Tragwerksplaner:innen tragen bei der Planung von Befestigungen mit Dübeln und nachträglich installierten Bewehrungsanschlüssen eine besondere Verantwortung. Diese Bauteile sind in der Regel sicherheitsrelevant und werden häufig in bestehende Tragstrukturen eingebunden. Die Bemessung erfolgt auf Grundlage geltender Normen und technischer Zulassungen, etwa einer Europäischen Technischen Bewertung (ETA).
 
Dabei wird vorausgesetzt, dass alle relevanten Randbedingungen bekannt sind und die Ausführung gemäß Montageanleitung des Herstellers erfolgt – also insbesondere die Herstellung, Reinigung und das Setzen der Bohrlöcher. Eine zentrale Voraussetzung für die Bemessung ist die Kenntnis des Untergrunds und seiner Festigkeit. In Bestandsbauten sind diese Informationen oft nicht verfügbar. In solchen Fällen können Belastungsversuche auf der Baustelle zur Ermittlung der Tragfähigkeit herangezogen werden. Ebenso können sie zur Validierung der Setzqualität genutzt werden.
 
Die verschiedenen Möglichkeiten sind in Bild 1:

Bild 1. Übersicht Hilti-Testdurchführungen und Bewertungsrahmen – in Abhängigkeit von Grundmaterial, Dübeltyp, Prüfzweck und Prüfart (technischer Alt-Text: Übersicht Belastungsversuche Injektionsanker Mauerwerk)

Da es sich bei diesen Befestigungen in der Regel um sicherheitsrelevante Bauteile handelt, ist eine sorgfältige Planung der Versuche erforderlich. Welche Prüfart soll durchgeführt werden – Bruchversuch, Probebelastung oder Abnahmeversuch? Wie erfolgt die Auswertung? Diese Entscheidungen beeinflussen unter anderem die Anzahl der notwendigen Versuche. Auch die Wahl geeigneter Prüfstellen sowie das korrekte Setzen der Verankerungen sind ausschlaggebend. Die Verantwortung für die Versuchsauswahl und die Festlegung der Setzpositionen liegt beim Fachplaner.

Technische Regeln für Belastungsversuche mit Injektionsankern im Mauerwerk

In Deutschland gelten folgende technische Regelwerke für Baustellenversuche mit Injektionsankersystemen und Kunststoffdübeln:

• Für chemische Verankerungen im Mauerwerk:

Technische Regel (TR) „Durchführung und Auswertung von Versuchen am Bau für Injektionsankersysteme im Mauerwerk mit ETA nach EAD 330076-00-0604 bzw. ETAG 029“ [1]

• Für Kunststoffdübel in Beton und Mauerwerk:

TR „Durchführung und Auswertung von Versuchen am Bau für Kunststoffdübel in Beton und Mauerwerk mit ETA nach EAD 330284-00-0604 bzw. ETAG 020“ [2]

Für Injektionssysteme in Beton existiert derzeit kein spezifisches deutsches Regelwerk. Wenn der Dübeltyp oder das Grundmaterial nicht über die beiden oben genannten Regelwerke abgedeckt ist oder die Setzqualität validiert werden soll, wird auf den British Standard BS 8539 zurückgegriffen:

• BSI Standards Publication: „Code of practice for the selection and installation of post-installed anchors in concrete and masonry“ [3]

 
Im weiteren Verlauf wird auf die Prüfungen von Injektionssystemen im Mauerwerk nach dem ersten genannten Regelwerk [1] eingegangen.

Belastungsversuche im Mauerwerk – Grundlagen und Zielsetzung

Aufgrund der Vielzahl an Mauerwerkssteinen ist es für Hersteller von Verankerungssystemen nicht möglich, alle potenziellen Steine über eine ETA abzudecken. Unterschieden wird zwischen Voll-, Hohl- und Lochsteinen sowie zwischen verschiedenen Materialien gemäß EN 771. Deshalb sind Belastungsversuche im Mauerwerk auf der Baustelle gängige Praxis. Sie ermöglichen es, die ETA-Werte zu überprüfen und auf das konkrete Bauvorhaben zu übertragen.

