Technical Report TR 029

COMPUFIX Bemessung von Verbunddübeln nach ETAG 001, Technical Report TR 029
Bohrloch Reinigungsverfahren für Verbundanker.
Bemessung von Verbunddübeln nach ETAG 001, Technical Report TR 029.
Zusätzlicher Infodialog für neue LiveUpdates.
Diagnosefunktion im Infodialog, direkt per E-Mail versenden.
Autom. Speichern der Fensterposition im Dialog Optionen.
Stahlsorten gvz 5.8, gvz 8.8, gvz 10.9.
Spalte in Mehrfachbemessung für Hef.
RG MI, FIS V-I, FIS VT-I, FIS EM, FIS EM-I, UKA 3-I, FIS VT, FAZ II Edelstahl
Optimierungen für 64Bit-Prozessoren.

Verbunddübel weisen hinsichtlich ihres Tragverhaltens  im Vergleich zu Hinterschnitt- und Spreizdübeln einige Besonderheiten auf. Bei der Bemessung  sind deshalb besondere Regelungen zu beachten und einzuhalten. Der Technical Report 029 berücksichtigt in einem eigenständigen Dokument diese Abweichungen sowie neue Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung.

Metalldübel mit Europäischer Technischer Zulassung (ETA) für Anwendungen in Beton werden auf Basis der Leitlinie ETAG 001, Anhang C bemessen (nachfolgend als Anhang C bezeichnet). Dieses so genannte CC-Verfahren gilt grundsätzlich für alle Dübelarten, die in der Leitlinie geregelt sind und damit auch für Verbunddübel (Patronen- und Injektionssysteme). Allerdings wurde schon früh erkannt, dass Verbunddübel hinsichtlich ihres Tragverhaltens im Vergleich zu Hinterschnitt- und Spreizdübeln einige Besonderheiten aufweisen. Ein wesentlicher Unterschied liegt in der Lasteinleitung. Während mechanische Dübel wie Hinterschnitt- und Spreizdübel Zuglasten konzentriert im Bereich des Hinterschnitts oder der Spreizschalen in den Beton einleiten, erfolgt die Lasteinleitung bei Verbunddübeln kontinuierlich über die gesamte Verankerungslänge. Dieser besondere Tragmechanismus ist der Grund für die in TR 029 eingeführte Bruchart “Kombiniertes Versagen durch Herausziehen und Betonausbruch”, die bei anderen Dübelarten nicht beobachtet wird. Im Gegensatz zu mechanischen Dübeln muss reines Herausziehen bei Verbunddübeln nicht nachgewiesen werden. Unabhängig vom besonderen Tragmechanismus wird außerdem angenommen, dass Verbunddübel keine höhere Betonausbruchlast aufweisen als Hinterschnitt- und Spreizdübel mit derselben Verankerungstiefe. Diese Annahme wird in der Bemessung nach TR 029 durch einen zusätzlichen Nachweis für reinen Betonausbruch berücksichtigt.

In älteren Europäischen Technischen Zulassungen für Verbunddübel wurden diese Abweichungen vom Anhang C durch besondere Regelungen im Zulassungstext berücksichtigt. Dieses Vorgehen war unbefriedigend und fehleranfällig, da zwei Dokumente beachtet und miteinander kombiniert werden mussten. Deshalb hat die Arbeitsgruppe “Dübel” bei der European Organisation for Technical Approvals (EOTA) ein eigenständiges Dokument erarbeitet, den Technical Report TR 029 “Bemessung von Verbunddübeln”. Der Report berücksichtigt neben den oben beschriebenen Abweichungen vom bisherigen Bemessungsverfahren zusätzlich neue Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung, die in den vergangenen zehn Jahren seit dem Erscheinen des Anhang C gewonnen wurden.

Auf Grund umfangreicher Forschungen war es möglich, den Anwendungsbereich von Verbunddübeln zu erweitern. Anhang C beruht auf Erfahrungen mit Verbunddübeln, die eine Verbundfestigkeit von bis zu 15 N/mm² aufweisen und deren Verankerungstiefe etwa dem acht- bis zwölffachen des Dübeldurchmessers entspricht. Im Gegensatz dazu gilt der TR 029 auch für Verbunddübel mit höherer Verbundfestigkeit und erlaubt, Injektionsdübel mit variablen Verankerungstiefen zu setzen und damit einen wichtigen Vorteil gegenüber anderen Dübelarten zu nutzen. Außerdem galt Anhang C für Einzeldübel sowie Dübelgruppen mit 2, 3, 4 und 6 Dübeln. Da die Verteilung von Querlasten auf die einzelnen Dübel einer Gruppe wegen des üblicherweise vorhandenen Lochspiels nicht eindeutig vorhergesagt werden kann, durften Dreier- und Sechsergruppen nur verwendet werden, wenn ihr Randabstand c in allen Richtungen c ≥ 10 · hef ist. Vergleichsrechnungen belegen, dass Dübel bei so großen Randabständen unter Querlast durch Stahlbruch und nicht durch Betonkantenbruch versagen. Demgegenüber wurde der Geltungsbereich des TR 029 auf Gruppen mit 8 Dübeln (Bild 1) erweitert. Außerdem dürfen Gruppen mit 3, 6 und 8 Dübeln auch in Randnähe (c ≥ cmin) angeordnet werden, wenn keine Querlasten wirken. Bei Querlasten muss der Randabstand dieser Gruppen wie bisher in allen Richtungen c ≥ 10 · hef und zusätzlich c ≥ 60 · d betragen (d = Durchmesser der Gewindestange). Die zweite Bedingung wurde eingeführt, da wegen der variablen Verankerungstiefe kurze dicke Verbunddübel erlaubt sind. Eine Begrenzung des Randabstandes auf ein Vielfaches der Verankerungstiefe allein würde in diesen Fällen keinen Stahlbruch gewährleisten.

