Befestigungstechnik: Da der Dübel als Verbindungselement zwischen dem Bauteil und dem Befestigungsuntergrund dient, hat er eine elementare Funktion in Bezug auf die Gesamttragfähigkeit des geplanten Vorhabens. Unser Interviewpartner Andreas Cardinal ist Anwendungstechniker im technischen Support der Fischer-Deutschland-Vertriebs-GmbH und gibt wertvolle Hinweise für die Praxis und Hintergrundinformationen zu den Entwicklungen in seinem Unternehmen.
Welche spezifischen Anforderungen stellt der Metallbau an Befestigungstechniken?
Die verwendeten Dübel müssen auf die Konstruktion abgestimmt sein. Beispielsweise stellt sich die Frage, ob es Innengewindeanker sein sollen oder spezielle Systeme, wie WHG-konforme Verankerungen entsprechend dem Wasserhaushaltsgesetz bei Anlagen, die mit wassergefährdenden Stoffen arbeiten. Treten etwa dynamische Lasten auf, die berücksichtigt werden müssen? All diese Punkte haben direkten, elementaren Einfluss auf die einbaufähigen Systeme.
Bei sicherheitsrelevanten Anwendungen dürfen nur Dübel verwendet werden, deren Eignung durch die ETA (Europäisch Technische Bewertung) oder bauaufsichtliche Zulassung (abZ) nachgewiesen ist. Alternativ kann ihre Brauchbarkeit durch eine Zustimmung im Einzelfall (ZiE) geregelt werden. Fassadenelemente, Geländer, Stahltreppen, schwere Maschinen und Vordächer sind einige von vielen Anwendungsbeispielen im Metallbau, die zugelassene Systeme erfordern. Doch auch bei nicht sicherheitsrelevanten Anwendungen, wie der Befestigung von Briefkastenanlagen, sollten Verarbeiter geeignete Dübel verwenden, um dauerhafte Ergebnisse erzielen.
In welchen Fällen greifen Metallbauer auf herkömmliche Dübel zurück, und wann kommen speziellere Varianten zum Einsatz?
Im Regelfall werden die Dübel verwendet, die für normale Befestigungen im Portfolio des Metallbauers vorhanden sind. Dies wären zum Beispiel Bolzenanker, wie der „fischer FAZ II Plus“, oder auch für Innengewinde zum Beispiel Hochleistungsanker, wie der „fischer FH II-I“. Spezielle Varianten werden dann genommen, wenn besondere Einsatzbedingungen vorherrschen. Dies kann der Fall sein, wenn zum Beispiel Dynamik, Seismik oder Brandschutz eine Rolle spielen. Oder auch, wenn gewisse Anforderungen an Korrosion, zum Beispiel in Straßentunneln, gestellt werden.
Welche Belastungen müssen Dübel im Metallbau besonders standhalten, und welche Dübelarten sind hierfür geeignet?
Grundsätzlich werden Dübel auf Zug- und Querlasten oder auch auf Biegung belastet. Je nach Art der Belastung sind die einen oder anderen Systeme vorteilhafter. Zudem ist zu prüfen, ob besondere Belastungen, wie zum Beispiel Lasten aus Erdbeben, Lasten aus Dynamik oder Schocklasten, eine Rolle spielen. Es ist immer zu prüfen, ob die Dübel hierfür im jeweils erforderlichen Durchmesser zugelassen sind.
Die Belastungen, die auf die Dübel einwirken, ergeben sich grundsätzlich aus einer statischen Berechnung. Ein Austausch gegen andere Dübel sollte daher immer vom planenden Ingenieur überprüft werden.Dübel, die eine tragende (sicherheitsrelevante) Funktion haben, müssen in aller Regel über eine ETA oder eine nationale Zulassung verfügen. Da es immer wieder vorkommt, dass nicht alle Randbedingungen der Zulassung eingehalten werden können, ist zu prüfen, ob die Zulassung hierfür noch anwendbar ist, oder als Grundlage für eine ZiE dienen kann.
Gibt es Unterschiede in der Dübelauswahl je nach Art des Untergrundes (z.B. Beton, Mauerwerk, Gipskarton)?
