Verankerungen mit Verbunddübelsystemen

1. Vorwort Der Fachverband Dübel- und Befestigungstechnik möchte mit diesem Technischen Merkblatt Planern, Studierenden und Anwendern einen Leitfaden für die fachgerechte Auswahl und Anwendung von Verbunddübelsystemen an die Hand geben. Neben einer Einführung in die Fachbegriffe werden die Unterschiede der einzelnen Systeme, vor allem hinsichtlich der Anwendung und Montage erläutert und Kriterien zur Auswahl eines geeigneten Systems dargestellt. Das Technische Merkblatt entspricht dem zum Zeitpunkt des Erscheinens neuesten Stand der Dübel- und Befestigungstechnik. Die Verwendung von Dübeln unterliegt Bauvorschriften, Hersteller-Empfehlungen und allgemeinen bauaufsichtlichen oder europäischen technischen Zulassungen die ständigen Änderungen unterworfen sind. Deshalb können die Angaben im vorliegenden Merkblatt nur empfehlenden Charakter haben und sind nicht rechtsverbindlich. Die jeweils gültigen Zulassungsbescheide der Produkte und die aktuellen Hersteller- Empfehlungen sind in jedem Fall zu beachten. Weitergehende Informationen erteilen die Mitgliedsfirmen des Fachverbandes Dübel- und Befestigungstechnik. Adressen und Kontaktdaten finden Sie in der Herstellerübersicht im Kapitel 7. dieses Merkblatts. Carsten Böhme, Leiter des Fachverbandes

2. Autoren An der Ausarbeitung waren beteiligt: Götz Bauer, Adolf Würth GmbH & Co. KG Carsten Böhme, Ejot Baubefestigungen GmbH Ralf Borgmeier, Xella Deutschland GmbH Klaus Burger, TOX-Dübel-Technik GmbH & Co. KG Lars Grote, Halfen GmbH Ulrich Hettich, HECO-Schrauben GmbH & Co. KG Wilhelm J.P. Modersohn, Wilhelm Modersohn GmbH & Co. KG Claudia Peisl, Hilti Deutschland GmbH Peter Schmitt, MKT Metall Kunststoff Technik GmbH & Co. KG Steffen Schneider, fischer Deutschland Vertriebs GmbH Andreas Wendt, Simpson Strong Tie Ireland Ltd. Heinz Bisping, Einzelmitglied Friedrich Heinicke, Einzelmitglied

1

3. Historie Im nachfolgenden zeitlichen Ablauf sind die historischen Entwicklungsstufen, die zu den heute verwendeten Verbunddübelsystemen geführt haben, tabellarisch aufgelistet. 3000 v. Chr. Zum Verbinden von Stein und Ton werden tonhaltige Erden verwendet (Zweistromland & Ägypten). 2000 v. Chr. Ägypter, Griechen und Phönizier verwenden Erdpech (Asphalt) aus Palästina zum Kleben und Abdichten im Schiffsbau. 1470 v. Chr. Verkleben von Holz und Papier. Die Möbelherstellung in Ägypten wird belegt. 1100 n. Chr. Verwendung des ersten Schmelzklebers. Verbinden von Holz, Horn, Eisen mit Schwefel. Das Einschwefeln von Eisenklingen und Pfeilspitzen wird handwerklich betrieben (erstes Dübel-prinzip). 1200 n. Chr. Verwendung von Verbunddübeln bei großen Kirchenbauten der Gotik. Die Dombauhütten verwenden flüssiges Blei als Vergussmasse. Diese Methode wird heute noch bei der Restaurierung historischer Bauten verwendet. 19. Jh. Kautschuk wird das erste Mal vulkanisiert. 1850

Der erste halbsynthetische Kunststoff à Zelluloid wird entwickelt.

1900

Phenol-Formaldehydharze à Bakelite werden eingesetzt.

1912

Modifizierte Bitumenkitte kommen im Straßenbau zum Einsatz.

1936

Ungesättigte Polyester kommen auf den Markt.

1938

Expoxidklebstoffe werden entwickelt und eingesetzt.

1942

Polysulfide werden als Dichtungen in Flugzeugen eingesetzt.

1945

Einsatz von Polysulfiden als Dichtmaterial im Straßenbau.

1950

Einsatz von 2-K-Systemen (Polyester) im Bergbau.

1973

Beginn des Zeitalters der Verbunddübel für den Hochbau (Glaspatronen, gefüllt mit Polyesterharz); Einsatz als spreizdruckarme Schwerlastdübel in Beton.

1982

Injektionssysteme für Massiv- und Hohluntergründe kommen auf den Markt.

1985

Einführung von Epoxymethylacrylaten als Bindemittelmatrix für Verbunddübel. Deutliche Verbesserung der Produkteigenschaften und Langzeitbeständigkeit.

1986

Ausweitung des Injektionssystems auf nahezu alle Untergründe (z.B. Beton, Naturstein, Vollstein, Lochstein, Porenbeton).

1994

Einführung eines styrol- und weichmacherfreien 4-K-Systems in die Injektionstechnik. Verwendung von umweltfreundlicher Ver-packung in Form von 2-Komponenten Folienschläuchen oder Kartuschen. Das erste Auspressgerät aus Kunststoff kommt zur Anwendung.

1996

Verbunddübel mit hoher Leistungsfähigkeit werden in Foliengebinden geliefert.

2

1999

Die Injektionstechnik ist zugelassen zur Verankerung im gerissenen Beton und erschließt Anwendungsfelder: ● ● ● ● ●

Verwendung in der Zugzone Fassadenbau Glasbau Betonstahlanwendung Restaurierungen

Das Bild 1 zeigt verschiedene Arbeitsmethoden aus den Anfängen der Befestigungstechnik

Bild 1

3

neue

2. Wirkungsprinzip Die Befestigungstechnik hat im Ingenieurbau in den letzten Jahren mehr und mehr an Bedeutung gewonnen. Die Vielzahl der Befestigungssysteme unterscheiden sich in ihrer Wirkungsweise sehr deutlich. Die drei Grundprinzipien sind der Formschluss, der Reibschluss und der Stoffschluss (Bild 2).

Bild 2 Patronen- und Injektionssysteme Den Verbunddübelsystemen kommt sowohl im Neubau als auch bei Unterhalt und Instandsetzung bestehender Gebäude oder von Verkehrswegen eine hohe Bedeutung zu. Die in Volluntergründen zu verankernden Verbundsysteme sind seit etwa 40 Jahren aus dem Befestigungssektor - insbesondere dem konstruktiven Bereich im Hoch-, Tief- und Ingenieurbau - nicht mehr wegzudenken. Aufgrund der Anwendungsvorteile, wie zum Beispiel der Bohrlochabdichtung und geringe Achs- und Randabstände, kommen Verbundsysteme in der Befestigungstechnik immer mehr als Standardanwendung zum Einsatz. Bei den Verbunddübelsystemen unterscheidet man prinzipiell zwei Typen:

• Patronensysteme (Glaspatronen oder Foliengebinde) • Injektionssysteme (Kartuschen). Beide Dübeltypen unterscheiden sich weitgehend nur in Konfektions- und Applikationsform. Patronensysteme Das System besteht aus einer dimensionsgerechten Mörtelpatrone, d.h. Bohrlochdurchmesser und Mörtelpatronendurchmesser sind aufeinander abgestimmt, und einem Befestigungselement (Gewindestange oder Innengewindehülse). Die Reaktionsharz-Mörtelpatrone ist eine Zweikammer-Patrone (Glas oder Kunststofffolie), welche die Mörtelkomponenten Kunstharz, Füllstoffe (Quarz), Härter, Beschleuniger und Stabilisator enthält. Die vorgefertigte Mörtelpatrone stellt sicher, dass das Mischungsverhältnis der Komponenten optimal ist.

4

Bild 3 zeigt eine herkömmliche Glaspatrone und Bild 4 eine Folienpatrone.

Bild 3

Bild 4

Bei dem Setzvorgang wird die Mörtelpatrone in das gereinigte Bohrloch eingeführt und anschließend das Befestigungselement mittels Bohrhammer unter Schlag-/ Drehbewegungen bis zur erforderlichen Setztiefe eingetrieben. Dabei wird die Patrone zerstört, Quarz und Glas bzw. Folienmaterial zerkleinert und die Komponenten intensiv gemischt. Der Kunstharzmörtel wird verdichtet und verfüllt den Ringspalt zwischen Ankerstange oder Innengewindehülse und der Bohrlochwand. Patronengeometrie und Mörtelvolumen gewährleisten bei Einhaltung von dimensionsbedingten Bohrlochdurchmessern und Einbindetiefen eine vollständige Ringspaltverfüllung. Die Größe des Ringspaltes hat einen entscheidenden Einfluss auf die Qualität der Befestigung. Die Herstellerangaben sind daher unbedingt einzuhalten. Eine weitere Variante des Verbunddübels ist die so genannte Hammerpatrone. Auch diese Patrone ist mit 2 Komponenten gefüllt. Sie wird aber nicht, wie das vorher beschriebene System mittels Bohrhammer unter Schlag-/ Drehbewegun- gen, sondern mit Hammerschlägen auf das Befestigungselement gesetzt. Injektionssysteme Es gibt noch immer eine Vielzahl von Anwendungsfällen, die weder mit mechanischen Dübeln noch mit Patronensystemen zuverlässig gelöst werden können. Viele Anwender wurden schon einmal mit einem Problem konfrontiert, bei dem er sich ein universell anwendbares, chemisches Befestigungssystem gewünscht hat. Als anspruchsvoll haben sich Verankerungen in Untergründen, welche Hohlkammern aufweisen (z.B. Hochlochziegel), erwiesen. Injektionsdübel, die in der chemischen Mörtelzusammensetzung, Konfektions- und Applikationsform als Gesamtsystem abgestimmt sind, lösen diesen Anwendungsfall (Bild 5).

