wirken in der Ebene der Scherwand. Bei einem Fachwerkhaus werden
die Wände
mit Zwischenpfosten gebaut, die die obere Platte mit der unteren
Platte verbinden, um der Wand eine ausreichende Lasttragfähigkeit
zu geben. Gewöhnlich
sind diese Zwischenpfosten mit einem Mittenabstand voneinander und
von den Endgurten angeordnet, um der Scherwand ausreichende Festigkeit
zu geben. Bei einer Scherwand von beispielsweise 8' × 8' (2,45 m × 2,45 m) mit zwei vertikal
angeordneten Bauplatten von 4' × 8' (1,22 m × 2,45 m)
sind Zwischenpfosten mit einem Mittenabstand von 16'' sowohl an der vertikalen Verbindung
der Bauplatten von 4' × 8' (1,22 m × 2,45 m) als
auch an Zwischenpunkten längs
jeder der Bauplatten vorhanden. Der Zwischenpfosten an der Verbindung zwischen
den Bauplatten wirkt als Rahmenelement zur Verbindung der Bauplatten,
um ein einziges Scherwiderstandselement zu bilden. Er bildet auch
eine Tragstütze
für die
obere Platte. Die anderen Zwischen pfosten bilden eine Tragstütze für die obere
Platte. Diese anderen Zwischenpfosten sind auch an den Bauplatten
befestigt.
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Manchmal
können
den Scherwänden
auch Riegelelemente hinzugefügt
werden. Riegelelemente sind relativ kurze Plattenlängenstücke, die
senkrecht zu den Zwischenpfosten und zwischen ihnen angeordnet sind. Wenn
die Scherwand mit einer horizontalen Verbindung zwischen den Bauplatten
hergestellt wird, wird an der Verbindung ein Riegel hinzugefügt, um die
Bauplatten auf der gesamten Anschlusslänge zu verbinden. Für die Scherwandwirkung
müssen
alle Ränder
der Bauplatten gehalten werden. Der Riegel gibt den Pfosten auch
einen Halt gegen Ausbeulen unter Druckbelastungen, die von der oberen
Platte übertragen
werden.
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Horizontale
Zwischenwände
sind ebenfalls dafür
ausgelegt, als lasttragende Einheiten sowie als Seitenkraft-Widerstandssysteme
zu dienen. Horizontale Zwischenwände
dienen im Fachwerkbau als Dächer
und Bodensysteme. Horizontale Zwischenwände werden hinsichtlich ihrer
Lasttragfähigkeit
senkrecht zu ihrer Ebene belastet. Als Dach- und Bodensysteme sind
sie insgesamt ziemlich groß,
und somit weisen diese Zwischenwände
gewöhnlich
eine Anzahl von Bauplatten auf. Diese Bauplatten müssen an
allen ihren Verbindungen sowie den Außenrändern der Zwischenplatte verbunden
werden. Die Bauplatten müssen
auch an Zwischenpunkten abgestützt
werden, um ein übermäßiges Durchbiegen
unter einer zur Zwischenwand senkrechten Belastung zu verhindern.
Im Dach oder im Boden hat man den Rahmenelementen verschiedene Namen
gegeben, wie Versteifungen, Spanen, Balken, Pfetten, Unterpfetten,
Trägern,
Strecker und Unterzüge.
Es können ebenfalls
Riegel vorgesehen werden.
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Wie
vorstehend erwähnt,
haben die Erfinder Scherwände,
die nach geläufiger
Baupraxis mit den besten im Handel verfügbaren Komponenten hergestellt
sind, unter zyklischen Belastungsbedingungen untersucht. Sie haben
festgestellt, dass der Ausfall vorherrschend sich aus dem Biegen
und Ermüden
der Nägel
um den Umfang der äußeren Ränder der
Bauplatten herum einstellt, die die Bauplatten mit dem Rahmen der
Zwischenwand verbinden. Die vorliegende Erfindung richtet sich auf
dieses Problem, was Scherwände
und Zwischenwände
ermöglicht,
die sowohl fester als auch steifer sind.
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Die
CH 419,526 und die
US 2,633,610 offenbaren
ein Zwischenwandelement, bei welchem die Wandverbindung eine Bauplatte
mit einer distalen Seite, einer proximalen Seite und einer Vielzahl
von Randflächen sowie
eine Vielzahl von Rahmenelementen (
2) aufweist, die in
Deckung mit der proximalen Seite der Bauplatte nahe an den Randflächen angeordnet
sind.
