Druck- und Zugzone
Alle Lasttypen, die sich auf Bauelemente auswirken, wie Eigengewicht, Verkehr und Windscherung, bewirken Kräfte und Spannungen. Diese können zu Deformationen und sogar Rissen führen. Die Last ist dafür eine wichtige Ursache, aber Risse können auch durch Zusammenziehen des Betons infolge von auferlegten Kräften und Deformationen und durch externe Einflüsse wie Erdbeben entstehen.
In dem Beispiel produziert das Durchhängen der Brücke eine Druckkraft im oberen Bereich der Brücke, die Druckzone. In der unteren Hälfte der Brücke treten Zugkräfte auf, dies ist die Zugzone. Beton hat eine sehr begrenzte Kapazität zur Aufnahme von Zugkräften. Wo Zugkräfte zu erwarten sind, wird Beton in der Regel mit Stahlarmierungen versehen, welche diese Kräfte besser absorbieren können. Da Beton nicht den gleichen Zugwiderstand wie die Stahlarmierung hat, entwickelt der Beton kleine Risse an der Stelle, wo die Stahlarmierung die Zugkräfte übernimmt. Die zwei Effekte führen zu unzähligen Rissen, die mit bloßem Auge kaum erkennbar sind. Dies wird als gerissener Beton bezeichnet. Als Ergebnis wechselnder Lasten oder Temperaturschwankungen können Risse auch in Strukturen auftreten, die schon lange bestehen.
Alle Anker, die für die Anwendung in Beton geeignet sind, können in der Druckzone verwendet werden. Anker, die sich weiter ausdehnen können und Anker, die im Bohrloch durch eine formschlüssige Befestigung vollständig eingeschlossen sind, sind für die Anwendung in der Zugzone geeignet. Beispiele für die in der Zugzone zulässigen Anker sind Hinterschnittanker, Spreizdübel, Hülsenanker und einige chemischen Anker. Hinterschnittanker nehmen die Form eines zylindrischen oder konischen Bohrlochs an. Die Übergröße des konischen Teils schützt den Anker vor dem Herausziehen aus dem Loch, auch wenn ein Riss entsteht. Risse vergrößern den Durchmesser der Bohrlöcher. Spreizdübel gleichen die Risse aus, da der konische Teil tiefer in die Expansionsfläche gezogen wird. Beide Verankerungstypen sind sowohl für die Anwendung in der Zugzone als auch zur Absorption von Stoßlasten geeignet. Jedoch ist nicht jeder für die Zugzone geeignete Anker für die Lastübertragung in einer Betonkonstruktion geeignet, die durch Erdbeben gerissen ist.
Hohlkörperplatten
Hohlkörperplatten sind innerhalb der Prefab-Betonelemnte eine Sondergruppe. Da die Verstärkung keine Bohrungen in den Wänden erlaubt, werden die Konstruktionsbefestigungen faktisch immer in der oberen oder unteren Kernschale durchgeführt. Die Dicke der oberen und unteren Schale variiert in der Regel zwischen 25 und 40 mm. Um die verfügbare Schalendicke optimal zu nutzen, sind Befestigungssysteme zu empfehlen, die das Prinzip der formschlüssigen Befestigung handhaben.
Versagensmechanismus
Eine Überlastung der Befestigungspunkte, eine inkorrekte Montage und eine unzureichende Last-Lager-Kapazität des Basismaterials können zum Versagen einer Verankerung führen. Die verschiedenen Versagensmechanismen können in vier Gruppen unterteilt werden.
Bruch der Ankerbasis
Die Ankerbasis kann aufgrund einer übermäßigen Last, einer unangemessenen Last-Lager-Kapazität der Basis oder wenn die Setztiefe zu niedrig ist, reißen.
Spaltung
Wenn die notwendigen Rand- und Achsabstände nicht eingehalten werden, die Abmessungen der Baukomponente zu klein sind oder der Spreizdruck der Verankerung zu hoch ist, kann sich das Baumaterial spalten.
Dübelauszug
Außergewöhnlich hohe Lasten oder inkorrekte Montage können dazu führen, dass ein Anker aus dem Baumaterial herausgezogen wird.
Stahlbruch
Wenn der Durchmesser des Dübels oder des Steckverbinders im Verhältnis zu den auftretenden Kräften zu klein ist, kann der Stahl reißen. Dies kann auch geschehen, wenn die Qualität des verwendeten Stahls nicht gut genug ist. Der Stahl bricht an der Stelle mit dem kleinsten Durchmesser.
Die Belastung der Verankerung und die Merkmale des Basismaterials sind für die Auswahl des Ankers sehr wichtig. Die vom Hersteller angegebene Höchstbelastung muss berücksichtigt werden. Um diese Information korrekt zu interpretieren, muss man auch wissen, auf was sich dieser Wert bezieht: ein Basisriss des Ankers, Spaltung, Dübelauszug oder Stahlbruch. Daneben ist es natürlich wichtig, zu wissen, welches Baumaterial der angegebenen, zulässigen Last zugrunde liegt. Um dem Versagen der Verankerung vorzubeugen, müssen auch an die Montage des Ankers oder Steckverbinders Anforderungen gestellt werden. Die Bohrlochtiefe, Gewindetiefe, Bohrlochreinigung und Rand- und Achsabstände sind extrem wichtig für die Realisierung einer zuverlässigen Verankerung.