Chemie

Konfektion

Applikation

Bild 5

5

Ein Injektionsdübelsystem besteht aus -

einem 2-Komponenten-Injektionsmörtel auf Kunstharzbasis, der in Kartuschen (Kunststoff-, Aluminium-

oder Foliengebinden) geliefert wird, -

einem Befestigungselement (Gewindestange, Gewindehülse, Anschlußbewehrung, Profil etc.) und

-

einer Siebhülse für Anwendungen in Steinen mit Lochanteilen.

Die nachfolgenden Bilder zeigen verschiedene Kartuschen, die für die Konfektionierung der Injektionsmörtel verwendet werden. Die beiden Komponenten des Injektionsmörtels sind stets voneinander getrennt. Hierzu werden verschiedene Prinzipien verwendet, die sich auf das Aussehen der Kartuschen auswirken. Bild 6 zeigt eine Aluminiumkartusche (Koaxial-Prinzip), Bild 7 zeigt eine Kunststoffkartusche (Shuttle-Prinzip) und Bild 8 zeigt eine Folienkartusche (Schlauchbeutel-Prinzip).

Bild 7

Bild 6

Bild 8

Beim Auspressvorgang werden die beiden Komponenten durch einen Statikmischer zwangsgemischt und der Injektionsmörtel vom Bohrlochgrund beginnend eingebracht. Anschließend wird das Befestigungselement von Hand drehend in das verfüllte Bohrloch gedrückt. Als Befestigungselemente werden Gewindestangen mit Außengewinde, Gewindehülsen mit Innengewinde oder Bewehrungsstähle verwendet. Im Vergleich zu den Patronensystemen mit definierten Einbindetiefen können bei Verankerungen im Beton abhängig der jeweiligen Produktzulassung variable Verankerungstiefen von 4d bis 20d (d = Elementdurchmesser) gewählt und bemessen werden (EOTA - Technical Report 029). Für die Befestigung in Lochsteinen werden von den Herstellern Siebhülsen in unterschiedlichen Werkstoffen, Formen und Abmessungen geliefert. Diese haben die Aufgabe, zunächst das unkontrollierte Abfließen des Mörtels im Stein zu verhindern und den injizierten Mörtel beim Eindrücken des Befestigungselementes in die Hohlkammern des Untergrundes austreten zu lassen, so dass ein optimaler Formschluss gebildet wird. Erst nach der vom Hersteller bzw. von der Zulassung vorgeschriebenen Aushärtezeit ist der Befestigungspunkt belastbar. Die Mindest-Haltbarkeit des Injektionsmörtels ist vor Gebrauch zu überprüfen. Kartuschen, die das Haltbarkeitsdatum überschritten haben, sind ordnungsgemäß zu entsorgen. Bei allen chemischen Dübelsystemen ist die vorgeschriebene Lagerung von Bedeutung (kühl, trocken und dunkel lagern, +5 °C bis +25 °C). 6

Die Verarbeitung von 2-Komponenten-Mörteln ist abhängig von der Untergrundtemperatur, die im Regelfall -5 °C bis +40 °C betragen darf. Ausgehärtete Verankerungen mit Injektionsmörteln dürfen üblicherweise dauerhaften Temperaturen von minimal -40°C maximal +50 °C und kurzfristig von +80 °C ausgesetzt werden. Der Einsatz bei tieferen bzw. höheren Temperaturen bis kurzfristig 120°C ist heute mit einigen modernen Systemen ebenfalls möglich. Besondere Bestimmungen dazu enthalten die Zulassungen und Montageanleitungen der Produkte. In der nachfolgenden Tabelle 1 sind die Hauptmerkmale der beiden beschriebenen Systeme zusammengefasst.

Kriterium

Patronensystem

Injektionssystem

Konfektionierung

Kapsel (Glas oder Folie)

2-K-Kartusche

Setzprozess

maschinell

manuell

Befestigungselement

Ankerstange, Innengewindehülse

Ankerstange, Innengewindehülse, Bewehrungsstahl

Variabilität

Einbindetiefe und Durchmesser durch Patrone vorgegeben

Einbindetiefe und Durchmesser sind variabel

Verankerungsgrund

Beton

Beton, Voll- und Lochbaustoffe

Lastniveau

hoch

niedrig bis hoch

Tabelle 1

7

3. Untergründe 3.1

Allgemeines

3.2

Beton Ungerissener Beton Gerissener Beton Leichtbeton

3.3

Mauerwerk

3.3.1

Natursteine

3.3.2

Künstliche Steine Vollsteine Lochsteine Hohlblocksteine

3.4

Zusammenfassung

3.1

Allgemeines

Der Verankerungsgrund bestimmt (zusammen mit der zu übertragenden Last) die Auswahl des geeigneten Verankerungselementes. Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal bezieht sich auf Beton oder auf Mauerwerk als Untergrund. Ein weiteres Kriterium beim Mauerwerk ist, ob es sich um Voll- oder Lochsteine handelt. Von Art und Beschaffenheit des Verankerungsgrundes hängt ganz entscheidend die Tragfähigkeit eines Dübelsystems ab. Jedes Verankerungssystem kann in der Regel nur so viel an Lasten übertragen, wie der Verankerungsgrund, in dem es verankert wird. Die Begrenzung der Tragfähigkeit wird somit wesentlich von der Tragfähigkeit des Verankerungsgrundes bestimmt. Die Rohdichte und die Festigkeit des Verankerungsgrundes bestimmen dessen Tragfähigkeit. Bild 9 zeigt eine Übersicht der häufigsten Verankerungsgründe. Verankerungsgründe Beton

Beplankungsmaterialien

Mauerwerk

Vollstein

Lochstein Bild 9

8

3.2

Beton

Beton ist ein inhomogenes Gemisch aus den Komponenten Zement, Wasser und unterschiedlichen Zuschlägen. Es können nach Bedarf auch Zusatzmittel, die z. B. die Verarbeitbarkeit des Betons oder die Eigenschaften des Festbetons beeinflussen, zugegeben werden. Man unterscheidet den Beton nach der Trockenrohdichte wie folgt: Trockenrohdichte 0,8 bis 2,0 kg/dm³ Leichtbeton, z.B. LC 20/25 (LB 25) Trockenrohdichte 2,0 bis 2,8 kg/dm³ Trockenrohdichte über 2,8 kg/dm³

Normalbeton z.B. C 20/25 (B 25) Schwerbeton

Die Auswahl der Zuschläge, deren Dichte und Kornverteilung, die Wahl der Zementsorte und das Verhältnis von Wasser zu Zement (w/z-Wert) bestimmen die Eigenschaften des Betons. Allen Betonarten ist das Bindemittel Zement gemeinsam. Maßgebend für Verankerungen im Normalbeton ist das Erreichen der Nennfestigkeit (z.B. C20/25), die in der Regel nach 28 Tagen gegeben ist. Patronen- und Injektionssysteme mit ● allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung waren in Betongüten von B15 bis B55 nach DIN 1045:1988-07 einsetzbar. ● europäischer technischer Zulassung sind in Betongüten von C 20/25 bis C 50/60 nach DIN EN 206-1:200107 / DIN 1045-2:2008-08 einsetzbar. Tabelle 2 zeigt eine Gegenüberstellung der Betonqualitäten gemäß Schreiben DIBt (Deutsches Institut für Bautechnik) I22 vom 31.05.2002 Betonfestigkeitsklasse nach EC 2 / DIN 1045-1

DIN 1045

(neue DIN)

(alte DIN)

C 12/15

B 15

C 16/20 C 20/25

B 25

Druckfestigkeit fck,cyl

Druckfestigkeit fck,cube

TGL

[N/mm²]

[N/mm²]

BK 15

12

15

BK 20

16

20

BK 25

20

25

25

30

30

37

35

45

BK 50

40

50

BK 55

45

55

50

60

C 25/30 C 30/37

B 35

C 35/45

B 45

BK 40

C 40/50 C 45/55

B 55

C 50/60

Übersicht der Festigkeitsklassen nach Eurocode 2 (EC 2), DIN 1045 und TGL (Norm der ehemaligen DDR)

Tabelle 2

Für Patronen- oder Injektionssysteme bestehen zurzeit keine Zulassungen zur Verwendung in Leicht- und Schwerbeton. Der Einsatz dieser Systeme ist im Einzelfall nachzuweisen. •

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 des in Betracht kommenden Verankerungssystems. Ist der Nachweis der Druckzone nicht möglich oder wird darauf verzichtet, ist immer von gerissenem Beton (=Zugzone) auszugehen.