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Nach
der vorliegenden Erfindung zeichnet sich ein solches Bauelement
durch eine Vielzahl von Umfangsbefestigungseinrichtungen, die die
Bauplatte mit den Rahmenelementen auf im Wesentlichen der gesamten
Länge der
Vielzahl von Rahmenelementen verbinden und durch Einrichtungen zum
Verringern der Biegung der Umfangsbefestigungseinrichtungen aus,
die an einer wesentlichen Anzahl der Umfangsbefestigungseinrichtungen
auf im Wesentlichen der gesamten Länge der Vielzahl von Rahmenelementen
befestigt sind, wobei die Einrichtungen zum Verringern der Biegung
der Umfangsbefestigungseinrichtungen wirken, wenn die seitlichen
Kräfte
auf den Gebäudeaufbau
einwirken, die Einrichtungen zum Verringern der Biegung der Umfangsbefestigungseinrichtungen
aus Umfangseinfassungselementen bestehen, die von im Wesentlichen
allen Umfangsbefestigungseinrichtungen auf im Wesentlichen der gesamten
Länge der
Vielzahl von Rahmenelementen durchbohrt sind, und die Umfangseinfassungselemente
in der Nähe
der Randflächen
der Bauplatte angeordnet sind.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun lediglich beispielsweise unter Bezug
auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen
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1 eine
perspektivische Ansicht einer vertikalen Zwischenwand oder Scherwand
ist, die nach der vorliegenden Erfindung gebaut ist,
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Teils des Einheits-Umfangseinfassungselements
von 1 ist, das als ein im Wesentlichen U-förmiges Element
ausgebildet ist,
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3 eine
Schnittansicht eines Teils der Scherwand längs der Linie 3-3 von 1 ist
und eines der im Wesentlichen U-förmigen Umfangseinfassungselemente
von 2 zeigt, wobei seine beiden Flansche von einer
Umfangsbefestigungseinrichtung durchdrungen sind, die die Bauplatte
mit einem Rahmenelement verbindet,
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4 eine
Frontansicht der Scherwand von 1 ist, die
von zwei Bauplatten gebildet wird, die vertikal angeordnet sind
und im Wesentlichen U-förmige
Umfangseinfassungselemente aufweisen,
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5 eine
auseinander gezogene, isometrische Ansicht eines Teils des Rahmens,
eines Teils der Bauplatte und von Teilen der im Wesentlichen U-förmigen Umfangseinfassungselemente
von 1 ist, die in ihrer Anordnung zueinander gezeigt
sind,
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6 ein
Teil der Scherwand von 1 bis 5 ist, die
nach der vorliegenden Erfindung mit im Wesentlichen U-förmigen Umfangseinfassungselementen
aufgebaut ist, wobei die Pfeile Befestigungseinrichtungen darstellen,
die die im Wesentlichen U-förmigen
Umfangseinfassungselemente und die Bauplatte mit dem Rahmen verbinden,
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7 eine
isometrische Ansicht einer horizontalen Zwischenwand oder eines
Bodens ist, die/der nach der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist,
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8 eine
isometrische Ansicht eines Gebäudeteils
ist und die horizontale Zwischenwand oder das Dach von 7 zeigt,
das nach der vorliegenden Erfindung gebaut ist,
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9 eine
auseinander gezogene isometrische Ansicht eines Teils des Rahmens
und eines Teils der Bauplatte von 1 ist, wobei
Teile der Umfangseinfassungselemente als langgestreckte Streifen
ausgebildet sind und gezeigt ist, wie die langgestreckten Streifen
sowohl auf der distalen Seite als auch der proximalen Seite der
Bauplatte angeordnet sind,
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10 ein
Teil der Scherwand von 9 ist, die nach der vorliegenden
Erfindung gebaut ist, wobei die Umfangseinfassungselemente als langgestreckte
Streifen ausgebildet sind und die Pfeile Befestigungseinrichtungen
veranschaulichen, welche die Umfangseinfassungselemente und die
Bauplatte an dem Rahmen befestigen,
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11 eine
auseinander gezogene isometrische Ansicht eines Teils des Rahmens
und eines Teils der Bauplatte von 1 ist, wobei
Teile der Umfangseinfassungselemente als langgestreckte Streifen
ausgebildet sind und gezeigt ist, wie die langgestreckten Streifen
auf der distalen Seite der Bauplatte angeordnet werden können,
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12 ein
Teil der Scherwand von 11 ist, die nach der vorliegenden
Erfindung gebaut ist, wobei die Umfangseinfassungselemente als langgestreckte
Streifen ausgebildet sind und die Pfeile Befestigungseinrichtungen
darstellen, die die Umfangseinfassungselemente und die Bauplatte
mit dem Rahmen verbinden,
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13 eine
auseinander gezogene isometrische Ansicht eines Teils des Rahmens
und eines Teils der Bauplatte sowie von Teilen der Umfangseinfassungselemente
ist, die als langgestreckte Streifen ausgebildet sind, und zeigt,
wie die langgestreckten Streifen an der proximalen Seite der Bauplatte
angeordnet werden können,
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14 ein
Teil der Scherwand von 13 ist, die nach der vorliegenden
Erfindung gebaut ist, wobei die Umfangseinfassungselemente als langgestreckte
Streifen ausgebildet sind und die Pfeile Befestigungseinrichtungen
darstellen, welche die Umfangseinfassungselemente und die Bauplatte
mit dem Rahmen verbinden,
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15 eine
auseinander gezogene isometrische Ansicht eines Teils des Rahmens
und eines Teils der Bauplatte von 1 ist, wobei
Teile der Umfangseinfassungselemente als langgestreckte Streifen
ausgebildet sind und gezeigt ist, wie die langgestreckten Streifen
in der Bauplatte angeordnet werden können,
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16 ein
Teil der Scherwand von 15 ist, die nach der vorliegenden
Erfindung gebaut ist, wobei die Umfangseinfassungselemente von langgestreckten
Streifen gebildet werden und die Pfeile Befestigungseinrichtungen
darstellen, die die Umfangseinfassungselemente und die Bauplatte
mit dem Rahmen verbinden,
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17 ein
Teil der Scherwand ist, die nicht mit der vorliegenden Erfindung übereinstimmt
und im Wesentlichen U-förmige
Klammern aufweist,
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18 eine
isometrische Ansicht der im Wesentlichen U-förmigen Klammer von 17 ist,
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19 eine
Seitenansicht eines Teils der Scherwand von 17 längs der
Linie 19-19 von 17 ist,
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20 eine
schematische horizontale Zwischenwand zeigt, bei der eine seitliche
Last (w) an einer Zwischenwand mit einem Widerstand (R) an den Rahmenelementen
parallel zu der Last erzeugt wird,
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21 schematisch
eine horizontale Zwischenwand zeigt, bei der eine seitliche Last
(w) an einer Zwischenwand mit einem Widerstand (R) an den Rahmenelementen
parallel zu der Last erzeugt wird, und
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22 in
einem Diagramm die Biegung der Wand bei jedem Zyklus nach dem Verfahren
zeigt, das beim Prüfen
von Scherwänden
verwendet wird, die nach der vorliegenden Erfindung hergestellt
sind.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte mechanische
Verbindung zwischen einer Bauplatte 1 und den Rahmenelementen 2,
die die eine Zwischenwand bildende Bauplatte 1 halten.
Wie am besten in den 1 bis 3 gezeigt
ist, hat die Verbindung eine Bauplatte 1 mit einer distalen
Seite 3, einer proximalen Seite 4 und einer Vielzahl
von Randflächen 5,
einen Rahmen 6, der aus einer Vielzahl von Rahmenelementen 2 besteht,
die in Deckung mit der proximalen Seite 4 der Bauplatte 1 in
der Nähe
der Randflächen 5 angeordnet
sind, eine Vielzahl von Umfangsbefestigungseinrichtungen 7,
welche die Bauplatte 1 mit den Rahmenelementen 2 verbinden,
sowie Einrichtungen zum Verringern der Biegung der Umfangsbefestigungseinrichtungen,
die an einer wesentlichen Anzahl der Umfangsbefestigungseinrichtungen 7 befestigt
sind. Die Einrichtungen zum Verringern der Biegung der Umfangsbefestigungseinrichtungen
wirken, wenn Seitenkräfte
auf die Gebäudekonstruktion 8 ausgeübt werden,
von der die Zwischenwand ein Teil ist.
