Technik & Verarbeitung 1/17. Lastenbefestigung an Rigips Wandkonstruktionen

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1 Technik & Verarbeitung 1/17 Lastenbefestigung an Rigips Wandkonstruktionen

2 Technik & Verarbeitung 1/17 Lastenbefestigung an Rigips Wandkonstruktionen Mit gypsum4wood liefert Rigips neue Erkenntnisse für die Befestigung von Konsollasten an mit Rigips Gips- und Gipsfaserplatten beplankten Holz- und Metallständerwänden. Entgegen der immer noch vorherrschenden landläufigen Meinung sind Gipsplatten- Beplankungen durchaus zur Befestigung von auch hohen Lasten geeignet. Konkrete, einheitliche Angaben zu möglichen Befestigungsmitteln und deren Tragfähigkeit lassen sich jedoch nicht so leicht finden. In umfangreichen Voruntersuchungen der Rigips AG wurden zunächst die beeinflussenden Rahmenbedingungen der Tragfähigkeit genauer erforscht und dann ein Prüfprogramm entwickelt, dessen Ergebnisse nun die Beanspruchbarkeiten der wichtigsten marktüblichen Befestigungsmittel für das Rigips Plattenangebot liefern. Die vorliegende Dokumentation zeigt auf, dass auch an mit Gipsplatten beplankten Wänden durchaus hohe Lasten befestigt werden können. Ihren Ansprechpartner finden Sie unter gültigen Fassungen, Nachweisen durch allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnisse. Technische Veränderungen von EN-Normen, Baustoffen und ihren Eigenschaften oder

3 Inhalt 1 Grundlagen Einflüsse auf die Belastbarkeit von Befestigungsmitteln Auszugsrichtung Beplankungsausführung Das Prüfverfahren 5 2 Lastenbefestigung mit Dübel Angaben der Dübelhersteller 7 3 Lastenbefestigung mit Schrauben Vorgaben für Schraubenbefestigungen 8 4 Maximale Konsollasten für Rigips Wandkonstruktionen Bemessung der Konsollasten Tabellen für Befestigungsvarianten Riduro Rigidur H Rigips Feuerschutzplatte RF Rigips Bauplatte RB Rigips Alba und Alba balance Rigips Habito Duraline Rigips Duo Tech Rigips Glasroc H 14 5 Literaturhinweise 15 gültigen Fassungen, Nachweisen durch allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnisse. Technische Veränderungen von EN-Normen, Baustoffen und ihren Eigenschaften oder gypsum4wood Technik & Verarbeitung 1/17 Lastenbefestigung an Rigips Wandkonstruktionen 3

