Gerissener und ungerissener Beton – Aspekte bei der Ankerbemessung

Ob Beton gerissen oder ungerissen ist, spielt bei der Auswahl und Bemessung von Ankern eine wichtige Rolle. Lasten, die auf ein Betontragwerk wirken, können Druck- und Zugzonen erzeugen. Zugspannungen können dabei zu Rissen führen, die das Verhalten eines Verankerungssystems beeinflussen.

Bei konstruktiven Verankerungsanwendungen muss der ausgewählte Anker für den zu erwartenden Betonzustand geeignet sein und innerhalb des Anwendungsbereichs seiner relevanten Produktzulassung eingesetzt werden.

Warum Rissbildung im Beton für Verankerungen wichtig ist

Beton weist unter Druck eine sehr hohe Tragfähigkeit auf, besitzt jedoch nur eine vergleichsweise geringe Fähigkeit, Zugspannungen aufzunehmen. Wo Zugkräfte auftreten, übernimmt die Bewehrung einen großen Teil dieser Zugkräfte. Dennoch können sich im umgebenden Beton kleine Risse bilden.

Diese Risse können durch konstruktive Belastungen, Schwinden, Temperaturänderungen, aufgezwungene Verformungen oder andere Einflüsse entstehen. Sie können sich auch während der Lebensdauer des Bauwerks entwickeln oder verändern.

Ein Anker, der in einem Bereich installiert wird, in dem Rissbildung auftreten kann, muss daher seine erforderliche Leistungsfähigkeit auch dann beibehalten, wenn sich der Zustand des Betons verändert.

Druck- und Zugzonen im Beton

Die Spannungsverteilung innerhalb eines Betonelements kann Bereiche erzeugen, in denen überwiegend Druckspannungen auftreten, sowie Bereiche, die Zugspannungen ausgesetzt sind.

Der tatsächliche Spannungszustand sollte im Rahmen der Tragwerksplanung bestimmt werden. Wenn nicht zuverlässig davon ausgegangen werden kann, dass der Beton ungerissen bleibt, müssen Auswahl und Berechnung der Anker gerissenen Beton berücksichtigen.

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Verankerung in ungerissenem Beton

Ungerissener Beton bezeichnet Beton, bei dem unter den relevanten Bemessungsbedingungen an der Position der Verankerung keine Rissbildung zu erwarten ist.

Wenn nachgewiesen werden kann, dass der Beton ungerissen bleibt, kann eine größere Auswahl an Verankerungsprodukten geeignet sein. Der ausgewählte Anker muss jedoch weiterhin innerhalb der in seiner technischen Dokumentation und der relevanten Europäischen Technischen Bewertung (ETA) angegebenen Bedingungen verwendet werden.

Faktoren wie Betonfestigkeit, Achsabstand der Anker, Randabstand, Verankerungstiefe und aufgebrachte Lasten bleiben unabhängig davon wichtig, ob der Beton gerissen oder ungerissen ist.

Verankerung in gerissenem Beton

In gerissenem Beton installierte Anker müssen ihre erforderliche Leistungsfähigkeit auch dann aufrechterhalten können, wenn sich Risse im Bereich der Verankerung bilden oder verändern.

Geeignete Lösungen können mechanische und chemische Verankerungssysteme umfassen, die speziell für den Einsatz in gerissenem Beton bewertet wurden. Das geeignete System hängt von der Anwendung, den Belastungsbedingungen, der Einbaugeometrie und dem Anwendungsbereich der relevanten Zulassung ab.

Bei einem Anker, der für ungerissenen Beton geeignet ist, darf nicht automatisch davon ausgegangen werden, dass er auch für gerissenen Beton geeignet ist.

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Wie Rissbildung die Leistung von Ankern beeinflussen kann

Ein Riss, der durch einen Anker oder in dessen unmittelbarer Nähe verläuft, kann die Art verändern, wie Kräfte zwischen dem Anker und dem umgebenden Beton übertragen werden.

Je nach Verankerungssystem kann die Rissbildung Einfluss haben auf:

• Expansion und Lastübertragung im Beton
• Herausziehwiderstand
• Widerstand gegen Betonkegelausbruch
• Steifigkeit und Verschiebung des Ankers
• Die Wechselwirkung zwischen Ankern in einer Gruppe
• Die Auswirkungen von Randabständen und Achsabständen

Aus diesem Grund ist der Zustand des Betons Bestandteil der konstruktiven Ankerbemessung und darf nicht lediglich als separates Montagedetail betrachtet werden.

Häufige Versagensarten von Ankern

Der Widerstand eines Ankers wird nicht allein durch die Festigkeit des Stahls bestimmt. Abhängig von Anker, Betonzustand, Geometrie und Belastungsrichtung müssen unterschiedliche Versagensarten berücksichtigt werden.

Stahlversagen

Stahlversagen kann auftreten, wenn die auf die Verankerung wirkenden Kräfte den Widerstand des Stahlbauteils überschreiten. Ankerdurchmesser, Material und Festigkeit beeinflussen diesen Widerstand.

Herausziehen

Herausziehen tritt auf, wenn der Anker aus dem Verankerungsgrund gezogen wird, bevor im umgebenden Beton eine andere maßgebende Versagensart erreicht wird. Ankerdesign, Montage und Verankerungstiefe beeinflussen den Herausziehwiderstand.