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Die
Zwischenwände
können
eine Vielzahl von Formen aufweisen. 1 zeigt
beispielsweise eine vertikale Zwischenwand oder Scherwand 9,
die aus nur einer Bauplatte 1 zusammengesetzt ist, die
auf ein Fundament 10 gesetzt ist. Der Rahmen 6 der
Scherwand 9 besteht aus Rahmenelementen 2, die
nahe an den Randflächen 5 der
Bauplatte 1 angeordnet sind, sowie aus Zwischenrahmenelementen 11.
Am Umfang der Bauplatte 1 sind Einrichtungen zum Reduzieren
der Biegung der Umfangsbefestigungseinrichtungen angeordnet. Fundamentbolzen 12 befestigten
den Rahmen 6 an dem Fundament 10. An dem Rahmen 6 ist
ein Halter 13 befestigt. In 1 ist ein
Ankerbolzen 14 gezeigt, der den Halter 13 an dem
Fundament 10 festlegt.
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4 zeigt
eine vertikale Zwischenwand oder Scherwand 9, die aus zwei
Bauplatten 1 zusammengesetzt und auf ein Fundament 10 gesetzt
ist. Der Rahmen 6 der Scherwand 9 besteht aus
Rahmenelementen 2, die nahe den Randflächen 5 der Bauplatten 1 angeordnet
sind, und aus Zwischenrahmenelementen 11. Am Umfang der
beiden Bauplatten 1 sind Einrichtungen zum Verringern der
Biegung der Umfangsbefestigungseinrichtungen angeordnet.
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7 zeigt
eine horizontale Zwischenwand, die als Boden 15 gebaut
ist. Der Rahmen 6 der horizontalen Zwischenwand besteht
aus Rahmenelementen 2. Zu erwähnen ist, dass, weil eine Anzahl
von unterschiedlichen Bauplatten 1 auf einem einzigen Rahmenelement 2 liegt
und die Randflächen 5 der
Bauplatten 1 voneinander versetzt sein können, ein
Rahmenelement 2 in der Nähe der Randflächen 5 einiger
der Bauplatten 1 auf ihrer Länge und weg von den Randflächen 5 der
anderen Bauplatten 1 auf ihrer Länge angeordnet werden können. Eine
Vielzahl von Bauplatten 1 ist bereits an dem Rahmen 6 befestigt
gezeigt. Am Umfang von allen Bauplatten 1 sind Einrichtungen
zum Verringern der Biegung der Umfangsbefestigungseinrichtungen
angeordnet.
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8 zeigt
auch, was als horizontale Zwischenwand bezeichnet wird, obwohl sie
in einem Winkel angeordnet ist. 8 zeigt
das Dach 16 eines Gebäudeteils 8.
Das Dach 16 ist ähnlich
zusammengesetzt und aufgebaut wie der Boden 15 von 7.
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Die
Einrichtungen zum Reduzieren der Biegung der Umfangsbefestigungseinrichtungen
können
mit einer Vielzahl von Formen ausgebildet sein, beispielsweise als
ein einziges Umfangseinfassungselement 18, das von im Wesentlichen
allen Umfangsbefestigungseinrichtungen 7 durchdrungen ist,
oder als eine Vielzahl von Umfangseinfassungselementen, von denen
jedes von einer Vielzahl von Umfangsbefestigungseinrichtungen 7 durchdrungen
ist, und die zusammen im Wesentlichen alle Umfangsbefestigungseinrichtungen 7 verstärken.
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Das
einzige Umfangseinfassungselement 18, das von im Wesentlichen
allen Umfangsbefestigungseinrichtungen 7 durchdrungen wird,
kann eine Vielzahl von Formen haben. Die als Vielzahl von Umfangseinfassungselementen
ausgebildete Unterform ist im Wesentlichen ein einziges Umfangseinfassungselement 18, das
in kleinere Elemente aufgeteilt ist, und als solche sind ihre Änderungen
in der Form im Wesentlichen identisch. Da dies der Fall ist, werden
die verschiedenen möglichen
Formen nur für
die Unterform beschrieben, die als Vielzahl von Umfangseinfassungselementen
ausgebildet ist. Die Vielzahl von Umfangseinfassungselementen kann
als langgestreckte Streifen 19, bei denen erste Flächenelemente 20 von
den Umfangsbefestigungseinrichtungen 7 durchdrungen sind,
oder als langgestreckte, im Wesentlichen U-förmige Umfangseinfassungselemente 21 ausgebildet
sein.
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Wie
in 17, 18 und 19 gezeigt
ist, können
insbesondere die Einrichtungen zum Verringern der Biegung der Umfangsbefestigungseinrichtungen
aus einzelnen, im Wesentlichen U-förmigen Klammern 17 bestehen,
die ein zentrales Element 22 und Flansche 23 und 24 haben,
die sich von den zentralen Elementen 23 aus erstrecken,
wobei die Flansche 23 und 24 einer jeden der U-förmigen Klammern 17 von
einem der Umfangsbefestigungseinrichtungen 7 durchdrungen
sein können.
Dieses Beispiel steht nicht in Übereinstimmung mit
der vorliegenden Erfindung.
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Die
Einrichtung zum Reduzieren des Biegens der Umfangsbefestigungseinrichtungen
sind als einziges Umfangseinfassungselement 18 ausgebildet,
das von im Wesentlichen allen Umfangsbefestigungseinrichtungen 7 durchdrungen
wird. Siehe 2. Das einzige Umfangseinfassungselement 18 ist
als fortlaufendes Element ausgebildet, das nur in der Nähe der Randflächen 5 der
Bauplatte 1 angeordnet ist, so dass es von den Umfangsbefestigungseinrichtungen 7 durchdrungen
wird.
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Die
Einrichtungen zum Reduzieren des Biegens der Umfangsbefestigungseinrichtungen
kann auch von einer Vielzahl von Umfangseinfassungselementen gebildet
werden, von denen jedes von einer Vielzahl von Umfangsbefestigungseinrichtungen 7 durchdrungen
wird, wobei die Umfangseinfassungselemente zusammen einen Widerstand
gegen Biegen für
im Wesentlichen alle Umfangsbefestigungseinrichtungen 7 bilden.