4 1 Grundlagen Es gibt aktuell keine gültige Norm, die eindeutig festlegt, in welcher Form Belastbarkeiten von Befestigungsmitteln zu eruieren sind. Etliche Hersteller haben daher ihre eigenen Prüfmethoden oder ermitteln Tragfähigkeiten sogar an ganz anderen Baustoffen und versehen diese Werte dann mit selbst definierten Sicherheitsfaktoren. Dies führt jedoch häufig zu nicht alltagsgerechten Tragfähigkeitswerten. In umfangreichen Voruntersuchungen der Rigips AG wurden zunächst die tragfähigkeitsbeeinflussenden Rahmenbedingungen genauer erforscht und dann ein Prüfprogramm entwickelt, dessen Ergebnisse nun die Beanspruchbarkeiten der wichtigsten marktüblichen Befestigungsmittel für die Rigips Gips- und Gipsfaserplatten liefern. Die Rahmenbedingungen für Holz- und Trockenbau Wandkonstruktionen gemäss Rigips Verarbeitungsrichtlinien sind grundsätzlich zu beachten und einzuhalten. 1.1 Einflüsse auf die Belastbarkeit von Befestigungsmitteln Die Belastbarkeit und das Verhalten von Befestigungsmitteln für mit Gips- und Gipsfaserplatten beplankte Holz- und Metallständerwänden hängt, nebst dem Befestigungsmittel selbst, von den folgenden Faktoren ab Auszugsrichtung Dübel werden in den seltensten Fällen rein auf Zug oder Abscheren beansprucht. Rigips hat für alle Auszugswinkel zwischen 0 (Zug) und 90 (Abscheren) die entsprechenden Auszugsfestigkeiten ermittelt. Für die Eruierung der maximalen Belastung F [kg] in Bezug auf den Schwerpunktabstand wurde die kombinierte Beanspruchung berücksichtigt Beplankungsausführung Beplankungen von Holz- und Metallständern werden aus Einzelplatten zusammengesetzt, die nicht selten kürzer als die Raumhöhe sind. Somit sind gespachtelte Querfugen unumgänglich. Es wurden daher ein- und mehrlagige Konstruktionen getestet, bei denen die Dübel im Bereich einer mit Rigips VARIO Fugenspachtel gefüllten Fuge angeordnet waren. Bei zweilagigen Konstruktionen wurde die Spachtelfuge sowohl in der ersten als auch in der zweiten Beplankungslage angeordnet. Daraus resultierend wirkt sich eine fachgerecht gespachtelte Fuge mit Rigips Spachtelmassen nicht negativ auf die Tragfähigkeiten der Dübel aus. Vielmehr bewirkt sie sogar eine Festigkeitssteigerung, wo hingegen eine unverspachtelte Fuge eine deutlich abgeminderte Dübeltragfähigkeit bewirkt. gültigen Fassungen, Nachweisen durch Allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnisse. Technische Veränderungen von EN-Normen, Baustoffen und ihren Eigenschaften oder 4 gypsum4wood Technik & Verarbeitung 1/17 Lastenbefestigung für Rigips Wandkonstruktionen

5 1.2 Das Prüfverfahren Nach Auswertung der eingangs beschriebenen Voruntersuchungen wurden optimierte Prüfszenarien am Kleinprüfstand entwickelt, die realistische Auszugswerte liefern und reale Einbausituationen widerspiegeln. Im Kleinprüfstand wurden die Tragfähigkeiten von unterschiedlichen Platten-/ Dübelkombinationen ermittelt. Für repräsentative Prüfkombinationen wurden die im Kleinprüfstand ermittelten Werte anhand von Grossversuchen im Wandprüfstand mit hinreichender Korrelation verifiziert. In den Grossversuchen wurden im Vergleich zu den Kleinversuchen durchwegs höhere Tragfähigkeiten ermittelt, was eine zusätzliche Sicherheit für die resultierenden Konsollasten ergibt. gültigen Fassungen, Nachweisen durch allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnisse. Technische Veränderungen von EN-Normen, Baustoffen und ihren Eigenschaften oder gypsum4wood Technik & Verarbeitung 1/17 Lastenbefestigung an Rigips Wandkonstruktionen 5