9

•

Gerissener Beton

Die Zugfestigkeit des Betons ist mit rund zehn Prozent der Betondruckfestigkeit vergleichsweise gering. Um dennoch die in der Zugzone des Bauteilquerschnitts auftretenden Zugkräfte zuverlässig übertragen zu können, sind Einlagen aus Betonstahl (Matten- oder Stabbewehrung) erforderlich. Durch das Zusammenwirken dieser beiden Werkstoffe mit ihren spezifischen Eigenschaften erhält man den Verbundbaustoff „Stahlbeton“. Wenn die örtliche Zugfestigkeit des Betons überschritten wird und sich Risse bilden (sog. gerissener Beton), ist die vorhandene Bewehrung in der Lage die Zugkräfte zu übernehmen. Voraussetzung dafür ist, dass zwischen Beton und Stahl eine ausreichende Verbundfestigkeit vorliegt. Zur Gewährleistung der Dauerhaftigkeit von Stahlbetontragwerken dürfen nach DIN 1045 -1 und Eurocode 2 (EC 2) diese Risse im Allgemeinen eine Rissbreite von bis zu ca. 0,3 mm aufweisen. Risse entstehen unter anderem durch: • Belastung (Eigengewicht, Nutzlast, Wind, Erdbeben, etc.) •

Stützensenkung, Gebäudesenkung

•

Temperatureinfluss (z. B. Sonneneinstrahlung, Brand,...)

•

Schwinden (Austrocknen des Betons)

•

Quellen (z. B. durch Wasseraufnahme)

• Überlagerung der vorgenannten Einflussgrößen (z. B. Temperaturerhöhung und Änderung der Nutzlast) Verankerungselemente, die in gerissenem Beton eingesetzt werden, müssen speziell dafür konstruiert sein, damit sie Lasten sicher übertragen können. Sicherheitsrelevante Befestigungen in gerissenem Beton erfordern Verankerungselemente mit allgemeiner bauaufsichtlicher bzw. europäisch technischer Zulassung. •

Leichtbeton

Da Normalbeton auf Grund seiner geringen Wärmedämmung bei Außenwänden und bei steigenden Anforderungen an die Wärmedämmeigenschaften durch Wärmeschutzverordnungen zunehmend Probleme bereitete, führte dies zur Entwicklung von verschiedenen Leichtbetonsorten. Diese Leichtbetone besitzen einen erhöhten Porenanteil und haben eine geringere Rohdichte als Normalbeton. Deshalb können Befestigungen in Leichtbetonen im Allgemeinen nur vergleichsweise geringe Lasten übertragen. 3.3 Mauerwerk Mauerwerk ist ein Verbund aus Mörtel und Steinen. Die Steine können natürliche oder künstliche Steine sein und müssen den Anforderungen der DIN 1053 entsprechen. Es muss grundsätzlich im Verband gemauert werden (Bild 10), d. h. die Stoßfugen übereinander liegender Schichten müssen versetzt sein. Stoß- und Lagerfugen sind vollfugig zu mauern, soweit nicht die Steinform eine unterbrochene Stoßfuge (Nut-Feder Kombination) vorsieht. Die Steine einer Schicht sollen die gleiche Höhe haben.

Bild 10 10

Als Mörtel dürfen nur solche verwendet werden, die den Bedingungen des Anhangs A der DIN 1053 Teil 1 entsprechen. Mörtel besteht aus den Komponenten Kalk, Zement, Sand, Wasser in unterschiedlichen Mischungsverhältnissen und ggf. Zusatzmitteln, welche die Eigenschaften der Verarbeitbarkeit (ähnlich wie bei Beton) beeinflussen. Normalmörtel die nach DIN 1053, Teil 1 zusammengesetzt sind, bedürfen keiner Eignungsprüfung. Übersichten hierzu finden sich in jedem Tabellenbuch für den Bau (z. B. Schneider: Bautabellen für Ingenieure, Werner Verlag).

3.3.1 Natursteine Natursteine sind natürlich entstandene Steine (z.B. Buntsandstein, Granit). Maßgebend für die Tragfähigkeit einer Verankerung in Naturstein ist das Gefüge und die Festigkeit des Steins. Da die Festigkeit bei gleichen Steinen sehr streuen kann, sind keine generellen Aussagen zur Tragfähigkeit einer Verankerung in Natursteinen möglich. Allgemein gültige technische Daten stehen deshalb nicht zur Verfügung und müssen im Einzelfall durch Versuche ermittelt werden! Folgende Auswahl in Tabelle 3 soll diese Problematik veranschaulichen:

Sandstein

Erstarrungsgestein

Umprägungsgestein

Bundsandstein

Basalt

Gneis

Elbsandstein

Granit

Tonschiefer

Muschelkalkstein

Trass

Jurakalkstein

Bims

Travertin Tabelle 3 Augenscheinlich auf die Festigkeit des vorliegenden Gesteins zu schließen ist nahezu unmöglich. Erschwert wird dies noch durch mögliche Verfärbungen in Folge Wasser führender Schichten, eingelagerter Mineralien, unterschiedlichen Verwitterungsgraden und vielem mehr. 3.3.2 Künstliche Steine Tabelle 4 zeigt künstliche Steine und die dazugehörige Norm. Steinarten nach DIN *) DIN V 105-100 DIN V106 bzw. DIN EN bzw. DIN EN 771-1 771-2 Mauerziegel

DIN V 18151100 bzw. DIN EN 771-3 Hohlblöcke Kalksandsteine aus Leichtbeton

DIN V 18152100 bzw. DIN EN 771-3 Vollsteine und Vollblöcke aus Leichtbeton

DIN V 18153100 bzw. DIN EN 771-3 Mauersteine aus Normalbeton

DIN V 4165 100 bzw. DIN EN 771-4 PorenbetonBauteile

Bauaufsichtlich zugelassene Steine

Ton / Lehm

Kalk

Zement

Zement

Zement, Kalk

Ton / Lehm

Wasser

Sand

Leichtzuschlag

Zuschläge

Sand

Wasser

Wasser

Wasser

Wasser

Wasser

Vollziegel (Mz) Vollsteine (KS) Hochlochziegel (Hlz)

Lochsteine (KS L)

Unterscheidung nach Anzahl der Kammern

Vollsteine (V)

Vollsteine (Vn) Plansteine (PP) Hochlochziegel

Vollblöcke (Vbl)

Hohlblöcke (Hbn)

Planelemente (PPE)

Tabelle 4

*) Dübelzulassungen gelten nur für Steine nach DIN

11

1. Vollsteine Unter Vollsteinen versteht man:  Mauerziegel nach DIN V 105-100 bzw. DIN EN 771-1, deren Querschnitt durch z. B. die Grifföffnung bis höchstens 15% reduziert ist.Es wird in Vollziegel (Mz) und Vollklinker (KMz) unterschieden.Diese Steine bestehen aus Ton oder Lehm. Sie werden geformt und anschließend gebrannt. Durch den Brennvorgang lassen sich die Eigenschaften der Steine beeinflussen.  Kalksandvollstein nach DIN V 106 bzw. DIN EN 771-2. Kalksandvollsteine (KS) können ebenfalls bis 15% Lochanteil haben. Sie werden aus Kalk mit diversen Zuschlägen (z. B. Sand) durch Pressen und Dampfhärten hergestellt.  Porenbetonsteine nach DIN V 4165-100 bzw. DIN EN 771-4 Es gibt sie u. a. als Plansteine (PP) und Planelemente (PPE)  Wand- und Deckenplatten (P) nach DIN 4223.  Haufwerksporiger Leichtbeton nach TGL (vorgefertigte WE).  Vollsteine (V) und Vollblöcke (Vbl) aus Leichtbeton nach DIN V 18152 bzw. DIN EN 771-3 Sie haben einen Lochanteil von weniger als 10%.  Mauersteine aus Normalbeton nach DIN V 18153 bzw. DIN EN 771-3 . Hierunter fallen z. B. Vollsteine aus Beton (Vn). 2. Lochsteine Unter Lochsteinen versteht man:  Mauerziegel nach DIN V 105-100 bzw. DIN EN 771-1, deren Querschnitt um mehr als 15% durch Öffnungen reduziert ist. Diese Öffnungen können unterschiedlichste Formen haben. Es fallen unter anderem die Hochlochziegel (HLz), Leichthochlochziegel (LHLz), Hochlochklinker (KHLz), Leichtlanglochziegel (LLz), etc. in diese Kategorie.  Kalksandsteine nach DIN V 106 bzw. DIN EN 771-2, deren Querschnitt um mehr als 15% durch Öffnungen reduziert ist. Hierunter fallen z. B. die Kalksandlochsteine (KS L).  Hohlblocksteine aus Leichtbeton nach DIN V 18151 bzw. DIN EN 771-3 (Unterscheidung nach Anzahl der Kammern, z. B. 1 K Hbl).  Mauersteine aus Normalbeton nach DIN V 18153 bzw. DIN EN 771-3 Hierunter fallen z. B. die Hohlblöcke (Hbn) Das Bild 11 zeigt Beispiele für Mauersteine nach DIN Normen

