Dübel und Befestigungen in KS-Mauerwerk

Für nachträgliche Befestigungen an KS-Vollsteinen (Lochanteil < 15 %) oder KS-Lochsteinen (Lochanteil > 15 %) eignen sich Kunststoffdübel und Injektionssysteme mit oder ohne Siebhülse. Kunststoffdübel werden auch für Verankerungen von Vorsatzschalen bei zweischaligem Mauerwerk eingesetzt. Vorteil von Kunststoffdübeln gegenüber Injektionssystemen ist, dass die Montage relativ einfach ist und keine Wartezeiten für das Aushärten des Mörtels notwendig sind. Vorteil der Injektionssysteme sind die in der Regel höheren Tragfähigkeiten und die Anwendung als Einzelbefestigung.

In der Regel wird dieser in Durchsteckmontage gesetzt, d.h. der Dübel wird durch das zu befestigende Anbauteil hindurch gesteckt und die Schraube von Hand oder mit Hilfe eines Elektroschraubers eingeschraubt, bis der Schraubenkopf auf dem Anbauteil aufliegt.

Beim Eindrehen der Schraube in die Hülse wird der Kunststoff der Dübelhülse verdrängt und gegen die Bohrlochwand gepresst. Der Dübel ist richtig verankert, wenn sich die Dübelhülse nach dem vollständigen Eindrehen der Schraube weder dreht noch ein leichtes Weiterdrehen der Schraube möglich ist. Ein Überdrehen der Schraube ist bei hochwertigen Produkten in der Regel nicht möglich, da in diesem Fall ein sicherer Halt nicht mehr gewährleistet werden kann.

In Vollsteinen werden Zuglasten ausschließlich durch Reibung zwischen Dübelhülse und Bohrlochwand übertragen. In Lochsteinen können Reibungskräfte nur im Bereich der angeschnittenen Stege übertragen werden. Zusätzlich wird ein Teil der aufgebrachten Zuglast durch die mechanische Verzahnung zwischen der Dübelhülse und den durchbohrten Steinstegen übertragen.

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Bei der Beurteilung einer Befestigung spielen Sicherheitsanforderungen eine sehr große Rolle. Grundsätzlich wird zwischen sicherheitsrelevanten und nicht sicherheitsrelevanten Anwendungen unterschieden.

Eine sicherheitsrelevante Anwendung liegt dann vor, wenn beim Versagen der Befestigung Gefahr für Leib und Leben besteht oder wesentliche wirtschaftliche Schäden zu erwarten sind. In solchen Fällen dürfen nur Befestigungen verwendet werden, deren Brauchbarkeit durch eine allgemein bauaufsichtliche Zulassung (abZ) oder eine europäisch technische Bewertung (European Technical Assessment ETA) nachgewiesen ist. Alternativ kann die Brauchbarkeit auch durch eine Zustimmung im Einzelfall oder Baustellenversuche geregelt werden.

Es ist unumstritten, dass Befestigungen von Fassadenunterkonstruktionen, Verankerungen von Sprinklersystemen oder von abgehängten Decken als sicherheitsrelevant einzustufen sind. Demgegenüber werden Befestigungen von Einrichtungsgegenständen (z.B. Hängeschränke, Regale, Lampen, Bilder) oder von Installationsleitungen (Wasser, Sanitär, Heizung) in Privatgebäuden in der Regel als nicht sicherheitsrelevant angesehen. Allerdings sollte auch hier überprüft werden, ob durch ein Versagen der Befestigung Menschenleben gefährdet sind (z.B. durch das Herabfallen eines Küchenschranks auf ein Kleinkind). Im Zweifelsfall sollten auch für diese Anwendungen zugelassene Dübelsysteme verwendet werden. Ansonsten können solche Verankerungen nach handwerklichen Regeln ausgewählt und eingesetzt werden. Auch wenn hier keine Anforderungen an die Verankerung gestellt werden, sollten die Grundprinzipien, die zugelassenen Dübeln zugrunde liegen, beachtet werden.

Neben den seit vielen Jahren bekannten Zulassungen des Deutschen Instituts für Bautechnik (abZ) sind für Kunststoffdübel und Verbunddübel auch europäische technische Bewertungen (ETA) verfügbar. Im Zuge der europäischen Harmonisierung werden die deutschen Zulassungen (abZ) daher sukzessive durch die europäisch technischen Bewertungen (ETA) ersetzt.

