Fachbeitrag der Firma Hilti zu Thema Verbundbau weiter (19.02.2004)

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Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung für genagelte Verbundbügel (Schenkeldübel) Hilti X-HVB







Produktbeschreibung

Der Verbundbügel (Schenkeldübel) Hilti X-HVB ist ein Verbundmittel zur Verdübelung von Verbundträgern im Hochbau unter vorwiegend ruhenden Belastungen. Darüber hinaus können die Verbundbügel für die Endverankerung von Verbundplatten eingesetzt werden. Beide Anwendungsfälle sind in der neuen DIBt-Zulassung Z-26.4-46, erteilt im September 2003, geregelt.

Die Verbundbügel (Schenkeldübel) werden aus Blechen mit einer Dicke von 2,0 bzw. 2,5 mm gefertigt. Ihre L-Form - bestehend aus dem Befestigungsschenkel und den in die Betonplatte ragenden Tragschenkel - wird durch Kaltumformung hergestellt. Das Dübelsortiment besteht aus den Positionen X-HVB 80, X-HVB 95, X-HVB 110, X-HVB 125 sowie X-HVB 140. Die Ziffer bezeichnet die Nennhöhe des Dübels. Mit diesem Sortiment werden die gängigen, konstruktiven Fälle im Hinblick auf Profilblechgeometrien und Deckenstärken abgedeckt.

Die Befestigung der Schenkeldübel auf den Stahlträgern erfolgt mittels je zwei Setzbolzen Hilti ENPH2-21L15. Dies ist der identische Setzbolzentyp, wie er auch für zugelassene Profilblechbefestigungen von Dach- und Wandkonstruktionen zum Einsatz kommt. Für das Eintreiben der Setzbolzen wird das bewährte Bolzensetzwerkzeug Hilti DX 750 mit spezieller Standplatte eingesetzt.

Tragfähigkeit und Nachweis

Die Ermittlung der Tragfähigkeit der Schenkeldübel erfolgte auf Basis umfangreicher Push-out Versuche. Die in diesen Versuchen untersuchten Parameter waren unter anderen:

· Verbundbügeltyp
· Betonfestigkeit
· Positionierung der Verbundbügel
· Einfluß von Profilblechen

Im Rahmen des Zulassungsverfahrens wurden die Versuchsdaten in Übereinstimmung mit Eurocode 3, Annex Z, statistisch ausgewertet. Bei der Auswertung wurde zwischen den Versuchen in der Vollplatte und den Versuchen mit Profilblech unterschieden. Zuerst wurde die charakteristische Tragfähigkeit Psol,k sowie der Bemessungswert der Tragfähigkeit Psol,d für die X-HVB Verbundbügel in der Vollbetonplatte ermittelt. Der Einfluss der Profilbleche wird dann wie üblich durch Abminderungsfaktoren der Werte der Vollplatte erfasst. Diese Faktoren berücksichtigen die Profilblechgeometrie sowie den Überstand der Verbundbügel über das Profilblech.

Für die statistische Auswertung in der Vollplatte nach Eurocode 3, Annex Z, wurde folgender Ansatz für die theoretische Tragfähigkeit Psol,t der Verbundbügel (Befestigungsschenkel parallel zum Träger) gewählt:

Psol,t = a . fc2/3 . h0,75 . b

Dabei steht fc für die charakteristische Zylinderdruckfestigkeit des Betons, h und b für die Nennhöhe und Nennbreite des jeweiligen Verbundbügels und a für einen Beiwert zur statistischen Anpassung an die Versuchsergebnisse. Die Tragfähigkeit in der Vollplatte steigt mit zunehmender Betongüte sowie mit der Höhe des Verbundbügels. Sie ist nach oben durch die Tragfähigkeit der beiden Setzbolzen ENPH2-21L15 begrenzt. In der Zulassung Z-26.4-46 sind die charakteristischen Werte und die Bemessungswerte tabellarisch in Abhängigkeit von Betongüte, Verbundbügeltyp und Positionierung zusammengestellt. Die Mindestbetongüte ist C20/25 (~ B 25).

Der Einfluss der Profilbleche auf die Tragfähigkeit wird durch den Abminderungsfaktoren kt,X-HVB für Profilblechrippen quer zum Träger bzw. kl,X-HVB für Profilblechrippen längs zum Träger erfasst.

Der Ansatz für den Abminderungsfaktor kt,X-HVB wurde formal analog zur Formel für kt für Kopfbolzen gemäß Eurocode 4 (DIN EN 1994-1-1) gewählt. Aus der statistischen Auswertung der Push-out Versuche mit Profilblech folgte:

k t,X-HVB = 0,77/√NR * b0/hP * (h/hP - 1) ≤ 1,0

Im Vergleich zum Abminderungsfaktor kt nach Eurocode 4 (DIN EN 1994-1-1) mit 0,7 ist hier der Faktor mit 0,77 etwas größer. Wesentlich ist aber, dass keine grundsätzliche Abminderung der Tragfähigkeit bei Vorhandensein eines Profilblechs erforderlich ist. Beispielsweise ergibt sich beim Profilblech Holorib 51 für Betongüten ≤ C25/30 keine Abminderung im Vergleich mit den Bemessungswerten in der Vollplatte. Eine geringfügige Abminderung gibt es beim Holorib 51 nur bei dreireihiger Anordnung des X-HVB 95 für Betone >= C30/37.

