Befestigungstechnik: Die Verankerung in unbekannten oder nicht geregelten Untergründen kann für den Metallbauer riskant sein, weil er deren Tragfähigkeit nicht kennt. Trotzdem gibt es Möglichkeiten, sicher zu verankern.
Stahlbeton ist ein sehr gut geregelter und normierter Baustoff mit hervorragender Tragfähigkeit. Dahingegen ist Mauerwerk oftmals weder geregelt noch eindeutig am jeweiligen Bauvorhaben zu identifizieren. Insbesondere bei Sanierungen älterer Häuser bereiten Verankerungen häufig Schwierigkeiten. Denn es liegen für gewöhnlich keine ausreichenden Informationen über die Art und insbesondere die Festigkeit und Tragfähigkeit vor. Das gilt insbesondere dann, wenn es sich um schwierige Verankerungsgründe wie Hochlochziegel mit sehr dünnen Stegen, Leichtbetonhohlblocksteine oder Porenbeton handelt. Schon seit vielen Jahren hilft man sich damit, Erkundungsbohrungen und Zugversuche auf den Baustellen durchzuführen. Dadurch lässt sich die Tragfähigkeit an Ort und Stelle ermitteln. Seit 2013 ist diese Vorgehensweise nun auch offiziell geregelt: Die Europäischen Technischen Bewertungen (ETA) für Verbundankersysteme in Verbindung mit der ETAG 029 Anhang B (Durchführung von Baustellenversuchen) beschreiben erstmals eine einheitliche Vorgehensweise. Inzwischen wurde die ETAG 029 Anhang B in Deutschland durch die „Technische Regel Durchführung und Auswertung von Versuchen am Bau für Injektionssysteme im Mauerwerk mit ETA nach ETAG 029 bzw. nach EAD 330076-00-0604“ vom Dezember 2016 ersetzt. Die ETAG 029 C wurde durch die Bemessungsvorschrift TR 054 vom April 2016 ersetzt. Die TR 054 ist jedoch noch nicht bauaufsichtlich eingeführt.
Führen Sie den Nachweis
Es gibt inzwischen zugelassene Systeme dafür. So bietet die Unternehmensgruppe Fischer mit einer sehr umfangreichen Zulassung (ETA-10/0383) des Injektionssystems Hochleistungsmörtel FIS V eine solide Datenbasis für eine zulassungskonforme Verankerung in fast vierzig verschiedenen Mauerwerkssteinen. Ist einer dieser Steine beim zu beurteilenden Bauvorhaben vorhanden, dann kann ein Nachweis geführt werden. Dies umfasst sowohl die Bemessung von Dübelgruppen, als auch von Einzeldübeln. Dies bedeutet, dass bereits mit einem einzelnen Anker eine sicherheitsrelevante Last abgetragen werden darf. Unter den fast vierzig verschiedenen Steinen sind verschiedene Mauerziegel (Mz; Vollsteine aus Ton), Kalksandvollsteine und -Blöcke (KS und KSL), etwa zwanzig verschiedene Hochlochziegel mit oder ohne Füllung (HLz; LLz), Hohlblöcke aus Leichtbeton (Hbl), Vollblöcke aus Leichtbeton (Vbl) sowie Porenbeton (PP beziehungsweise AAC) enthalten. Die Bemessung in Mauerwerk kann mit dem kostenlosen Bemessungsprogramm C-FIX innerhalb der Softwarefamilie Fixperience erfolgen.
Die charakteristischen Tragfähigkeiten in der ETA gelten bei Vollsteinen und in Porenbeton auch für größere Formate, Druckfestigkeiten oder Rohdichten der Steine. Ausnahmen bilden Hohl- oder Lochsteine, bei denen zusätzlich auch noch die Größe und die Anordnung der Löcher eingehalten werden müssen.
Lassen Sie die Tragfähigkeit bestimmen
Für die Fälle, in welchen der vorhandene Verankerungsgrund nicht in der ETA geregelt oder nicht weiter definierbar ist, oder wenn die oben genannten Anforderungen nicht erfüllt werden, gibt es weitere Lösungen. So bietet Fischer seinen Kunden die Möglichkeit, die Tragfähigkeit im Mauerwerk durch Zugversuche am jeweiligen Objekt zu ermitteln.
Grundsätzlich sind drei verschiedene Arten an Versuchen denkbar:
- a) Auszugsversuche,
- b) Probebelastungen und
- c) Abnahmeversuche.