KS V

PPWPP

HlzBild 11

KS L

Hbl

Es ist zu beachten, dass bei Hochlochziegeln und Kalksandlochsteinen nur der zulässige Lochanteil genormt ist. Somit gibt es bei diesen Steinen je nach Hersteller eine Vielzahl von Lochbildern. Bei Hohlblöcken aus Leicht- und Normalbeton sind die Abmessungen und die minimalen Stegdicken genormt. Es gibt in Deutschland, neben genormten Steinen, auch eine große Anzahl von Steinen mit einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung. Diese Steine entstanden aus der Anforderung heraus, den Bauablauf zu rationalisieren und den Wärmeschutz zu verbessern. Regional werden in Deutschland unterschiedliche Steinarten bevorzugt. 12

Bild 12 zeigt gängige Ziegel – Formate und Abmessungen. Format [ ]

DF

Abmessung [mm] 240 x 115 x 52

NF

240 x 115 x 71

2

DF

240 x 115 x 113

3

DF

240 x 175 x 113

5

DF

240 x 240 x 113

8

DF

490 x 115 x 238

10 DF

140 x 300 x 238

12 DF

240 x 365 x 238

20 DF

490 x 300 x 238

Bild 12 Bild 13 zeigt Beispiele für Lochkonfigurationen bei Kalksandlochsteinen nach DIN V 106 bzw. DIN EN 771-2

Bild 13 Bild 14 zeigt Beispiele der Lochkonfigurationen bei zugelassenen Hochlochziegeln nach DIN V 105-100 bzw. DIN EN 771-1

Bild 14 Rohdichten und Festigkeitsklassen von gängigen Mauersteinen finden sich in jedem Tabellenbuch für den Bau, z.B. Schneider: Bautabellen für Ingenieure, Werner Verlag Die Tabelle 5 zeigt Rohdichten und Festigkeitsklassen gängiger Mauersteine nach Schneider, Bautabellen für Ingenieure mit europäischen und nationalen Vorschriften 17. Auflage, Werner Verlag.

Bezeichnung Mauerziegel DIN V 105 -100 bzw. DIN EN 771-1 und DIN V 20000-401 Mz Vollziegel (1,6-2,0 kg/dm³) HLz Hochlochziegel (0,6-1,4 kg/dm³) KMz Vollklinker (2,0-2,2 kg/dm³) KHLz Hochlochklinker (1,6-1,8 kg/dm³) VHLz Hochlochziegel, frostbeständig (1,0-1,4 kg/dm³) VMz Vollziegel, frostbeständig (1,6-1,8 kg/dm3)

Rohdichte kg/dm³ 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0

13

28

*) Gm kN/m³

● ● ● ●

7 7,5 9 9,5 10 11 11 14 15 17 18 20

Festigkeitsklassen 2

4

6

8

● ● ● ● ●

● ● ● ● ● ●

● ● ● ● ● ● ● ●

12

● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

20

● ● ● ● ● ●

● ● ●

Kalksandsteine DIN V 106 bzw. DIN EN 771-2 und DIN V 20000-402 KS Vollsteine (1,6-2,0 kg/dm³) KS L Lochsteine (1,2-1,6 kg/dm³) KS-R Blocksteine (1,6-2,0 kg/dm3) KS L-R Hohlblocksteine (1,2-1,6 kg/dm3) KS Vm Vormauersteine (1,8-2,0 kg/dm³) KS Vb Verblender (1,8-2,0 kg/dm³)

1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2

Porenbetonsteine DIN V 4165-100 bzw. DIN EN 771-4 und DIN V 20000-404

0,35 0,4 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,8 0,45 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4

PP PPE

Porenbeton-Plansteine Porenbeton-Planelemente

Leichtbeton und Beton Hbl Leichtbeton-Hohlblocksteine DIN V 18151-100 (0,45-1,6 kg/dm³) Vbl, V Vollblöcke und Vollsteine aus Leichtbeton DIN V 18152-100 (0,45-2,0 kg/dm³) Hbn Mauersteine aus Beton DIN V 18153-100(0,8-2,4 kg/dm³) Es können auch DIN EN 771-3 und DIN V 20000-403 verwendet werden

● ● ● ● ●

● ● ● ●

● ● ●

● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

● ● ● ● ● ●

● ● ● ● ●

● ● ● ●

14 16 16 18 20 22

4,5 5 6 6,5 7 7,5 8 9 6,5 7 8 9 10 11 12 14 16

● ●

●

1,6

● ● ● ● ● ●

●

1,8 ● ● ● 2,0 ● ● 2,2 ● ● 2,4 ● ● Hinweis: Neben den genormten Mauersteinen gibt es weitere Steine auf Grund von Zulassungen des deutschen Instituts für Normung. Tabelle 5

16 18 20 22 24

Kann, z.B. durch Putz o. ä., die Art des Untergrundes nicht bestimmt werden, ist an Hand des Bohrmehls erkennbar, um welche Hauptgruppe es sich handelt. Als Hinweis kann unter anderem dienen: rotes Bohrmehl: weißes Bohrmehl: graues Bohrmehl:

Ziegelstein Kalksandstein, Porenbeton Beton

3.4 Zusammenfassung Die Zulassungen für Patronen- und Injektionssysteme regeln Verankerungen in einer Vielzahl von genormten Verankerungsgründen. In der Praxis trifft man häufig auf Verankerungsgründe, die nicht genau zu definieren sind. Deshalb ist prinzipiell zu empfehlen, für nicht durch Zulassungen geregelte Anwendungen über Versuche vor Ort die tatsächliche Tragfähigkeit des gewählten Verankerungssystems zu ermitteln. In Abstimmung mit Bauherr und Prüfbeauftragten wird dann, unter Festlegung eines geeigneten Sicherheitsbeiwertes, die empfohlene Last definiert. Für sicherheitsrelevante Befestigungen besteht die Möglichkeit, auf Basis von Versuchsergebnissen vor Ort eine Zustimmung im Einzelfall zu erwirken. Ein umfassender Überblick zu sicheren Befestigungsmitteln in den verschiedensten Untergründen findet sich im Technischen Merkblatt Bauaufsichtlich zugelassene Dübel und Setzbolzen (siehe Literaturverzeichnis).

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4. Anwendung Die Anwendungen, die mit Patronen- und Injektionssystemen realisiert werden können, sind sehr vielfältig und reichen von allgemeinen Befestigungen bis hin zu Spezialanwendungen. Aufgrund der Flexibilität dieser Verankerungssysteme ist der Einsatz in nahezu allen Bereichen möglich und oft die einzige Alternative, um ein Befestigungsproblem zu lösen. Im Folgenden sollen die gängigsten Anwendungen dargestellt werden. 4.1 Allgemeine Befestigungen Grundsätzlich können Patronen- und Injektionssysteme für die gleichen Befestigungen in Beton verwendet werden, wie sie z.B. mit Metall-Spreizdübeln ausgeführt werden. Die wichtigsten Vorteile dieser Systeme, eine spreizdruckarme Verankerung bei gleichzeitiger Abdichtung des Bohrloches, sowie die hohen erreichbaren Lasten, sind ausschlaggebend für die Auswahl. Die Bilder 15 bis 20 zeigen Anwendungsbeispiele für Patronen- und Injektionssysteme in Beton und Mauerwerk.

Bild 15

Bild 16

Vordachbefestigung (Beton bzw. Lochstein-Mauerwerk)

Anfahrschutz

Bild 17

Bohrlochabdichtung (z.B. in Großküchen)

Bild 18 Geländer 15

Bild 19 Unterfütterte Stützengrundplatte

Bild 20 Randnahe Verankerung

4.2 Dynamik Unter dynamischen Lasten versteht man schwellende oder wechselnde Belastungen, die harmonisch oder periodisch in einer definierten Häufigkeit auf das befestigte Bauteil und die Befestigungselemente wirken (Bild 21). +

Zeit

0

-

schwellend harmonisch

wechselnd harmonisch

wechselnd periodisch

Bild 21

Harmonische Schwell- oder Wechsellasten treten z.B. bei Rotationsmaschinen oder Ventilatoren, periodische Schwell- oder Wechsellasten treten z.B. bei Stanzmaschinen, Robotern oder Schwenkkranen auf. Die Häufigkeit der Lastspiele beträgt im Regelfall zwischen 104 und 108. Bild 22 zeigt Anwendungen, die mit zugelassenen Verbunddübeln realisiert werden können.

Bild 22 Für dynamische Belastungen zugelassene Dübelsysteme dürfen „...für Verankerungen unter vorwiegend ruhender Belastung und unter vorwiegend nicht ruhender Belastung mit Lastspielen bis 2x106 und mehr als 2x106 Lastspielen in bewehrtem und unbewehrtem Normalbeton...“ verwendet werden. Anders als bei vorwiegend ruhender Belastung erfolgt die Bemessung der Dübel mit einem erweiterten Rechenverfahren. Ebenso müssen bei der Montage, je nach Zulassung, Besonderheiten berücksichtigt werden.

