Praxisgerechte Verankerungsbemessung – Wichtige Prüfungen für eine zuverlässige Verankerung

Bei der Auswahl eines Ankers reicht es nicht aus, lediglich ein Produkt mit einer Tragfähigkeit zu wählen, die über der einwirkenden Kraft liegt. Eine zuverlässige Verankerung hängt von der gesamten Anwendung ab, darunter der Verankerungsgrund, der Zustand des Betons, die Belastung, die Ankergeometrie, Randabstände, Achsabstände, Verankerungstiefe und Montageart.

Bei konstruktiven Anwendungen sollten diese Faktoren vor Beginn der Montage gemeinsam betrachtet werden. Eine gut ausgelegte Verankerung kann außerdem dazu beitragen, unnötige Komplexität, überdimensionierte Anbauteile und zusätzlichen Montageaufwand zu vermeiden.

Ein praxisgerechter Ansatz für die Verankerungsbemessung

Die folgenden Schritte bieten einen hilfreichen Rahmen zur Bewertung einer Verankerungsanwendung. Bei nachträglich installierten konstruktiven Ankern in Beton sollte die endgültige Bemessung anhand der geltenden Bemessungsanforderungen zusammen mit den Leistungsdaten und Bedingungen des ausgewählten Ankers überprüft werden.

1. Verankerungsgrund bestimmen

Bestimmen Sie zunächst genau, in welchem Material der Anker installiert wird. Beton, Vollmauerwerk, Lochmauerwerk, Porenbeton und Plattenbaustoffe verhalten sich unterschiedlich und erfordern Verankerungssysteme, die auf ihre jeweiligen Eigenschaften ausgelegt sind.

Bei Anwendungen in Beton können Faktoren wie Betonfestigkeit, Bauteildicke und die Frage, ob der Beton gerissen oder ungerissen ist, die Leistungsfähigkeit des Ankers beeinflussen.

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2. Einwirkende Lasten verstehen

Bestimmen Sie die Kräfte, die von der Verankerung aufgenommen werden müssen. Dazu können Zuglasten, Querlasten oder eine Kombination aus beiden gehören.

Die Anwendung kann außerdem Biegung oder exzentrische Belastung verursachen, wenn die Kraft mit Abstand zur Oberfläche des Verankerungsgrunds angreift. Richtung und Verteilung der Last können sowohl die Auswahl des Ankers als auch die Geometrie der Verbindung wesentlich beeinflussen.

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3. Prüfen, ob der Beton gerissen sein kann

In konstruktivem Beton können in Bereichen mit Zugspannungen Risse entstehen. Ein Anker, der in einem Bereich installiert wird, in dem Rissbildung auftreten kann, muss – sofern erforderlich – für diese Bedingungen geeignet sein.

Wenn der Beton nicht zuverlässig als ungerissen eingestuft werden kann, sollte die Verankerung für gerissenen Beton mit einem geeigneten Verankerungssystem und den entsprechenden Bemessungsbedingungen bewertet werden.

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4. Geeigneten Ankertyp auswählen

Sobald der Verankerungsgrund und die Belastungsbedingungen bekannt sind, können geeignete Verankerungstechnologien betrachtet werden.

Abhängig von der Anwendung kommen unter anderem folgende Möglichkeiten infrage:

• Mechanische Spreizanker
• Betonschrauben
• Hinterschnittanker oder mechanisch formschlüssige Anker
• Chemische oder Verbundankersysteme
• Anker für Mauerwerk oder hohle Verankerungsgründe

Die geeignete Auswahl hängt von mehr als nur der Tragfähigkeit ab. Auch Montageanforderungen, Betonzustand, verfügbare Randabstände, Achsabstände, Umgebungsbedingungen und relevante Produktzulassungen sollten berücksichtigt werden.

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5. Randabstand, Achsabstand und Verankerungstiefe prüfen

Die Position eines Ankers im Verankerungsgrund beeinflusst, wie die Lasten in den umgebenden Beton übertragen werden.

Wichtige geometrische Parameter können unter anderem sein:

• Abstand des Ankers zur Betonkante
• Achsabstand zwischen benachbarten Ankern
• Effektive Verankerungstiefe
• Dicke des Betonbauteils
• Konfiguration der Ankergruppe

Verringerte Achsabstände oder Randabstände können die verfügbare Tragfähigkeit reduzieren, da benachbarte Anker oder Betonkanten dieselbe Lastübertragungszone beeinflussen.

Es gibt keinen universellen Mindestachsabstand oder Mindestrandabstand, der für jeden Anker gilt. Es sollten die produktspezifischen Werte und die konstruktive Berechnung verwendet werden.

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6. Montageart bestimmen

Auch die Art und Weise, wie das Anbauteil positioniert und der Anker montiert wird, ist Teil der Bemessung.