Deutsche Zulassungen und europäische Bewertungen für Kunststoffdübel und Injektionsdübel unterscheiden sich in drei Punkten deutlich:

• im Bemessungskonzept,
• im zulässigen Anwendungsbereich und
• in der Definition des Verankerungsgrundes.

Deutsche Zulassungen beruhen auf dem Bemessungskonzept zulässiger Lasten, d.h., es wird nachgewiesen, dass die zu befestigende Last F nicht größer ist als der zulässige Wert F_zul.

Demgegenüber basiert das europäische Konzept auf Teilsicherheitsbeiwerten. Bei diesem ist nachzuweisen, dass der Bemessungswert der Einwirkung E_d geringer ist als der Bemessungswert des Widerstandes R_d.

Das europäische Konzept kann auf das deutsche zurückgeführt werden.

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Kunststoffdübel mit europäischer Bewertung (nach ETAG 020)

Das europäische Konzept kann auf das deutsche zurückgeführt werden.

In den oberen Tafeln sind die wichtigsten Montagekennwerte und Lasten von typischen Kunststoffdübeln mit europäischer Zulassung beispielhaft genannt.

Die Lastwerte in den untenstehenden Tafeln gelten für das Bohrverfahren, das in der ETA angegeben ist. Drehbohren, wie in der deutschen Zulassung verlangt, wird nicht mehr zwingend vorgeschrieben.

Außerdem werden in der europäischen Zulassung erstmals Temperaturbereiche für die Anwendung angegeben. Der geringere Wert entspricht der langzeitig im Mittel erlaubten und ertragbaren Temperatur, der höhere Wert darf auch kurzzeitig nicht überschritten werden.

Nach europäisch technischen Bewertungen sind auch ständig wirkende Zuglasten erlaubt. Im Vergleich zu den Dübeln nach deutscher Zulassung wurden die Dübel mit einer gültigen ETA unter zentrischen Dauerlasten und erhöhten Temperaturen geprüft und bewertet.

Neben den Angaben in den obenstehenden Tafeln verlangt die Zulassung noch die Einhaltung einer Reihe weiterer Bedingungen. Die wichtigsten sind im Folgenden aufgeführt:

• Der Mörtel des Mauerwerks muss mindestens der Mörtelklasse M 2,5 nach DIN EN 998-2 bzw. Mörtelgruppe II nach DIN V 18580 entsprechen.
• Die Werte für KS-Vollsteine gelten für die in der Zulassung angegebenen Formate und Druckfestigkeiten sowie für alle größeren Formate und/oder Druckfestigkeiten.
• Die Werte für KS-Lochsteine gelten nur für die Formate und Lochbilder, die in der Zulassung beschrieben sind.
• Bei abweichenden Formaten und/oder Lochbildern sowie bei geringeren Druckfestigkeiten und/oder Rohdichten dürfen Versuche am Bauwerk durchgeführt werden.
• Bei Anwendungen in KS-Lochsteinen muss die in der oberen Tafel angegebene Verankerungstiefe eingehalten werden. Ist das nicht möglich, dürfen ebenfalls Versuche am Bauwerk durchgeführt werden.
• Bei Mauerwerk ohne Vermörtelung der Stoßfugen ist der Bemessungswert der Tragfähigkeit FRd = FRk/Ym auf 2,0 kN zu begrenzen, um ein Herausziehen des Steins aus dem Mauerwerksverband zu verhindern. Auf diese Begrenzung darf verzichtet werden, wenn Mauersteine mit Nut-Feder-System verwendet werden oder das Mauerwerk mit Stoßfugenvermörtelung ausgeführt wird.
• Sind die Mauerwerksfugen nicht sichtbar, z.B. bei verputztem Mauerwerk, ist die charakteristische Tragfähigkeit  F_Rk gemäß obigen Tafeln zu halbieren.

Hinweis:
Die Werte für KS-Vollsteine gelten für die in der Zulassung angegebenen Formate und Druckfestigkeiten sowie für alle größeren Formate und/oder Druckfestigkeiten. Die Werte für KS-Lochsteine gelten nur für die Formate und Lochbilder, die in der Zulassung beschrieben sind.

Sind die Fugen zwar sichtbar, aber das Mauerwerk ist ohne Stoßfugenvermörtelung erstellt, dann darf die charakteristische Tragfähigkeit F_Rk nur angesetzt werden, wenn der Mindestrandabstand gemäß den obigen Tafeln auch zu den Stoßfugen eingehalten wird. Ist das nicht der Fall, muss die charakteristische Tragfähigkeit ebenfalls halbiert werden.