Wurde der zu prüfende Stein hinsichtlich Materialeigenschaften, Rohdichte, Abmessungen und Druckfestigkeit bereits als Referenzstein durch den Hersteller geprüft, kann er herangezogen werden – sofern die tatsächliche Tragfähigkeit des Baustellensteins die ETA-Werte nicht überschreitet.

Prüfmethoden für Injektionsanker – Bruchversuch, Probebelastung, Abnahmeversuch

Für Injektionsankersysteme im Mauerwerk werden drei Versuchstypen unterschieden:
1. Bruchversuche:
Die Dübel werden bis zum Versagen oder zu sichtbaren Verschiebungen belastet. Diese Dübel dürfen nicht mehr verwendet werden.
2. Probebelastungen:
Die Versuchsdübel werden mit einer vordefinierten Prüfkraft belastet. Während der Belastung darf bei keinem Einzelversuch ein signifikanter Lastabfall auftreten. Die geprüften Dübel dürfen anschließend nicht verwendet werden.
3. Abnahmeversuche:
Ein oder mehrere Dübel werden zunächst als Bruch- oder Probebelastung geprüft. Auf dieser Basis wird eine Prüflast abgeleitet. Alle weiteren Injektionsanker werden mit dieser Last geprüft. Nur wenn keine Vorschädigung vorliegt, dürfen sie für die geplante Befestigung verwendet werden.

In der Praxis sind Zugversuche am häufigsten, da sie auf der Baustelle einfach durchzuführen sind. Auch Querlasten können auf Grundlage von Zugversuchen abgeschätzt werden. In manchen Fällen – etwa bei Befestigungen auf der Stoßseite eines Steins – ist jedoch eine direkte Prüfung auf Querlast notwendig. Hilti bietet dafür einen spezialisierten Belastungsservice an.

Bild 2. Aufbau Querlastversuche im Mauerwerk



Bild 3. Zugversuche im Mauerwerk

Bruchversuche – Maximale Tragfähigkeit im Mauerwerk ermitteln – vereinfachte Auswertung

Zur Ermittlung der maximalen Tragfähigkeit des Untergrunds werden Versuche bis zum Versagen durchgeführt. Bei der vereinfachten Auswertung sind mindestens 15 Bruchversuche erforderlich. Aus den fünf kleinsten Versuchswerten wird der charakteristische Widerstand NRk1 (bzw. VRk1 für Querlast) berechnet.

Mit:     
NRk1 / VRk1 = durch Bruchversuche ermittelte charakteristische Tragfähigkeit
N1 / V1 = Mittelwert der fünf kleinsten Bruchlasten
αdist = Reduktionsfaktor für Abstützweiten < 3hef
adist = Abstützweite (Abstützdurchmesser)
hef = effektive Verankerungstiefe
β = produktabhängiger Faktor zur Berücksichtigung verschiedener Einflüsse gemäß ETA
N | VRk,ETA = charakteristische Tragfähigkeit in der ETA für den Referenzstein

Statistische Auswertung von Bruchversuchen

Hier sind mindestens 5 Versuche notwendig, die alle in die Auswertung eingehen. Die charakteristische Tragfähigkeit wird auf statistischer Basis berechnet:




Tabelle 2. k-Faktoren in Abhängigkeit der Anzahl der Versuche [1]

Probebelastungen – Nachweis der geplanten Verankerung
Ziel der Probebelastung ist es, die Tragfähigkeit des geplanten Befestigungspunkts im konkreten Mauerwerk zu bestätigen. Es wird nicht die maximale Tragfähigkeit ermittelt, sondern überprüft, ob die erwartete Last ohne Schäden aufgenommen werden kann. Die maximal zulässige Tragfähigkeit laut ETA darf dabei nicht überschritten werden. Gemäß TR DIBt [1] sind mindestens 15 Versuche erforderlich. Die belasteten Dübel dürfen nicht weiterverwendet werden.

