Metall- und Verbunddübel zur Verankerung von Stahl-Ankerplatten

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1 28 Metall- und Verbunddübel zur Verankerung von Stal-Ankerplatten Dipl.-Ing. David Hübel Metall- und Verbunddübel zur Verankerung von Stal-Ankerplatten Leistungsbescreibung des BauStatik-Moduls S708.de Stalbeton-Dübelverankerung Dübel sind ein gängiges Verbindungstel, um Stalbauteile an einem Betonbauteil zu verankern. Die Bemessung einer solcen Dübelverankerung erfolgt auf Grundlage der Leitlinie für die europäisce tecnisce Zulassung ETAG 001. Das Modul S708.de fürt den Nacweis einer Dübelverankerung einem einzelnen Dübel oder einer Dübelgruppe einer Ankerplatte. Die Dübel können erstellerübergreifend bemessen werden. Allgemeines Aufgrund der angebotenen Vielzal gibt es für Dübelverankerungen in der Regel merere möglice Dübeltypen von untersciedlicen Herstellern. Jeder Dübeltyp at wiederum eine eigene allgemeine bauaufsictlice Zulassung bzw. eine europäisce tecnisce Zulassung (ETA). Eine vergleicende Bemessung untersciedlicer Dübel war aufgrund der Anzal möglicer Dübeltypen jeweils untersciedlicen Zulassungen und individuellen Bemessungsprogrammen nur unter ser oem Aufwand möglic. Allerdings kommt es in der Praxis äufig vor, dass ein anderer Dübeltyp zur Anwendung kommen soll, als in der Statik nacgewiesen wurde. Mit dem vorliegenden Modul S708.de können erstmals passende Dübel versciedener Hersteller in einem Vorgang nacgewiesen werden. Da können sowol beim Aufstellen der Statik bereits merere Produkte benannt als auc bei Bedarf später ser einfac Alternativen anand des vorandenen Daten satzes ausgewiesen werden.

2 Metall- und Verbunddübel zur Verankerung von Stal-Ankerplatten 29 Keine Einspannung (α M = 1,0) muss angenommen werden, wenn sic das Anbauteil frei dreen kann (Bild 4a). Volle Einspannung (α M = 2,0) darf nur dann angenommen werden, wenn sic das Anbauteil nict dreen kann (Bild 4b). Die Anname keiner Einspannung liegt immer auf der siceren Seite. F F a) Keine Einspannung (α = 1) b) Volle Einspannung (α = 2) Bild 4. Einspanngrad des Dübels Material/Querscnitt Bild 1. Eingabe System System Das System wird durc die Auswal der Art der Ankerplatte sowie der äußeren Kanten des Betonbauteils definiert. Neben der Bemessung eines einzelnen Dübels one Ankerplatte kann eine bündig montierte Ankerplatte sowie eine Abstandsmontage gewält werden (Bild 2). Keine Ankerplatte Bündig montierte Ankerplatte Abstandsmontage Die Auswal des Materials und des Querscnitts erfolgt jeweils für das Betonbauteil, die Ankerplatte sowie die Dübel bzw. die Dübelanordnung (Bild 5). Es kann ausgewält werden, ob ein oder merere Dübel bemessen werden sollen. Bei der Auswal mererer Dübel können vergleicende erstellerübergreifende Bemessungen oder eine vergleicende Bemessung untersciedlicer Dübeltypen eines Herstellers durcgefürt werden. Die Bemessung merere Dübel erfolgt für eine identisce Grundform der Ankeranordnung bzw. für eine identisce Ankerplattenform. Wird bei den Dübelacs abständen der Ansatz der Mindestabstände" gewält, können sic je nac Dübelauswal merere untersciedlice Dübelanordnungen ergeben, welce im vollen Umfang in der Ausgabe dokumentiert werden. Bild 2. Art der Ankerplatte Bei einer Abstandsmontage muss zusätzlic zur Art der Abstandsmontage und zur Dicke der Zwiscenscict der Einspanngrad der Dübel gewält werden. Neben der Wal Keine-Einspannung oder Volle-Einspannung kann der Einspanngrad α M manuell vorgegeben werden (Bild 3). Ankerplatte nict tragender Ausgleicsscict zwiscen Ankerplatte und Untergrund Auf Abstand montierte Ankerplatte one Verspannung der Ankerplatte gegen den tragenden Untergrund Auf Abstand montierte Ankerplatte Verspannung der Ankerplatte gegen den tragenden Untergrund Bild 3. Art der Abstandsmontage Bild 5. Eingabe Material/Querscnitt

