Verankerungen in Beton und Mauerwerk

Verankerungsgrund

Maßgeblich für die Auswahl des Befestigungssystems ist die Art und Beschaffenheit des Verankerungsgrundes:

Gerissener Beton oder ungerissener Beton?

Ungerissener Beton

In der Befestigungstechnik wird zwischen Verankerungen im ungerissenen Beton (Druckzone) und gerissenem Beton (Zugzone) unterschieden. In der Druckzone können im Allgemeinen höhere Lasten übertragen werden. Die Druckzone muss jedoch rechnerisch nachgewiesen werden. Näheres hierzu regeln die allgemeinen bauaufsichtlichen bzw. europäischen technischen Zulassungen/Bewertungen (ETA) des in Betracht kommenden Verankerungssystems. Ist der Nachweis der Druckzone nicht möglich oder wird kein Nachweis geführt ist von gerissenem Beton (Zugzone) auszugehen.

Gerissener Beton

Beton ist auf Druck hoch belastbar, nicht aber auf Zug (ca. 10% der nominalen Betondruckfestigkeit). Wird die örtliche Zugfestigkeit in Stahlbetonkonstruktionen durch Einwirkungen wie äußere Belastungen, Eigen- bzw. Temperaturspannungen, Gebäudeverformungen usw. überschritten, bilden sich Risse (Zugzone). Sicherheitsrelevante Befestigungen in gerissenem Beton erfordern Verankerungselemente mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung bzw. europäisch technischer Zulassung/Bewertung (ETA) damit Lasten sicher übertragen werden können.

Anzuschließendes Bauteil

Für das Anbauteil können unterschiedliche Werkstoffe (beschichtet/unbeschichtet)  verwendet werden, was sich auf die Auswahl des geeigneten Befestigungsmittel auswirken kann (z.B. Kontaktkorrosion)

• Galvanisch verzinkter Stahl
• Aluminium
• Feuerverzinkter Stahl
• Gusseisen
• Nichtrostender Stahl
• Holz...

Die Anordnung des Anbauteils und damit die Lage eines Dübels oder einer Dübelgruppe auf dem Bauteil hat maßgeblichen Einfluss auf die Bemessung und Tragfähigkeit.

Die Anbauteildicke (t_fix), die Anzahl der Durchgangslöcher sowie die Lochdurchmesser (d_f)  im anzuschließenden Bauteil sind bei der Auswahl des Dübels zu beachten:

• t_fix: Der Dübel ist konstruktiv entsprechend der Anbauteildicke (t_fix) des zu befestigenden Bauteils auszuwählen. Dicke des Anbauteils = Klemmdicke des Dübels.
• d_f: Durchmesser des Durchgangslochs im Anbauteil. Diese sind einzuhalten um eine sichere Lasteinleitung in den Verankerungsgrund zu gewährleisten.

Bauteilabmessungen, Achs- und Randabstände

• Randferne Verankerung: Als randferne Verankerungen gelten Dübel mit einem Abstand zum Bauteilrand von c  ≥ max (10 h_ef; 60 d_nom).
• Randnahe Verankerung: Als randferne Verankerungen gelten Dübel mit einem Abstand zum Bauteilrand von c < max (10 h_ef; 60 d_nom).
• Charakteristischer Achsabstand s_cr,N: Charakteristischer Achsabstand zwischen den Dübeln zur Gewährleistung der Übertragung der charakteristischen Zugtragfähigkeit eines Einzeldübels ohne Einfluß von Rand- und Achsabstand bei Versagen durch Betonausbruch.-
• Achsabstand s: Achsabstand innerhalb einer Dübelgruppe (s_min ≤ s ≤ s_cr,N)_.
• Randabstand c: Abstand eines Dübels bzw. einer Dübelgruppe zum Bauteilrand (c_min ≤ c ≤ c_cr,N)_.
• Mindestabstände s_min und c_min: Die Dübel werden mit den Grenzwerten s_min und c_min verankert.
• Mindestbauteildicke h_min: Die in den Produktzulassungen angegebenen Mindestbauteildicken h_min sind zu berücksichtigen.