Ermittlung der Prüflast:


Auswertung und Ermittlung der charakteristischen Last:
Für Zugversuche:
Für Querlastversuche:

Mit:
NpP = gewählte Last für die Probebelastung für die Zugversuche
Vp = gewählte Last für die Probebelastung für die Querlastversuche
NEd = Bemessungswert der Einwirkung (NEk ∙ γF) Zuglast
VEd = Bemessungswert der Einwirkung (VEk ∙ γF) Querlast
γM = Teilsicherheitsbeiwert für das Material, siehe Abschnitt 4.3
β = produktabhängiger Faktor zur Berücksichtigung verschiedener Einflüsse gemäß ETA
NRk,ETA = charakteristische Tragfähigkeit NRk,b bzw. NRk,p in der ETA für den Referenzstein
VRk,ETA = charakteristische Tragfähigkeit VRk,c in der ETA für den Referenzstein 
αdist = Reduktionsfaktor für Abstützweiten < 3hef  

Abnahmeversuche – Sicherer Einbau geprüfter Injektionsanker
Bei Abnahmeversuchen wird eine Prüflast so definiert, dass sie einerseits Sicherheit bietet, andererseits keine Vorschädigung verursacht. Abhängig davon, ob ein oder mindestens drei Referenzversuche vorliegen, gelten unterschiedliche Bemessungsansätze:
(1 Referenzversuch)
(≥3 Referenzversuche)

NpA = Last für die Abnahmeversuche
Nu,1 = in einem Versuch ermittelte Versagenslast/Probebelastung
Nu,m = Mittelwert der Versagenslast / Probebelastung aus mindestens drei Versuchen
αProbe = Faktor zur Vermeidung einer Vorschädigung (0,90)
γM = Materialteilsicherheitsbeiwert
β = produktabhängiger Faktor zur Berücksichtigung verschiedener Einflüsse gemäß ETA
NRk,ETA = charakteristische Tragfähigkeit NRk,b bzw. NRk,p in der ETA für den Referenzstein
NEd = Bemessungswert der Einwirkung


Tabelle 3. Der Hilti Bewertungsrahmen basiert auf TR DIBt & British Standard 8539 (BS)

Fazit – Belastungsversuche als integraler Bestandteil der Planung

Belastungsversuche auf der Baustelle sind heute fester Bestandteil vieler Bauprojekte – insbesondere im Bestand. Sie müssen frühzeitig geplant und sinnvoll in den Bauablauf integriert werden. Die sorgfältige Auswahl der Prüfart und die Bewertung der Ergebnisse erfordern Fachwissen und Erfahrung.
Hilti unterstützt dabei nicht nur mit dem nötigen Equipment, sondern auch mit qualifizierten Mitarbeitenden, die die Versuche nach aktuellen technischen Standards durchführen. Mit PROFIS Engineering können die Versuchsergebnisse direkt in die Bemessung übernommen werden – ob zur Ermittlung der Dübeltragfähigkeit oder zur Validierung der Setzqualität.
Wenn Sie Unterstützung bei Planung, Durchführung oder Auswertung benötigen – sprechen Sie uns gerne an.

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Literaturverzeichnis

[1] DIBt, Technichse Regel - Durchführung und Auswertung von Versuchen am Bau für Injektionsankersysteme im Mauerwerk mit ETA nach EAD 330076-00-0604 bzw. nach ETAG 029, Berlin, September 2019.
[2] DIBt, Technische Regel: Durchführung und Auswertung von Versuchen am Bau für Kunststoffdübel in Beton und Mauerwerk mit ETA nach EAD 330284-00-0604 bzw. nach ETAG 020, Berlin, September 2019.
[3] B. S. Limited, Code of practice for the selection and installation of post-installed anchors in concrete and masonry, 2012.
[4] D. Owen, Handbook of Statistical Tables 3, Addison/Wesley Publishing Company Inc., 1962.