6 2 Lastenbefestigung mit Dübel Es wurden zahlreiche Voruntersuchungen durchgeführt, die das Verhalten von unterschiedlichen Verankerungsprinzipien eines Dübels betrachten und die es nun ermöglichen, verschiedene Dübelarten in drei wesentliche Produktgruppen zusammen zu fassen. Gipsplattendübel. zeichnen sich dadurch aus, dass sie sich üblicherweise mittels eines Gewindes im Kern der Gipsplatte verankern. Als Versagensart wurde bei allen Gipsplattendübeln, sowohl aus Kunststoff als auch bei solchen aus Metall, das schlagartige Herausziehen des Dübels aus dem Gipskern beobachtet. Gipsplattendübel weisen im Vergleich zu anderen Dübelvarianten die geringsten Tragfähigkeiten auf. Hohlraumdübel aus Kunststoff. stützen sich auf der Plattenrückseite ab, wobei die Befestigung des Anbauteils durch eine Schraube erfolgt, die sich in den Kunststoff des Dübels hineinschneidet. Als Versagensart wurde einerseits ein Herausziehen des Dübels aus dem Plattenmaterial, mit deutlicher Ausprägung eines Ausbruchkegels, oder aber das Herausziehen der Schraube aus dem Kunststoff des Dübels festgestellt (Gewindeversagen). Die verwendeten Kunststoffe können sehr unterschiedliche Festigkeiten aufweisen, so dass hier grundsätzlich die Tragfähigkeiten, die der Dübelhersteller angibt, massgebend sind. Aufgrund des Gewindeversagens wird empfohlen, sofern keine weitere Einschränkung durch den Dübelhersteller erfolgt, auch bei mehrlagigen Beplankungen eine Begrenzung der Tragfähigkeit auf maximal 60 kg pro Dübel anzunehmen. Hohlraumdübel aus Metall. stützen sich ebenfalls auf der Plattenrückseite ab. Allerdings bilden sie in den meisten Fällen eine Einheit mit der Befestigungsschraube. Hier wurden Versagensarten festgestellt, die jegliche Art von Materialversagen wiederspiegelten wie z.b. Plattenbruch, Auszugskegel, Dübelversagen und viele mehr. Hohlraumdübel aus Metall weisen somit im Vergleich zu anderen Dübelvarianten die höchsten Tragfähigkeiten auf. gültigen Fassungen, Nachweisen durch Allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnisse. Technische Veränderungen von EN-Normen, Baustoffen und ihren Eigenschaften oder 6 gypsum4wood Technik & Verarbeitung 1/17 Lastenbefestigung für Rigips Wandkonstruktionen

7 2.1 Angaben der Dübelhersteller Aufgrund des eingangs schon beschriebenen, nicht genormten Prüfverfahrens für Dübel in Gips- und/oder Gipsfaserplatten, können sich die von den Dübelherstellern angegebenen Lasten teils stark von den kommunizierten Rigips-Werten unterscheiden. Viele Dübelhersteller verwenden in ihren Unterlagen die nachfolgend aufgeführten Bezeichnungen. Zulässige Lasten Fzul basieren in den meisten Fällen auf charakteristischen Werten, dividiert durch eine globale Sicherheit 3, in manchen Fällen auch mit einer Sicherheit 5. Empfohlene Lasten Fempf sind vom Dübelhersteller empfohlene Lasten, meist ohne Angaben von Sicherheiten oder Prüfmethoden. Bruchlasten FBruch sind die Bruchlasten des Dübels (meist bei Metalldübeln) ohne Angabe des Untergrundes in denen sie befestigt werden. Üblicherweise finden sich lediglich Angaben zu Gipsplatten, wobei dort keine Unterscheidung hinsichtlich der Plattentypen vorgenommen wird. Einige Hersteller geben Werte für die Gesamtdicke der Beplankung (z.b. 25 mm) ohne die Anzahl der Lagen (z.b. 2 x 12,5 mm) an. Dann wiederum werden Mindestdicken oder genaue Plattendicken angegeben. Konkrete Angaben zu Gipsfaserplatten finden sich nur in einigen Fällen. Grundsätzlich gilt es bei der Verwendung von Dübeln die Verarbeitungshinweise und Angaben zu den zulässigen Lasten der Dübelhersteller zu beachten. Rigips empfiehlt stets Qualitätsprodukte von namhaften Herstellern zu verwenden. Diese bieten geprüfte Verarbeitungs- und Materialqualität und damit in Kombination mit den bewährten Rigips -Systemen ein Höchstmass an Sicherheit für Lastenbefestigungen. gültigen Fassungen, Nachweisen durch allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnisse. Technische Veränderungen von EN-Normen, Baustoffen und ihren Eigenschaften oder gypsum4wood Technik & Verarbeitung 1/17 Lastenbefestigung an Rigips Wandkonstruktionen 7