Damit eine zulassungskonforme Auswertung der Baustellenversuche nach der Technischen Regel möglich ist, muss in der ETA des Injektionsankersystems ein Referenz-Stein aus dem gleichen Baustoff und mit der gleichen Struktur enthalten sein. Außerdem gelten bei Lochsteinen noch zusätzliche Bedingungen: Ein Referenz-Stein in der ETA muss ein vergleichbares Lochbild sowie eine gleichartige eventuelle vorhandene Füllung aufweisen. Auch die Setzrichtung in einem Lochstein muss der im Referenz-Stein der Europäischen Technischen Bewertung entsprechen. Mit der sehr umfangreichen ETA des Injektionsankersystems Hochleistungsmörtel FIS V und den vielen verschiedenen darin geregelten Steinarten ermöglicht Fischer sehr viele Auswertungen mit Referenz-Steinen nach Zulassung. Davon ausgenommen sind bislang Verankerungen in Natursteinen (zum Beispiel Natursandstein, Granit). Dies liegt daran, dass diese Baustoffe im Rahmen einer Zulassung nicht geregelt werden können. Gleiches gilt auch für Bruchsteinmauerwerk. Möglich sind bei diesen Verankerungsgründen nur Auswertungen in Anlehnung an die geltenden Vorschriften für geregeltes Mauerwerk und die Zulassung. Diese müssen dann vom verantwortlichen Ingenieur geprüft und freigegeben werden. Hier die Vor- und Nachteile der drei verschiedenen Möglichkeiten:
- a) Auszugsversuche
Diese Art der Versuche empfiehlt sich insbesondere dann, wenn die maximale Tragfähigkeit der Verankerung ermittelt werden soll. Es müssen mindestens fünf Auszugsversuche pro Verankerungsgrund durchgeführt werden. Ist die Streuung der Ergebnisse groß, sollten 15 Versuche durchgeführt werden. Ansonsten sind sehr kleine Werte für die Tragfähigkeit zu erwarten. Der Nachteil dieses Verfahrens ist die Schädigung des Mauerwerks, da die Anker bis zum Bruch gezogen werden müssen. Außerdem dürfen in logischer Konsequenz diese Anker auch nicht für die spätere Verankerung eingesetzt werden.
- b) Probebelastungen
Dabei sind mindestens 15 Versuche durchzuführen. Diese werden nicht bis zum Bruch, sondern bis zu einem zuvor rechnerisch ermittelten Wert durchgeführt, welcher aus der später abzutragenden Last und dem Referenz-Stein der ETA resultiert. Die später ansetzbare Tragfähigkeit ist meist etwas geringer als bei den Auszugsversuchen. Denn in der Regel wird nicht bis zum Bruch gezogen. Deshalb wird der Untergrund meist auch nicht optisch beschädigt. Allerdings dürfen die verwendeten Anker ebenfalls nicht für die spätere Verankerung eingesetzt werden. Um ein Versagen bei der Probebelastung sicher zu verhindern, empfiehlt es sich, die Tragfähigkeit gegenüber dem Referenzwert aus der ETA auf etwa achtzig Prozent zu begrenzen.
- c) Abnahmeversuche
Bei diesem Verfahren ist zunächst mindestens ein Versuch bis zum Bruch zu führen – besser ist es aber, mindestens drei Bruchversuche durchzuführen. Diese Anker dürfen für den späteren Einsatz auch nicht verwendet werden. Aus dem Ergebnis der Zugversuche wird der Wert für die weiteren, eigentlichen Abnahmeversuche ermittelt. Auch dabei sind dann in der Regel 15 Versuche durchzuführen – es sei denn, alle Anker, die für die spätere Lastabtragung erforderlich sind, werden geprüft. Wenn insgesamt weniger als 15 Anker zum Einsatz kommen, bedeutet das möglicherweise eine deutliche Einsparung. Die Abnahmeversuche haben zudem einen deutlichen Vorteil gegenüber den anderen beiden Verfahren. Denn die geprüften Anker dürfen auch für die spätere Verankerung eingesetzt werden! Die ansetzbare Last auf die Verankerung ist aber die geringste unter den drei Prüfverfahren, da sichergestellt werden muss, dass die Verankerungen nicht vorgeschädigt werden. Je nach Baustoff ist eine Abminderung der Tragfähigkeit der Verankerung von etwa 25 bis fünfzig Prozent gegenüber den Ergebnissen aus Zugversuchen oder Probebelastungen zu erwarten.
Bei allen drei Versuchsarten wird ein Prüfprotokoll vom technischen Außendienst-Mitarbeiter erstellt. Dieses dokumentiert die Ergebnisse der Versuche.
Darüber hinaus erstellt Fischer eine statistische Auswertung für den verantwortlichen Tragwerksplaner, aus welcher die rechnerisch ansetzbare Last sowie die einzuhaltenden Randbedingungen hervorgehen. Die aus den Versuchen und der Auswertung resultierenden Lasten können nie höher sein als die Werte des jeweiligen Referenz-Steins in der ETA, da man für diese Steine aus umfangreichsten Versuchen auch Erkenntnisse beispielsweise über Langzeiteinflüsse hat, die ebenfalls zu berücksichtigen sind.
Das Lastniveau im Mauerwerk je Anker liegt etwa zwischen 1,5 Kilonewton charakteristischer Last (ohne Sicherheiten) bei Hochlochziegeln, Hohlblocksteinen oder Porenbeton in den ungünstigen Fällen und idealerweise beim Höchstwert von zwölf Kilonewton in Mauerziegeln (Vollziegeln) oder Kalksandvollsteinen. Dieser Wert kann und darf in keinem Fall überschritten werden! Unter Berücksichtigung aller Sicherheiten beträgt dann die zulässige Last etwa zwischen 0,4 und maximal 3,4 Kilonewton.
Da bei Zugversuchen nur Einzeldübel geprüft werden dürfen, kann keine Aussage zu den erforderlichen Rand- und Achsabständen getroffen werden. Nach ETAG 029 ist dann der Achsabstand beispielsweise in Vollsteinen gleich der dreifachen Verankerungstiefe anzusetzen – bei Lochsteinen ist der Mindestachsabstand gleich der Steinlänge beziehungsweise -höhe.
Fazit: Stimmen Sie sich rechtzeitig ab
Es empfiehlt sich immer, frühzeitig einen Tragwerksplaner einzubeziehen und gleichzeitig einen Hersteller von Befestigungstechnik wie Fischer um Rat zu fragen, um die richtige Ankerauswahl zu treffen, beziehungsweise das richtige Vorgehen festzulegen.