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Weitere dynamische Sonderlasten treten z.B. bei Straßen- oder Schienenverkehr, bei schnell schließenden Ventilen oder Schiebern, bei Erdbeben und Explosionen auf. Hierfür gibt es zurzeit keine zugelassenen Dübel auf dem europäischen Markt. Alternativ kann auf Prüfverfahren hinsichtlich seismischer Einwirkungen in anderen Ländern, wie z.B. USA, Taiwan oder China zurückgegriffen werden. 4.3 Mauerwerksverankerungen Unter Mauerwerksverankerung versteht man die nachträgliche Sicherung von zweischaligem Mauerwerk gemäß DIN 1053-1 im Sanierungsbau (sog. Vormauerschalen). Außen- und Tragschale werden mittels Gewindestangen oder Drahtanker, Siebhülsen und Injektionsmörtel miteinander verbunden. Bild 23 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein saniertes Mauerwerk

Bild 23 4.4 Verankerungen im Fassadenbau Bei anspruchsvollen Befestigungssituationen werden im Fassadenbau Verbunddübel in Kombination mit Tragund Haltekonstruktionen als Systemeinheit eingesetzt. Der Einsatz ist abhängig von konstruktiven Vorgaben und der Lasteinwirkung. Flexible Befestigungsvarianten bieten hier zahlreiche Anwendungsmöglich-keiten und Lösungsansätze. Das gesamte Dübel- und Tragelementsystem ist statisch als Einheit zu betrachten und zu bemessen. Spezielle Montage- und Justier- elemente bieten zudem die Möglichkeit, Montageungenauigkeiten und Bautoleranzen auszugleichen. Die Bilder 24 und 25 zeigen beispielhaft die Befestigung und Rückverankerung von Fassadenelementen mit unterschiedlichen Trag- und Halteankern in Kombination mit Verbunddübeln.

Bild 24 Fassaden -Traganker: Durch das Zugband wird die Dübelbefestigung auf die Deckenoberseite innerhalb des Gebäudes verlagert

Bild 25 Zahnhalteanker mit Verstellmöglichkeit zur optimalen Positionierung der Dübelbefestigung (z. B.: zur Einhaltung der erforderlichen Randabstände bzw. bei schwieriger Bohrlocheinbringung im Bereich der Bewehrung)

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4.5 Sicherung 3-schichtiger Außenwandplatten Für die nachtägliche Sicherung der Beton-Wetterschalen von industriell gefertigten Drei-Schichten-Außenwandplatten, wie sie bevorzugt in den neuen Bundesländern vorkommen (sog. Plattenbau), wurden diverse Dübelsysteme entwickelt. Diese basieren entweder auf der Patronen- oder der Injektionsmörteltechnologie. Bild 26 zeigt eine Dübelvariante, bestehend aus einem starken Bolzen und einer Folienpatrone.

Bild 26 4.6 Nachträglicher Bewehrungsanschluss Wenn die vorhandene Anschlussbewehrung im Ortbeton falsch liegt oder vergessen wurde, können Bewehrungsstäbe nachträglich mittels Injektionsmörtel in Stahlbeton verankert werden. Voraussetzung hierfür ist, dass das Bauteil mit der vorhandenen Bewehrung in der Lage ist, die einzuleitenden Kräfte sicher aufzunehmen (Übergreifungsstoß o. ä.). Die Bemessung der Anschlüsse erfolgt auf der Grundlage der DIN 1045-1:2008-08 und den geltenden Zulassungen. Weiterhin gilt in Deutschland nach nationaler Verwendungszulassung: „Der mit der Herstellung des Bewehrungsanschlusses betraute Betrieb muss über ▪ eine qualifizierte Führungskraft, ▪ einen verantwortlichen Bauleiter ▪ Baustellenfachpersonal, das für die Ausführung des Bewehrungsanschlusses besonders ausgebildet ist und ▪ die notwendige Ausrüstung ...verfügen und hierüber einen gültigen Eignungsnachweis besitzen.“ Der Eignungsnachweis wird nach erfolgter Schulung von einem unabhängigen Institut ausgestellt. Schulungen sowie das zur Verarbeitung erforderliche Zubehör werden von den jeweiligen Dübelherstellern angeboten. Bild 27 zeigt die nachträgliche Anschlussbewehrung für eine Betonstütze.

Bild 27 18

4.7 Verankerung von Spannstahl / Schalungsbau Patronen- und Injektionssysteme sind in der Lage in geeigneten Untergründen sehr hohe Lasten aufzunehmen. Deshalb kommen diese Dübel auch beim Schalungsbau zum Einsatz. Bild 28 zeigt die Befestigung einer einhäuptigen, temporären Schalung mit einer Verbund- Innengewindehülse und einem wieder verwendbaren Dywidag-Stab. Es ist ebenso möglich Patronen- und Injektionssysteme zur Auftriebssicherung zu verwenden.

Bild 28 4.8 Verankerungen in Naturstein und unbekanntem Mauerwerk Anwender stehen oft vor dem Problem, dass in Untergründen verankert werden muss, deren Tragfähigkeit nicht bekannt ist, wie z.B. Naturstein (Granit, Tuff o. ä.) oder unbekanntem Mauerwerk. Hohe Lasten und variable Verankerungstiefen sind die Vorteile von Injektionssystemen. Durch fachmännische Planung in Verbindung mit Probebelastungen vor Ort lassen sich einfache und sichere Befestigungen verwirklichen. Bild 29 zeigt die Befestigung von Objekten an Naturstein bzw. altem Mauerwerk.

Bild 29 4.9 Sanierung Kaianlagen / Schleusen / Poller Hier spielen vor allem die hohe Tragfähigkeit, sowie die Abdichtung des Bohrloches gegen eindringende Feuchtigkeit eine große Rolle bei der Auswahl der Befestigungsmittel. Beide Anforderungen erfüllen Verbunddübel hervorragend. Bild 30 zeigt die Befestigung von Pollern.

Bild 30 19

4.10 Beton-Beton-Verbundbau Für die Erhöhung der Tragfähigkeit einer Geschoßzwischendecke oder für die Erhöhung von Brückenlastklassen ist es erforderlich, auf die vorhandene Betonschicht eine zug- und schubfest verbundene neue Ortbetonschicht aufzubringen. Dies kann einfach und sicher mittels T-förmiger Stahlbolzen oder Stahlelemente bewerkstelligt werden, die mit Injektionsmörtel im Altbeton verankert werden. Das folgende Bild 31 zeigt die Sanierung einer Autobahnbrücke mit speziellen Schubverbindern.

Bild 31 4.11 Hochregallager Bei Hochregallagern (Bild 32) werden u. a. folgende Forderungen an die Befestigungsmittel gestellt, die von Patronen- und Injektionsdübeln erfüllt werden: • hohe Tragfähigkeit • Ausrichtung / Höhenjustierung der Stützen-Fußplatten • Flexibilität in der Setztiefe

Bild 32 4.12 Gleisbau „Feste Fahrbahn“ Gleise für Fahrbahntrassen auf Beton (z.B. U- und S-Bahn-Trassen) können mit Patronen- und Injektionsdübelsystemen befestigt werden (Bild 33). Einige Hersteller bieten hierfür spezielle, zugelassene Dübel mit Zubehör an.

Bild 33 20

4.13 Unterwasserbefestigungen Bei Einhaltung eines vorgeschriebenen Montageablaufes ist es möglich, geeignete Verbunddübel unter Wasser zu verwenden (Bild 34). Die längere Aushärtezeit der Dübel, sowie die geltenden Wasserschutzgesetze sind zu beachten.

Bild 34 4.14 Leitplanken Für die Befestigung von Leitplanken gemäß den Richtzeichnungen Spl1 und Spl2 für die Verankerung einfacher und doppelter Distanzschutzplanken auf Beton (Brückenkappen) sind Verbunddübel verschiedener Hersteller geprüft und zulässig.

Bild 35 4.15 Konstruktive Glasbauten Einige Injektionsmörtel sind hervorragend dazu geeignet, um Querkräfte schubsicher zwischen Glas-Punkthalter und Verbund-Sicherheitsglas zu übertragen. Dies geschieht dauerhaft und ohne Ausblühungen in das VerbundSicherheitsglas. Alle Glaselemente können so zuerst exakt justiert und dann befestigt werden. Im Anschluss daran wird der Ringspalt zwischen Punkthalter und Glas verfüllt. Bild 36 zeigt das Referenzobjekt Reichstag in Berlin, Bild 37 ein Konstruktionsdetail, Bild 38 das Verfüllen des Ringspaltes.

Bild 36

Bild 37 21

Bild 38

4.16 Holzkonstruktionen Aufgrund der meist sehr geringen Randabstände, die mit den spreizdruckarmen Verbunddübeln realisierbar sind, können diese z.B. für die Befestigung von Pfetten auf Geschossoberdecken (Bild 39) oder Ringankern verwendet werden.