8 3 Lastenbefestigung mit Schrauben Rigips bietet für die Direktbefestigung mit Schrauben zwei besonders geeignete Gipsplatten an: Die neue massive Wohnbauplatte Rigips Habito und die bewährte Gipsfaserplatte Rigidur H. Hier wurde ebenfalls ein umfangreiches Prüfprogramm durchgeführt und Auszugswerte für verschiedene Schrauben- und Plattenkombinationen ermittelt. 3.1 Vorgaben für Schraubenbefestigungen Für optimale Festigkeiten direkter Verschraubungen in Rigips Gips- und Gipsfaserplatten gilt es, die nachfolgenden Grundregeln zu beachten: Eine Direktbefestigung mit Schrauben sollte nur bei vorwiegend ruhenden (statischen) Lasten erfolgen. Bei dynamischer Beanspruchung sollten grundsätzlich stabile Metall-Hohlraumdübel verwendet werden. Für die direkte Verschraubung in Rigips Gips- und Gipsfaserplatten eignen sich handelsübliche Spanplattenschrauben mit Vollgewinde. Bei Teilgewindeschrauben ist darauf zu achten, dass der gewindelose Teil des Schaftes nicht länger als die Dicke des Anbauteiles (a) ist. Empfehlenswert sind Nenndurchmesser zwischen 3,5 und 5,0 mm. Dickere Schrauben eignen sich weniger, da diese durch die starke Schwächung des Gipskerns geringere Tragfähigkeiten aufweisen. Schrauben in Gipsplatten dürfen nur leicht angezogen werden. Sobald ein Widerstand spürbar ist, ist die Schraube fest. Ein weiteres Nachziehen der Schrauben kann zu Überdrehen und damit verbundenem Festigkeitsverlust führen. Eine Befestigung ausschliesslich mit Schrauben sollte nur bei nahezu vertikaler Belastung erfolgen. Bei grösseren Zugkraft-Anteilen können Dübel die Sicherheit der Befestigung deutlich erhöhen. Die Schraubenlänge ist auf das Anbauteil und die Beplankungsdicke anzupassen. Als Faustregel gilt: Schraubenlänge = Dicke Anbauteil (a) + Dicke Beplankung (b) + Überstand (5mm ü < 10 mm). Die Schraube sollte nicht mehr als 10 mm hinter der Beplankung hervorstehen, da jede Umdrehung des Gewindes den Gipskern schwächt und damit die Festigkeit verringert. gültigen Fassungen, Nachweisen durch Allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnisse. Technische Veränderungen von EN-Normen, Baustoffen und ihren Eigenschaften oder 8 gypsum4wood Technik & Verarbeitung 1/17 Lastenbefestigung für Rigips Wandkonstruktionen

9 4 Maximale Konsollasten für Rigips Wandkonstruktionen Das Einleiten von Konsollasten ist zulässig, wenn die globale Standsicherheit der Wand oder Vorsatzschale gewährleistet ist. Zulässige Wandhöhen von Rigips Trennwänden, Schachtwänden und Vorsatzschalen sind mit einer Belastung von 70 kg und einer Exzentrizität "e" von 300 mm in der Technischen Dokumentation nachgewiesen. Bei Sanitärwänden und Sanitärvorsatzschalen sind gemäss Technischer Dokumentation auch Standard-Systeme mit höheren Lastangaben bemessen. Rigips Doppelständerwände sollten zur Aufnahme von Konsollasten grundsätzlich verlascht werden. Für von der Technischen Dokumentation abweichende Konsolmomente muss die Wandhöhe entsprechend nachgewiesen werden. Folgende Vorgaben für Rigips Wandkonstruktionen müssen für den Bedarf zur Aufnahme von Konsollasten eingehalten werden. leichte Konsollasten mittlere Konsollasten schwere Konsollasten kn/m' > 0.7 kg/m' > 70 Plattendicke in mm mm Anzahl Beplankungen einlagig einlagig zweilagig zweilagig Unterkonstruktion 1 Rigips CW-Profile / Holzständer Rigips CW-Profile / Holzständer Rigips UA-Profile / Holzständer / Sonderkonstruktionen 1 Holzständerquerschnitt gemäss Bemessung und/oder Brand- und Schallschutzanforderungen gültigen Fassungen, Nachweisen durch allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnisse. Technische Veränderungen von EN-Normen, Baustoffen und ihren Eigenschaften oder gypsum4wood Technik & Verarbeitung 1/17 Lastenbefestigung an Rigips Wandkonstruktionen 9

