Baukonstruktion

Befestigungstechnik

1. Begriff

Befestigungstechnik – oder auch Verankerungstechnik – ist ein Teilgebiet des konstruktiven Ingenieurbaus. Gegenstand der Befestigungstechnik ist die Bemessung der Verankerung von Befestigungen.

2. Befestigungselemente

Normiert ist mit der harmonisierten DIN EN 1992-4 (Eurocode 2) bis dato nur die Bemessung der Verankerung von Befestigungen in Beton. Unterschieden wird dabei zwischen Einlegeteilen und nachträglichen Verankerungen.

2.1 Einlegeteile

Die Verankerung von Einlegeteilen erfolgt in situ. Exemplarisch seien hier Ankerschienen und Kopfbolzen genannt.

2.1.1 Ankerschienen

Ankerschienen sind Schienenprofile aus Stahl mit fixen Ankern, die einbetoniert werden. Unterschieden werden kaltgeformte und warmgewalzte Ankerschienen. Anwendung finden Ankerschienen u. a. zur Befestigung von Fassadenelementen, Kragarmsystemen oder auch Versorgungsleitungen.
Ankerschienen
Ankerschienen
Bild: © Hilti AG, Stand Mai 2021

2.1.2 Kopfbolzen

Kopfbolzen sind zylinderförmige Stahlstifte aus Rundstahl oder Betonstabstahl (Bewehrungsstahl), die einbetoniert und durch Formschluss des Bolzenkopfes im Beton verankert werden. Mit geschnittenem Gewinde außerhalb des Verankerungsgrundes. Anwendung finden Kopfbolzen u. a. zur Befestigung tragender Stahlbauteile und Stahlbetonfertigteile.
Kopfbolzen
Kopfbolzen
Bild: © Hilti AG, Stand Mai 2021

2.2 Nachträgliche Verankerungen

Bei der nachträglichen Verankerung wird zwischen mechanischen und chemischen Verankerungen unterschieden.

2.2.1 Mechanische Verankerungen

2.2.1.1 Betonschrauben
Betonschrauben sind Schraubanker mit aufgedrehtem Gewinde. Der Formschluss erfolgt dabei über die Gewindegänge. Anwendung finden Betonschrauben u. a. zur Befestigung von Grundplatten im Metall- und Stahlbau, von Brüstungen und Geländern (Umwehrungen) oder auch von Markisen.
Betonschraube
Betonschraube
Bild: © Hilti AG, Stand Mai 2021
2.2.1.2 Hinterschnittdübel
Hinterschnittdübel sind Anker mit geschnittenem Gewinde, Conus und Spreizhülse, bei denen mit einem Setzwerkzeug die Spreizhülse über den Conus eingetrieben wird, sodass es zum Formschluss im Verankerungsgrund kommt. Der hierfür erforderliche Hinterschnitt erfolgt entweder mittels entsprechendem Spezialbohrer oder durch den Hinterschnittdübel selbst. Anwendung finden Hinterschnittdübel u. a. im Bereich dynamischer Anwendungen, im Kraftwerksbau, Brückenbau oder auch der Lawinenverbauung sowie der Befestigung von Schutzplanken (Leitplanken).
Hinterschnittdübel 1
Hinterschnittdübel 1
Bild: © Hilti AG, Stand Mai 2021
Hinterschnittdübel 2
Hinterschnittdübel 2
Bild: © Hilti AG, Stand Mai 2021
2.2.1.3 Spreizdübel
Bei Spreizdübeln wird zwischen weg- und drehmomentkontrollierten Spreizdübeln unterschieden.
Anwendung finden Spreizdübel u. a. im Bereich von Hochsicherheits- und dynamischen Anwendungen, der Verankerung von Stahlstützen, Stützträgern, Kragarmen oder auch Kränen.
Metallspreizanker
Metallspreizanker
Bild: © Hilti AG, Stand Mai 2021
2.2.1.3.1 Wegkontrollierte Spreizdübel
Wegkontrollierte Spreizdübel sind Anker mit aufgeschnittenem Gewinde, Conus und Spreizhülse, bei denen es entweder durch Eintreiben eines Conus in eine Hülse oder einer Hülse über einen Conus zur zwangsweisen Verspreizung im Bereich der Bohrlochwandung und insoweit zum Reibschluss kommt. Im Gegensatz zu drehmomentkontrollierten Spreizdübeln können wegkontrollierte Spreizdübel nicht nachspreizen.
2.2.1.3.1 Drehmomentkontrollierte Spreizdübel
Drehmomentkontrollierte Spreizdübel sind Anker mit aufgeschnittenem Gewinde, einem oder mehreren Coni und Spreizhülsen, bei denen es durch Aufbringen eines Montagedrehmoments zur zwangsweisen Verspreizung im Bereich der Bohrlochwandung und insoweit zum Reibschluss kommt.