Die zulässigen Biegemomente sowie weitere Detailinformationen zur Anwendung sind den jeweiligen Zulassungsbescheiden zu entnehmen.

Injektionsdübel mit europäischer Bewertung (nach ETAG 029 bzw. EAD 330076)

In den folgenden Tafeln sind die wichtigsten Montagekennwerte und Lasten von Injektionsdübeln mit europäisch technischer Bewertung zusammengestellt.

Die Lasten gelten für das in der ETA angegebene Bohrverfahren. Wird vom angegebenen Bohrverfahren abgewichen, können Versuche am Bauwerk durchgeführt werden, um die den charakteristischen Widerstand F_Rk zu ermitteln. Die maximale Einwirkung auf einen Einzeldübel oder eine Dübelgruppe wird durch die Ermittlung der maßgebenden Versagensart bestimmt. Diejenige Versagensart, die den geringsten charakteristischen Widerstand aufweist, wird für die Bemessung maßgebend. In den europäisch technischen Bewertungen sind jeweils die zulässigen Temperaturbereiche angegeben. Auch die vorgeschriebene Probebelastung von 3 % der verbauten Dübel entfällt, da die Anwendung nur noch in Voll- und Lochsteine zugelassen ist, die in der ETA aufgeführt sind. Diese Vorgehensweise ist analog zu der bei Kunststoffdübel mit europäisch technischer Zulassung.

Neben den Angaben in den obigen Tafeln verlangt die ETA noch die Einhaltung einer Reihe weiterer Bedingungen. Die wichtigsten sind im Folgenden aufgeführt:

• Der Mörtel des Mauerwerks muss mindestens der Mörtelklasse M 2,5 nach DIN EN 998-2 bzw. Mörtelgruppe II nach DIN V 18580 entsprechen.
• Die Werte für KS-Vollsteine gelten für Format und Druckfestigkeit, wie in der Zulassung angegeben, sowie für alle größeren Formate und/oder Druckfestigkeiten.
• Die Werte für KS-Lochsteine gelten nur für Format, Druckfestigkeit und Lochbilder, die in der Zulassung beschrieben sind.
• Bei abweichenden Formaten und/oder Lochbildern sowie bei geringeren Druckfestigkeiten und/oder Rohdichten dürfen Versuche am Bauwerk durchgeführt werden.
• Der Gewindedurchmesser der Ankerstange muss mindestens 6 mm betragen.
• Die Verankerungstiefe muss mindestens 50 mm betragen.
• Das KS-Mauerwerk muss mindestens 100 mm dick sein.

Der Fugeneinfluss ist wie folgt zu berücksichtigen:

Sind die Fugen des Mauerwerks nicht sichtbar (z.B. verputzte Wand), sind die charakteristischen Tragfähigkeiten auf 75 % abzumindern. Sind die Fugen des Mauerwerks sichtbar (z.B. bei einer unverputzten Wand) dürfen die in der Zulassung angegebenen charakteristischen Tragfähigkeiten verwendet werden, wenn:

• die Stoßfugen vermörtelt sind oder
• der minimale Randabstand cmin zu den Stoßfugen eingehalten wird.

In allen anderen Fällen ist die Tragfähigkeit ebenfalls auf 75 % zu reduzieren. Die zulässigen Biegemomente, sowie weitere Detailinformationen zur Anwendung, sind den jeweiligen Zulassungsbescheiden zu entnehmen.

Mörtelankersysteme

Nach DIN 18516 Teil 3 dürfen bei Fassaden aus Naturwerkstein auch eingemörtelte Verankerungen verwendet werden. Die erforderliche Dicke der tragenden KS Außenwand muss mindestens 24 cm bzw. mindestens die 1,5-fache Einbindetiefe des Mörtelankers betragen. Die Steindruckfestigkeitsklasse der Steine der Tragschale (Voll- oder Lochsteine) beträgt mindestens 12. Die Ankerabstände müssen weiterhin größer als 300 mm und das Mauerwerk muss mit der Mörtelgruppe II ausgeführt sein. Nach einem Gutachten von Professor Kirtschig kann von dem in DIN 18516 Teil 3 angegebenen Format (maximal 2 DF) abgewichen werden, wenn das Mauerwerk mit Stoßfugenvermörtelung ausgeführt und nur ein Mörtelanker je Stein gesetzt wird. Dies gilt sowohl für KS-R-Blocksteine als auch für KS -R-Loch- und Hohlblocksteine.

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