10 4.1 Bemessung der Konsollasten Da es keine allgemein gültigen Normen zur Ermittlung von Dübeltragfähigkeiten gibt, erfolgte die Auswertung der Prüfergebnisse in Analogie zur allgemeinen Basisnorm SIA 260 Grundlagen der Projektierung von Tragwerken. Folgende Gleichung muss erfüllt werden: FF dd = γγ QQ FF χχ kk γγ MM = χχ dd FF χχ kk γγ FF γγ MM Dabei stellt der charakteristische Wert einer Eigenschaft Xk die wichtigste Grösse dar. Dieser charakteristische Wert entspricht üblicherweise dem 5%-Fraktil einer Eigenschaft und kann mittels statistischer Auswertung einer Messreihe ermittelt werden. Der produktspezifische Teilsicherheitsbeiwert γγ MM ist z.b. in Produktnormen, Zulassungen oder allgemeinen Bemessungsnormen zu finden. Für Gips- und Gipsfaserplatten ist im nationalen Anhang der Holzbaunorm DIN EN /NA der Teilsicherheitsbeiwert γγ MM = 1,3 angegeben. Der Lastbeiwert für den Nachweis der Tragsicherheit γγ QQ ist in der Tabelle 1 der SIA 260 für veränderliche Einwirkungen mit γγ QQ = 1.5 definiert. In der Praxis werden die Befestigungsmittel mit einer Kombination von Scher- und Zugkraft beansprucht. Um die Bemessung zu vereinfachen wurden Berechnungen mit folgendem Lastmodell durchgeführt: Abbildung 1: Belastung F in Bezug auf den Schwerpunktabstand e und die Konsolhöhe a Die maximalen Belastung F [kg] in Bezug auf den Schwerpunktabstand wurde somit mit der kombinierten Beanspruchung ermittelt. gültigen Fassungen, Nachweisen durch Allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnisse. Technische Veränderungen von EN-Normen, Baustoffen und ihren Eigenschaften oder 10 gypsum4wood Technik & Verarbeitung 1/17 Lastenbefestigung für Rigips Wandkonstruktionen

11 4.2 Tabellen für Befestigungsvarianten Die maximale Belastung F [kg] pro Befestigungsmittel wird in den nachfolgenden Tabellen in Bezug auf die Beplankungsart, das Befestigungsmittel und den Schwerpunktabstand gemäss Abbildung angegeben. Der minimale Abstand der Befestigungsmittel untereinander beträgt 75 mm Riduro 1 x 12.5 mm Doppel-Beplankung 2 x 12.5 mm Metall-Hohlraumdübel Kunststoff-Hohlraumdübel Gipsplattendübel Metall-Hohlraumdübel Kunststoff-Hohlraumdübel Gipsplattendübel Rigidur H 1 x 12.5 mm Doppel-Beplankung 2 x 12.5 mm Metall-Hohlraumdübel Gipsplattendübel Spanplattenschrauben Metall-Hohlraumdübel Gipsplattendübel Spanplattenschrauben gültigen Fassungen, Nachweisen durch allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnisse. Technische Veränderungen von EN-Normen, Baustoffen und ihren Eigenschaften oder gypsum4wood Technik & Verarbeitung 1/17 Lastenbefestigung an Rigips Wandkonstruktionen 11

12 4.2.3 Rigips Feuerschutzplatte RF 1 x 12.5 mm Doppel-Beplankung 2 x 12.5 mm Metall-Hohlraumdübel Kunststoff-Hohlraumdübel Gipsplattendübel Metall-Hohlraumdübel Kunststoff-Hohlraumdübel Gipsplattendübel Rigips Bauplatte RB 1 x 12.5 mm Doppel-Beplankung 2 x 12.5 mm Metall-Hohlraumdübel Kunststoff-Hohlraumdübel Gipsplattendübel Metall-Hohlraumdübel Kunststoff-Hohlraumdübel Gipsplattendübel Rigips Alba und Alba balance 1 x 25 mm Metall-Hohlraumdübel Kunststoff-Hohlraumdübel Gipsplattendübel gültigen Fassungen, Nachweisen durch Allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnisse. Technische Veränderungen von EN-Normen, Baustoffen und ihren Eigenschaften oder 12 gypsum4wood Technik & Verarbeitung 1/17 Lastenbefestigung für Rigips Wandkonstruktionen

