Für bestimmte Anschlussdetails mit nachträglich installierter Bewehrung – etwa bei Rahmenendknoten – kann die Bemessung auf Basis eines Stabwerkmodells nach dem Diskontinuitätsansatz erfolgen. Ein solches Modell wurde von Kupfer, Münger, Kunz und Jähring für gerade endende Bewehrungsstäbe entwickelt. Es basiert auf den Tragwerksmodellen nach Schlaich und Schäfer sowie den Prinzipien der DIN 1045-1 und wurde durch Versuche und Finite-Elemente-Simulationen validiert.
Das Verfahren unterscheidet zwei zentrale Bereiche: die Lasteinleitung in den Diskontinuitätsbereich (DDZ-Knoten) und die Kraftweiterleitung in das Bestandsbauteil. Die wirkenden Zug- und Druckkräfte werden explizit erfasst und als Stäbe im Modell abgebildet.

Erforderliche Nachweise im Modell

Für die Bemessung sind mehrere Nachweise zu führen:

• Tragfähigkeit der eingemörtelten Bewehrung (Stab Nr. 1 in Bild 1): Die Anschlussbewehrung muss die im Modell ermittelte Zugkraft aufnehmen können. Die zulässigen Verbundspannungen ergeben sich produktspezifisch aus der jeweiligen ETA und dürfen die Werte einbetonierter Bewehrungsstäbe nicht überschreiten.
• Nachweis der Druckstrebe Nr. 5: Die im Modell angesetzte Betondruckbeanspruchung ist mit der aufnehmbaren Druckfestigkeit zu vergleichen. In vielen Fällen bestimmt diese Strebe das Versagensverhalten.
• Querkraftnachweis im Bestand: Die Übergabe der Kräfte aus der Lasteinleitung darf keine lokale Querkraftüberlastung im Bestandsbauteil verursachen – insbesondere bei geringer Querkraftbewehrung.
• Ausbildung der Zugstreben Nr. 2, 6 und 7: Die erforderlichen Zugkräfte in Längs- und Querrichtung sind durch vorhandene oder ergänzte Bewehrung sicher aufzunehmen, um ein konsistentes Fachwerk zu bilden.

Bild 1: Stabwerksmodell eines Rahmenendknotens mit gerade endender Anschlussbewehrung unter Momentenbeanspruchung; Zugstab Nr. 1 (erstellt mit PROFIS Engineering Suite).
 
Ein wesentliches Anwendungskriterium ist die Material- und Geometriekonsistenz. Die Ausbildung des idealisierten Stabwerks setzt voraus, dass Bauteilgeometrie, Lagerung und vorhandene Bewehrung eine solche Modellierung realistisch zulassen.

Anwendungsgrenze: Momentenbeanspruchung erforderlich

Zentraler Bestandteil des Modells ist die Momentenbeanspruchung an der Verbindung. Diese führt zu Druckkräften, die auf die Zugseite des Anschlusses wirken und dort die Endverankerung überlagern. Die Folge: Die Verbundzone auf der Zugseite wird „überdrückt“, sodass sich kein kegelförmiger Betonausbruch ausbilden kann. Genau diese Überlagerung ist Voraussetzung für die Anwendbarkeit des Modells. Liegt keine Momentenbeanspruchung vor – etwa bei reiner Zugbeanspruchung – entfällt die druckstabilisierende Wirkung. In solchen Fällen ist das Stabwerkmodell nicht anwendbar.

Vergleich zur Bemessung nach EOTA TR 069

Die Bemessung nach EOTA TR 069 unterscheidet sich grundlegend: Hier wird ein Betonausbruchversagen auch bei fehlender Drucküberlagerung berücksichtigt. Die Ausbildung eines kegelförmigen Ausbruchkörpers auf der Zugseite wird unabhängig vom Momentenzustand als mögliche Versagensart angesetzt. Das ermöglicht den rechnerischen Nachweis auch für rein axial beanspruchte Verbindungen – einschließlich Verbund-, Spalt- und Betonausbruchversagen – ohne Biegemoment.
Der wesentliche Unterschied liegt also in der Annahme zum Beanspruchungszustand: Während das Stabwerkmodell zwingend eine Momentenbeanspruchung voraussetzt, erlaubt EOTA TR 069 auch Nachweise für reine Zugbeanspruchung – unter Verwendung systemspezifischer Bemessungswerte und Versagensmodelle.

Integration in die Bemessungspraxis

Das beschriebene Stabwerkmodell ist in der Hilti PROFIS Engineering Suite als alternative Bemessungsmethode hinterlegt. Es wird automatisch vorgeschlagen, wenn die einwirkenden Kräfte und die Bauteilgeometrie die Anwendung eines Diskontinuitätsmodells erforderlich machen. Dabei ist zu beachten: Die erforderliche Bewehrung zur Kraftweiterleitung im Bestand muss zusätzlich nachgewiesen werden. Das Modell bildet den Anschluss nach, nicht das gesamte Bauteilverhalten.

Einschränkungen bei dynamischen Beanspruchungen

Das hier beschriebene Stabwerkmodell wurde für Anschlussdetails mit überwiegend ruhender Belastung entwickelt. Für zyklische, ermüdungsrelevante oder seismische Lastfälle ist das Verfahren derzeit nicht übertragbar. In diesen Fällen liegen keine validierten Nachweise vor. Die Anwendung ist daher sorgfältig zu prüfen – oder zu vermeiden.

Fazit

Das Stabwerkmodell nach dem Diskontinuitätsansatz bietet eine sinnvolle Bemessungsalternative für nachträgliche Bewehrungsanschlüsse in Rahmenknoten mit Momentenbeanspruchung. Es ermöglicht die Berücksichtigung komplexer Lastpfade und erlaubt eine modellgestützte Nachweisführung, die über klassische Verankerungslängen hinausgeht. Voraussetzung ist jedoch, dass Bauteilgeometrie, Lagerung und Bewehrungsführung die Ausbildung des Modells tatsächlich zulassen – und dass die Lasteinleitung in das umgebende Bauteil separat nachgewiesen wird. Bei reiner Zugbeanspruchung oder unter seismischen Bedingungen ist das Modell nicht anwendbar. In diesen Fällen ist auf alternative Nachweisverfahren wie EOTA TR 069 zurückzugreifen.

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