3 30 Metall- und Verbunddübel zur Verankerung von Stal-Ankerplatten Betonbauteil Das Betonbauteil wird durc die Auswal des Materials sowie der Höe des Bauteils definiert. Auswal Dübeltyp Die Auswal der Dübel erfolgt aus den programmseitig interlegten Dübeln in entsprecenden Auswaldialogen. Die Bemessung kann walweise für einen zu wälenden Dübeltyp oder merere versciede Dübeltypen ggf. untersciedlicer Hersteller oder Materialien erfolgen. Neben der Wal, ob ein Dübel oder merere Dübel bemessen werden sollen, muss der Grundtyp der Dübel gewält werden. Zur Auswal steen ierbei Metalldübel und Verbunddübel. Metalldübel Bei der Auswal eines Metalldübels ist die Art des Dübels, das Material sowie der Hersteller eindeutig festzulegen. Der Ankertyp, der Durcmesser sowie die Verankerungstiefe können automatisc vom Programm festgelegt oder manuell gewält werden (Bild 6). Metalldübel werden in Bolzen anker, Betonscrauben und Hinter scnittanker unterteilt. Insgesamt steen 14 versciedene Metalldübel der Firmen fiscer, Hilti und Würt zur Auswal, die in Kombination Durcmesser und Verankerungstiefe 629 versciedene möglice Metalldübel ergeben. Verbundanker Neben Metalldübeln können Verbunddübel gewält werden. Die Auswal eines Verbunddübels erfolgt analog zum Metalldübel Hilfe eines Auswaldialogs. Ein Verbunddübel bestet immer aus der Verbindung eines Ankertyps einem Mörteltyp. Neben der Wal des Ankertyps muss bei einem Verbunddübel zusätzlic der Mörteltyp gewält werden (Bild 7). Zur Auswal steen Verbunddübel der Firmen fiscer, Hilti und Würt den jeweils zulässigen Kombinationen aus Ankertyp und Mörteltyp. Dabei sind 11 Mörtel- und 8 Ankertypen wälbar. Aufgrund der in den jeweiligen Stammdaten interlegten zulässigen Durcmesser sowie Verankerungstiefen ergeben sic ieraus 680 mög lice Ver bund dübel. Bemessung Dübeltyp Neben der Bemessung eines Dübeltypes können merere Dübeltypen ggf. untersciedlicen Materialien und/oder versciedenen Herstellern untersuct werden. Analog zur Bemessung eines Dübels können merere Dübeltypen Hilfe der Auswaldialoge ausgewält werden. Eine vergleicende Bemessung eines Dübeltyps untersciedlicer Hersteller ist so einer Statik-Position möglic. Ebenso können untersciedlice Dübeltypen eines Herstellers vergleicend bemessen werden. Bild 6. Auswaldialog Metalldübel Bild 7. Auswaldialog Verbunddübel

4 Metall- und Verbunddübel zur Verankerung von Stal-Ankerplatten 31 Ankeranordnung Die Festlegung der Ankeranordnung erfolgt durc die Wal der Anordnung (Reien oder kreisförmig) und einem zur Wal der Anordnung passenden Dübel-Muster (Bild 8). Unter Beactung der gewälten Ankeranordnung können Dübelacsabstände definiert werden oder die in den Stammdaten der Dübel interlegten Mindestabstände angesetzt werden. Alle Dübel einer Dübelgruppe können in Langlöcern angeordnet werden. Die Ankeranordnung kann einer Exzentrizität gegenüber