Betonkegelausbruch

Zugbelastung kann dazu führen, dass ein kegelförmiger Bereich des Betons um den Anker ausbricht. Der verfügbare Widerstand kann durch Verankerungstiefe, Achsabstände der Anker, Randabstände und Betonfestigkeit beeinflusst werden.

Spalten des Betons

Spalten kann auftreten, wenn die durch die Verankerung erzeugten Spannungen die Fähigkeit des Betonelements übersteigen, diese aufzunehmen. Kleine Randabstände, begrenzte Achsabstände, geringe Bauteilabmessungen und Expansionskräfte können dazu beitragen.

Betonkantenbruch

Wenn Querlast nahe am Rand eines Betonelements eingeleitet wird, kann ein Teil der Betonkante ausbrechen. Der Abstand zwischen Anker und Rand ist daher ein wichtiger Bemessungsparameter für querbelastete Anker.

Achsabstände der Anker und Randabstände

Gerissener Beton ist nur eine der Bedingungen, die den Widerstand eines Ankers beeinflussen können. Auch Achsabstand, Randabstand, Verankerungstiefe und Dicke des Betonelements beeinflussen die Art, wie Lasten in das umgebende Material übertragen werden.

Anker, die nahe beieinander installiert sind, können sich gegenseitig beeinflussen, während Anker in Randnähe einen geringeren Betonwiderstand aufweisen können.

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Besondere Anforderungen bei Hohlkörperdecken

Hohlkörperdecken erfordern besondere Aufmerksamkeit, da die verfügbare Betondicke durch innere Hohlräume und die Anordnung der Bewehrung begrenzt sein kann.

Ankerposition, Bohrtiefe und Montagemethode sollten daher sorgfältig mit dem Aufbau der Decke, der Ankerzulassung und möglichen Anforderungen des Deckenherstellers abgeglichen werden.

Anker für Hohlkörperdecken sollten nicht ausschließlich anhand ihrer Leistungsfähigkeit in massivem Beton ausgewählt werden.

Auswahl von Ankern für gerissenen Beton

Bei konstruktiven Anwendungen sollte die relevante Produktdokumentation eindeutig bestätigen, ob der Anker für gerissenen Beton geeignet ist und unter welchen Bedingungen er eingesetzt werden darf.

Bei der Auswahl eines Ankers sollten unter anderem folgende Faktoren geprüft werden:

• Ob gerissener Beton von der Zulassung abgedeckt ist
• Zulässige Betonfestigkeitsklassen
• Ankerdurchmesser und effektive Verankerungstiefe
• Zug-, Quer- und kombinierte Belastung
• Mindest-Randabstände und Achsabstände der Anker
• Dicke des Betonelements
• Brand- oder Erdbebenanforderungen, sofern relevant
• Montageanweisungen und Vorbereitung des Bohrlochs

Eine Zulassung für gerissenen Beton darf nicht automatisch als Zulassung für seismische Belastungen verstanden werden. Wenn seismische Leistungsfähigkeit erforderlich ist, muss der ausgewählte Anker über die entsprechende Bewertung für diese Anwendung verfügen.

Anker in gerissenem und ungerissenem Beton berechnen

Bei konstruktiven Befestigungen in Beton sollte der Zustand des Betons zusammen mit den aufgebrachten Lasten, der Ankergeometrie, den Achsabständen, den Randabständen und der Verankerungstiefe bewertet werden.

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

Verwenden Sie den Rechner, um:

• Berechnungen für gerissenen und ungerissenen Beton durchzuführen
• Zug-, Quer- und kombinierte Belastungen zu bewerten
• Achsabstände der Anker und Randabstände zu berücksichtigen
• Unterschiedliche Ankerkonfigurationen zu bewerten
• Gegebenenfalls Bemessungsbedingungen für Brand- und Erdbebenfälle zu bewerten
• Berechnungsberichte für die Projektdokumentation zu erstellen

Fabory Anchor Calculator verwenden >

Gerissener Beton, EN 1992-4 und ETA-Dokumentation

Für nachträglich installierte konstruktive Befestigungen in Beton in Europa bietet EN 1992-4 den Bemessungsrahmen, der gemeinsam mit den produktspezifischen Leistungsdaten aus der relevanten Europäischen Technischen Bewertung (ETA) verwendet wird.

Die ETA definiert die Bedingungen, unter denen der Anker bewertet wurde. Dazu können Betonfestigkeit, gerissener oder ungerissener Beton, Ankerabmessungen, Montageanforderungen und weitere Anwendungsparameter gehören.

Die Auswahl konstruktiver Anker sollte daher sowohl auf den Bemessungsanforderungen als auch auf dem Anwendungsbereich der Zulassung des jeweiligen Produkts basieren.

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Die Auswahl von Ankern für gerissenen Beton kann komplex werden, wenn konstruktive Lasten, mehrere Anker, begrenzte Randabstände oder zusätzliche Brand- oder Erdbebenanforderungen berücksichtigt werden müssen. Die technischen Spezialisten von Fabory können Sie bei der Bewertung der Anwendungsanforderungen unterstützen und eine geeignete Verankerungslösung identifizieren.

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Häufig gestellte Fragen zu gerissenem Beton und Ankern

Hier finden Sie Antworten auf häufig gestellte Fragen zu gerissenem Beton, Zugzonen und der Auswahl konstruktiver Anker.