Die Verteilung der Querlasten auf die einzelnen Dübel einer Gruppe wird im TR 029 eindeutiger definiert als in Anhang C. Sie hängt im Wesentlichen von der Versagensart ab. Bei Stahlversagen sowie Betonversagen auf der lastabgewandten Seite (Pry-out) wird angenommen, dass alle Dübel der Gruppe Querlasten aufnehmen (Bild 2). Beim Nachweis für Betonkantenbruch und Querlast senkrecht zum Rand nehmen wegen des Lochspiels nur die ungünstigen Dübel Querlasten auf (Bild 3). Wirkt die Querlast parallel zum Rand, dann beteiligen sich aus Gleichgewichtsgründen alle Dübel der Gruppe an der Lastaufnahme (Bild 4) und für den Nachweis des Betonkantenbruchs werden nur die beiden randnahen (roten) Querlasten angesetzt. Die beiden randfernen Querlasten haben keinen Einfluss auf die Versagenslast der ungünstigen randnahen Dübel. Analog wird bei gegenüber dem Bauteilrand geneigter Querlast verfahren (Bild 5). Für den Betonkantenbruchnachweis werden wiederum nur die im rechten Bild rot eingezeichneten Lasten berücksichtigt.

Als weitere Neuerung wird in TR 029 der Gruppenfaktor eingeführt, der den Einfluss der Oberfläche des Ausbruchskörpers bei Dübelgruppen berücksichtigt. Ordnet man zwei Verbunddübel mit einem nur theoretisch möglichen sehr kleinem Achsabstand s = d an (Bild 6), dann entspricht der charakteristische Widerstand dieser Zweiergruppe wegen des sehr geringen Achsabstandes in etwa dem Wert eines Einzeldübels. In Wirklichkeit ist die Verbundfläche aber größer als die eines einzelnen Ankers, was durch den Gruppenfaktor berücksichtigt wird. In der Praxis sind allerdings die in der Zulassung geforderten Mindestachsabstände einzuhalten, wodurch der Gruppenfaktor entsprechend geringer ausfällt.

Der Nachweis für Betonversagen auf der lastabgewandten Seite (Pry-out) wurde durch den Nachweis für den ungünstigsten Dübel der Gruppe ergänzt, der in Anhang C fehlt, weil bei dessen Erarbeitung keine Torsionsmomente berücksichtigt wurden. Wirken auf eine Dübelgruppe Querlasten und/oder Torsionsmomente, dann kann sich die Richtung der auf die Dübel der Gruppe wirkenden Querkräfte umkehren. In diesem Fall ist nach TR 029 der Nachweis für den ungünstigsten Dübel der Gruppe zu führen.

Beim Nachweis für Betonkantenbruch wurde eine verbesserte Gleichung für den charakteristischen Widerstand  eines Einzeldübels eingeführt, die in vielen Fällen zu günstigeren Ergebnissen führt. Auch wurde die Gleichung für den Faktor  verbessert.


Bild 1: Gruppe mit 8 Dübeln, die durch TR 029 abgedeckt ist


Bild 2: Stahlversagen und Betonausbruch auf der lastabgewandten Seite (Pry-out):
Alle Dübel nehmen Lasten auf.


Rand
Bild 3: Betonkantenbruch bei Querlast senkrecht zum Rand: Nur die ungünstigsten Dübel nehmen Lasten auf.

Lasten beim Nachweis für Beton-
kantenbruch nicht berücksichtigt


Rand
Bild 4
: Betonkantenbruch bei Querlast parallel zum Rand: Alle Dübel nehmen Lasten auf.
Lasten beim Nachweis für Beton-
kantenbruch nicht berücksichtigt


Rand

Bild 5: Betonkantenbruch bei einer geneigten Querlast: Lastanteil senkrecht zum Rand
wird von den randnahen Dübeln und Lastanteil parallel zum Rand von allen Dübeln aufgenommen.


Bild 6: Bruch einer Zweiergruppe von Verbunddübeln mit kleinem Achsabstand,
kombiniertes Versagen durch Herausziehen und Betonausbruch.

Tags: , , , , , , ,

2 Responses to "Technical Report TR 029"

  • Holland says:
  • Mario Noack says:
Einen Kommentar schreiben