Eine wesentliche Entscheidungsgrundlage für die richtige Auswahl der Dübel ist der vorhandene Untergrund. Neben Normalbeton und Mauerwerk, die in aller Regel den Befestigungsuntergrund ausmachen, kann auch in anderen Baustoffen verankert werden. Hierbei ist immer zu prüfen, ob das Befestigungsmittel für den Verankerungsgrund geeignet oder zugelassen ist. Weiterhin ist zu definieren, ob es für den vorhandenen Untergrund Ausnahmeregelungen gibt. Hier wäre zum Beispiel Faserbeton zu nennen oder auch FDE-Beton (Flüssigkeitsdichter Beton nach Eindringprüfung) für den Umgang mit wassergefährdeten Stoffen. Unser „Highbond-Anker fischer FHB dyn“ eignet sich etwa sowohl für statische und quasi-statische Lasten (M12 und M16, ETA-06/0171) als auch für den dynamisch beanspruchten Anwendungsfall (aBG) in Stahlfaserbeton. Mit dem „FIS EM Plus“ im Verbund mit Systemkomponenten bieten wir zudem eine WHG-konforme Befestigungslösung mit Bauartgenehmigung an.
Welche Dübeltypen sind am besten für die Befestigung schwerer Metallkonstruktionen geeignet?
Für die Befestigung schwerer Metallkonstruktionen sind in erster Linie chemische Systeme, wie unser „FIS EM Plus“ oder der „FIS SB“ für den Einbau im Beton, zu nennen. Auch werden, da leicht montierbar, gerne Stahlanker, wie zum Beispiel der „FAZ II Plus“, genommen. Im Mauerwerk ist in der Regel der Einsatz eines chemischen Systems unumgänglich. Hier wäre zum Beispiel unser „FIS V Plus“ zu nennen, der zudem auch in Beton zugelassen ist.
Für bestimmte Konstruktionen können auch Dübel, die eine Zulassung für die „Mehrfachbefestigung nichttragende Systeme“ haben, eingesetzt werden. Hier wird die Last im Falle des Versagens eines Befestigungspunktes auf mindestens zwei benachbarte Befestigungspunkte übertragen. Ein solcher Dübel wäre zum Beispiel unser Nagelanker „FNA II“. Die Einsatzgebiete umfassen beispielsweise abgehängte Decken oder aber auch die Anwendung in Straßentunneln für die Befestigung von Brandschutzplatten.
Was sind die häufigsten Fehler bei der Auswahl und Anwendung von Dübeln im Metallbau?
Die häufigsten Fehler bei der Auswahl und Anwendung von Dübeln beruhen auf der Unkenntnis des vorhandenen Verankerungsgrundes. Während bei Neubauten in aller Regel schnell erfahrbar ist, um was für einen Baugrund es sich handelt, ist bei Bestandsbauten oftmals schwer festzustellen, was genau an Materialien verbaut wurde. Hier sollte immer im Vorfeld versucht werden, so viel wie möglich an Informationen einzuholen. Eine Anpassung einer Anschlusskonstruktion, die für einen Beton der Güte C25/30 ausgelegt wurde, für einen Beton der Güte B15 umzuplanen, ist oftmals nur mit großem Aufwand oder auch gar nicht möglich. Weiterhin werden die Umweltbedingungen oftmals falsch eingeschätzt. Galvanisch verzinkte Dübel im Außenbereich sind leider immer noch zu finden. Auch in Tunneln ist oftmals der Einsatz von hochkorrosionsbeständigen Stählen, teilweise genau über ihre Werkstoffnummer definiert, erforderlich.
Auch bezüglich des Brandschutzes werden oft Dübel verwendet, die für den geforderten Einsatzzweck nicht geeignet sind. Gerade Mauerwerk ist hier sehr problematisch, da die Prüfungen, wenn überhaupt vorhanden, nur für spezielle Steine durchgeführt wurden. Eine Übertragung vom Brandschutzeigenschaften von einem auf den anderen Stein sind immer im Vorfeld mit dem Sachverständigen abzuklären. Auch bedeutet eine spezielle Brandschutzprüfung nach ETK (Einheitstemperaturkurve) nicht automatisch, dass dieser Dübel zum Beispiel im Tunnel eingesetzt werden darf. Hier gelten teilweise deutlich höhere Anforderungen, die durch spezielle Prüfungen nachgewiesen werden müssen.
