Fachthema

Prof Dr.-Ing. Jan Hofmann, stellvertretender Direktor MPA Universität Stuttgart

Abb. 1: Typische Anwendungen für Verankerungen mit Direktmontage: Fixierung leichter Trennwände und Versorgungsleitungen sowie Fixierung von Elektroleitungen

Das Verankern von kleineren Lasten kann sehr schnell und effektiv mit der Direktmontage erfolgen. Die Anwendungen hierbei sind sehr vielfältig und reichen von der reinen temporären Fixierung bis hin zur dauerhaften Befestigung von z.B. abgehängten Decken. Grundsätzlich eignet sich die Direktmontage für Befestigungen in unterschiedlichen Untergründen, wie z.B. Beton, Mauerwerk oder Stahl. Die Zuverlässigkeit einer Verankerung mit Direktmontage hängt dabei sehr stark vom Untergrund ab. Um für die Anwendung zuverlässige Angaben zur Tragfähigkeit machen zu können, wurden unterschiedliche Direktmontagesysteme der Firma Würth am Institut für Werkstoffe im Bauwesen untersucht.

Für die Montage kommen grundsätzlich zwei unterschiedliche Typen von Geräte zum Einsatz. Die untersuchten Setzgeräte DIGA CS-2 Power und BST MA-75 sind ein Gas- und Pulverbetriebenes Setzgerät für unterschiedliche Bolzenschubnägel. Die zugehörigen Nägel können ohne Vorbohrung in den Beton eingetrieben werden und werden durch Versinterung und mechanischen Formschluss im Beton verankert. Je nach System und Bolzenschubnagel ist eine Anwendung auch in gerissenem Beton möglich.

Die in den Versuchen untersuchten Nägel sind in unterschiedlichen Längen verfügbar. Die Länge der Nägel ergibt sich dabei aus der gewählten Anbauteildicke oder dem zu befestigenden Anbauteil. Der Durchmesser der Nägel für die Direktmontage ohne Vorbohren im Beton beträgt zwischen 3,0mm und 4,0mm.

Tabelle 1: Zusammenfassung der untersuchten Nägel und durchgeführten Versuche zur Ableitung der Tragfähigkeit.

In Tabelle 2 sind die Verankerungstiefen zusammengefasst, die für die unterschiedlichen Nägel in den Versuchen gemessenen wurden. Die Eindringtiefe und die dadurch vorhandene Verankerungstiefe hängt vom Nageltyp, aber auch der Munitionsstärke und der Betondruckfestigkeit, ab. Dabei kann generell festgestellt werden, dass die Eindringtiefe und damit auch die Tragfähigkeit mit zunehmender Betondruckfestigkeit abnimmt.

Liegen für einen Nageltyp unter gleichen Bedingungen genügend Versuchsergebnisse vor, so kann die Tragfähigkeit ermittelt und diese als Normalverteilt angenommen werden. Als Beispiel wurden im Folgenden die Versuche des Nagels HN 101 ausgewertet. Insgesamt liegen aus unterschiedlichen Versuchsserien und älteren Untersuchungen ca. 160 Versuche unter gleichen Bedingungen vor. Wird die Tragfähigkeit in einem Häufigkeitsdiagramm dargestellt, so ergibt sich eine sehr gute Übereinstimmung mit einer Normalverteilung. Diese kann auch mithilfe des Shapiro-Wilk-Testes bzw. mit dem Kolmogorov-Smirnov-Test nachgewiesen werden.

Wurde eine Normalverteilung nachgewiesen, kann die Tragfähigkeit anhand einer statistischen Betrachtung ermittelt werden. Hierzu wird die 5-%-Fraktile berechnet. D. h., es wird anhand der Normalverteilung abgeschätzt, mit welcher Wahrscheinlichkeit die Tragfähigkeit zu 95 % gewährleistet werden kann. Für den Nageltyp HN 101 liegt die mittlere Tragfähigkeit bei 2,9 kN und die 5-%- Fraktile bei 0,56 kN. Die 5-%- Fraktile entspricht der charakteristischen Tragfähigkeit NRk unter Berück?sichtigung der Versuchsparameter (ungerissener Beton mit einer Festigkeit bis zu C30/37).

Tabelle 2: Zusammenfassung der gemessenen Verankerungstiefen für die unterschiedlichen Nageltypen.