dem Scwerpunkt des angesclossenen Profils verseen werden. Ankerplatte Die Ankerplatte der Dübelverankerung kann aus vordefinierten Grundformen (Bild 10) gewält oder durc Vorgabe einer polygonal berandeten Platte definiert werden. Bei der Auswal einer vordefinierten Ankerplattengrundform kann eine Exzentrizität zum Scwerpunkt des angesclossenen Profils sowie eine Verdreung der Ankerplatte vorgegeben werden. in Reien 2 Anker orizontal 2 Anker vertikal 3 Anker orizontal b b b 3 Anker vertikal 4 Anker 6 Anker orizontal y x b Bild 10. Ankerplattenformen 6 Anker vertikal 8 Anker 9 Anker kreisförmig 3 Anker 6 Anker 8 Anker Angesclossene Profile Die Ankerplatte kann einem angesclossenen Profil verseen werden. Die Auswal des Profils kann über die Profilreien oder durc Vorgabe eines symmetriscen Scweißprofils erfolgen (Bild 11). Das ausgewälte Profil wird in der Ausgabe dokumentiert. Zusätzlic erfolgt eine geometrisce Kontrolle des gewälten Profiltyps in Bezug auf die Stalplatte (Größe und Lage) sowie die Dübelanordnung. Bild 8. Dübelanordnung Pos. S708.de Stalbeton-Dübelansc uss System M 1:5 Dübel Alternative 1-3 Stalbeton Dübelverankerung z y Bild 11. Auswaldialog Profiltyp Belastungen Die Vorgabe der Belastungen erfolgt abängig vom Positionstyp als Auflagerlasten oder als Ankerlasten (Bild 12). Abmessungen Abmessungen Mat./Querscnitt Nr. Dübel Durcmesser ef Material [mm] [mm] 1 fiscer Bolzenanker FAZ II gvz 2 Hilti Bolzenanker HST gvz 3 Würt Bolzenanker W-FAZ/S gvz Bauteil Material Querscnitt α [mm] [ ] Stütze - HEA Ankerplatte - b/l/t = 250/250/10 0 Betonbauteil C 25/30 = 250 Mx a) b) Mz My Ankerplatte nict gegen Untergrund verspannt g = 15 mm Einspanngrad αm = 1.0 mb-viewer Version Copyrigt mb AEC Software GmbH Ankeranordnung Dübel Alternative 1-3 Anker Nr. y z Form [mm] [mm] df df df df df df Bild 9. Ausgabe System - Bemessung mererer Dübeltypen Bauteilkanten Bild 12. Positionstypen a) Lasteingabe Auflagerlasten b) Lasteingabe Ankerlasten

5 32 Metall- und Verbunddübel zur Verankerung von Stal-Ankerplatten BauStatik 2018 Die Dokument-orientierte Statik Täglic 1000-fac im Einsatz beweist die BauStatik ire Praxistauglickeit. Sie ist seit Jaren Trend setter innovativen Leistungsmerkmalen wie der Dokumentorientierten Statik, der Last übername Korrekturverfolgung, der Vorlagen tecnik, Alternativpositionen, Nactrags-/Austauscseiten usw. Dies sind nur einige der Details, die man im Ingenieur alltag nict mer missen möcte. Die BauStatik ist ein Bestandteil der mb WorkSuite. Die mb WorkSuite umfasst Software aus dem gesamten AEC-Bereic: Arcitecture. Engineering. Construction. Die Standard-Pakete Mit der Dokument-orientierten Statik bietet mb eine umfangreice, leistungsfäige Lösung für die Positionsstatik an. Jedes der über 200 BauStatik-Module kann einzeln oder in Paketen erworben und eingesetzt werden. Für eine Grundausstattung BauStatik-Modulen aben sic drei Standard-Pakete etabliert, die indivi duell ergänzt werden können. BauStatik compact 2018 Das Einsteigerpaket Diese preisgünstige Variante beinaltet 20 BauStatik- Modulen die notwendigen Komponenten für statisce Berecnungen in kleinen und tleren Ingenieurbüros. Paketinalt siee 990,- EUR BauStatik classic 2018 Das klassisce Paket Dieses Paket entält über 50 BauStatik-Module. Mit diesen zusätzlicen Modulen können auc größere Bauvoraben effektiv berecnet