13 4.2.6 Rigips Habito 1 x 12.5 mm Doppel-Beplankung 2 x 12.5 mm Doppel-Beplankung hybrid RB/HAB, HAB/GRH 2 x 12.5 mm Spanplattenschrauben Metall-Hohlraumdübel Kunststoff-Hohlraumdübel Gipsplattendübel Spanplattenschrauben Metall-Hohlraumdübel Kunststoff-Hohlraumdübel Gipsplattendübel Spanplattenschrauben Metall-Hohlraumdübel Kunststoff-Hohlraumdübel Gipsplattendübel Duraline 1 x 12.5 mm Doppel-Beplankung 2 x 12.5 mm Metall-Hohlraumdübel Kunststoff-Hohlraumdübel Gipsplattendübel Metall-Hohlraumdübel Kunststoff-Hohlraumdübel Gipsplattendübel gültigen Fassungen, Nachweisen durch allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnisse. Technische Veränderungen von EN-Normen, Baustoffen und ihren Eigenschaften oder gypsum4wood Technik & Verarbeitung 1/17 Lastenbefestigung an Rigips Wandkonstruktionen 13

14 4.2.8 Rigips Duo Tech DT-RB 1 x 25 mm DT-RF 1 x 25 mm DT-DL 1 x 25 mm Metall-Hohlraumdübel Kunststoff-Hohlraumdübel Gipsplattendübel Metall-Hohlraumdübel Kunststoff-Hohlraumdübel Gipsplattendübel Metall-Hohlraumdübel Kunststoff-Hohlraumdübel Gipsplattendübel Rigips Glasroc H 1 x 12.5 mm Doppel-Beplankung 2 x 12.5 mm Metall-Hohlraumdübel Kunststoff-Hohlraumdübel Gipsplattendübel Metall-Hohlraumdübel Kunststoff-Hohlraumdübel Gipsplattendübel gültigen Fassungen, Nachweisen durch Allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnisse. Technische Veränderungen von EN-Normen, Baustoffen und ihren Eigenschaften oder 14 gypsum4wood Technik & Verarbeitung 1/17 Lastenbefestigung für Rigips Wandkonstruktionen

15 5 Literaturhinweise DIN Nichttragende innere Trennwände Teil 1: Anforderungen, Nachweise DIN Deutsches Institut für Normung e.v. DIN Gipsplatten im Hochbau Verarbeitung DIN Deutsches Institut für Normung e.v. DIN Zubehör für die Verarbeitung von Gipsplatten Profile aus Stahlblech DIN Deutsches Institut für Normung e.v. DIN Zubehör für die Verarbeitung von Gipsplatten Schnellbauschrauben, Klammern und Nägel DIN Deutsches Institut für Normung e.v. DIN Montagewände aus Gipskartonplatten Ausführung von Metallständerwänden DIN Deutsches Institut für Normung e.v. DIN EN Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauten Teil 1-1: Allgemeines: Allgemeine Regeln und Regeln für den Hochbau DIN Deutsches Institut für Normung e.v. DIN EN /NA Nationaler Anhang National festgelegte Parameter Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauten Teil 1-1: Allgemeines: Allgemeine Regeln und Regeln für den Hochbau DIN Deutsches Institut für Normung e.v. SIA Grundlagen der Projektierung von Tragwerken SIA Schweizerischer Ingenieur und Architektenverein gültigen Fassungen, Nachweisen durch allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnisse. Technische Veränderungen von EN-Normen, Baustoffen und ihren Eigenschaften oder gypsum4wood Technik & Verarbeitung 1/17 Lastenbefestigung an Rigips Wandkonstruktionen 15

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