Bild 39

22

5. Montage Patronen- und Injektionssysteme konnten früher nur in der Vorsteckmontage montiert werden, da das Bohrloch im Verankerungsgrund größer ist als das Bohrloch in der Ankerplatte. Vorsteckmontage heißt, die Ankerlöcher werden angezeichnet, gebohrt und anschließend werden die Anker montiert. Ein Durchtrennen der Bewehrung beim Erstellen des Bohrlochs ist grundsätzlich nicht zulässig. Lediglich in Ausnahmefällen und nur mit ausdrücklicher Freigabe des Aufstellers der statischen Berechnung darf eine Bewehrung durchtrennt werden. Nach dem Aushärten des Mörtels wird die Ankerplatte über den Anker geschoben und mit Unterlegscheibe und Mutter befestigt. Moderne Systeme können auch in der Durchsteckmontage montiert werden. Hierfür wird ein Durchsteckelement auf die Gewindestange gedreht oder mehr Mörtel injiziert, um den Ringspalt zwischen Durchgangsloch und Ankerstange auszufüllen. Bei den Mörtelpatronen (aus Glas oder Kunststofffolie) wird nach der Bohrlocherstellung das Bohrloch entsprechend der Montageanleitung durch Ausbürsten und Ausblasen gereinigt. Danach wird die Mörtelpatrone in das gereinigte Bohrloch geschoben. Vor der Montage ist das Verfallsdatum auf der Verpackung zu kontrollieren. Die Gewindestangen sind an einem Ende mit einer Dachschräge versehen oder einseitig abgeschrägt. Dadurch wird erreicht, dass beim Eindrehen der Gewindestange die Mörtelpatrone zerstört und der Mörtel (Reaktionsharz) gemischt wird. Wichtig hierbei ist, dass die Gewindestange mit einem Bohrhammer unter Schlag- / Drehbewegungen bis zur Setztiefenmarkierung eingetrieben wird. Durch das schlagende und drehende Eintreiben der Gewindestange wird ein wesentlicher Teil des eventuell an der Bohrlochwand haftenden Bohrmehls durch den Zuschlag und ggf. die Glas- oder Folienpartikel abgerieben und in den Mörtel eingemischt. Wenn die erforderliche Setztiefe erreicht ist muss Überschussmörtel am Bohrlochmund austreten. Wenn kein Überschussmörtel austritt, muss die Gewindestange sofort wieder gezogen und mit einer zweiten Mörtelpatrone erneut gesetzt werden. Die Aushärtezeiten sind von der Harzart und der Temperatur im Verankerungsgrund abhängig und den Montageanleitungen der Hersteller zu entnehmen. Bei feuchtem Bohrloch sind die Wartezeiten entsprechend zu erhöhen. Nach dem Aushärten kann die Ankerplatte montiert werden und das erforderliche Anzugsdrehmoment aufgebracht werden. Bild 40 zeigt beispielhaft den Montageablauf eines Patronensystems.

Bild 40 Die Montage der so genannten Hammerpatronen ist bis auf das Eintreiben der Ankerstange mit dem zuvor gezeigten Ablauf identisch. Das Befestigungselement wird nicht, wie im dritten Bild dargestellt, mit einer Maschine (unter Schlag-/ Drehbewegungen), sondern mit einem Hammer eingeschlagen (Bild 41).

Bild 41 Bei speziellen Systemen, die für dynamische Lasten zugelassen sind, wird nach der Montage der Ankerstange eine Spannbuchse über die Ankerstange gesetzt, um den Ringspalt zwischen Durchgangsloch und Ankerstange zu schließen (Bild 42).

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Bild 42 Bei den Injektionssystemen wird die Mörtelmasse mit speziellen Auspresspistolen oder unter Verwendung eines entsprechenden Adapters in das gründlich gereinigte Bohrloch injiziert. Die Bohrlochreinigung spielt hierbei eine wichtige Rolle und muss entsprechend der mitgelieferten Montageanleitung ausgeführt werden. Der Mörtel wird in 2-Komponenten-Kartuschen oder in Foliengebinden (Harz und Härter jeweils in getrennten Kammern) geliefert. Zuerst wird der Statikmischer auf die Kartusche aufgeschraubt. Beim Auspressen wird die Mörtelmasse in dem Schneckengewinde des Statikmischers zu einem gebrauchsfertigen Mörtel vermischt. Der Mischervorlauf ist zu verwerfen! In Vollbaustoffen (z. B. Beton, Kalksandvollstein) wird die Mörtelmasse direkt in das Bohrloch injiziert. Die Ankerstange wird entweder mit oder ohne Drehbewegung (je nach Hersteller) manuell in den Mörtel eingesetzt. Wenn die Ankerstange bis zur Verankerungstiefe eingesetzt ist, muss Überschussmörtel am Bohrlochmund austreten. Tritt kein Mörtel aus, so ist die Ankerstange sofort zu ziehen und nach dem erneuten Einpressen von Injektionsmörtel erneut zu setzen. Die Aushärtezeiten sind vom Produkt sowie der Temperatur im Verankerungsgrund abhängig und den Montageanleitungen der Hersteller zu entnehmen. Bei feuchtem oder wassergefülltem Bohrloch sind die Wartezeiten entsprechend zu erhöhen. Nach dem Aushärten muss das vorgeschriebene Anzugsdrehmoment aufgebracht werden. Bild 43 zeigt beispielhaft die Montage eines Injektionssystems.

Bild 43 In Lochsteinen (z. B. Hochlochziegel HLz, Kalksandlochstein KS L) wird zusätzlich eine Siebhülse in das Bohrloch eingesteckt. Danach wird die Mörtelmasse injiziert. Die Siebhülse bewirkt, dass der Injektionsmörtel kontrolliert in die Kammern des Steines eindringt und einen optimalen Formschluss bildet (Bild 44).

Bild 44 In Lochsteinen empfiehlt es sich für die Bohrlocherstellung Bohrhämmer ohne eingeschaltetes Schlagwerk oder mit reduzierter Schlagenergie einzusetzen. Dadurch wird ein Ausbrechen der Innenstege deutlich reduziert. Nach einer Arbeitsunterbrechung ist ein neuer Statikmischer zu verwenden. Ein weiteres Einsatzgebiet von Injektionssystemen ist die Herstellung von Bewehrungsanschlüssen mit nachträglich eingemörtelten Bewehrungsstäben. Bei den zugelassenen Systemen für den nachträglichen Bewehrungsanschluss müssen die Monteure entsprechend geschult und geprüft werden. Die Anwenderfirma erhält ein entsprechendes Zertifikat. Die Prüfung und die Zertifizierung erfolgt durch ein unabhängiges Institut. Das Bohrloch ist unter Einhaltung der vorgeschriebenen Toleranzen mit einem Hammer- oder Pressluftbohrer zu erstellen. Bei manchen Systemen dürfen die Bohrlöcher auch mit Diamantbohrkronen erstellt werden. Die Bohrlochreinigung ist vom verwendeten System und Bohrverfahren abhängig. Zusätzlich zu den üblichen Reinigungsschritten kann sie das Ausspülen des Bohrlochs mit Wasser beinhalten.

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Nach dem Aufschrauben des Statikmischers auf die Mörtelkartusche werden das Verlängerungsrohr und die Injektionshilfe montiert. Nun wird das Bohrloch vom Bohrlochgrund beginnend blasenfrei mit dem Injektionsmörtel verfüllt. Anschließend wird der Bewehrungsstab unter kräftigem Druck und mit drehender Bewegung in das verfüllte Loch bis zur Setztiefenmarkierung eingeführt. Die Aushärtezeiten sind vom Produkt und der Temperatur im Verankerungsgrund abhängig und der mitgelieferten Montageanleitung zu entnehmen. Bild 45 zeigt beispielhaft die Montagereihenfolge bei einem nachträglichen Bewehrungsanschluss.

Bild 45 Bohrmehl, das nach dem Bohrvorgang im Bohrloch verbleibt, kann zu einem drastischen Abfall der Dübeltragfähigkeit führen. Dies soll an zwei Beispielen verdeutlicht werden. 1. Bei Bohrlöchern, die nach unten erstellt werden, fällt das Bohrmehl zum Großteil zum Bohrlochgrund. Es besteht die Gefahr, dass die vorgeschriebene Verankerungstiefe der Gewindestange nicht erreicht werden kann. 2. Bei nicht sorgfältig gereinigten Bohrlöchern befindet sich immer Bohrmehl an der Bohrlochwand. Das Bohrmehl stellt eine Trennschicht zwischen Mörtel und Bohrlochwand dar, die sich, je nach Dübelsystem, mehr oder weniger stark auf die Dübeltragfähigkeit auswirkt (Bild 46). Bei Patronensystemen ist die Traglastminderung geringer, da der Bohrstaub beim schlagend- /drehenden Setzen der Gewindestange teilweise abgerieben und in den Mörtel eingemischt wird. Aus diesen Gründen sind die o. g. Hinweise zur Montage und Bohrlochreinigung zwingend zu beachten.