Wie wichtig ist die Einhaltung von Normen und Sicherheitsstandards bei der Verwendung von Dübeln im Metallbau?
Grundsätzlich sind tragende Bauteile, und hierzu zählen auch Dübel, so auszuführen, dass die geforderten Sicherheiten gewährleistet sind. Aus diesem Grund sollten prinzipiell für solche Anschlüsse nur Dübel genommen werden, die diesen Kriterien genügen. Die Verantwortung, dass die verwendeten Befestigungssysteme alle erforderlichen Randbedingungen einhalten, obliegt dem Planer. In dem Bewertungssystem kann nicht zwingend davon ausgegangen werden, dass alle Leistungsparameter auch geprüft wurden. Hier ist immer ein Abgleich zwischen dem Inhalt der Zulassung/Bewertung und den geforderten Nachweisen erforderlich.
Welche Innovationen oder Trends sehen Sie derzeit im Bereich der Befestigungstechnik, die für Metallbauer relevant sind?
Da in vielen Bereichen die Leistungsfähigkeit der Systeme bereits zu einem großen Teil ausgeschöpft ist, liegt zukünftig meines Erachtens ein Hauptaugenmerk auf einer möglichst einfachen Montage und auch Demontage. Auch das Thema Nachhaltigkeit wird eine größere Rolle spielen. Im Bereich chemischer Systeme wird der Trend sicherlich dahin gehen, dass eine Kennzeichnungspflicht entfällt. Dies ist uns bereits gelungen: Unser System „FIS V Zero“ ist gemäß EU-Chemikalienverordnung CLP kennzeichnungsfrei. Damit schont das Produkt die Umwelt und schützt die Gesundheit der Verarbeiter und Gebäudenutzer.
Können Sie praktische Tipps geben, wie man die Lebensdauer und Stabilität von Verbindungen im Metallbau durch die richtige Dübelwahl verlängern kann?
Die Lebensdauer und die Stabilität von Verbindungen im Metallbau sind eng verknüpft mit der richtigen Auswahl und Dimensionierung der Dübel. Die richtige Wahl des Werkstoffs bezüglich Korrosion, die Eignung für Lasten aus Dynamik oder Seismik spielen hier mit hinein. Bei der Wahl der Dübel ist auch darauf zu achten, dass diese praktisch zu setzen sind. Oftmals werden die Ankerplatten optimiert und dadurch auch die Lage der Dübel darauf bestimmt. Was leider oft nicht berücksichtigt wird, ist, dass die Bohrungen vor Ort ebenfalls eine wichtige Rolle spielen. Dübelanordnungen, die zu nahe an Profilen oder anderen Hindernissen liegen, können oftmals nicht mehr ordnungsgemäß hergestellt werden (senkrecht zur Oberfläche). Dies kann im Extremfall die Gültigkeit der Zulassung beeinträchtigen, zumindest aber stimmen die Rechenansätze nicht mehr zwingend mit den tatsächlichen Gegebenheiten überein (schiefe Dübelstellung).
Oftmals bleiben auch bei der Planung nichttragende Zwischenschichten unberücksichtigt, was dann vor Ort dazu führen kann, dass die erforderlichen Verankerungstiefen nicht mehr erreicht werden können. Zudem werden dadurch auch die Einflüsse aus Biegung nicht berücksichtigt. Dies kann bedeuten, dass die Dübel stark überlastet werden. lm Extremfall kann dies zu einem Versagen der Verbindung führen.
Zusammenfassend ist zu sagen, dass bereits bei der Planung und der Berechnung der Dübel alle möglichen Einflüsse, die baustellentypisch sind, mitberücksichtigt werden müssen. Weiterhin kann es sein, dass aus Vorgaben, wie der Ausführung der Bodenplatte als WHG-geeignete Fläche, nur noch ganz bestimmte Systeme einsetzbar sind. Auch kann die erforderliche Bohrtiefe bei manchen Systemen etwa durch Bauteildicken oder auch aufgrund von eingelegten Rohrleitungen, zum Beispiel für die Betonkernaktivierung, beschränkt werden.