werden. Paketinalt siee ,- EUR BauStatik comfort 2018 Das Komfort-Paket Mit diesem Paket steen mer als 80 BauStatik-Module zur statiscen Berecnung in den Bereicen Beton-/Stalbeton-, Holz-, Stal-, Mauerwerks- und Grundbau zur Verfügung. Paketinalt siee ,- EUR mb AEC Software GmbH. Alle Preise zzgl. Versand kosten und ges. MwSt. Für Einzelplatz lizenz Hardlock je Arbeitsplatz erforderlic (95,- EUR). Folgelizenz-/Netzwerkbedingungen auf Anfrage. Es gelten unsere Allg. Gescäfts bedingungen. Änderungen & Irrtümer vorbealten. Unterstützte Betriebs systeme: Windows 7 (64), Windows 8 (64), Windows 10 (64) Stand: April 2018 mb AEC Software GmbH Europaallee Kaiserslautern Tel Fax info@mbaec.de

6 Metall- und Verbunddübel zur Verankerung von Stal-Ankerplatten 33 Bild 13. Eingabe Belastungen-Auflagerlasten Belastungen Belastungen auf das System Auflagerlasten Komm. Mx My Mz [kn] [kn] [kn] [knm] [knm] [knm] Einw. Gk Einw. Qk.N Bem.-scnittgrößen Bemessungsauflagerlasten Ek,d,d,d Mx,d My,d Mz,d [kn] [kn] [kn] [knm] [knm] [knm] Ankerkräfte Resultierende Ankerkräfte Dübel Alternative 1-3 Anker Ek Nx,d Ek Vy,d Vz,d Vd [kn] [kn] [kn] [kn] Bild 14. Ausgabe Belastungen-Auflagerlasten resultierenden Ankerkräften Bild 15. Eingabe Ankerlasten Nacweise (GZT) Zugbeansprucung Nacweise im Grenzzustand der Tragfäigkeit nac ETAG 001, Anang C Nacweise der Tragfäigkeit bei Zugbeansprucung nac ETAG 001, Anang C Nacweis Anker Ek NRd NSd η [-] [-] [kn] [kn] [-] Dübel Alternative 1 Stalversagen Betonausbruc 1,2,3, Spalten 1,2,3, Dübel Alternative 2 Stalversagen Betonausbruc 1,2,3, Spalten 1,2,3, Dübel Alternative 3 Stalversagen Herauszieen Betonausbruc 3, Spalten n. Ok. Bild 16. Ausgabe Nacweise one Zwiscenwerte Lasteingabe Auflagerlasten Bei der Vorgabe der Belastungen als Auflagerlasten erfolgt der Lastangriff im Scwerpunkt des angesclossenen Profils. Neben Zug- und Querkräften können ierbei auc Momente vorgegeben werden. Die resultierenden Ankerkräfte infolge der vorgegebenen Belastung werden unter Beactung der Ankeranordnung sowie möglicer Exzentrizität der Dübelgruppe gegenüber dem angesclossenen Profil programmintern ertelt (Bild 13 und Bild 14). Lasteingabe Ankerlasten Die Vorgabe der Belastungen als Ankerlasten erfolgt je Anker. Es können ausscließlic Zug- und Querkräfte vorgegeben werden (Bild 15). Nacweise Die Europäisc Tecniscen Zulassungen (ETA) der Dübel entalten nur die carakteristiscen Kennwerte der einzelnen zugelassenen Dübel. Die Bemessung von Metalldübeln erfolgt auf Grundlage der Leitlinie für die europäisc tecnisce Zulassung für Metalldübel zur Verankerung im Beton Anang C: Bemessungsverfaren für Verankerungen der Europäiscen Organisation für Tecnisce Bewertung (European Organisation for Tec nical Assessment EOTA). Die Bemessung von Verbunddübeln erfolgt gemäß dem Tecniscen Report für Bemessungsverfaren von Verbunddübeln TR029. Das Bemessungsverfaren für Verbunddübel basiert auf dem Bemessungsverfaren für Metalldübel. Notwendige Anpassungen des Bemessungsverfarens sind im Tecniscen Report TR029 zusammengefasst. Die betracteten Dübel werden Ansatz der resultierenden Ankerlasten insictlic einer Zugbelastung und einer Querbelastung im Grenzzustand der Tragfäigkeit nacgewiesen. Nacweise der Tragfäigkeit bei Zugbeansprucung Die angreifenden Lasten und Biegemomente werden auf je Dübel wirkende Zuglasten verteilt.