Belastungsrichtungen

Einwirkungen

Die Richtung der Einwirkungen ist durch den Winkel definiert, der von der Dübelachse und der Richtung der einwirkenden Kraft eingeschlossen wird.

N: Zugbelastung: a_N liegt zwischen 0° und 30°.
F: Schrägzugbelastung: a_F liegt zwischen 30° und 60°.
V: Querzugbelastung: a_V liegt zwischen 60° und 90°.

Lastangaben für Einzeldübel ohne Einfluss von Achs- und Randabständen

• Die Lastangaben berücksichtigen die in den Produktzulassungen (ETA) angegebenen Teilsicherheitsbeiwerte der Widerstände sowie einen Teilsicherheitsbeiwert der Einwirkungen von γ_F=1,4. Bei den angegebenen Werten wird von unbewehrtem bzw. normal bewehrtem Beton mit einem Abstand der Bewehrungsstäbe s ≥ 15 cm oder s ≥ 10 cm bei einem Bewehrungsstabdurchmesser ds ≤ 10mm ausgegangen.

• Bei Interaktion von Zug und Querlasten (Hebelarm) sowie bei Dübelgruppen und / oder Randeinfluss ist eine Bemessung nach ETAG 001, Anhang C, Bemessungsverfahren A oder nach Technical Report TR 029 unter Berücksichtigung der jeweiligen Produktzulassungen zu führen (ETA).

Versagensarten von Dübeln

Zugbeanspruchung

• Stahlversagen
• Versagen durch Herausziehen: Verschiebung/Durchziehen durch das Spreizelement
• Versagen durch Betonausbruch: kegelförmiger Betonausbruch
• Versagen durch Spalten bei Belastung: Spalten des Betonbauteils

Querbeanspruchung

• Stahlversagen
• Pry-out: Versagen durch Betonausbruch auf der lastabgewandten Seite
• Betonkantenbruch: Betonausbruch am Bauteilrand

Grundanforderungen an das Bauprodukt

Verordnung (EU) 305/2011 (BauPVO)

Bauprodukte müssen für Ihren Verwendungszweck tauglich sein und nachstehende Grundanforderungen über einen wirtschaftlich angemessenen Zeitraum erfüllen:

1. Mechanische Festigkeit und Standsicherheit
2. Brandschutz
3. Hygiene, Gesundheit und Umweltschutz
4. Sicherheit und Barrierefreiheit bei der Nutzung
5. Schallschutz
6. Energieeinsparung und Wärmeschutz
7. Nachhaltige Nutzung der natürlichen Ressourcen

Bewertungsoptionen und Bemessungsverfahren gemäß ETAG 001, Teil 1

• Die vom Hersteller gewählte Option ist von grundlegender Bedeutung, denn sie bestimmt einerseits das Prüfprogramm und das Bemessungsverfahren sowie andererseits die Anwendung im gerissenen/ungerissenen Beton und das Leistungsspektrum des Dübels.

Klima- und Umwelteinflüsse

Unser Produktprogramm an Verankerungselementen bietet unterschiedliche Materialien und Oberflächenbeschichtungen:

Der Korrosionsschutz ist ein wesentlicher Aspekt der bei der Auswahl einer geeigneten Befestigung, in Abhängigkeit von klimatischen Einflüssen, zu berücksichtigen ist.

Korrosionswiderstand

Auswahl des richtigen Dübels

Funktionsprinzipien von Dübeln

• Kraftkontrolliert spreizende Dübel: Mittels Aufbringen eines Montagedrehmoments wird ein Konuselement kraftkontrolliert in eine Spreizhülse eingezogen. Die Spreizsegmente öffnen sich und werden über Teilflächen an die Bohrlochwandung gepresst. Es entsteht eine dauerhafte mechanische Verankerung mittels Reibungshaftung. Beispiel: Dübel der Typen WA, BOAX und BOAX-II.
• Hinterschnittdübel: Verschiedene Hinterschneidtechniken bewirken eine mechanische Verzahnung des Dübels mit dem Verankerungsgrund. Dieses als Formschluss bezeichnete Wirkungsprinzip gewährleistet eine dauerhafte und sichere Befestigung. Beispiel: Betonschraube THD.