Einfluß von Bohrmehl im Bohrloch Reinigung AB A O

Patronensystem Verbunddübel

Injektionsdübel Injektionssystem

AB A O 0

20

40

60

80

100

Tragfähigkeit [%] AB = A= O=

Ausblasen und Bürsten des Bohrloches Ausblasen des Bohrloches Ohne Bohrlochreinigung

Bild 46

25

6. Umwelt Hersteller als auch Verarbeiter sind bestrebt umweltbewusst zu Handeln. Umweltprüfungen oder sog. Umweltaudits sind Mittel, um den Status Quo eines Unternehmens hinsichtlich der Umweltkriterien zu bewerten. Der Umweltschutz lässt sich durch die Einführung eines Umweltmanagementsystems nach DIN EN ISO 14001 in das Unternehmen implementieren. Die bewährte Verfahrensweise einer kontinuierlichen Verbesserung hilft den immer strenger werdenden Umweltschutzbestimmungen gerecht zu werden und darüber hinaus den Umweltschutzgedanken im Unternehmen zu integrieren. Patronen- und Injektionssysteme funktionieren auf Basis einer chemischen Reaktion. Chemische Reaktionen erfordern Stoffe, welche nicht immer verträglich für Mensch und Umwelt sind. Der Vertreiber bzw. Hersteller von Gefahrstoffen ist verpflichtet, ein Sicherheitsdatenblatt gemäß (EG) Nr. 1907/2006 zu führen. Das Sicherheitsdatenblatt enthält neben Angaben zum Gefahrstoff selbst, u.a. Verhaltensregeln zum Umwelt- und Personenschutz bei Kontaminierung und Verhaltensvorschriften zum Umgang mit den Gefahrstoffen. Die Zusammensetzung von Patronen- und Injektionsmörteln hat sich in den letzten 10 Jahren im Sinne einer verbesserten Umweltverträglichkeit geändert. Heutige Verbundmörtel sind in punkto Verarbeitung und Umweltverträglichkeit gleichzusetzen mit gängigen Mauermörteln. Bei der Verarbeitung von Patronen- und Injektionssystemen sind die anfallenden Kartuschen ordnungsgemäß vom Verarbeiter zu entsorgen. Die Entsorgung wird durch den Gesetzgeber im Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz geregelt. Ist der grüne Punkt aufgedruckt, dürfen die entleerten Kartuschen und Foliengebinde über das Duale System Deutschland entsorgt werden. Nicht vollständig entleerte Gebinde sind gesondert, nach den geltenden Bestimmungen, zu entsorgen. Bei der Verwendung von Foliengebinden reduziert sich das anfallende Abfallvolumen (Bild 47).

Foliengebinde

Hartkartusche Bild 47

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7. Herstellerverzeichnis Nähere Informationen sowie kompetente Fachberatung erhalten Sie bei den nachfolgend aufgeführten Mitgliedern des Fachverbandes Dübel- und Befestigungstechnik: Das starke Komplett-Sortiment von Berner:

Albert Berner Deutschland GmbH Bernerstraße 4 D 74653 Künzelsau

- Bohr- und Dübeltechnik - Bolzenschubtechnik - Chemie-Produkte - Diamanttechnik - DIN- und Normteile - Handwerkszeuge und Maschinen - Sägetechnik/Trenn- u. Schleiftechnik - Sortimente und Werkstattausrüstung

Tel. +49 (0) 7940 121-0 Fax +49 (0) 7940 121-305 [email protected] www.berner.de

BWM Dübel + Montagetechnik GmbH Konstruktionssysteme für den Fassadenbau Ernst-Mey-Straße 1 D 70771 Leinfelden - Echterdingen

- Unterkonstruktion für VHF (vorgehängte hinterlüftete Fassaden) aus Aluminium und Edelstahl für alle Bekleidungsarten

Tel. +49 (0) 711 90 313-0 Fax +49 (0) 711 90 313-20 [email protected] www.bwm.de

- Dübelsysteme für Abstandsmontagen und Fassadensanierung

- Objektplanung und Statik

EJOT® bietet ein Komplettsortiment - bauaufsichtlich zugelassener Dübel und Schrauben zur Verankerung und Befestigung von Dach und Wandkonstruktionen - Dübel für Wärmedämm-Verbundsysteme (WDVS) und vorgehängte hinterlüftete Fassaden - Schrauben, Nieten und Setzbolzen für den industriellen Leichtbau - Injektionssysteme zur Verankerung in Beton und Mauerwerk, Bolzenanker

EJOT Baubefestigungen GmbH Postfach 1135 D 57334 Bad Laasphe Tel. +49 (0) 2752 908-0 Fax +49 (0) 2752 908-731 [email protected] www.ejot.de

Fermacell GmbH Dammstrasse 25 D 47119 Duisburg

Hauptgeschäftsfelder: - Fermacell Gipsfaser-Programm für den trockenen Innenausbau von Wänden und Decken - Fermacell Estrich-Elemente für Böden - Fermacell Powerpanel Familie für Nassräume und den Außenwandbereich

Tel. +49 ( 0 ) 800 5 23 56 65 (freecall) Fax +49 ( 0 ) 800 5 35 65 78 (freecall) [email protected] www.fermacell.de

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fischer Deutschland Vertriebs GmbH Postfach 1152 D 72176 Waldachtal

Herstellung und Vertrieb von - Kunststoff-, Messing-, Stahldübeln - Schwerlast- und Verbundankern - Injectionsverankerungen - Dach- und Fassadenbefestigungen - Elektro-, Sanitär-Befestigungen - Sanitär-Montagetechnik - Dichtstoffen und PU-Schäumen sowie technische Beratung / Zugversuche vor Ort, Bemessungssoftware

Tel. +49 (0) 7443 12-0 Fax +49 (0) 7443 12-4222 [email protected] www.fischer.de Technische Hotline +49 (0) 1805 202900

Herstellung und Vertrieb von - Halfenschienen - Trapezblechbefestigungen - Schwerlastdübeln - Verbund- u. Injektionsankersystemen - Bewehrungstechnik - Fassadenbefestigungen - Transportankersystemen - Montagetechnik - Powerclick

Halfen GmbH Liebigstr. 14 D-40764 Langenfeld/Rheinld. Tel. +49 (0) 2173 970-0 Fax +49 (0) 2173 970-123 [email protected]

www.halfen.de

Herstellung und Vertrieb von Schrauben - Holzbauschrauben - Vollgewindeschrauben mit Zusammenzieheffekt - Schrauben für die Befestigung von Dämmstoffen über dem Sparren - Schrauben für die Befestigung von Solaranlagen -Schraubanker/Betonschrauben für Montagen an Beton und Mauerwerk - Universalschrauben Sowie Beratung- und Bemessungsservice incl. Bemessungssoftware

HECO-Schrauben GmbH & Co. KG Dr.-Kurt-Steim-Straße 28 D – 78713 Schramberg Tel. +49 (0) 7422 989-0 Fax +49 (0) 7422 989-275 [email protected] www.heco-schrauben.de

Herstellung / Vertrieb / Service: - Bohr- und Meißeltechnik - Diamanttechnik

Hilti Deutschland GmbH Hiltistraße 2 D 86916 Kaufering

- Direktmontage, Schraubtechnik - Dübeltechnik - Installationstechnik - Elektrobefestigung - Mess- und Lasertechnik - Trenn- u. Schleiftechnik - Holzbearbeitungswerkzeuge - Bauchemie, Brandschutz

Tel. +49 (0) 800 888 55-22 Fax +49 (0) 800 888 55-23 [email protected] www.hilti.de

- Technische Software Herstellung und Vertrieb von bauaufsichtlich zugelassenen - Bolzenankern - Schwerlastankern - Einschlagankern - Hohldeckenankern - Verbundankern - Injektionssystemen mit Bemessungssoftware und technischer Beratung

MKT Metall-Kunststoff-Technik GmbH & Co. KG Auf dem Immel 2 D – 67685 Weilerbach Tel. +49 (0) 6374 – 9116-0 Fax +49 (0) 6374 – 9116-60 [email protected] www.mkt-duebel.de

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Vertriebsbereich MFIXINGS: Herstellung und Vertrieb von - Fassadenbefestigungen - Schwerlasttrag- und Halteanker in Sonderausführung für Dübelbefestigungen an Beton und Mauerwerk -Mauerwerksbewehrung -Spezialdübelbefestigungen und Sanierungsanker aus Edelstahl-Rostfrei - Tunnel-, Brücken-, Schwimmbad- und Kraftwerksbefestigungen aus hochkorrosionsbeständigen Stählen.

Wilhelm Modersohn GmbH & Co. KG Eggeweg 2 a D – 32139 Spenge Telefon +49 (0) 5225 – 8799 – 0 Fax +49 (0) 5225 – 8799 – 45 [email protected] www.modersohn.de

Vertriebsbereich MSTAINLESS: - Schneidservice - Profilherstellung und Baugruppenfertigung in Edelstahl-Rostfrei Herstellung / Vertrieb: - Schwerlastdübel, Hinterschneidanker - Stahldübel in Sonderausführungen - Steigeisenanker - Verbund- u. Injektionsankersysteme - Betonschrauben - Leichtmontage

Simpson Strong-Tie Ireland Ltd., Zweigniederlassung Deutschland Werner-von-Siemens-Straße 35 D 64319 Pfungstadt Tel. +49 (0) 6157 9868-0 Fax +49 (0) 6157 9868-7700 [email protected] www.simpson-liebig.com Technische Beratung: Tel. +49 (0) 6157 9868-20 / -23

Service: - technische Beratung - Schulung - Bemessungssoftware - Zugversuche vor Ort

TOX-Dübel-Technik GmbH & Co. KG Brunnenstr. 31 D 72505 Krauchenwies-Ablach

Herstellung und Vertrieb von: - Kunststoff-Spreiz- und Allzweckdübel - Kunststoff-Rahmendübel - Metallrahmendübel, Nageldübel, Distanzschraube, Gerüstdübel, Hakendübel, Metallhohlraumdübel - Schwerlastanker - Verbunddübel - Dämmstoffdübel - Befestigungen für den Elektro- und Sanitärbereich - Spezialbefestigungen.