Zu den gängigen Anordnungen gehören:

• Vorsteckmontage – der Anker wird montiert, bevor das Anbauteil positioniert wird
• Durchsteckmontage – der Anker wird durch das Anbauteil hindurch in den Verankerungsgrund geführt
• Abstandsmontage – das Anbauteil wird mit Abstand zur Oberfläche des Verankerungsgrunds positioniert

Insbesondere bei der Abstandsmontage können zusätzliche Biege- oder exzentrische Kräfte entstehen, die entsprechend berücksichtigt werden sollten.

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7. Produktzulassung und technische Dokumentation prüfen

Bei konstruktiven Anwendungen sollte ein Produkt nicht ausschließlich anhand eines einzelnen Lastwerts aus einem Katalog ausgewählt werden.

Die relevante Europäische Technische Bewertung (ETA) enthält wichtige Informationen zu den Bedingungen, unter denen ein Verankerungssystem bewertet wurde.

Abhängig vom Produkt kann dies unter anderem Folgendes umfassen:

• Zugelassene Verankerungsgründe
• Betonfestigkeitsklassen
• Gerissener oder ungerissener Beton
• Ankerabmessungen und Verankerungstiefen
• Randabstände und Achsabstände
• Belastungsbedingungen
• Montageanforderungen
• Brand- oder Erdbebenverhalten, sofern bewertet

Der Geltungsbereich der Zulassung sollte mit der tatsächlichen Anwendung übereinstimmen.

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8. Vollständige Verankerung berechnen

Bei nachträglich installierten konstruktiven Ankern in Beton sollten einzelne Bemessungsparameter nicht isoliert geprüft werden.

Die Berechnung muss berücksichtigen, wie die einwirkenden Kräfte mit dem Verankerungssystem, dem Betonzustand und der Geometrie der Verbindung zusammenwirken. Abhängig von der Anwendung können relevante Nachweise unter anderem Stahlversagen, Herausziehen, Betonversagen, Randeinflüsse und die Wechselwirkung zwischen Zug- und Querbelastung umfassen.

EN 1992-4 bietet den europäischen Bemessungsrahmen für Befestigungen in Beton und wird zusammen mit den produktspezifischen Leistungsdaten aus der relevanten ETA angewendet.

Verankerungsbemessung auf einen Blick

Der günstigste Anker ist nicht immer die kostengünstigste Lösung

Der Stückpreis eines Ankers ist nur ein Teil der Gesamtkosten einer Verankerungsverbindung.

Ein Produkt, das zunächst günstiger erscheint, kann größere Randabstände, größere Ankerabstände, zusätzliche Befestigungspunkte oder eine andere Auslegung des Anbauteils erfordern, um die Anforderungen der Anwendung zu erfüllen.

Dies kann Einfluss haben auf:

• Die Anzahl der erforderlichen Anker
• Größe und Dicke des Anbauteils oder der Ankerplatte
• Bohr- und Montagezeit
• Komplexität der Konstruktion
• Materialbedarf
• Zugänglichkeit während der Montage

Umgekehrt kann ein Verankerungssystem mit höheren Einzelproduktkosten eine kompaktere oder praktischere Verbindung ermöglichen.

Bei der Ankerauswahl sollte daher die vollständige Befestigungslösung berücksichtigt werden, anstatt lediglich die Preise einzelner Anker miteinander zu vergleichen.

Bemessungseffizienz und Ankergeometrie

Ein geeigneterer Anker muss nicht zwangsläufig ein größerer Anker sein.

Die Auswahl eines Verankerungssystems, dessen bewertete Leistungsfähigkeit gut zur Anwendung passt, kann teilweise eine effizientere Anordnung ermöglichen, beispielsweise durch eine bessere Nutzung der verfügbaren Randabstände, Achsabstände oder Verankerungsbedingungen.

Ziel ist nicht, die Ankergröße zu maximieren, sondern eine Lösung zu finden, die innerhalb der tatsächlichen Verbindungsgeometrie die erforderliche Leistungsfähigkeit erfüllt.

Häufige Fehler bei der Verankerungsbemessung

Viele Probleme mit Verankerungen beginnen bereits vor der Montage. Zu den häufigen Bemessungs- und Auswahlfehlern gehören:

• Auswahl eines Ankers anhand eines einzigen veröffentlichten Lastwerts
• Nicht prüfen, ob der Beton gerissen ist
• Querbelastung oder kombinierte Belastung ignorieren
• Annehmen, dass der Randabstand keinen Einfluss auf die Tragfähigkeit hat
• Anker zu dicht nebeneinander positionieren
• Keine ausreichende Verankerungstiefe vorsehen
• Dicke des Betonbauteils nicht berücksichtigen
• Einen Anker außerhalb des Geltungsbereichs seiner ETA verwenden
• Dicke des Anbauteils nicht berücksichtigen
• Annehmen, dass die Eignung für gerissenen Beton automatisch auch eine seismische Eignung bedeutet
• Montage- und Umgebungsbedingungen nicht berücksichtigen

