Befestigung von nicht-tragenden redundanten Systemen
Verbindungen von tragenden Bauteilen und Befestigungen von nichttragenden Bauteilen an tragenden Bauteilen werden täglich millionenfach mit Hilfe von Verankerungssystemen sicher und wirtschaftlich ausgeführt. Dazu muss der Planer das geeignete Befestigungsmittel auswählen, richtig planen und nach dem Stand der Technik bemessen.
Einleitung - Bemessung und Hintergründe
In diesem Beitrag werden die Bemessung und die Hintergründe von Dübeln in Beton für redundante nichttragende Systeme nach EN 1992-4:2018 [1] bzw. CEN/TR 17079 [2] dargestellt, die nach EAD 330747-00-0601 “Dübel zur Verwendung in Beton für redundante nichttragende Systeme” [3] qualifiziert sind.
In diesem Zusammenhang sind 3 Begriffe im Sinne der oben genannten Normen und Dokumente zu konkretisieren, namentlich “redundant”, “nicht tragend” und “sicherheitsrelevant”.
Was versteht man in der Befestigungstechnik unter dem Begriff "sicherheitsrelevant"?
Sicherheitsrelevante Anbauteile oder Systeme sind solche, bei deren Versagen eine Gefahr für Leib und Leben oder ein hoher wirtschaftlicher Schaden entstehen kann.
Was versteht man in der Befestigungstechnik unter dem Begriff nichttragendes System?
Ein nichttragendes System ist eine Konstruktion, die nicht zur Stabilität des Tragwerks beiträgt, aber dennoch sicherheitsrelevant sein kann. Gute Beispiele für nicht-tragende, sicherheitsrelevante Systeme sind Rohr- und Lüftungsleitungen, abgehängte Deckenkonstruktionen und vorgehängte hinterlüftete Fassaden, siehe Bild 1.
Tragende Systeme sind dagegen z. B. Stahlträger, die als Auflager für Decken dienen, da bei einem Versagen des Befestigungspunktes dieses Bauteils die Standsicherheit des Gebäudes oder einzelner Geschosse gefährdet sein kann.
Abbildung 1: Beispiele für nichttragende Systeme in der Befestigungstechnik
Was versteht man in der Befestigungstechnik unter einem redundanten System (Mehrfachbefestigung)?
Bild 2a und 2b zeigen beispielhaft den Unterschied zwischen einer klassischen Einzelpunktbefestigung (Bild 2a) und einem redundanten System (Bild 2b)
Bei einer sogenannten redundanten Mehrfachbefestigung (Bild 2b) sind die Befestigungsstellen „im Überfluss vorhanden“. Unter extremen Bedingungen (z. B. bei großen Rissbreiten) kann es zu übermäßigem Schlupf oder zum Versagen eines Dübels der Befestigungsstelle oder einer ganzen Befestigungsstelle kommen, wobei die Last auf mindestens zwei benachbarte Befestigungsstellen übertragen wird. Beim Versagen dieser Befestigungsstelle darf die Gebrauchstauglichkeit und Tragfähigkeit des Systems nicht wesentlich beeinträchtigt werden, d.h. das System, die Konstruktion oder das Anbauteil darf nicht versagen.
Um dies zu erreichen, benötigt das redundante System mindestens drei Befestigungsstellen, die ausreichend starr z.B. durch Rohrleitungen miteinander verbunden und deren Ausnutzungsgrade der zulässigen Biegespannung und Durchbiegung im intakten Zustand (d.h. im Zustand ohne Dübelversagen) relativ gering sind. Eine Befestigungsstelle kann aus nur einem Dübel bestehen, es können aber auch mehrere Dübel für eine Befestigungsstelle verwendet werden, wobei die Anzahl der Dübel im System variieren kann. Die Kombination aus Anzahl der Befestigungsstelle und Dübel pro Befestigungsstelle begrenzt den maximal möglichen Wert der Bemessungseinwirkung, siehe Tabelle 2. Würde also in Bild 2b die Befestigungsstelle mit den zugehörigen Dübeln versagen, so würde dies aufgrund der Lastumlagerung nicht zu einem Systemversagen, sondern zu einem neuen Gleichgewichtszustand führen. Bei einer Einzelpunktbefestigung wäre dies anders, siehe Bild 2a.
Hinweis: Eine Ankerplatte (Befestigungspunkt) mit mehreren Dübeln ist noch keine Mehrfachbefestigung
Abbildung 2: Unterschied Einzelpunktbefestigung vs. redundantes System bei Versagen eines Befestigungspunktes oder einer Befestigungsstelle.
Wesentliche Vor- und Nachteile bei der Bemessung von Dübeln zur Verwendung in Beton für redundante nichttragende Systeme