Tel. +49 (0) 7576 9295-0 Fax +49 (0) 7576 9295-199 [email protected] www.tox.de Technische Hotline: +49 (0) 1805 869937

Adolf Würth GmbH & Co. KG D 74650 Künzelsau

Würth liefert: - Schrauben, Schraubenzubehör - Verbindungs- und Befestigungstechnik - chemisch - technische Produkte - Hand-, Elektro- u. Druckluftwerkzeuge - Elektro- und Sanitärprodukte - Arbeitsschutz - Kfz - Kleinteile - Möbel- und Baubeschläge - Dübeltechnik, Dirketmontage und Brandschutzsysteme - Bevorratungs- und Entnahmesysteme

Tel. +49 (0) 7940 15-0 Fax +49 (0) 7940 15-1000 [email protected] www.wuerth.de Anwendungsberatung: 07940 – 15 39 02 [email protected]

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Produktionsprogramm: Ytong Porenbeton - Plansteine, Planelemente, Planbauplatten, Montagebauteile Wohnbau Silka Kalksandstein - Blocksteine, Ratio-Plansteine, Bauplatten - Planelemente und Sichtmauersteine Hebel Montagebauteile für den Industrie- und Wirtschaftsbau Ergänzungsprodukte (Stürze, U-Schalen, Deckenabstellsteine etc.)

Xella Deutschland GmbH Dr.-Hammacher-Str. 49 D 47119 Duisburg Xella Kundeninformation Tel. +49 (0) 800 5 35 65-77 (freecall) Fax +49 (0) 800 5 35 65-78 (freecall) [email protected] www.xella.de

sowie den Einzelmitgliedern Heinz Bisping und Friedrich Heinicke

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8. Referenzen 8.1 Rennstrecke Hockenheimring Ort:

Hockenheim

Baujahr:

2002

Produkte:

fischer Highbond Upat UMV Vario

FHB,

Anwendung: Geländerbefestigungen

Beim Umbau der Grand-Prix-Strecke des Hockenheimrings wurde die Südtribüne um 3.000 Sitzplätze erweitert. Auf der architektonisch ansprechenden Tribüne kann der Motorsport in exklusiven 468 Business-Seats und 16 VIP-Logen erlebt werden. Die Geländer sind mit Upat UMV Vario und fischer Highbond-Anker FHB befestigt.

8.2 Hochregallager Ort:

Memmingen

Baujahr:

2004

Produkte:

LIEBIG - Klebeanker plus KLS 12/160 + KLP12

Anwendung: Stützenverankerung Hochregallagers

eines

Stützenverankerungen in einer niederfesten Walzbetonbodenplatte C 8/10 und einer 30 mm starken hochverschleißfesten zementgebundenen Asphalttragschicht. Aufgrund des zweischichtigen Aufbaus der Bodenplatte wurde die zulässige Ankertragfähigkeit durch Probebelastungen vor Ort ermittelt.

8.3 Silo-Verankerung

Ort:

Gendorf / Bayern

Baujahr:

2002

Produkte:

Hilti Injektionsmörtel HIT-RE 500, Ankerstange HAS-R M20

Anwendung: Befestigung von Aluminium-Silos

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Aufgabe war die Befestigung 27m hoher und 10t schwerer Aluminiumsilos. Die Dübelanordnung musste kreisförmig punktgenau realisiert werden. Die Lösung: HIT-RE 500 in Verbindung mit jeweils 48 Ankerstangen HAS-R M20 (Setztiefe 400 mm). Hauptvorteil war die lange Offenzeit von HIT-RE 500, welche ein exaktes Ausrichten der Ankerstangen zuließ. 8.4 National Stadium Main Bowl, Nigeria Ort:

Abuja, Nigeria

Baujahr:

2002

Produkte:

MKT, Injektionssystem VMZ

Anwendung: Sitzbefestigung

Zur Befestigung der Sitzschalen wurde das MKT Injektionssystem VMZ mit Ankerstangen VMZ in der Größe M8 eingesetzt. Die besondere Herausforderung war die Verankerung hoher Lasten in den nur 10 cm dicken Betonfertigteilen der Tribünenkonstruktion.

8.5 Faultürme Klärwerk Köhlbrandhöft Ort:

Hamburg

Baujahr:

2001

Produkte:

fischer, Highbond-Anker, FHB

Anwendung:

Fassadenbefestigung

Bei der Sanierung der 26 Meter hohen Faultürme des Klärwerks Köhlbrandhöft in Hamburg wurde die Bekleidung aus Hartasbestzement-Schindeln gegen eine Aluminiumhülle ersetzt. Die Unterkonstruktion der Fassade ist mit dem fischer Highbond-Anker FHB befestigt.

8.6 Achterbahn Skyline Park Ort:

Bad Wörishofen

Baujahr:

2002

Produkte:

Hilti Verbundanker HVU M24 und M36

Anwendung:

Stützenbefestigung

Mit insgesamt 236 Ankerstangen der Dimensionen M24 und M36 wurden die Stahlstützen der neuen Achterbahn des Skyline Parks in Bad Wörishofen sicher befestigt. Ausschlaggebend waren die hohen Lastwerte, die über Probebelastungen vor Ort nachgewiesen werden konnten. Die Anlage wurde ohne Beanstandungen vom TÜV abgenommen. 32

8.7 Kunstobjekt

Ort:

Schwäbisch Hall

Baujahr:

2005

Produkte:

Würth W-VIZ/S M12

Anwendung:

Befestigung einer Skulptur

Mit nur 6 Verbundankern der Dimension M12 wurde die Skulptur "Edge II" (Stahlguss, Künstler Antony Gormley) mit einer Größe von 38 x 54 x 193 cm und einem Gesamtgewicht von ca. 800 kg an ihren Platz in 5,6 m Höhe in einer Wand aus Leichtbeton befestigt.

9. Literaturverzeichnis (Auszug) •

Betonkalender, versch. Jahrgänge, Verlag Ernst & Sohn

•

Mauerwerkskalender, versch. Jahrgänge, Verlag Ernst & Sohn

• •

Schneider: Bautabellen, versch. Auflagen, Werner Verlag Readymix Baustoffgruppe: Betontechnische Daten, versch. Auflagen

• •

Heidelberger Zement: Betontechnische Daten, Beton nach DIN 1045 Bauberatung Zement: Beton-Praxis, Beton-Verlag

•

Bauberatung Zement: Betonherstellung und Betonprüfung nach Norm, versch. Auflagen, Beton Verlag

•

Rolf Eligehausen, Rainer Mallée: Befestigungstechnik im Beton und Mauerwerksbau, Verlag Ernst & Sohn

•

Deutsches Institut für Bautechnik: Bemessungsverfahren für Dübel zur Verankerung in Beton (Anhang zum Zulassungsbescheid), Ausgabe 6/93

•

Sonderheft Nr. 16: Mitteilungen Deutsches Institut für Bautechnik: Leitlinie für die europäische technische Zulassung für Metalldübel zur Verankerung in Beton, 31.12.1997

•

Sonderdruck aus: Beton- und Stahlbetonbau 93 (1998): Tragverhalten und Bemessung von chemischen

•

BVK, Betontechnische Merkblätter: Hochfester Beton, Ausgabe 2001

•

Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen für Verankerungselemente der an der Erstellung dieses Merk blattes beteiligten Firmen. Studiengemeinschaft für Fertigbau e.V., Bauaufsichtlich zugelassene Dübel und Setzbolzen, Technisches Merkblatt, 2001

Befestigungen, Verlag Ernst & Sohn

• •

C3 Kunststoffe in der Befestigungstechnik, Eligehausen, Sippel, Pregartner, Mallee, Sonderdruck aus Bauen mit Kunststoffen 2002

•

Sichere Befestigungen mit Dübeln, Vortrag von Prof. Dr.-Ing. Eligehausen und Dr.-Ing. Fuchs vom 19.07.02 im Kompetenzzentrum Befestigungstechnik Heilbronn.

•

Informationen des Technischen Ausschusses im Fachverband des Deutschen Schrauben-Großhandels e. V. (FDS), Ausgabe 11/99

•

EOTA Technical Report “Design of Bonded Anchors” TR029 Edition June 2007

•

Literaturnachweise der Mitgliedsfirmen des Arbeitskreises Dübel- und Befestigungstechnik in der Studien gemeinschaft für Fertigbau e.V.

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