Praxisgerechte Checkliste für die Verankerungsbemessung

Bevor Sie eine konstruktive Verankerungslösung abschließend festlegen, sollten Sie folgende Fragen beantworten können:

• Welcher Verankerungsgrund liegt vor?
• Welche Betonfestigkeit liegt vor?
• Ist der Beton gerissen oder ungerissen?
• Welche Zug- und Querlasten wirken?
• Treten exzentrische Lasten oder Biegeeffekte auf?
• Wie viele Anker bilden die Verbindung?
• Welche Randabstände stehen zur Verfügung?
• Welche Achsabstände zwischen den Ankern stehen zur Verfügung?
• Welche Verankerungstiefe kann erreicht werden?
• Ist das Betonbauteil ausreichend dick?
• Wie dick ist das Anbauteil?
• Welche Montageart wird verwendet?
• Welchen Umgebungsbedingungen ist der Anker ausgesetzt?
• Gelten Brand- oder Erdbebenanforderungen?
• Deckt die ETA des Ankers die vorgesehene Anwendung ab?
• Kann der Anker exakt wie vorgeschrieben montiert werden?

Konstruktive Anker mit dem Fabory Anchor Calculator berechnen

Die manuelle Bewertung aller Wechselwirkungen innerhalb einer konstruktiven Verankerung kann komplex werden, insbesondere wenn mehrere Anker, kombinierte Belastungen oder eingeschränkte geometrische Bedingungen eine Rolle spielen.

Der Fabory Anchor Calculator unterstützt Sie bei der Bemessung nachträglich installierter Anker für konstruktive Anwendungen in Beton gemäß EN 1992-4.

Geben Sie die Anwendungsparameter ein, um geeignete Anker anhand der tatsächlichen Bemessungsbedingungen zu bewerten.

Der Rechner unterstützt Sie dabei:

• Zug- und Querbelastungen zu bewerten
• Kombinierte Belastungsbedingungen zu berechnen
• Für gerissenen und ungerissenen Beton zu bemessen
• Achsabstände und Randabstände der Anker zu berücksichtigen
• Verschiedene Ankerkonfigurationen zu bewerten
• Brand- und seismische Bedingungen zu bewerten, sofern zutreffend
• Zu erkennen, warum Anker die eingegebenen Anforderungen nicht erfüllen
• Berechnungsberichte für die Projektdokumentation zu erstellen

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EN 1992-4 und praxisgerechte Verankerungsbemessung

EN 1992-4 bietet den europäischen Bemessungsrahmen für Befestigungen in Beton. Dadurch kann das Verhalten der vollständigen Verankerung bewertet werden, anstatt sich auf einen einzelnen allgemeinen Lastwert zu verlassen.

Bei nachträglich installierten Ankern wird die Bemessung zusammen mit den produktspezifischen Leistungsdaten und Anwendungsbedingungen aus der relevanten ETA verwendet.

Abhängig von der Verankerung können bei der Bemessung unter anderem folgende Faktoren berücksichtigt werden:

• Zug- und Querbelastungen
• Kombinierte Belastungen
• Verhalten von Ankergruppen
• Betonfestigkeit und Betonzustand
• Randabstand
• Achsabstand der Anker
• Verankerungstiefe
• Geometrie des Betonbauteils
• Relevante Versagensarten

Dies bietet eine geeignetere Grundlage für die Auswahl konstruktiver Anker als die Verwendung älterer allgemeiner Bemessungskategorien oder vereinfachter Produktvergleiche.

Von der Bemessung zur Montage

Auch eine korrekte Ankerberechnung ist weiterhin von einer fachgerechten Montage abhängig.

Der Anker muss mit dem vorgeschriebenen Bohrlochdurchmesser und der vorgeschriebenen Bohrlochtiefe, dem vorgesehenen Reinigungsverfahren, der erforderlichen Verankerungstiefe, der angegebenen Anzieh- oder Setzmethode und – sofern relevant – der vorgeschriebenen Aushärtezeit montiert werden.

Die Montagebedingungen sollten daher bereits während der Bemessung berücksichtigt werden und nicht erst nach der Auswahl des Ankers.

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Konstruktive Verankerungsanwendungen können komplex werden, wenn Lasten, Verbindungsgeometrie, Betonzustand und Montageeinschränkungen zusammenwirken.

Die technischen Spezialisten von Fabory können Sie dabei unterstützen, die Anforderungen der Anwendung zu bewerten, geeignete Verankerungslösungen zu identifizieren und den Bemessungsprozess zu begleiten.

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Häufig gestellte Fragen zur praxisgerechten Verankerungsbemessung

Hier finden Sie Antworten auf häufig gestellte Fragen zur Ankerauswahl, konstruktiven Berechnung und praxisgerechten Verankerungsentscheidung.