Diese Umfangseinfassungselemente können als langgestreckte Streifen 19 mit
ersten Flächenelementen 20,
wie es in 12 gezeigt ist, oder vorzugsweise
als langgestreckte, im Wesentlichen U-förmige Umfangseinfassungselemente 21 ausgebildet
sein, wie es in 6 gezeigt ist.
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Die
als langgestreckte Streifen 19 mit ersten Flächenelementen 20 ausgebildeten
Umfangseinfassungselemente können
so angeordnet werden, dass die ersten Flächenelemente 20 zwischen
der proximalen Seite 4 der Bauplatte 1 und den
Rahmenelementen 2 in der Nähe der Randflächen 5 der
Bauplatten 1 angeordnet sind, wie es in 13 und 14 gezeigt
ist.
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Die
als langgestreckte Streifen 19 mit ersten Flächenelementen 20 ausgebildeten
Umfangseinfassungselemente können
auch so angeordnet werden, dass die ersten Flächenelemente 20 an
der distalen Seite 3 der Bauplatte 1 in der Nähe der Randflächen 5 der
Bauplatte 1 angeordnet sind, wie es in 11 und 12 gezeigt
ist.
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Die
als langgestreckte Streifen 19 mit ersten Flächenelementen 20 ausgebildeten
Umfangseinfassungselemente können
so angeordnet werden, dass die ersten Flächenelemente 20 innerhalb
der Bauplatte 1 in der Nähe der Randflächen 5 der
Bauplatte 1 angeordnet sind, wie es in 15 und 16 gezeigt
ist. In der Bauplatte 1 kann an jeder Randfläche 5 mehr
als eine Lage von Umfangseinfassungselementen angeordnet werden,
die als langgestreckte Streifen 19 ausgebildet sind. Nach
Präferenz
des Bauherrn können
verschiedene Kombinationen der Anordnung von Umfangseinfassungselementen
verwendet werden, die als langgestreckte Streifen 19 mit
ersten Flächenelementen 20 ausgebildet
sind.
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Wie
in 1 und 3 gezeigt ist, sind bei der
bevorzugten Ausgestaltung die Umfangseinfassungselemente als langgestreckte,
im Wesentlichen U-förmige
Umfangseinfassungselemente 21 ausgebildet, die zentrale
Elemente 25 aufweisen, welche erste und zweite Flansche 26 bzw. 27 haben,
die sich von den zentralen Elementen 25 aus erstrecken.
Von jedem Umfangsbefestigungselement 7 werden beide Flansche 26 und 27 durchdrungen,
wodurch man die vorteilhafte Einrichtung zur Verringerung der Biegung
der Umfangsbefestigungseinrichtungen erhält.
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Die
ersten und zweiten Flansche 26 und 27 der im Wesentlichen
U-förmigen
Umfangseinfassungselemente können
bezüglich
der Bauplatte 1 in vielfacher Weise angeordnet werden,
was von den Präferenzen des
Bauherrn abhängt.
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Die
ersten Flansche 26 der im Wesentlichen U-förmigen Umfangseinfassungselemente 21 können zwischen
den Rahmenelementen 2 und der proximalen Seite 4 der
Bauplatte 1 angeordnet werden, während die zweiten Flansche 27 auf
der distalen Seite 3 der Bauplatte 1 in der Nähe der Randflächen 5 angeordnet werden.
Siehe 5 und 6.
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Alternativ
können
die ersten Flansche 26 der im Wesentlichen U-förmigen Umfangseinfassungselemente 21 in
der Bauplatte 1 in der Nähe der Randflächen 5 angeordnet
werden, während
die zweiten Flansche 27 der U-förmigen Umfangseinfassungselemente 21 auf
der distalen Seite 3 der Bauplatte 1 in der Nähe der Randflächen 5 angeordnet
werden können.
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Die
ersten Flansche 26 der im Wesentlichen U-förmigen Umfangseinfassungselemente 21 können auch
zwischen den Rahmenelementen 2 und der proximalen Seite 4 der
Bauplatte 1 angeordnet werden, während die zweiten Flansche 27 in
der Bauplatte 1 angeordnet werden können.
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Weiterhin
können
die ersten Flansche 26 der im Wesentlichen U-förmigen Umfangseinfassungselemente 21 in
der Bauplatte 1 in der Nähe der Randflächen 5 angeordnet
werden, während
die zweiten Flansche 27 auch in der Bauplatte 1 in
der Nähe
der Randflächen 5 angeordnet
werden können.
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Wie
vorher erwähnt,
werden bei der bevorzugten Ausführungsform
die Einrichtungen zum Reduzieren des Biegens der Umfangsbefestigungseinrichtungen
als Vielzahl von im Wesentlichen U-förmigen Umfangseinfassungselementen 21 ausgebildet,
die von einer Vielzahl von Umfangsbefestigungseinrichtungen 7 durchdrungen
werden. Die im Wesentlichen U-förmigen Umfangseinfassungselemente 21 verringern
die Nagelbiegung gut und sind leichter zu installieren als andere
Ausführungsformen.
Durch die leichtere Installierung gewährleistet die bevorzugte Ausgestaltung
besser, dass alle Zwischenwände,
die mit Einrichtungen zum Reduzieren des Biegens der Umfangsbefestigungseinrichtungen
gebaut sind, hinsichtlich der Scherwiderstands-Belastungswerte,
die sie erreichen, gleichförmig
sind.
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Die
Abmessungen der bevorzugten im Wesentlichen U-förmigen Umfangseinfassungselemente 21 hängen von
den Abmessungen der Bauplatte 1 ab. Wenn eine Bauplatte 1 mit
einer Dicke von 15/32'' (12 mm) verwendet
wird, hat die bevorzugte Ausführungsform
zentrale Elemente 25 mit 1/2'' (13
mm) und zweite Flansche 26 und 27, die sich von
den zentralen Elementen 25 aus erstrecken, mit 1'' (25,4 mm).
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Die
Einrichtungen zum Reduzieren des Biegens der Umfangsbefestigungseinrichtungen
können
aus jedem Material hergestellt werden, das eine höhere Tragfestigkeit
als die Bauplatte 1 hat, mit der es verwendet wird. Wenn
die Bauplatten 1 aus Sperrholz oder OSB bestehen, können Materialien,
wie Aluminium, Stahl und bestimmte Kunststoffe verwendet werden.