• Verbunddübel: Bei diesem Verfahren werden chemische Komponenten vermischt, die das Befestigungselement über Verbundwirkung dauerhaft und kraftschlüssig im Verankerungsgrund einbinden. Die spreizdruckfreie Verankerung durch Stoffschluss ermöglicht kleinste Rand- und Achsabstände bei hohen Traglasten. Beispiel: AT HP, POLY GP, SET XP und VA.

Chemische Verankerungen

Allgemeine Informationen

Injektionsmörtelsysteme bestehen aus einem Verankerungselement und einer. 2-Komponenten-Mörtelkartusche. Beim Auspressvorgang werden die chemischen Komponenten (Reaktionsharz + Härter) mittels Statikmischer im richtigen Verhältnis gemischt und die chemische Reaktion aktiviert.

Patronensysteme bestehen aus einer dimensionsgerechten Mörtelpatrone und einem Befestigungselement. Die Reaktionsharzmörtelpatrone ist eine 2-Kammerpatrone (Glas), welche die Mörtelkomponenten Kunstharz, Füllstoffe (Quarz), Härter, Beschleuniger und Stabilisator enthält. Die vorgefertigte Mörtelpatrone stellt sicher, dass das Mischungsverhältnis der Komponenten optimal eingestellt ist.

Bei richtigem Gebrauch sind alle Produkte anwendungs- und umweltfreundlich. Die Produkteigenschaften beruhen auf einer chemischen Reaktion. Während der Verarbeitung ist deshalb entsprechende Schutzkleidung (Haut, Augen und Atemschutz) zu tragen.

Dauerhafte und konstruktive Befestigungen sind mit zugelassenen Produkten auszuführen. Das in der jeweiligen Zulassung angegebene produktspezifische Bemessungsverfahren ist zu beachten. Für eine sichere und einfache Berechnung steht Ihnen unser Bemessungsprogramm AD-Software zur Verfügung.

Lagerung

Trocken, kein direktes Sonnenlicht und bei Temperaturen von +5°C bis +25°C lagern. Bei sachgemäßer Lagerung können die Injektionsmörtelkartuschen und Mörtelpatronen zwischen 12 und 24 Monaten gelagert werden.

Die Lagerdauer ist der jeweiligen Produktspezifikation zu entnehmen.

Ausbläser

Für eine effektive Bohrlochreinigung ist die Verwendung geeigneter Ausblasgeräte vorgeschrieben.

Bürsten

Reinigungsbürsten sind in verschiedenen Durchmessern und Längen erhältlich. Alle Bohrungen sind grundsätzlich mit einer Bürste zu reinigen um den Bohrstaub aus dem Loch zu entfernen. Die jeweiligen produktspezifischen Montageanleitungen sind zu beachten.

Statikmischer

Es sind grundsätzlich die Simpson Strong-Tie® Statikmischer zu verwenden. Das Injizieren des Mörtels beginnt immer am Bohrlochgrund. Beim Auspressvorgang wird der Statikmischer hubweise herausgezogen bis das Bohrloch/Siebhülse mit Mörtel verfüllt ist. In jedem Fall ist sicherzustellen, dass der Statikmischer den Grund des Bohrlochs erreicht bevor der Mörtel injiziert wird um ein blasenfreies verfüllen zu ermöglichen. Falls erforderlich sind Verlängerungselemente zu verwenden.

Auspresspistolen

Simpson Strong-Tie® bietet eine Auswahl von professionellen mechanischen Auspresspistolen, die perfekt auf unsere Produkte abgestimmt sind. Auch pneumatische und elektrisch betriebene Auspresspistolen sind auf Anfrage erhältlich.

Siebhülsen

Siebhülsen sind für Befestigungen in Lochsteinmauerwerk vorgeschrieben. Diese sind in verschiedenen Ausführungen, abhängig des Befestigungselements, erhältlich.