7 34 Metall- und Verbunddübel zur Verankerung von Stal-Ankerplatten Die in Tabelle 1 aufgefürten Nacweise werden unter Beactung der maßgebenderen Lastsituationen bei Zugbeansprucungen für Einzeldübel oder die Dübelgruppe gefürt. Die Tragfäigkeiten bei Zugbeansprucung ergeben sic infolge von Einflussfaktoren, welce die Randbedingungen der Dübelgruppe wie Rand- und Acsabstände berücksictigen. Der geometrisce Einfluss von Acs- und Randabständen auf den carakteristiscen Widerstand wird durc den Wert A c,n /A c,n 0 berücksictigt. Dabei ist A c,n 0 der Bezugswert der projizierten Fläce (Bild 17a und b). A c,n bildet die wirk lice projizierte Fläce, begrenzt durc sic überscneidende Beton ausbrucskörper benacbarter Befestigungselemente sowie durc Ränder des Betonbauteils (Bild 17c und d). a) s cr,n b) 0 A c,n Betonausbrucskörper A c,n c 1 s 1 ef 0,5 s cr,n scr,n 0,5 s cr,n 0,5 s cr,n c 2 s 2 0,5 s cr,n 1,5 c1 c) d) Bild 17. Betonausbrucskörper und Fläce a) A c,n 0 b) A c,v 0 c) Beispiel für A c,n d) Beispiel für A c,v Einflussfaktor Spannungszustand, =0,7+0,3 1, c c cr c 1 1,5 c 1 1,5 c 1 0 A c,n = (2 1,5 c 1 ) 1,5 c 1 = 4,5 c 1 c 1 A c,v 1,5 c 1 s 2 c 2 Randabstand carakteristiscer Randabstand zur Sicerstellung des carakteristiscen Widerstandes Einflussfaktor Scalenabplatzfaktor, = 0, ef wirksame Verankerungstiefe Einflussfaktor Dübelgruppe 1, = 1 1+2, e N s cr Exzentrizität der resultierenden Zugkraft carakteristiscer Acsabstand zur Sicerstellung des carakteristiscen Widerstandes V V c 1 Nacweis der Tragfäigkeit bei Querbeansprucung Die in Tabelle 2 aufgefürten Nacweise werden unter Beactung der maßgebenderen Lastsituationen bei Querbeansprucung für Einzeldübel oder die Dübelgruppe gefürt. Die Verteilung der Querlasten ängt von der Versagensart ab. Der Nacweis Stalversagen und Betonausbruc auf lastabgewandter Seite (Pyrout) wird der resultierenden Querlast gefürt, welce der Anname, dass alle Dübel Querlasten aufnemen, ertelt wurde. Einflussfaktor Spannungszustand, =0,7+0,3 1 1,5 c 1 Randabstand in Rictung 1 c 2 Randabstand in Rictung 2 Einflussfaktor Querwiderstand, = 1,5 1 Dicke Betonbauteil Einflussfaktor Lastwinkel, = 1 α V + 2,5 1 Winkel zwiscen Last und Rictung senkrect zur freien Bauteilkante Einflussfaktor Bewerung Ψ re,v =1,0 Verankerung im nict gerissenen Beton und Verankerung im gerissenen Beton one Rand oder Aufängebewerung Ψ re,v =1,2 Verankerung im gerissenen Beton gerader Randbewerung ( ᴓ12 mm) Ψ re,v =1,4 Verankerung im gerissenen Beton Rand- und engmasciger Aufängebewerung (a ᴓ12 mm) Beim Nacweis des Versagens der Betonkante (Betonkantenbruc) werden nur die ungünstigsten Dübel zur Aufname von Querlasten rectwinklig zum Rand berücksictigt. Querlasten, die parallel zum Rand wirken, werden von allen Dübeln aufgenommen (Bild 18). V V = V Sd cos α v α v V Sd V H = V Sd sin α v N. zu berücksictigende Last Zu berücksictigende Last V V /2 V H /4 Rand Bild 18. Beispiel für die Ertlung von Querlasten für den Nacweis Beton kantenbruc ([1] Bild 4.7)