Bei der bevorzugten Ausgestaltung, bei der die Bauplatte eine OSB ist,
werden die Einrichtungen zum Reduzieren des Biegens der Umfangsbefestigungseinrichtungen
von einem galvanisierten Metallblech mit Dicke 20 gebildet.
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Die
Einrichtungen zum Reduzieren des Biegens der Umfangsbefestigungseinrichtungen
können
mit den Bauplatten 1 haftend verbunden oder mechanisch
befestigt werden oder in die Bauplatten 1 eingeschlossen
werden oder während
der Montage der Zwischenwand befestigt werden. Das bevorzugte Verfahren
ist die Befestigung der Einrichtungen zum Reduzieren des Biegens
der Umfangsbefestigungseinrichtungen während der Montage zur Herstellung
von Zwischenwänden
aller Formen und Größen. Wenn
die Zwischenwand groß ist
und aus einer Anzahl von Bauplatten 1 gleicher Größe aufgebaut
ist, kann bevorzugt werden, die Einrichtungen zum Reduzieren des
Biegens der Umfangsbefestigungseinrichtungen in die Bauplatten 1,
wenn sie hergestellt werden, einzuschließen. Beispielsweise kann ein
Kerbeinschnitt ausgeführt
werden, der über
der Länge
einer jeden der Randflächen 5 der
Bauplatte 1 verläuft,
wonach die ersten Flansche 26 der im Wesentlichen U-förmigen Umfangseinfassungselemente 21 in
die Einkerbungseinschnitte eingeführt werden können, wobei
ein Reibungssitz erreicht wird.
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In
den Einrichtungen zum Reduzieren des Biegens der Umfangsbefestigungseinrichtungen
können Öffnungen
ausgebildet werden, um die Installierung der Umfangsbefestigungseinrichtungen 7 von
Hand zu erleichtern. Das bevorzugte Verfahren besteht jedoch darin,
wenigstens am Anfang die Umfangsbefestigungseinrichtungen 7 mit
einem Kraftwerkzeug einzutreiben, wobei in diesem Fall keine Öffnungen
erforderlich sind.
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Die
Umfangseinfassungselemente werden vorzugsweise in Längenstücken von
4' (1,22 m) hergestellt.
Bauplatten 1 werden gewöhnlich
als Platten mit 4' × 8' (1,22 × 2,45 m)
verkauft. Mit diesen Abmessungen lässt sich ein 4' (1,22 m) langes
Umfangseinfassungselement leicht integrieren und ist auch leicht
zu handhaben. Siehe 1 und 4.
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Bei
einer größeren Zwischenwand,
die aus einer Vielzahl von Bauplatten besteht, können Umfangseinfassungselemente,
die als langgestreckte Streifen 19 mit ersten Flächenelementen 20 ausgebildet
sind und etwa 2'' (51 mm) breit und
4' (1,22 m) lang
sind, an den Anschlüssen
der Bauplatten 1 verwendet werden. Die 2'' (51 mm) breiten langgestreckten Streifen 19 werden
auf beiden Bauplatten 1 verwendet, die sich an dem Stoß treffen.
Insbesondere überlappen
die langgestreckten Streifen 19 die beiden Bauplatten 1 auf
jeder Seite des Stoßes.
Sie werden so befestigt, als ob zwei langgestreckte Streifen 19 verwendet
würden,
die 1'' (25,4 mm) breit
sind. Die Verwendung solcher langgestreckter Streifen 19 verringert
nicht nur das Biegen der Umfangsbefestigungseinrichtungen 7 für jede Bauplatte 1 auf
jeder Seite des Stoßes,
sondern verbessert auch die Verbindung zwischen den Bauplatten 1,
so dass sie in einer besser vereinigten Weise wirken.
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Die
bevorzugten Umfangsbefestigungseinrichtungen 7 zum Befestigen der
Bauplatte 1 an den Rahmenelementen 2 sind übliche Nägel mit
30d × 3'' (76 mm). Bei einer Scherwand mit Rahmenelementen 2 aus Holz
sollte der Mittenabstand der Umfangsbefestigungseinrichtungen 7 um
den Umfang der Bauplatte 1 herum 2'' (51
mm) betragen, um der Scherwand 9 den höchsten Scherwert zu geben.
Umfangsbefestigungseinrichtungen 7 mit weniger nahem Abstand
ergeben niedrigere Scherwiderstandswerte für die Zwischenwand, während Umfangsbefestigungseinrichtungen 7,
die noch näher
beieinander sind, zu einem Spalten der Rahmenelemente 2 führen können, wenn
Rahmenelemente 2 aus Holz verwendet werden. Die Umfangsbefestigungseinrichtungen 7 sollten
in einem Abstand von wenigstens 3/8 Zoll (9,5 mm) von den Randfläche 5 der
Bauplatte 1 angeordnet werden.
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Die
Bauplatten 1 können
auch in ihrem Feld an allen Teilen des Rahmens 6 angenagelt
werden, der sich nicht am Umfang der Bauplatte 1 befindet,
gewöhnlich
mit einem Mittenabstand von 6 bis 12 Zoll (152 bis 305 mm). Wenn
größere Zwischenwände gebaut
werden, die aus mehr als einer Bauplatte 1 bestehen, können sich
die Nagelungspläne
längs des
Umfangs der Bauplatten 1 je nachdem unterscheiden, wo die
Bauplatten 1 in der Zwischenwand angeordnet werden.
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Die
Bauplatten 1 bestehen vorzugsweise aus einem Oriented Strand
Board 15/32'' APA Structural 1 Rated
Sheeting 32/16, Exposure 1. Höhere
Zwischenwandscherungen können
mit erhöhter
Dicke der Bauplatte 1 ausgeführt werden, jedoch erhöht eine
gesteigerte Dicke die Materialkosten. Bauplatten 1 mit
den obigen Spezifikationen sind im Allgemeinen ausreichend fest,
ohne dass sie zu teuer sind.
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Bei
einer Scherwand 9, die 4' (1,22 m) breit und 8' (8,45 m) hoch ist
und aus einer einzigen vertikal angeordneten Bauplatte 1 mit
4' × 8' (1,22 × 2,45 m)
mit einem Rahmenelement 2 aus Holz gebaut ist und auf einem
Fundament 10 steht, sind die Gurte der Rahmenelemente,
die an den vertikalen Randflächen
der Bauplatte 1 angeordnet sind, vorzugsweise aus ofengetrockneter
Südlicher
Gelbkiefer (MSR) 4 × 4s
hergestellt. Die Bodenstrebe, die auf dem Fundament 10 sitzt,
sollte eine druckbehandelte Strebe von 2 × 4 sein. Die obere Strebe
oder das Rahmenelement nahe an dem oberen Rand der Bauplatte 1 wird
vorzugsweise von zwei miteinander verbundenen Teilen aus Südlicher
Gelbkiefer (MSR) 2 × 4s
gebildet.
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Um
die Verbesserungen zu kennzeichnen, die der vorliegenden Erfindung
zuzuordnen sind, hat man Scherwände
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung gebaut und mit Scherwänden verglichen,
die nach der gegenwärtigen
Praxis gebaut sind und die vorliegende Erfindung nicht nutzen.
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Die
Scherwände
wurden in Brea, Kalifornien, in dem Simpson Strong-Tie Co.-Labor
auf einer Maschine untersucht, die dafür ausgelegt ist, die zyklischen
(sich umkehrenden) seitlichen Kräfte,
die an einer Scherwand oder an einem Seitenkraft-Widerstandssystem
während
eines Erdbebens anliegen würden,
zu simulieren.
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Der
Versuch kann dazu verwendet werden, die Festigkeit der Scherwand
und die Steifigkeit der Scherwand zu messen. Die Steifigkeit der
Scherwand wird als die Kraft gemessen, die erforderlich ist, um
die Oberseite der Wand um einen gegebenen Abstand zu verschieben.
Die Festigkeit einer Scherwand kann in dieser Form sowie dadurch
beschrieben werden, wie viel Kraft erforderlich ist, um ein Versagen
der Scherwand herbeizuführen,
was der Punkt ist, an dem die Scherwand den seitlichen Kräften keinen
merklichen Widerstand mehr entgegensetzt. Die Versuchsergebnisse
sind in den Tabellen 1 und 2 für
eine Anzahl von unterschiedlichen Scherwänden als die Kraft, die erforderlich
ist, um die Oberseite der Wand um 0,5'' (12,7
mm) bei zyklischen Belastungsbedingungen (Last bei 0,5'') anzulenken, und als die Last angegeben,
bei der das Versagen der Wand eintritt (maximale Last). Die Versuche
zeigen, dass mit Einrichtungen zum Reduzieren des Biegens der Umfangsbefestigungseinrichtungen
gebaute Scherwände
sowohl stärker
als auch steifer als Seitenwände sind,
die diese nicht aufweisen.
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Die
Versuche wurden nach einem Protokoll ausgeführt, das von dem Joint Technical
Coordinating Committee on Masonry Research (TCCMAR) 1987 entwickelt
wurde. Siehe Porter, M.L., Sequential Phase Displacement (SPD) Procedure
for TCCMAR Testing, Proceedings of the Third Meeting of the Joint
Technical Coordinating Committee on Masonry Research, US-Japan Coordinated
Earthquake Research Program, Tonamu, Japan.
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Die
TCCMAR-Prozedur hängt
an dem Konzept des ersten Hauptereignisses FME (First Major Event), das
als der erste signifikante Grenzzustand definiert ist, der während des
Versuchs auftritt. Das FME tritt ein, wenn die Lastkapazität der Wand
nach Rezyklieren der Last für
den gleichen Wandauslenkungsschritt das erste Mal merklich von der
Ursprungslast und Aus lenkung abfällt.
Man nahm an, dass das FME für
alle Versuche eintritt, wenn eine Scherwand mit einer Höhe von 8
Fuß (2,44
m) an seiner Oberseite um 0,8 Zoll ausgelenkt werden kann.
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Die
TCCMAR-Prozedur besteht aus dem Anliegen von Zyklen mit voll-umkehrender
Auslenkung an die Scherwand bei verschiedenen Schritten des für die Wand
angenommenen FME. Siehe 22.
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In
der ersten Phase werden drei Zyklen mit voll-umkehrender Auslenkung
an die Oberseite der Scherwand bei 25% des FME angelegt. Die erste
Phase setzt sich fort, indem dann drei Zyklen einer voll-umkehrenden
Auslenkung bei 50% des FME angelegt werden. Danach werden drei Zyklen
mit voll-umkehrender Auslenkung bei 75% des FME angelegt. Dann wird
die voll-umkehrende Auslenkung für
einen Zyklus auf 100% des FME erhöht. Dies ist die maximale Auslenkung
für diese
erste Phase. Danach werden Zyklen mit "abnehmender" Auslenkung für einen Zyklus jeweils bei
75%, 50% und 25% des Phasenmaximums in dieser Reihenfolge angelegt.
Dann werden drei stabilisierende Zyklen der Auslenkung beim Phasenmaximum
(100% des FME) an die Oberseite der Scherwand angelegt. Diese die
Phasen beendenden Zyklen stabilisieren die Lastauslenkungsreaktion
der Scherwand vor der nächsten
Prüfphase.
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In
der zweiten Phase, die nach der Testfrequenz unmittelbar folgt,
wird ein Zyklus mit Phasenmaximum und voll-umkehrender Auslenkung
bei 125% des FME angelegt. Als Nächstes
werden Zyklen mit "abnehmender" Auslenkung für jeweils
einen Zyklus bei 75%, 50% und 25% des Maximums für diese Phase in dieser Reihenfolge
angelegt. Anschließend
werden an die Scherwand drei stabilisierende Zyklen mit einer Auslenkung angelegt,
die gleich dem Phasenmaximumszyklus (125% des FME für die zweite
Phase) ist.
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In
der dritten Phase wird ein Einphasen-Maximumszyklus mit voll-umkehrender
Auslenkung bei 150% des FME an die Scherwand angelegt. Danach werden
Zyklen mit abnehmender Auslenkung für jeweils einen Zyklus bei
75%, 50% und 25% des Phasenmaximumszyklus angelegt. Anschließend werden
an die Oberseite der Scherwand drei stabilisierende Zyklen mit einer
Auslenkung angelegt, die gleich dem Phasenmaximum des Zyklus (150%
des FME für
die dritte Phase) ist.