In der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-26.4-46 sind Bemessungswerte Psol,d für den Nachweis nach Eurocode 4 (DIN EN 1994-1-1) als auch die Rechenwerte der Dübeltragfähigkeit D für den Nachweis nach den "Richtlinien für die Bemessung und Ausführung von Stahlverbundträgern" angegeben. Das Tragverhalten der Verbundbügel ist duktil gemäß Eurocode 4 (DIN EN 1994-1-1). Bei Anwendung der "Verbundträgerrichtlinie" darf davon ausgegangen werden, dass sich die Verbundbügel bezüglich ihres Verformungsvermögens daher wie Kopfbolzendübel verhalten. Somit ist in beiden Fällen die äquidistante Anordnung der Verbundbügel zwischen kritischen Schnitten möglich.

Vorteile und Anwendungsgebiete

Das Befestigen der Verbundbügel auf den Stahlträgern ist grundsätzlich in der Werkstatt als auch auf der Baustelle möglich. Die Vorteile des genagelten Systems ergeben sich aber vor allem aus der Baustellenmontage:

· Direktmontage statt Schweißen
· Hohe Flexibilität in Planung und Montage
· Ausführung unabhängig von Witterungseinflüssen
· Problemlose Montage durch Profilbleche (kein "Betonverlust" durch Löcher)
· Anwendbar auf beschichteten oder verzinkten Trägern
· Geringe Investitionskosten (Bolzensetzgerät Hilti DX 750)



Insbesondere können bei der Montage durch Profilbleche lange Profilblechtafeln ohne jede Vorbearbeitung über mehrere Träger durchlaufend verwendet werden. Das Vorlochen von Profilblechen ist somit nicht erforderlich. Im Vergleich mit einfeldrig gespannten Profilblechen ergeben sich bei Verwendung langer Profilblechtafeln neben der Durchlaufwirkung noch zusätzliche wirtschaftliche Vorteile durch den reduzierten Befestigungs- bzw. Abdichtungsaufwand der einzelnen Blechtafeln.

Die Bemessungswerte eines 19 mm Kopfbolzens sind gegenüber den Bemessungswerten für Hilti Verbundbügel X-HVB vergleichsweise hoch. Werden jedoch Profilbleche eingesetzt, ist beim Verbundbügel X-HVB eine grundsätzliche Abminderung der Tragfähigkeiten nicht erforderlich. Darüber hinaus ist - abgesehen vom Verbundblech Cofrasta 70 - eine Abminderung der Tragfähigkeiten der Vollplatte bei den allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Profilblechen (Cofrasta 40, Holorib 38, Holorib 51, Haircol 56S) - wenn überhaupt - nur geringfügig erforderlich. Somit reduziert sich auch der Unterschied in der Tragfähigkeit zum Kopfbolzen deutlich.

Konstruktive Randbedingungen



In der Zulassung Z-26.4-46 sind die allgemeinen konstruktiven Ausführungsregeln angegeben. Diese bestimmen Achs- und Randabstände der Verbundbügel (Schenkeldübel) bzw. einzuhaltende Abstände zu den Profilblechen. Die Einhaltung der konstruktiven Bedingungen ist insbesondere im Hinblick auf das duktile Tragverhalten zu beachten. Zu Erleichterung für den Planer und Ausführenden werden von Hilti neben der DIBt-Zulassung auch Positionierungszeichnungen der Verbundbügel für die allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Verbundbleche zur Verfügung gestellt.

Die minimale Untergrunddicke der Stahlträger beträgt 8 mm. Üblicher Baustahl >= S 235 (St 37) ist als Untergrund zugelassen. Die obere Anwendungsgrenze im Hinblick auf Dicke und Festigkeit des Untergrundes ist in einem Diagramm in der DIBt-Zulassung Z-26.4-46 angegeben. Weiterhin gibt die Zulassung Auskunft über das zu verwendende Bolzensetzwerkzeug, die zugehörige Kartuschenwahl sowie die Energieeinstellung am Setzgerät. Diese ist in Abhängigkeit von der Untergrunddicke vorgegeben. Generell ist die Treibladung Hilti 6,8/18M, Kartuschenfarbe "Schwarz", zu verwenden. Die Überprüfung der Energieeinstellung erfolgt auf der Baustelle durch eine einfache Kontrolle des Nagelüberstandes (NÜ) mittels Lehre. Bei ordnungsgemäß gesetzten Bolzen ist ein Abdruck des Schubkolbens auf den Rondellen des Setzbolzens gut erkennbar.

Weitere Informationen

Weitere technische Informationen, eine Planungshilfe sowie die DIBt-Zulassung Z-26.4-46 für den innovativen X-HVB finden Sie im Internet auf www.hilti.de , oder hier, oder wenden Sie sich an den Hilti Kundenservice unter der gebührenfreien Telefonnummer (0800) 888 55 22 .