2.2.2 Chemische Verankerungen

Bei chemischen Verankerungen wird zwischen Verbundankern und Verbundspreizdübeln unterschieden.
Anwendung finden chemische Verankerungen u. a. im Bereich nachträglicher Bewehrungsanschlüsse, bei der Verankerung tragender Stahlkonstruktionen oder auch bei der Sanierung und nachträglichen Verstärkung von Betonbauteilen.
2.2.2.1 Verbundanker
Verbundanker sind Anker mit aufgeschnittenem Gewinde, bei denen mit einem Setzwerkzeug eine Ankerstange in ein Bohrloch eingetrieben wird, in das zuvor Verbundmörtel – meist eine Folienpatrone – eingebracht wurde und es in der Folge zu einem Stoffschluss kommt.
2.2.2.2 Verbundspreizdübel
Verbundspreizdübel sind Anker mit aufgeschnittenem Gewinde, einem oder mehreren Coni und Spreizhülsen, bei denen es - nach Einbringen eines Verbundmörtels in das Bohrloch - durch Aufbringen eines Montagedrehmoments zur zwangsweisen Verspreizung im Bereich der Bohrlochwandung und insoweit zum Stoffschluss kommt. Verbundspreizdübel sind relativ zum ausgehärteten Verbundmörtel verschiebbar und können insoweit nachspreizen.
Verbundanker
Verbundanker
Bild: © Hilti AG, Stand Mai 2021

2.3 Sonstige Verankerungen

Exemplarisch seien hier die nachträgliche Durchstanzbewehrung und der nachträgliche Bewehrungsanschluss nach DIN EN 1992-1 genannt.

2.3.1 Nachträgliche Durchstanzbewehrung

Nachträgliche Durchstanzbewehrungen sind Tragwerksverstärkungen in Form von mit Verbundmörtel (Injektionssystem) gesetzten Verstärkungsankern (Zugankern), die den Durchstanzwiderstand flacher Platten durch nachträgliche Schubbewehrung erhöhen. Anwendung finden nachträgliche Durchstanzbewehrungen, insbesondere im Ingenieurbau (u. a. Brückenbau).
Nachträgliche Durchstanzbewehrung
Nachträgliche Durchstanzbewehrung
Bild: © Hilti AG, Stand Mai 2021

2.3.2 Nachträgliche Bewehrungsanschlüsse

Nachträgliche Bewehrungsanschlüsse sind Stahlbetonverbindungen in Form von Ankerstangen respektive Bewehrungseisen, die mittels Verbundmörtel (Injektionssystem) Bauteile aus Beton stoffschlüssig verbinden. Während nach EC2 nachträgliche Bewehrungsanschlüsse nur als Übergreifungsstoß zu bemessen und auszuführen sind, ist nach TR 069 der European Organisation for Technical Assessment (EOTA) für nachträgliche Bewehrungsschlüsse biegefester Stahlbetonverbindungen ein Übergreifungsstoß nicht erforderlich. Anwendung finden nachträgliche Bewehrungsanschlüsse u. a. beim Anschluss neuer Wandscheiben an vorhandene Betonwände oder auch bei Fundamenterweiterungen.
Übergreifstoß mit bestehender Bewehrung
Übergreifstoß mit bestehender Bewehrung
Bild: © Hilti AG, Stand Mai 2021

2.4 Rechtliches

Die Anforderungen an das Inverkehrbringen von Bauprodukten und somit auch Befestigungen und Verankerungen innerhalb des Europäischen Wirtschaftsraums sowie in der Schweiz und der Türkei, regelt die Verordnung (EU) Nr. 305/2011, die sogenannte Bauprodukteverordnung. Voraussetzung für die dafür erforderliche CE-Kennzeichnung ist eine sogenannte Leistungserklärung des jeweiligen Herstellers, dass ein konkretes Bauprodukt entweder von einer harmonisierten Norm erfasst ist oder über eine Europäische Technische Bewertung (European Technical Assessmenent, kurz ETA) verfügt. Letztere wird von akkreditierten Technischen Bewertungsstellen – in Deutschland ist dies das Deutsche Institut für Bautechnik, kurz DIBt – ausgestellt.

3. Montage

3.1 Verankerungsgrund

Grundsätzlich ist ob des Verankerungsgrunds zwischen Beton, Mauerwerk und Leichtbaustoffen zu unterscheiden.

3.2 Montageart

Bei der nachträglichen Verankerung wird zwischen Durchsteckmontage, Vorsteckmontage und Abstandsmontage unterschieden.

3.3 Verbindungsart

Nach dem jeweiligen physikalischen Wirkprinzip werden Reibschluss, Formschluss und Stoffschluss unterschieden.

3.3.1 Reibschluss

Der Reibschluss entsteht durch Aufspreizen und insoweit Pressung eines Dübels gegen eine Bohrlochwandung. Ein Beispiel für das Wirkprinzip des Reibschlusses sind Spreizanker (siehe Pkt. 2.2.1.3).

3.3.2 Formschluss

Der Formschluss entsteht durch Verzahnung eines Befestigungsmittels mit einem Verankerungsgrund. Ein Beispiel für das Wirkprinzip des Formschlusses sind Betonschrauben (siehe Pkt. 2.2.1.2).

3.3.3 Stoffschluss

Der Stoffschluss entsteht durch kumulative Verbindung eines Injektionsguts mit einer Bohrlochwandung und einer Ankerstange respektive deren Oberfläche. Ein Beispiel für das Wirkprinzip des Stoffschlusses sind chemische Verbindungen (siehe Pkt. 2.2.2)

3.4 Rechtliches

Die Montage von Dübelverankerungen ist in Deutschland nicht normiert. Einschlägig sind hier die allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen (abZ) respektive europäischen technischen Zulassungen (ETA) außerdem die Hinweise für die Montage von Dübelverankerungen des DIBt sowie die Montageanweisungen des jeweiligen Herstellers.
Autor
Ulrich Kantner
  • Ulrich Kantner
  • Kantner & Partner Sachverständige PartG
  • Anschrift: Fasangartenstrasse 3, 81737 München
  • Web.: www.kantner-partner.de
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