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Es
folgen anschließende
Phasen in gleicher Weise wie die zweite und dritte Phase mit erhöhten Schritten,
wie es in 22 gezeigt ist. Die schrittweisen
zyklischen Lastauslenkungsphasen werden bei Phasenmaxima von 175%,
200%, 250%, 300%, 350% und 400% des FME, oder bis die Wand eine übermäßige Auslenkung
hat oder bis die Auslenkung der Wand die Kapazität des Testgeräts überschreitet,
die in diesem Fall ± 3,0
Zoll betrug, fortgesetzt. Bei allen Versuchen hat sich die seitliche
Lastkapazität
der Scherwand mit der Zeit, bei der die Scherwand 3,0 Zoll (76 mm)
ausgelenkt wurde, stark verringert.
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An
die Versuchsproben wurden über
eine Bedienungseinrichtung, die an der Oberseite der Wand angeordnet
war, zunehmende Scherbelastungen angelegt. Die Betätigungseinrichtung
war so angeordnet, dass sie die Bewegung der Bauplatten nicht störte. Die
Betätigungseinrichtung,
die eine Durchbiegung an der Oberseite der Scherwand verursachte,
war rechnergesteuert. Die Lasten der Betätigungseinrichtung wurden an
die Wand mit einer Frequenz von einem Zyklus pro Sekunde angelegt.
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Die
Scherwand-Prüfproben
wurden an der Basis des Prüfrahmens
mit Ankerbolzen von 5/8 Zoll (15,9 mm) Durchmesser befestigt, die
durch das auf dem Prüfrahmen
sitzende Rahmenelement hindurchgehen und einen Mittenabstand von
etwa 12 Zoll (305 mm) und von den Enden der Scherwand von etwa 12
Zoll haben.
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Die
vertikal angeordneten Rahmenelemente oder Gurte der Scherwandprüfproben
wurden an dem Prüfrahmen
mit Niederhaltern und Ankerbolzen von 7/8 Zoll (22,2 mm) befestigt,
die durch das Rahmenelement, das auf den Prüfrahmen oder der unteren Strebe
saß, hindurchführten. Alle
Versuche wurden mit Ausnahme der Versuche D596, F568 und F570 mit
Simpson Strong-Tie PHD8-Niederhaltern ausgeführt. Die Scherwand des Versuchs
D596 wurde nach der üblichen
Baupraxis hergestellt, wobei Simpson Strong-Tie HD8A-Niederhalter
verwendet wurden. Bei dem Versuch F568 wurde ein modifizierter Simpson
Strong-Tie PHD8 in Kombination mit Einrichtungen zur Verringerung
des Biegens der Umfangsbefestigungseinrichtungen verwendet, um noch
höhere
Lastwerte zu erreichen. Bei dem Versuch F570 wurden modifizierte
Simpson Strong-Tie PHD8-Niederhalter verwendet. Dies ist in der
Tabelle als "PHD8+8" vermerkt. Die Niederhalter
wurden an den Innenflächen
der vertikal angeordneten Rahmenelemente befestigt. Die Niederhalter
wurden an den vertikal angeordneten Rahmenelementen mit Simpson
Strong Drive-Schrauben mit einem Durchmesser von 1/4'' (6,4 mm) und einer Länge von
3'' (76,2 mm) im Falle
von PHD8- und PHD8+8-Niederhaltern und mit drei Bolzen mit einem
Durchmesser von 7/8'' (22,2 mm) im Falle
des HD8A-Niederhalters
befestigt. Die Ankerbolzen befestigten die Niederhalter an dem Versuchsrahmen. 1 und 4 zeigen
typische Scherwände, die
an ihrem Fundament befestigt sind.
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Das
für die
Umrahmung bei allen Versuchen verwendete Bauholz war mit Ausnahme
für die
Bodenstrebe oder das Rahmenelement, das auf dem Versuchsrahmen aufsaß, der aus
druckbehandelter Hem-Fichte bestand, Grüne Douglas-Fichte. Zum Zeitpunkt
des Versuchs betrug der Feuchtegehalt des Bauholzes etwa 20 bis
25 Prozent.
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Die
obere Strebe oder das Rahmenelement an der Oberseite der Bauplatte
bestand aus gedoppelter 2 × 4s
verbunden mit 16d Kistennägeln.
Die obere Strebe für
jede Scherwand war 48'' lang. Die Rahmenelemente,
die auf dem Versuchsrahmen saßen,
waren ebenfalls 2 × 4s.
Zusätzlich
zu den vorstehend erwähnten Rahmenelementen
wurden zwei Zwischenstreben mit einer Länge von 91,5'' (2,32 m) 2 × 4 mit einem Mittenabstand
von 16'' (406 mm) voneinander
und die Gurte hinzugefügt
und an die horizontal angeordneten Rahmenelemente mit Nägeln nach
der gegenwärtig
akzeptierten Baupraxis endgenagelt.
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Für die Gurte
oder vertikal angeordneten Rahmenelemente wurden 4 × 4s verwendet.
Bei allen Versuchen mit Ausnahme des Versuchs D596, der die gegenwärtige Baupraxis
wiedergibt, waren die vertikal angeordneten Rahmenelemente oder
Gurte 93 Zoll (2,36 mm) hoch. Dies bedeutet, dass die Gurte direkt
auf dem Versuchsrahmen saßen.
Das Setzen der Gurte auf den Versuchsrahmen beseitigt einen Ausfall
der Scherwand aufgrund einer Zerstörung der unteren Strebe durch
die Gurte und verbessert ihre Leistung stark. Diese spezielle Auslegung
durch Verwendung langer Gurte, die die untere Strebe umgehen, ist
dort besonders wirksam, wo die Scherwand auf dem relativ nicht kompressiblen
Gebäudefundament
sitzt. Dies wird durch einen Vergleich von Versuch D596 mit F494
demonstriert. Bei dem Versuch D596 wurde ein 91,5 Zoll (2,32 m)
hoher 4 × 4-Gurt
verwendet, der auf der unteren Strebe saß. Die untere Strebe oder Bodenplatte
war bei diesem Versuch länger,
damit es möglich
war, dass der Gurt auf der unteren Strebe sitzt.
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Als
Bauplatte oder Scherwiderstandselement wurden bei den Versuchen
Bauplatten aus Sperrholz oder Oriented Strand Board verwendet. Bei
den meisten Versuchen wurde 15/32'' APA
Structural 1 Rated Sheeting 32/16, Exposure 1, verwendet. Für die Versuche
F564 und F568 wurde Oriented Strand Board mit den folgenden Spezifizierungen
verwendet: 15/32'' APA Structural 1
Rated Sheeting 32/16, Exposure 1.
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Alle
Versuche wurden mit einer 4' × 8' (1,22 × 2,45 m)-Bauplattenverkleidung
ausgeführt,
die auf die Rahmenelemente aufgebracht wurde, wobei die Stirnflächenmaserung
oder die Festigkeitsachse senkrecht angeordnet ist.
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Die
Bauplatten wurden an den Rahmenelementen durch übliche 10d-Stahlnägel befestigt,
die entweder 2,125'' (54 mm) oder 3'' (76,2 mm) lang waren. Alle Nägel wurden
in die Rahmenelemente bis zu einer Tiefe vom wenigstens 11-fachen
ihres Schaftdurchmesser eingetrieben, um dem Uniform Building Code
zu entsprechen. Alle Nägel
wurden so eingetrieben, dass der Kopf des Nagels bündig auf
der distalen Seite der Bauplatte saß. Wenn Einrichtungen zum Reduzieren
des Biegens der mechanischen Befestigungseinrichtung verwendet wurden,
wurden die Nägel
zuerst am Anfang mit einem Gerät
eingetrieben und dann für
die abschließende
Befestigung von Hand eingetrieben. Alle Nägel waren mit einem Mittenabstand
von 2 Zoll um den Umfang der Bauplatte herum angeordnet. Die Bauplatte
wurde an Zwischenstreben mit üblichen
10d-Nägeln mit
einer Länge
von 3'' (76,2 mm) befestigt,
die einen Mittenabstand von 12 Zoll(305 mm) hatten.
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Bei
dem Versuch D568, bei welchem die höchsten Lastwerte erreicht wurden,
wurde ein Spezialniederhalter eingesetzt, der bei den anderen Versuchen
nicht verwendet wurde. Der Niederhalter war ein modifizierter Simpson
Strong-Tie PHD8. Die Rückseite
des Niederhalters war so verlängert,
dass zur Befestigung des Niederhalters an dem Gurt acht Schrauben
mehr verwendet werden konnten. Bei dem Versuch F570 wurde ebenfalls
ein modifizierter Simpson Strong-Tie PHD8-Niederhalter verwendet.
Der Unterschied bei dem Niederhalter ist in Tabelle 1 und Tabelle
2 als "PHD8+8" angegeben.
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Alle
Einrichtungen zum Verringern des Biegens der Umfangsbefestigungseinrichtungen
wurden aus galvanisiertem Metallblech mit Dicke 20 gebildet.
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Der
Versuch D596 zeigt eine Scherwand, die nach geläufiger Praxis gebaut ist. Es
wurden keine Einrichtungen zum Reduzieren des Biegens der Umfangsbefestigungseinrichtungen
befestigt. Sie dient als Kontrolle für die übrigen Versuche.
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Der
Versuch F495 dient ebenfalls als Kontrolle für die anderen Versuche, da
er keine Einrichtungen zum Reduzieren des Biegens der Umfangsbefestigungseinrichtungen
hat. Man nimmt an, dass die verbesserte Leistung bei dem Versuch
F495 auf der Tatsache beruht, dass verbesserte Niederhalter verwendet
wurden und die Gurte oder ersten und zweiten Rahmenelemente die
untere Strebe umgingen und direkt auf dem Versuchsrahmen saßen, wodurch
eine stirnseitige Zerstörung
der unteren Strebe vermieden wurde.
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Bei
den Versuchen F522 und F494 wurden im Wesentlichen U-förmige Umfangseinfassungselemente an
den Scherwänden
hinzugefügt,
wobei verbesserte Niederhalter zum Einsatz kamen und Gurte verwendet wurden,
die die untere Strebe umgingen. Die ersten Flansche der U-förmigen Umfangseinfassungselemente wurden
zwischen den Rahmenelementen und der proximalen Seite der Bauplatte
angeordnet, während
die zweiten Flansche auf der distalen Seite der Bauplatte angeordnet
wurden.
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Bei
dem Versuch F551 wurden Umfassungseinfassungselemente verwendet,
die als langgestreckte Streifen mit ersten Flächenelementen ausgebildet waren.
Ein erster Satz des Umfangseinfassungselements wurde zwischen den
Rahmenelementen und der proximalen Seite der Bauplatte angeordnet.
Ein zweiter Satz von Umfangseinfassungselementen wurde auf der distalen
Seite der Bauplatte in der Nähe
der Randflächen so
angeordnet, dass jede Umfangsbefestigungseinrichtung durch die beiden
Umfangseinfassungselemente hindurchging.
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Bei
den Versuchen P564 und F568 wurden im Wesentlichen U-förmige Umfangseinfassungselemente wie
bei den Versuchen F522 und F494 benutzt, jedoch war in beiden Versuchen
die Bauplatte aus Oriented Strand Board anstatt aus Sperrholz hergestellt.
Bei dem Versuch F568 wurde ebenfalls ein weiter verbesserter Niederhalter
verwendet.
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Bei
dem Versuch F538 wurden Umfangseinfassungselemente in Form von langgestreckten
Streifen mit Flächenelementen
wie beim Versuch F551 verwendet, jedoch waren die Umfangseinfassungselemente
nur zwischen den Rahmenelementen und der proximalen Seite der Bauplatte
angeordnet.
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Bei
dem Versuch F537 waren die als langgestreckte Streifen mit Flächenelementen
ausgebildeten Umfangseinfassungselemente nur auf der distalen Seite
der Bauplatte angeordnet.
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Bei
dem Versuch F570 bestanden die Einrichtungen zum Reduzieren des
Biegens der Umfangsbefestigungseinrichtungen aus einzelnen, im Wesentlichen
U-förmigen
Klammern, die nicht in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung stehen und an den Umfangsbefestigungseinrichtungen
befestigt waren. Die Flansche der U-förmigen Klammern wurden auf
der distalen und proximalen Seite der Bauplatte angeordnet. Der Versuch
F570 verwendet ebenfalls einen weiter verbesserten Niederhalter.
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Die
Erfindung ist nicht auf die gezeigte spezifische Form begrenzt,
sondern umfasst alle Formen innerhalb der Definitionen der folgenden
Ansprüche.