8 Metall- und Verbunddübel zur Verankerung von Stal-Ankerplatten 35 Einzeldübel Stalversagen N Sd <N Rk,s /γ Ms N Sd <N Rk,s /γ Ms Herauszieen N Sd <N Rk,p /γ Mp N Sd <N Rk,p /γ Mp Dübelgruppe Höcstbeanspructer Dübelgruppe Dübel Betonbruc N Sd <N Rk,c /γ Mc N Sd g <N Rk,c /γ Mc Kombiniertes Versagen Heraus zieen und Betonbruc N Sd <N Rk,p /γ Mc N Sd g <N Rk,c /M c Spalten N Sd <N Rk,sp /γ Msp N Sd g <N Rk,sp /γ Msp Tabelle 1. Nacweise bei Zugbeansprucung Stalversagen, Querlast one Hebelarm Stalversagen, Querlast Hebelarm Betonausbruc auf der lastabgewandten Seite Betonkantenbruc Einzeldübel N Sd <N Rk,s /γ Ms N Sd <N Rk,p /γ Mp N Sd <N Rk,c /γ Mc N Sd <N Rk,sp /γ Msp Dübelgruppe Höcstbeanspructer Dübelgruppe Dübel N Sd <N Rk,s /γ Ms N Sd <N Rk,p /γ Mp Tabelle 2. Nacweise bei Querbeansprucung N Sdg <N Rk,c /γ Mc N Sdg <N Rk,sp /γ Msp Analog zu den Nacweisen bei Zugbeansprucung werden die Tragfäigkeiten bei Querbeansprucung unter Beactung der Randbedingungen und den resultierenden Einflussfaktoren und Betonausbrucskörper ertelt (Bild 17b und Bild 17d). Eine wirtscaftlice Wal eines für den Anwendungsfall passenden Dübels kann so erstellerübergreifend one untersciedlice Bemessungsprogramme erfolgen. Dipl.-Ing. David Hübel mb AEC Software GmbH mb-news@mbaec.de Literatur [1] ETAG 001: Leitlinie für die europäisce tecnisce Zulassung für Metalldübel zur Verankerung im Beton. [2] Anang C: Bemessungsverfaren für Verankerungen. Ausgabe [3] EOTA Tecnical Report: TR 029 Bemessung von Verbunddübeln. Ausgabe Juni 2007, geändert September Preise und Angebote Bild 19. Eingabe Nacweise Ausgabe Es wird eine vollständige, übersictlice und prüffäige Ausgabe der Bemessung zur Verfügung gestellt. Der Ausgabeumfang kann in gewonter Weise gesteuert werden. S708.de Stalbeton-Dübelverankerung EC 2, DIN EN Leistungsbescreibung siee nebensteenden Facartikel BauStatik 5er-Paket besteend aus 5 BauStatik-Modulen deutscer Norm nac Wal* 390, EUR 990, EUR Die Nacweise können falls gewünsct detailliert Zwiscenwerten oder übersictlic ausscließlic maßgebenden Einwirkungen und Widerständen ausgegeben werden. Mit der Option merere Dübel zu bemessen, erält der Anwender in einer Position für einen bestimmten Anwendungsfall merere Bemessungen. Die Nacweise werden ierbei getrennt für jeden Dübel dokumentiert. BauStatik 10er-Paket besteend aus 10 BauStatik-Modulen deutscer Norm nac Wal* * ausgenommen S012, S018, S030, S928, S141.de, S261.de, S410.de, S411.de, S414.de, S630.de, S853.de 1.690, EUR Es gelten unsere Allgemeinen Gescäftsbedingungen. Änderungen und Irrtümer vorbealten. Alle Preise zzgl. Versand kosten und MwSt. Hardlock für Einzelplatzlizenz je Arbeits platz er forderlic (95,- EUR). Folge lizenz-/netzwerkbedingungen auf Anfrage. Stand: Mai 2018 Unterstützte Betriebssysteme: Windows 7 (64) / Windows 8 (64) / Windows 10 (64) Preisliste: